叶　青，查玉强，李凤颖，谢艳华，胡胜辉

(中海石油有限公司 湛江分公司研究院,广东 湛江 524057)

1　研究背景

文昌A油田位于海南省文昌市以东海域,油田位于珠江口盆地珠三坳陷琼海凸起中部,该油田含油层系主要集中在新近系下中新统珠江组地层。珠江组整体属于海进背景下的沉积,根据沉积旋回特征,珠江组一段划分7个油组,珠江组二段划分2个油组[1-3]。从取心资料上看,主力油藏ZJ2-1U油组的岩性以细砂岩为主,砂岩中石英含量较高,为中等-高成熟度,发育水平层理、波状层理、透镜状层理,并且生物碎屑较多(图1),发现有较多双壳类生物化石及生物化石印模,有少量生物扰动及生物钻孔,见少量黑色植物炭屑,表明沉积环境为近岸浅水氧化环境,测井相特征表现为曲线呈中高幅箱形,顶底突变接触,顶底部常出现钙质胶结,反粒序。电阻率曲线呈中高幅差漏斗形,密度值低,中子值低,声波值高,含油性好(图2)。粒度概率曲线以两段式为主,曲线由高斜率的跳跃和悬浮总体组成综合岩心构造特征,C-M图为牵引流QR递变悬浮和RS均匀悬浮沉积,QR段较长递变悬浮沉积为主,综合以上沉积相特征分析认为ZJ2-1U油组为潮坪沉积环境。

该油组储层物性较好,属高孔、高渗储层,平均孔隙度为26.8%,平均渗透率为504.8×10-3μm2,砂岩厚度多大于20 m,全区稳定分布,水体能量充足,依靠天然水驱开发效果较好[4]。ZJ2-1U油组储层非均质性较强,各油组内部储层物性差异大,储层内部钙泥质夹层发育,隔夹层展布规律存在不确定性,油藏水驱油规律较复杂,储层的非均质性对油藏开发的影响越来越显著。ZJ2-1U油组目前采出程度达到62.9%,综合含水率高达80.4%,处于开发后期高含水阶段,剩余油挖潜风险越来越大,因此必须开展储层非均质性研究,提高地质模型的精度,开展精细化油藏数值模拟研究,实现油藏剩余油精细表征,为油田剩余油挖潜打下坚实的基础[5]。

图1　ZJ2-1U油组单井相图

图2　ZJ2-1U油组沉积微相图

2　储层非均质性

2.1　隔夹层分布特征

对于文昌海相疏松砂岩油藏,由于天然能量充足,主要是依靠天然水驱开发,而隔夹层的发育情况及分布特征反映了油藏的非均质性,直接影响油藏的水驱效果。文昌A油田ZJ2-1U油组按照岩性和物性特征,结合测井电测响应特征,将隔夹层划分为泥质、钙质、物性三大类,其中泥质隔夹层岩性以泥岩、粉砂质泥岩为主,测井响应特征表现为“三高两低”的特点,即伽马值高、声波时差值高、中子高,电阻率低、密度低,泥质含量大于30%,钙质隔夹层较发育,岩性以钙质砂岩为主,测井响应特征表现为“三低两高”,即低伽马、低中子、低声波时差,高密度、高电阻,物性隔夹层以泥质粉砂岩为主,其孔隙度、渗透率很低,测井解释结果为干层,其厚度较小,侧向连续性差[4-6]。本文中基于隔夹层在井点上的分布特征及对隔夹层成因分析,采用确定性与随机性交互式建模方法,在沉积相和岩相控制下,采用序贯指示模拟方式建立该区隔夹层模型,进而利用隔夹层模型预测隔夹层的空间展布。平面上钙质夹层厚度高值区呈带状分布,物性夹层主要分布于砂坪微相中,侧向连续性较差,泥质隔层全区稳定发育,其厚度由构造高点向四周有逐渐增大的趋势,纵向上至少有五套钙质层侧向发育较好,钙质夹层在构造高点以及工区东部、南部附近发育相对完整,物性夹层主要分布在中下部,泥质隔层在底部稳定发育,各井均有钻遇。整体上,文昌A油田ZJ2-1U油组在平面及纵向上隔夹层比较发育,导致油藏存在较强的非均质性,对油藏实际生产过程的水驱油作用影响较大。

2.2　储层宏观非均质性

2.2.1渗透率非均质模式

渗透率非均质模式指渗透率大小在垂向上的变化所构成的韵律性[3],ZJ2-1U油组为砂坪沉积,自下而上,由三套反韵律组成的复合反韵律砂体组成,符合砂坪沉积典型反韵律模式,反韵律特征为底部渗透率小,向上逐渐变大,纵向上存在较强的非均质性。由表1可以看到,ZJ2-1U-1小层层内渗透率变化大,渗透率分布范围为(156.7～1 534.8)×10-3μm2,ZJ2-1U-2小层层内渗透率变化中等,渗透率分布范围为(77.28～796.95)×10-3μm2,ZJ2-1U-3小层层内渗透率变化较弱,渗透率分布范围为(47～1 685)×10-3μm2,纵向上渗透率的韵律模式决定了水驱油规律的不确定性较大。

2.2.2渗透率非均质程度

储层宏观非均质性参数主要是以渗透率为主的各种数量统计参数的变化来表征储层非均质在三维空间的变化和分布规律,包括渗透率非均质系数(又称单层突进系数)Tk、渗透率级差Nk、渗透率变异系数Vk等,其中变异系数是一个重要的表征量,它反映了样品偏离整体平均值的程度,该值越小,说明样品的渗透率值越均匀,反之,非均质性越强[4]。对文昌A油田ZJ2-1U油组各小层及砂组进行非均质参数计算(表1),由表1可以看出,ZJ2-1U油组总体上非均质性中等偏强,渗透率变异系数主要分布在0.5～0.7之间,渗透率突进系数主要分布在1.7～3之间,渗透率级差主要分布于10～25之间;其中ZJ2-1U-1小层非均质最强, ZJ2-1U-2小层非均质程度中等偏强,ZJ2-1U-3小层非均质程度变化比较大。ZJ2-1U油组层内及层间的非均质性导致各小层开发的不均衡性。

表1　文昌A油田ZJ2-1U油组小层层内非均质参数

2.3　储层微观非均质性

2.3.1储层孔隙类型

对ZJ2-1U油组的井壁取心薄片和岩心铸体薄片进行观察、分析,储层同时发育原生孔隙和次生孔隙,其中以原生孔隙为主。次生孔隙以溶蚀作用产生的各种溶蚀孔隙为主,如粒间溶孔、粒内溶孔,还包括铸模孔、超大孔以及由构造作用形成的裂缝等。其中原生粒间孔即碎屑颗粒原始格架间的孔隙,通过铸体薄片观察,文昌A油田ZJ2-1U油组以原生粒间孔隙为主,局部层段发育胶结剩余粒间孔(图3(a)),胶结物以铁方解石、铁白云石、白云石、海绿石为主,见少量泥质胶结;粒内溶蚀溶孔为石溶孔、岩屑溶孔、石英颗粒溶孔、海绿石溶孔及云母溶孔等,其中以长石粒内溶孔最为发育,其次是岩屑粒内溶孔,见少量石英粒内溶孔(图3(b));粒间溶蚀溶孔为粒间碳酸盐岩等胶结物或杂基被较强烈的溶蚀而形成的孔隙,主要有颗粒边缘局部溶解、胶结物及杂基的局部溶解等形成的溶蚀孔(图3(c)),溶蚀作用强烈时形成超大孔隙。

2.3.2储层喉道类型

通过铸体薄片观察,ZJ2-1U油组主要是缩颈型喉道和片状或弯片状喉道,孔隙缩小型喉道最少。其中孔隙缩小型喉道作为孔隙的缩小部分,与其相连的孔隙较难区分,孔喉直径比接近于1∶1,该类喉道在以粒间孔隙为主、颗粒支撑、漂浮状颗粒接触以及无胶结物式类型的砂岩中广泛发育,孔隙结构孔隙大、喉道粗、渗透性好(图4(a));砂岩颗粒被压实而排列比较紧密时,喉道变窄,形成缩颈型喉道,该类储层的孔隙度较高,但渗透率相对较低,孔隙结构见于颗粒支撑、点接触的砂岩中,多属于大孔细喉类型,孔喉直径比较大(图4(b)),其中部分孔隙是无效的[7-9];片状或弯片状喉道很小,喉道极细,常见于线接触、凹凸接触式类型的砂岩中(图4(c)),视颗粒形状的不同,晶间隙可分为片状和弯片状,其有效张开宽度很小,储层很容易受到微粒运移伤害。由于缩颈型喉道和片状或弯片状喉道的发育,使得ZJ2-1U油组渗透率变化大,敏感性强,整体上非均质性较强。

图3　储层孔隙类型

图4　储层吼道类型

2.3.3储层孔喉结构特征

储层的孔隙结构指岩石孔隙和喉道的几何形状、大小、分布以及相互连通的关系,它不仅控制了石油的运移和储集,而且影响采收率,因此研究孔隙结构对评价储层好坏具有重要意义[10-12],本次通过毛管压力曲线法来研究储层孔喉结构特征。根据探井及最新密闭取心井A3P1井压汞测试资料,文昌A油田珠江组储层孔喉结构划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三大类,按序次对应的储集性逐渐变差(图5)。A3P1井55个压汞测试样品表明(表2),ZJ2-1U油组储层以Ⅰ和Ⅱ类储层为主,其中Ⅰ类储层排驱压力低,小于0.05 MPa,孔喉半径均值大于14 μm,饱和度中值压力小于0.2 MPa,分选性好,曲线显示平台段很长;Ⅱ类储层排驱压力较低,小于0.07 MPa,孔喉半径均值大于9 μm,饱和度中值压力小于2.0 MPa,分选性一般,曲线有一定平台段,Ⅲ储层排驱压力较高,最高3.2 MPa,孔喉半径均值1 μm,分选性相对较差,退汞效率低于50%,平台段短或无平台段。根据毛管压力曲线计算得出ZJ2-1U油组储层均质系数为6.377 7～11.275 7,平均值为8.957 2,表明孔喉半径分布偏离最大孔喉半径较大,表明ZJ2-1U油组非均质较强。

表2　文昌A油田ZJ2-1U油组孔喉分类评价标准

图5　ZJ2-1U油组毛管压力曲线

3　储层非均质性在油藏数值模拟中的应用

本文中在储层非均质性研究基础上,运用Petrel建模软件,采用以随机建模为主的建模方法,建立了ZJ2-1U油组的精细地质模型,将其应用于油藏数值模拟研究中[13-15]。早期模型考虑隔夹层等因素不足,物性模型不能体现储层非均质性,导致油藏数值模拟中生产数据难以拟合。基于最新精细地质模型开展的油藏数值模拟研究,提高了油藏数值模拟的模型精度,对早期难以历史拟合的部分油井拟合效果更好。在剩余油分布认识方面,由于受到储层非均质及隔夹层控制,数值模拟中剩余油分布具有更精细化的表征,其中平面上储层非均质性弱,剩余油分布主要受构造、井网控制,表现为井控不足的区域剩余油富集,后期具有调整挖潜的潜力,纵向上层内储层非均质强,剩余油分布主要受隔夹层分布的控制,表现为在隔夹层阻挡的下部存在较多的剩余油(图6),后期具有提液强采的增油潜力。

图6　ZJ2-1U油组目前剩余油分布

4　结　论

(1)文昌A油田ZJ2-1U油组在平面及纵向上隔夹层发育,受非均质性影响,油藏渗流规律复杂。ZJ2-1U油组是由多套反韵律组成的复合反韵律砂体,纵向上储层渗透率变化较大,存在较强的非均质性。

(2)在宏观非均质性方面,通过计算渗透率非均质参数看出,ZJ2-1U油组总体上非均质性中等偏强,其中ZJ2-1U-1小层非均质性最强。在微观非均质性方面,ZJ2-1U油组在储层孔隙类型、储层喉道类型和储层孔喉结构特征等方面均表现为较强的非均质性。

(3)基于非均质性研究成果建立的精细化地质模型充分体现了油藏的隔夹层分布特征和物性变化规律,提高了油藏数值模拟的研究精度,能更精细化表征油藏的剩余油分布规律。