珠江口盆地文昌油田儲層非均質性研究及油藏數值模擬

葉　青，查玉強，李鳳穎，謝艷華，胡勝輝

(中海石油有限公司 湛江分公司研究院,廣東 湛江 524057)

1　研究背景

文昌A油田位于海南省文昌市以東海域,油田位于珠江口盆地珠三坳陷瓊海凸起中部,該油田含油層系主要集中在新近系下中新統珠江組地層。珠江組整體屬于海進背景下的沉積,根據沉積旋回特征,珠江組一段劃分7個油組,珠江組二段劃分2個油組[1-3]。從取心資料上看,主力油藏ZJ2-1U油組的巖性以細砂巖為主,砂巖中石英含量較高,為中等-高成熟度,發育水平層理、波狀層理、透鏡狀層理,并且生物碎屑較多(圖1),發現有較多雙殼類生物化石及生物化石印模,有少量生物擾動及生物鉆孔,見少量黑色植物炭屑,表明沉積環境為近岸淺水氧化環境,測井相特征表現為曲線呈中高幅箱形,頂底突變接觸,頂底部常出現鈣質膠結,反粒序。電阻率曲線呈中高幅差漏斗形,密度值低,中子值低,聲波值高,含油性好(圖2)。粒度概率曲線以兩段式為主,曲線由高斜率的跳躍和懸浮總體組成綜合巖心構造特征,C-M圖為牽引流QR遞變懸浮和RS均勻懸浮沉積,QR段較長遞變懸浮沉積為主,綜合以上沉積相特征分析認為ZJ2-1U油組為潮坪沉積環境。

該油組儲層物性較好,屬高孔、高滲儲層,平均孔隙度為26.8%,平均滲透率為504.8×10-3μm2,砂巖厚度多大于20 m,全區穩定分布,水體能量充足,依靠天然水驅開發效果較好[4]。ZJ2-1U油組儲層非均質性較強,各油組內部儲層物性差異大,儲層內部鈣泥質夾層發育,隔夾層展布規律存在不確定性,油藏水驅油規律較復雜,儲層的非均質性對油藏開發的影響越來越顯著。ZJ2-1U油組目前采出程度達到62.9%,綜合含水率高達80.4%,處于開發后期高含水階段,剩余油挖潛風險越來越大,因此必須開展儲層非均質性研究,提高地質模型的精度,開展精細化油藏數值模擬研究,實現油藏剩余油精細表征,為油田剩余油挖潛打下堅實的基礎[5]。

圖1　ZJ2-1U油組單井相圖

圖2　ZJ2-1U油組沉積微相圖

2　儲層非均質性

2.1　隔夾層分布特征

對于文昌海相疏松砂巖油藏,由于天然能量充足,主要是依靠天然水驅開發,而隔夾層的發育情況及分布特征反映了油藏的非均質性,直接影響油藏的水驅效果。文昌A油田ZJ2-1U油組按照巖性和物性特征,結合測井電測響應特征,將隔夾層劃分為泥質、鈣質、物性三大類,其中泥質隔夾層巖性以泥巖、粉砂質泥巖為主,測井響應特征表現為“三高兩低”的特點,即伽馬值高、聲波時差值高、中子高,電阻率低、密度低,泥質含量大于30%,鈣質隔夾層較發育,巖性以鈣質砂巖為主,測井響應特征表現為“三低兩高”,即低伽馬、低中子、低聲波時差,高密度、高電阻,物性隔夾層以泥質粉砂巖為主,其孔隙度、滲透率很低,測井解釋結果為干層,其厚度較小,側向連續性差[4-6]。本文中基于隔夾層在井點上的分布特征及對隔夾層成因分析,采用確定性與隨機性交互式建模方法,在沉積相和巖相控制下,采用序貫指示模擬方式建立該區隔夾層模型,進而利用隔夾層模型預測隔夾層的空間展布。平面上鈣質夾層厚度高值區呈帶狀分布,物性夾層主要分布于砂坪微相中,側向連續性較差,泥質隔層全區穩定發育,其厚度由構造高點向四周有逐漸增大的趨勢,縱向上至少有五套鈣質層側向發育較好,鈣質夾層在構造高點以及工區東部、南部附近發育相對完整,物性夾層主要分布在中下部,泥質隔層在底部穩定發育,各井均有鉆遇。整體上,文昌A油田ZJ2-1U油組在平面及縱向上隔夾層比較發育,導致油藏存在較強的非均質性,對油藏實際生產過程的水驅油作用影響較大。

2.2　儲層宏觀非均質性

2.2.1滲透率非均質模式

滲透率非均質模式指滲透率大小在垂向上的變化所構成的韻律性[3],ZJ2-1U油組為砂坪沉積,自下而上,由三套反韻律組成的復合反韻律砂體組成,符合砂坪沉積典型反韻律模式,反韻律特征為底部滲透率小,向上逐漸變大,縱向上存在較強的非均質性。由表1可以看到,ZJ2-1U-1小層層內滲透率變化大,滲透率分布范圍為(156.7～1 534.8)×10-3μm2,ZJ2-1U-2小層層內滲透率變化中等,滲透率分布范圍為(77.28～796.95)×10-3μm2,ZJ2-1U-3小層層內滲透率變化較弱,滲透率分布范圍為(47～1 685)×10-3μm2,縱向上滲透率的韻律模式決定了水驅油規律的不確定性較大。

2.2.2滲透率非均質程度

儲層宏觀非均質性參數主要是以滲透率為主的各種數量統計參數的變化來表征儲層非均質在三維空間的變化和分布規律,包括滲透率非均質系數(又稱單層突進系數)Tk、滲透率級差Nk、滲透率變異系數Vk等,其中變異系數是一個重要的表征量,它反映了樣品偏離整體平均值的程度,該值越小,說明樣品的滲透率值越均勻,反之,非均質性越強[4]。對文昌A油田ZJ2-1U油組各小層及砂組進行非均質參數計算(表1),由表1可以看出,ZJ2-1U油組總體上非均質性中等偏強,滲透率變異系數主要分布在0.5～0.7之間,滲透率突進系數主要分布在1.7～3之間,滲透率級差主要分布于10～25之間;其中ZJ2-1U-1小層非均質最強, ZJ2-1U-2小層非均質程度中等偏強,ZJ2-1U-3小層非均質程度變化比較大。ZJ2-1U油組層內及層間的非均質性導致各小層開發的不均衡性。

表1　文昌A油田ZJ2-1U油組小層層內非均質參數

2.3　儲層微觀非均質性

2.3.1儲層孔隙類型

對ZJ2-1U油組的井壁取心薄片和巖心鑄體薄片進行觀察、分析,儲層同時發育原生孔隙和次生孔隙,其中以原生孔隙為主。次生孔隙以溶蝕作用產生的各種溶蝕孔隙為主,如粒間溶孔、粒內溶孔,還包括鑄?？?、超大孔以及由構造作用形成的裂縫等。其中原生粒間孔即碎屑顆粒原始格架間的孔隙,通過鑄體薄片觀察,文昌A油田ZJ2-1U油組以原生粒間孔隙為主,局部層段發育膠結剩余粒間孔(圖3(a)),膠結物以鐵方解石、鐵白云石、白云石、海綠石為主,見少量泥質膠結;粒內溶蝕溶孔為石溶孔、巖屑溶孔、石英顆粒溶孔、海綠石溶孔及云母溶孔等,其中以長石粒內溶孔最為發育,其次是巖屑粒內溶孔,見少量石英粒內溶孔(圖3(b));粒間溶蝕溶孔為粒間碳酸鹽巖等膠結物或雜基被較強烈的溶蝕而形成的孔隙,主要有顆粒邊緣局部溶解、膠結物及雜基的局部溶解等形成的溶蝕孔(圖3(c)),溶蝕作用強烈時形成超大孔隙。

2.3.2儲層喉道類型

通過鑄體薄片觀察,ZJ2-1U油組主要是縮頸型喉道和片狀或彎片狀喉道,孔隙縮小型喉道最少。其中孔隙縮小型喉道作為孔隙的縮小部分,與其相連的孔隙較難區分,孔喉直徑比接近于1∶1,該類喉道在以粒間孔隙為主、顆粒支撐、漂浮狀顆粒接觸以及無膠結物式類型的砂巖中廣泛發育,孔隙結構孔隙大、喉道粗、滲透性好(圖4(a));砂巖顆粒被壓實而排列比較緊密時,喉道變窄,形成縮頸型喉道,該類儲層的孔隙度較高,但滲透率相對較低,孔隙結構見于顆粒支撐、點接觸的砂巖中,多屬于大孔細喉類型,孔喉直徑比較大(圖4(b)),其中部分孔隙是無效的[7-9];片狀或彎片狀喉道很小,喉道極細,常見于線接觸、凹凸接觸式類型的砂巖中(圖4(c)),視顆粒形狀的不同,晶間隙可分為片狀和彎片狀,其有效張開寬度很小,儲層很容易受到微粒運移傷害。由于縮頸型喉道和片狀或彎片狀喉道的發育,使得ZJ2-1U油組滲透率變化大,敏感性強,整體上非均質性較強。

圖3　儲層孔隙類型

圖4　儲層吼道類型

2.3.3儲層孔喉結構特征

儲層的孔隙結構指巖石孔隙和喉道的幾何形狀、大小、分布以及相互連通的關系,它不僅控制了石油的運移和儲集,而且影響采收率,因此研究孔隙結構對評價儲層好壞具有重要意義[10-12],本次通過毛管壓力曲線法來研究儲層孔喉結構特征。根據探井及最新密閉取心井A3P1井壓汞測試資料,文昌A油田珠江組儲層孔喉結構劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三大類,按序次對應的儲集性逐漸變差(圖5)。A3P1井55個壓汞測試樣品表明(表2),ZJ2-1U油組儲層以Ⅰ和Ⅱ類儲層為主,其中Ⅰ類儲層排驅壓力低,小于0.05 MPa,孔喉半徑均值大于14 μm,飽和度中值壓力小于0.2 MPa,分選性好,曲線顯示平臺段很長;Ⅱ類儲層排驅壓力較低,小于0.07 MPa,孔喉半徑均值大于9 μm,飽和度中值壓力小于2.0 MPa,分選性一般,曲線有一定平臺段,Ⅲ儲層排驅壓力較高,最高3.2 MPa,孔喉半徑均值1 μm,分選性相對較差,退汞效率低于50%,平臺段短或無平臺段。根據毛管壓力曲線計算得出ZJ2-1U油組儲層均質系數為6.377 7～11.275 7,平均值為8.957 2,表明孔喉半徑分布偏離最大孔喉半徑較大,表明ZJ2-1U油組非均質較強。

表2　文昌A油田ZJ2-1U油組孔喉分類評價標準

圖5　ZJ2-1U油組毛管壓力曲線

3　儲層非均質性在油藏數值模擬中的應用

本文中在儲層非均質性研究基礎上,運用Petrel建模軟件,采用以隨機建模為主的建模方法,建立了ZJ2-1U油組的精細地質模型,將其應用于油藏數值模擬研究中[13-15]。早期模型考慮隔夾層等因素不足,物性模型不能體現儲層非均質性,導致油藏數值模擬中生產數據難以擬合?；谧钚戮毜刭|模型開展的油藏數值模擬研究,提高了油藏數值模擬的模型精度,對早期難以歷史擬合的部分油井擬合效果更好。在剩余油分布認識方面,由于受到儲層非均質及隔夾層控制,數值模擬中剩余油分布具有更精細化的表征,其中平面上儲層非均質性弱,剩余油分布主要受構造、井網控制,表現為井控不足的區域剩余油富集,后期具有調整挖潛的潛力,縱向上層內儲層非均質強,剩余油分布主要受隔夾層分布的控制,表現為在隔夾層阻擋的下部存在較多的剩余油(圖6),后期具有提液強采的增油潛力。

圖6　ZJ2-1U油組目前剩余油分布

4　結　論

(1)文昌A油田ZJ2-1U油組在平面及縱向上隔夾層發育,受非均質性影響,油藏滲流規律復雜。ZJ2-1U油組是由多套反韻律組成的復合反韻律砂體,縱向上儲層滲透率變化較大,存在較強的非均質性。

(2)在宏觀非均質性方面,通過計算滲透率非均質參數看出,ZJ2-1U油組總體上非均質性中等偏強,其中ZJ2-1U-1小層非均質性最強。在微觀非均質性方面,ZJ2-1U油組在儲層孔隙類型、儲層喉道類型和儲層孔喉結構特征等方面均表現為較強的非均質性。

(3)基于非均質性研究成果建立的精細化地質模型充分體現了油藏的隔夾層分布特征和物性變化規律,提高了油藏數值模擬的研究精度,能更精細化表征油藏的剩余油分布規律。