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厚油层中隔夹层识别及井间预测技术

厚油层中隔夹层识别及井间预测技术

严耀祖,段天向

(中国石油勘探开发研究院西北分院)

要:在油田开发初期,隔夹层的描述仅是通过隔夹层密度和隔夹层频率来表征,但进入开发中后

期的油田调整阶段,隔夹层的定量描述技术显得尤为重要,特别是井间精确预测技术尤为关键。该文以鄂尔多斯盆地B油田厚层砂岩研究为例,通过岩电关系分析和测井识别模式,并应用随机储层建模技术,建立了三维精细隔夹层分布模型,在指导油田内部挖潜调整、提高水驱储量动用程度方面发挥了积极作用。

关键词:隔夹层;随机建模;井间预测;开发中后期;定量描述;鄂尔多斯盆地中图分类号:TE319

文献标识码:A

Identificationandinter-wellpredictionofinterbedsinthickoillayer

YANYao-zu,DUANTian-xiang

(ResearchInstituteofPetroleumExploration&Development-Northwest(NWGI),PetroChina,Lanzhou730020,China)

Abstract:Attheearlystageoftheoilfielddevelopment,itonlyuseddensityandfrequencytodescribetheinterbeds.Thequantitativedescriptionmethod,especiallytheinter-wellpredictionmethodforinterbedsbecomessignificantinthelaterperiod.TakingthethicksandstonereservoirinOrdosBasinasanexample,therecognitionmethodforinterbedsisanalyzed.Thestochasticmodelingtechniquescombiningwithlithologyandloggingareappliedtoestablisha3Dinterbedmodel.Thismodeltakesasignificantpartinguidingthepotentialexcavationandincreasingoilrecovery.

Keywords:interbeds;stochasticmodeling;inter-wellprediction;laterperiodofdevelopment;quantitativedescription;OrdosBasin

文章编号:1673-8926(2008)02-0127-05

收稿日期:2007-09-15;修回日期:2008-10-30

作者简介:严耀祖,1964年生,男,高级地质工程师,主要从事油田开发综合研究工作。地址:(730020)甘肃省兰州市雁儿湾路535号。电

话:(0931)8686144。E-mail:yanyz6751@sina.com.cn

第20卷第2期2008年6月

岩性油气藏

LITHOLOGICRESERVOIRS

Vol.20No.2Jun.2008

0引言

厚油层常发育于气候湿润、物源充足的扇三角洲或三角洲沉积体系中[1~7],鄂尔多斯盆地周缘延长组的一系列河控三角洲砂体也广泛发育厚油层,其三角洲群分布广泛、

多期发育、相互叠置,主要以长6为代表的三角洲前缘亚相水下分流河道砂体和长2为代表的三角洲平原亚相分流河道砂体为主。砂层连续沉积厚度达30~40m,其间发育0.2~1m的隔夹层,多为泥岩夹层和钙质夹层,由于隔夹层分布的不稳定性,油藏表现

为整体块状局部层状特征,为开发中后期调整带来不利因素[2]。

1厚油层储层特征

B油田的长2油藏位于鄂尔多斯盆地安塞三

角洲沉积体系的三角洲平原亚相,含油面积18.8

km2,石油地质储量约1068×104t。该含油层位发

育一套厚达30~40m的油层,有82%的油层厚度或折算油层有效厚度大于8m,属典型的河道砂岩储层。油层之间少有稳定的隔夹层分隔,隔夹层多

岩性油气藏第20卷第2期

呈零碎状分布于砂体之间,为典型的曲流河三角洲平原亚相沉积,河道侧向摆动,纵向下切、叠置,形成复合河道砂体,因而油层厚,储层物性较好,但岩性复杂,非均质严重。据统计,平均孔隙度为16%~21%,渗透率为(0.33~50)×10-3μm2,渗透率突进系数为2.14~11.5,变异系数达0.81以上。多个单砂体相互叠置,上下层之间为不渗透夹层所隔,因而造成了层内存在油水分异现象,形成了层间互不连通的层状结构及油层、油水同层、含油水层间互的局面,使储层的油水关系变得复杂,导致了厚油层顶部、中部、底部均有水淹状况的发生,见水格局十分复杂[3]。

2隔夹层类型

油田勘探开发实践表明,由于沉积、成岩等地质作用不同,相应地形成不同的隔夹层,而不同隔夹层的成因、特点和分布又有较大差异,因此它们对油水的运动控制也有不同。隔夹层的种类很多,分类方法也不同,从岩性上可分为泥质、钙质和物性隔夹层[4]。

岩电关系分析表明,泥岩夹层在声波曲线上表现为尖状的高声波时差,一般大于300μs/m,自然伽马呈高值;钙质夹层在声波曲线上表现为尖状的低声波时差,一般小于200μs/m,自然伽马无明显反应。

由于这3类隔夹层测井响应特征差异明显(表1),以至于在没有建立量化识别标准的情况下定性判断,符合率在90%以上。

根据成因分类,可将隔夹层分为单元间隔夹层和单元内隔夹层。两者均为储层中非渗透或相对低渗透的部分。即分布在砂岩层之间的为单元间

隔夹层,分布在砂岩层内部的为单元内隔夹层。单元间与单元内隔夹层不但成因和特征相近,而且这2个概念的区分也是相对的。在油藏开发初期,开发层系划分较粗时,纵向上不同储层间的非渗透层可划为单元间隔夹层,而同一储层内部的非渗透层则可划为单元内隔夹层;但随着油藏开发的深入,开发层系划分越来越细,早期的一套层系可以被细分成多套层系,此时在新的层系内,原来认为的单元内隔夹层就有可能升级为单元间隔夹层。

3隔夹层的识别

在隔夹层分布规律的研究中主要使用测井资料。根据测井解释在厚油层中划分出3类隔夹层(图1):

Ⅰ类隔夹层位于2个砂体之间,厚度大于0.4m,具有较好的封隔性,在自然伽马曲线上回返幅度大而明显,起到自然分层的作用,该类隔夹层属于单元间隔夹层。

表1根据岩性区分隔夹层测井响应特征

Table1Logresponsecharacteristicsofinterbedsclassifiedbylithologies类别岩性发育部位测井曲线特点备注

泥质隔夹层泥岩、砂质泥岩、致密粉砂岩两成因砂体之间低阻,高声波,扩径沉积作用为主

钙质隔夹层钙质泥岩、钙质粉细砂岩河道砂岩顶、底界高于或接近油层电阻

率,低声波,钻时高

成岩作用为主

物性隔夹层油斑砂岩、粉砂岩、泥质砾岩河床底部滞留沉积

及河道边部

微电极曲线有一定的幅

度差,电阻、声波均中等

具有一定的孔隙度和渗透率,

但未达到有效厚度物性的下限

图1隔夹层的测井解释类型

Fig.1Thetypesofinterbedsclassifiedbylog

interpretation

自然伽马微电极

Ⅰ类

Ⅰ类

Ⅰ类

Ⅰ类

Ⅱ类

Ⅲ类

Ⅲ类

128

2008年严耀祖等:厚油层中隔夹层识别及井间预测技术图3沿着物源方向的宽厚比统计

Fig.3

Thewidthtothicknessratioalongthe

provenancedirection

Ⅱ类隔夹层为单一砂体内部2个有效厚度层

段之间的夹层,厚度大部分大于0.4m,该类隔夹层属于单元内隔夹层。

Ⅲ类隔夹层为有效厚度段内部的夹层,厚度

大部分小于0.4m,属于单元内隔夹层。

Ⅱ类及Ⅲ类隔夹层的主要区别是Ⅱ类隔夹层

比Ⅲ类隔夹层厚度大、分布较稳定,可以与邻井进行对比,而Ⅲ类隔夹层不能分层和对比。

根据以上隔夹层分类方案,可划分出每口井的隔夹层类型。

隔夹层的厚度可根据“四性”关系研究结果中的有效储层物性及电性下限值,结合声波时差异常点确定。研究区长2储层隔夹层的物性值给定为:孔隙度小于5%,渗透率小于0.1×10-3μm2。

通过进一步细分单元研究表明,小层内部隔夹层分布频率最高达到0.53条/m、分布密度最高达到40%(图2)。平面形态表现为条带状分布,与分流河道分布方向一致,说明隔夹层是河道多期叠加、侧向迁移沉积、成岩作用的产物。

4隔夹层的井间预测

确定隔夹层的井间展布是储层建模的一个难

点。笔者所用的隔夹层的井间预测方法称之为条件模拟法[7],该方法中井间隔夹层定量预测方法的原理是:首先用沉积学理论和储层沉积结构单元方法,预测和分析不同沉积类型砂体隔夹层的空间分布规律,同时利用密井网资料定量统计夹

层的宽厚比等信息,用韵律层对比技术定性预测稳定分布的井间夹层,用物性截断法或条件模拟法模拟较稳定和不稳定的夹层,最终利用Petrel储层建模软件[6]建立隔夹层空间分布的三维模型(也就是由地质知识库约束的随机建模方法)。对于稳定分布的隔夹层可进行确定性建模,而分布不稳定的隔夹层可进行随机建模,两者建模方式的有机结合可提高隔夹层描述的精度,从而为研究油水运动规律奠定可靠的地质模型。

在进行条件模拟之前,必须对厚油层内夹层的分布规律进行约束随机建模。统计表明,油层纵向上各类夹层所占比例不同,延伸距离较短的泥粉质和钙质Ⅱ类及Ⅲ类隔夹层是主要的隔夹层类型,夹层形态以不规则状和长条状为主;Ⅲ类隔夹层在储层内随机分布,厚度一般小于0.4m,延伸范围一般小于井距的一半。

研究区内沿河道发育方向,夹层厚度和夹层频数增加。据小井距剖面统计,隔夹层的延伸长度与沉积微相和夹层厚度有关,同一微相内的夹层延伸长度随夹层厚度的增加而增加,隔夹层垂直河道发育方向(东西向)一般延伸2~3个井距,顺河道发育方向(北东向)一般延伸3~8个井距。

统计每口井每个隔夹层在空间的分布数据,即隔夹层厚度和顺河道方向的延伸范围,绘制散点图,得到B油田长2油层组的隔夹层宽厚比为356(图3)。

用以上的地质信息作为约束条件,对正常砂岩、各类隔夹层进行变差函数统计分析(表2),用随机建模的方法预测了B油田的长2油藏隔夹层分布三维模型。图4和图5分别展示了三维隔夹层模型的剖面和平面特征,从中可以看出,模型的剖面和平面特征与人工解释是吻合的,并且更加细致、合理。

图2

2号小层隔夹层密度分布图

Fig.2

Thedensitydistributionofinterbedsin

No.2sublayer

800

400

0.51.0

1.52.0

隔夹层厚度(m)

y=356.05x-3.4475

R2=0.7589延伸距离(m)

◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆

◆◆◆◆◆◆◆

◆◆

◆◆

◆◆◆

◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆

◆◆◆

◆H206

292

103

29487858886

84

8180

9390

91

82

89

106283

1221362010287

262258257234229

231242250253279252174177182180

188195191201203206208213199149

197196

212H144168164

16364635148733943

409859

2527

4215968

691315417015615122821622726827127021858142

130

133

117281

0102030401010

20

201010

20

10

10

101010

10

1010

10

10

20

20

203030

30

20

20

20

1010

10

10

0010

101020

10

101000

1010

10

10

1010

10

10

10

100

10

10

10

20

2020

202020

30100

20

20

200

1010

1010

10

10

10

10

2020

00002020

(%)

129

岩性油气藏第20卷第2期

(b)

图4

砂体连通剖面(a)与模拟岩相剖面(b)的对比

Fig.4

Thesandconnectivitysection(a)incontrastwithsimulatedlithofaciessection(b)

表2

B油田长2油藏各小层变差函数参数表

Table2

VariancefunctionparametersofeachsublayerinChang2reservoirofBOilfield

小层

岩相变差函数类型

块金常数

长变程(m)

短变程(m)

垂变程(m)

1砂岩

球形0.1067345342.4Ⅰ类隔夹层球形0.5214403961.3Ⅱ类隔夹层

球形0.013462100.82砂岩

球形0.084893575.22.5Ⅰ类隔夹层球形0.221575.2392.41.8Ⅱ类隔夹层

球形0.0674722721.13砂岩

球形0.017845882.8Ⅰ类隔夹层球形0.02416404081.6Ⅱ类隔夹层

球形

0.01

386

252

0.9

(a)

Ⅰ类隔夹层Ⅱ,Ⅲ类隔夹层

B269

B247

B242

B175

B178

B182

B269

B247

B242

B175

B178

B182

790

800

810

820

830

840

790

780

770

760

750

740

740

730

720

750

760

770

780

750

760

770780790

800810

780

790

790

800

800

810

810

820

820

830

830

840

840

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

130

2008年严耀祖等:厚油层中隔夹层识别及井间预测技术图53小层隔夹层频率分布图(a)及3小层隔夹层模拟结果(b)Fig.5

Thefrequencydistribution(a)andsimulationresult(b)

ofinterbedsinNo.3sublayer

5结论

(1)将隔夹层按成因归结为单元间隔夹层和单元内隔夹层两大类。

(2)B油田厚油层内部隔夹层发育,隔夹层岩性主要为深灰色或灰色泥岩、粉砂质泥岩、钙质细砂岩,而稳定隔夹层基本上由泥质—泥粉砂质岩石组成。

(3)各类隔夹层具有明显的电性特性,综合应用地质和测井识别标志可以判别夹层,进而由定性到定量、从二维到三维揭示隔夹层空间展布规律。

(4)隔夹层的宽厚比、钻遇率、密度和频率等统计信息对建模有重要的指导作用。

(5)对于稳定分布的隔夹层可进行确定性建模,而分布不稳定的隔夹层可进行随机建模,两者

建模方式的有机结合可提高隔夹层描述的精度。

参考文献:

[1]束青林.孤岛油田馆陶组河流相储层隔夹层成因研究[J].石油学报,2006,27(3):100-103.

[2]林承焰,侯连华,董春梅,等.辽河西部凹陷沙三段浊积岩储层中钙质夹层研究[J].沉积学报,1996,14(3):72-79.

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[7]

李阳,刘健民.油藏开发地质学[M].北京:石油工业出版社,2007.

(编辑杨琦)

(a)(b)

0.80.60.6

0.20

Ⅰ类隔夹层

Ⅱ,Ⅲ类隔夹层

131