克拉玛依三2区克下组砾岩油藏储层流动单元的划分与应用

李 辉,陆正元 (成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都610059)

姚正华,程宏杰 (新疆油田分公司勘探开发研究院,新疆克拉玛依834000)

三2区克下组油藏位于克拉玛依油田北部边缘,为一个由西北向东南倾斜的单斜,洪积扇沉积为主,原始含油饱和度为61%,含油面积12.70km2,石油地质储量1025.45×104t,油层埋藏深度平均522m。自上而下分为S6和S7两大砂层组并细分为为主要油层,油层平均厚度7.94m,平均孔隙度20.88%,平均渗透率122×10-3μm2,为中孔高渗储层。

油田自1976年开发以来,经过多次注采调整,目前油藏已进入中高含水期,井况恶化进入低产递减阶段,年产量递减率达到11.56%。为了反映储层的非均质状况,准确认识剩余油分布规律,笔者通过对储层流动单元的精细描述,结合沉积微相来探寻流动单元与含油性的关系,为提高研究区剩余油的挖潜提供可靠的地质依据[1]。

1 流动单元研究的理论基础

AmaefUle和AbbaSzaden等[2]根据孔隙几何学对流体渗流具有很大影响的认识,提出了应用流动带指标FZI(FlowZonelndex)划分水力流动单元的方法。这一方法的理论基础是平均水力半径的概念及Kozeny-Carman公式[3～5]。

具有相似FZI的岩石被认为具有相似平均水力半径,因而属于同一流动单元。FZI值可依据样品的孔隙度、渗透率或测井响应值来计算,然后通过对众多样品的FZI值进行聚类分析,对流动单元进行分类。

式中,RQI(ReservoirQualityIndex)为储层品质指数,μm;z为孔隙体积与颗粒体积之比,无量纲常数;FZI为流动带指标。各参数计算公式为:

式中,k为渗透率,μm2; e为有效孔隙度,%;Fsτ2为Kozeny常数,范围在5～100之间;Sgv为单位颗粒体积比表面,μm-1。

RQI表征储层渗流能力的大小,其值越大,储层渗流能力越强。

式(1)表明,在RQI和 z的双对数坐标图上,具有相似FZI值的样品将落在一条斜率为1的直线上;具有不同FZI值的样品将落在一组平行直线上。而同一直线上的样品具有相似的孔喉特征,从而构成一个流动单元。而不同的流动单元,其FZI值是不同的,因此据岩心资料计算出与孔喉相关的参数RQI和FZI之后,基于FZI值即可划分流动单元。但是由于岩心分析中存在随机测量误差,导致FZI围绕其真实均值有一个分布范围。如果存在多个流动单元,总的FZI分布函数就是单个流动单元分布函数的叠加。在RQI和FZI的双对数坐标图上,表现为一组平行直线,而在直方图上则表现为多峰曲线。

基于这种认识,采用概率统计法来进行流动单元类型的划分,概率累计分布函数为:

式中,Nμ为流动单元的个数;ωi为第i个流动单元分布函数的权系数;erf为误差函数;δi为第i个分布的标准偏差;Z为lg(FZI);Zi为第i个观测的平均值。

这里对于 ωi有:

在正态概率纸上,正态分布函数的图像为一条直线。不同的流动单元,由于具有不同的概率分布函数,故在正态概率纸上表现为具有不同斜率的直线段。在取心井的目的层段,可用如下步骤,划分储层流动单元的类型:①根据岩心分析数据计算出与孔喉相关的参数的FZI、RQI等参数;②计算FZI的概率累积曲线并画在概率格纸上;③具有不同斜率直线段的个数即为流动单元类型的数目,线段的端点所对应的FZI值即为不同流动单元的分界点。

2 流动单元划分及特征

2.1 渗流屏障分析

由于三2区克下组储层整体上为层状砂岩储层,因此流动单元研究首先要明确目的层段内的连通体和分隔连通体的渗流屏障的空间分布。油藏储层为碎屑岩储层,分隔连通体的渗流屏障是储层流动单元的一级界面,渗流屏障类型主要为断层屏障、物性屏障两种类型。

1)断层屏障 三2区克下组主要发育3034井断裂、北黑油山断裂、侏罗沟断裂及32026井～3239井断裂和3278井～3215井断裂共5条断裂,这5条断裂均形成于挤压环境,断层封闭性较好,对流动单元均起到了不同程度的屏障作用。

2)物性屏障 油藏主要发育于洪积扇、扇三角洲、滨浅湖等沉积相类型中,洪积扇中各期洪积层序的冲刷-充填作用形成的砂体间的叠置,扇三角洲平原中河道的摆动与改道形成的砂泥叠置以及扇三角洲前缘前积作用形成的砂体与分支河道间泥岩、泥质粉砂岩叠置,构成砂体间垂向上和侧向上屏障,而且有相当的连续性。连通体之间是通过泥岩屏障、泥质粉砂岩屏障及断层屏障来分隔;其内部局部发育的钙质砾岩屏障、泥岩屏障以及泥质粉砂岩屏障对连通体内流体流动具有一定的遮挡作用,但不会分隔连通体,只能引起连通体内部的渗流差异。

2.2 划分结果及特征分析

依据上述方法,将储层划分为4类流动单元。表1列出了各个流动单元类型所对应的岩性特征和孔隙度、渗透率等物性特征。统计表明,Ⅰ类流动单元占44%,Ⅱ类流动单元占29.1%、Ⅲ类流动单元占7.4%,Ⅳ类流动单元占19.5%(表1)。

表1 三2区克下组流动单元类型划分统计表

Ⅰ类流动单元 孔隙度和渗透率最高,储层品质指数 (RQI)平均为1.95μm,流动带指标 (FZI)平均为7.216μm,孔隙度平均23.7%,渗透率对数平均516.4×10-3μm2,主要分布在主槽、辫流线主力微相带、水下分流河道微相。该类流动单元的渗流能力和储集能力最好,是该区的优质储层,分布广泛。

Ⅱ类流动单元 孔隙度和渗透率较高,RQI平均为1.26μm,FZI平均为3.417μm,孔隙度平均21.8%,渗透率对数平均325.7×10-3μm2,主要分布在主槽、辫流线、水下分流河道微相之中,槽滩、砂岛河道微相次之,在各砂层中均有发育。

Ⅲ类流动单元 孔隙度和渗透率一般,RQI平均为1.00μm,FZI平均为1.945μm,孔隙度平均20.8%,渗透率对数平均209.0×10-3μm2,主要分布在主槽、辫流线、砂岛、水下分流河道、河道、水下分流河道间微相之中。

Ⅳ类流动单元 在各砂层中均有发育,孔隙度和渗透率较低,RQI平均为0.6502μm,FZI平均为0.9485μm,孔隙度平均19.75%,渗透率平均83.67×10-3μm2。

平面上各类流动单元呈现渐变拼接关系,各类流动单元依次出现。高级别流动单元主要分布在油藏南部,北部流动单元级别相对较低,高级别流动单元平面展布方向基本平行于物源方向。整个工区Ⅰ类、Ⅱ类流动单元呈面状分布。

在垂向上流动单元分布继承性较明显,高级别流动单元在油藏南部继承性发育,而油藏北部以继承性发育低级别流动单元类型为主。

2.3 流动单元的应用

1)为潜力区剩余油挖潜提供指导 从图1可以看出,Ⅰ型流动单元主要分布在主槽、辩流线、滨浅湖砂坝、水下分流河道、河口坝微相内,平面上主要沿着主流线方向呈条带片状分布或透镜状分布,分布面积较大,但从开发动态看,注水开发后水淹严重,平面剩余油饱和度平均在25%,不利于后期调整。

Ⅱ、Ⅲ类流动单元主要发育在槽滩、砂岛和河道微相内,主要分布在油藏边部呈条带片状或透镜状分布,分布面积也较大,剩余油饱和度在30%～45%之间变化,剩余地质储量较大,是下步调整挖潜的主要方向之一。Ⅳ类流动单元主要发育在滩砂、废弃河道微相内,属于低产层,含水率低,属于弱水淹层,主要分布在沉积主砂体的边部。储量丰度低,挖潜潜力小。

2)为井网的调整部署提供指导方向 不同流动单元剩余油的分布不同,开发效果不一样,后期井网调整的部署也应分别考虑。

Ⅰ类流动单元的油井初期产量高,但这类储层注水后水线推进速度快,极易发生单层突进,使其快速进入高含水开发期,水淹后调整的余地小。在后期调整时布井的余地较小。例如32004～3244井区属于Ⅰ类流动单元的储层,2004年6月32004井投产时已经水淹,初期日产油2.3t,含水率52.7%,而到2004年11月含水率已经达到98%,产油也下降到0.1t/d,体现了快速水淹的特征。

Ⅱ、Ⅲ类流动单元渗流性质次之,这类储层的产液量较高,含水上升相对较快,其平面分布较大,连续性较好,注水后水线推进较均匀,水淹程度小,驱油效率高。因此,在剩余储量较大的区域可以考虑部署开发调整井,合理调整局部区域的注采比,提高采出程度。

Ⅳ类流动单元渗流性质中等偏差,产量偏低,其水线推进速度慢,见水时间晚,含水上升速度慢,但其分布面积小而且分散穿插于其他流动单元中,后期动用较困难。

3 结 论

1)平面上各类流动单元呈现渐变拼接关系,各类流动单元依次出现,高级别流动单元平面展布方向基本平行于物源方向;垂向上流动单元分布具有继承性。

2)Ⅰ类流动单元物性好,油井初期产量高,易发生单层突进遭水淹;Ⅱ、Ⅲ类流动单元连续性较好,注水后水线推进较均匀,水淹程度小,目前剩余油饱和度较高,是油藏进一步挖潜的目标;Ⅳ类流动单元渗流性质中等偏差,分布面积小而且分散穿插于其他流动单元中,储量丰度低,属弱水淹或未水淹区,目前剩余油饱和度亦不高。因此,依据储层流动单元分布图,可以深化对储集层非均质性的认识,对预测剩余油分布规律、确定调整开发方案、提高采收率等工作具有重要意义。

图1 三2区克下组 砂层流动单元平面图

[1]欧家强,罗明高.新疆陆梁油田储层流动单元的划分与应用[J].地质科技情报,2007,26(5):57～60.

[2]窦之林.储层流动单元研究 [M].北京:石油工业出版社,2000.1～7.

[3]吕晓光,赵永胜,王世勇.储层流动单元的概念及研究方法评述 [J].世界石油工业,1998,5(6):38～43.

[4]袁彩萍,姚光庆,徐思煌,等.油气储层流动单元研究综述 [J].地质科技情报,2006,25(4):21～25.

[5]周方喜.流动单元研究在油田开发中的应用 [J].江汉石油学院学报,2002,24(3):30～32.