小集油田断层封闭性判别方法研究

王海波，王青春，姜家营，危宇宁，刘汝敏

（1．中国石油大港油田公司第三采油厂，河北沧县061035；2．石家庄经济学院；3．中国石油辽河油田公司；4．中海油田服务股份有限公司）

小集油田位于黄骅坳陷孔店构造带南端的小集构造带上，自20世纪70年代被发现后，经过几十年的勘探开发，目前已进入开发后期，需要采取注水等开发手段。然而复杂的断裂系统造成了注水利用率偏低，靠近断层的注水井注入水水驱方向不明确，为此，对该油田断层封闭性研究迫在眉睫。

1 断层分布情况

小集油田断层极为发育（图1），断层主要分为四组：控制北侧高垒区的王27、王1井断层，对小集构造不起控制作用；官38井断层和小6井断层是小集构造的北侧边界断层；控制小集构造主体的是官161井断层、官938井断层、官57井断层和官978断层；小集断层是小集构造的南侧边界断层。

图1 小集油田主要断层分布

2 断层原始封闭性判别

2．1 利用砂泥岩对接概率分析断层的原始封闭性

研究表明，储集砂岩层与对盘泥岩层对接时，断层具侧向封闭性；储集砂岩层与对盘砂岩层对接时，断层在侧向上可能不具封闭性［1－2］。如果断层断距大于砂岩厚度，砂岩层本身被完全错断，砂－泥对接的可能性较大；反之可能性较小。

通过对小集油田主要断层的断距和长度统计发现，小集断层为二级断层，断距200～300 m，断距较大，对于断层两侧的砂岩来说，断开幅度大，对接概率小；其余断层主要为三级断层，断距小的在20 m左右，大的则达到400 m，断距均大于每一断块中的砂体厚度。前人研究表明，断距较大且断距超过砂体厚度的断层，在断层发生位移错动时，泥岩涂抹在上、下盘削截砂岩层断面处形成较薄的泥质层，能够对储集层产生封闭［3］，因此，从断层的规模上可以看出，小集油田的断层具有一定的原始封闭性。

2．2 利用断层两侧的油水关系分析断层的原始封闭性

2．2．1 利用各断块原始地层压力与油水界面分析断层的原始封闭性

开发初期，可利用测试资料确定原始地层压力和油水界面，通过断层两侧原始地层压力和油水界面的关系，分析断层的封闭性［4］。通过对小集油田各断块原始地层压力和油水界面的统计（表1），发现各断块均有独立的压力系统与油水界面，说明各个断层具有良好的原始封闭性。

2．2．2 利用断层两侧地层的原油物性和油田水性质分析断层的原始封闭性

在油气运移过程中，如果油气水同属一个构造圈闭，则油气水应具有相同的油品性质和油田水性质，因此，可以通过研究各断块的原油物性与油田水性质来分析断层的原始封闭性。小集油田各断块地层的原油物性和油田水性质的统计（表2）表明，各断块的平均油层温度并不相同，脱气条件下原油黏度差别较大，原油密度与凝固点也有差异，水型虽都为CaCl2型，但地层水的总矿化度与氯离子的含量均不相同。因此认为，在油气的形成与运移的过程中，原油与地层水的形成经历了不同的理化环境，不是同一条件下的产物，由此推断各个断层具有原始封闭性。

表1 各个断块的原始地层压力和油水界面

表2 小集油田各断块原油物性与水性质

3 油田开发过程中断层的封闭性研究

3．1 通过不同断块的压力梯度变化分析开发过程中断层的封闭性

通过分析注水开发前后不同断块的压力变化，分析在整个开发过程中各断块的压力变化梯度及压力最终趋势，判别断层的封闭性。如果在开采过程中，两断块具有相同的压力变化梯度且压力最终趋于一致，则说明断层不封闭，反之，则断层具有封闭性。从历年所测静压资料所做的压力梯度图（图2）可以看出，官162断块、小9－6断块、官938断块和官975断块四者的压力梯度不尽相同，其中官975断块与官938断块的压力梯度几乎一致，这两个断块与官162断块和小9－6断块压力梯度差异明显，由此推断，官975断块与938断块在开发过程中断层的密封性较差，这两个断块与官162断块和小9－6断块之间在开发过程中断层封闭性较好。

3．2 从断层两侧的注采对应关系分析开发过程中断层的封闭性

如果注水井注水过程中，在断层异侧的采油井有见效反应，则可推测此断层不具封闭性［4］。选井原则是选取断块内采油井周围没有注水开发井或注水开发较晚，利用对侧注水井对其的影响，判断断层的封闭性；同样也可以通过采油井与采油井之间的开采对应关系，来分析断层封闭性的变化规律。

通过分析小集油田各个断块之间的三级断层及更次一级断层两侧的注采对应关系，分别得出各条断层在开发后的封闭性情况。从图3上可以看出，小13－14井和小13－13井分别位于在断层的两侧，从小13－14井的开发曲线（图4）上看，它在1993年下电泵后，产油量保持不变有一年多的时间，在1995年8月含水上升较快，但总的产液量未发生变化，而小13－14周围并无别的注水井，因此分析小13－13井注水，小13－14井是主要的受益井。通过动态分析判断此条断层不密封。

图3 小13－13井组构造井位图

用同样的方法分析该断块其它小断层在开发过程中的封闭性，均得出了相同的结论。

3．3 用井间监测资料分析开发过程中断层的封闭性

所谓井间监测，就是在一口注水井中注入一种或几种示踪剂，确定一定的对应采油井组，对采油井进行取样分析，如果在油井中见到了示踪剂，则说明油井与水井具有连通性，反之则不连通或两井之间存在非渗透带。以小集油田小13－8井组监测资料（图5）为例。小13－8井处在官938断块，注水井段为2 825～2 983 m，层位为枣Ⅱ、Ⅲ油组；小13－8－2井处在官975断块中，采油井段为2 816．3～3 116．8 m，层位为枣Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ油组；监测资料表明，小13－8井注入示踪剂后，在小13－8－2井很快见到了示踪剂，这充分说明了两个断块间的断层不具封闭性。

图5 官938与官975断块交界井区构造井位图

由此可见，通过监测手段，可以直观地分析断层的封闭性，根据断层封闭性，确定注水井的控制点，调整和制定合理的注采开发方案。

4 结论

（1）通过研究断层两侧砂泥岩对接概率及油水关系等，能够判断断层的原始封闭性。

（2）通过研究断层两侧的压力梯度变化、注采对应关系、井间监测资料等，能够判断开发过程中断层的封闭性。

（3）小集油田的大断层如二级断层和三级断层均具有较好的封闭性，断距较小的次级断层如官938断块与官975断块间的断层，在开发过程中由于注水压力、断距规模等因素的影响，密封性较差；在同一断块内的小断层，由于断距小等因素的影响，均不具封闭性。

［1］赵密福，李阳，张煜，等．断层两盘岩性配置关系及断层的封闭性［J］．中国石油大学学报（自然科学版），2006，30（1）：7－9．

［2］李文学，张志坚．断层侧向封闭形成的主控因素［J］．大庆石油学院学报，2005，29（2）：101－103．

［3］赵密福，李阳，李东旭，等．泥岩涂抹定量研究［J］．石油学报，2005，26（1）：60－62．

［4］张吉，张烈辉，杨辉廷，等．断层封闭机理及其封闭性识别方法［J］．河南石油，2003，17（3）：7－10．