珠江口盆地X油田夹层空间分布表征

胡文丽， 邹信波， 李黎， 牛胜利， 朱璠， 李清泉， 熊平， 徐波， 黄玉欣

(1.中海石油(中国)有限公司深圳分公司， 深圳 518000； 2.东华理工大学地球科学学院， 南昌 330013； 3.长江大学地球科学学院， 武汉 430100； 4.中石化江汉石油工程有限公司页岩气开采技术服务公司， 武汉 430073； 5.广东石油化工学院石油工程学院， 茂名 525000)

夹层是指在储层内部分布的、与储层主体物性差异较大的、在油田开发过程中对流体流动产生明显影响的相对非渗透层或低渗透层，不能完全阻止或控制流体的运动，但对流体渗流速度，即渗流效果有较大影响[1-5]。储层中夹层引起的渗流屏障和渗流差异是影响剩余油分布的重要因素[6]，夹层空间展布研究是揭示油藏非均质性预测剩余油的重要研究内容。

中国南海东部珠江口盆地油气资源丰富，其西江、惠州凹陷发育一系列海相砂岩油气田，以新近系厚层三角洲平原、三角洲前缘沉积为主[7]，具有储层厚度大物性好、分布广泛连通性好、泥岩隔层稳定的特点。油藏类型以底水岩性-构造型油气藏为主，其储量占海相砂岩油田总储量的一半以上[8]。相比于陆上油田，底水油藏主要采用水平井开发，井数相对较少。珠江口盆地海上主力油田经过多年开发后，已陆续进入高含水开发阶段，目前面临主要问题是精准确定剩余油分布并制定合理调整措施，而夹层是控制剩余油分布的关键因素之一。弄清夹层发育规律、精确刻画夹层空间分布对水平井钻前预测、实时钻后评价、剩余油评价预测、边底水油藏控水工艺制定及调整井部署具有重要意义。

前人在珠江口盆地做了大量夹层类型、成因等相关研究工作[5,9-14]。廖明光等[5]对N油田钙质隔夹层成因进行了研究，认为钙质夹层主要为成岩作用形成，钙质来源于生物碎屑及长石类碎屑颗粒；彭旋等[9]将M油田给夹层分为形成于滩坝的钙质夹层和成岩作用影响的物性夹层；张青青等[10]对番禺A油田珠江组“顶钙”成因和分布模式进行了研究，认为顶钙形成于早成岩阶段，分布受高能粗粒生物碎屑富集程度和分布控制；文献[11-13]主要利用井、地震资料，确立了夹层建模方法，建立了海油砂岩夹层三维模型预测夹层分布。这些研究成果明确了海相砂岩储层夹层的类型、形成原因以及建立模型预测夹层分布的方法。海相油田多采用水平井开发，但目前研究中综合利用地质、测井尤其是定向井资料和油藏资料预测夹层分布鲜有涉及，未能有效利用定性井及油藏等相关资料进行夹层分布定量表征。珠江口盆地X油田为典型的海油砂岩油田，发育大量底水、边水油藏，水平井资料丰富，且未进行夹层系统研究。作者在沉积微相精细研究的基础上，预建立X油田测井夹层识别标准，实现水平井夹层综合解释及追踪，系统利用地质、测井及油藏资料，寻求一种适合海相砂岩油田的夹层定量表征技术，以期查明该地区海相砂岩储层夹层成因、分布特征和发育规律，为类似油田寻找剩余油潜力区和制定开发措施提供地质依据。

1 地质概况

X油田位于南海珠江口盆地北部坳陷带惠州凹陷西部[15](图1)。X油田是在基底隆起上发育的低幅度背斜，构造继承性发育，含油范围内没有断层发育，仅在构造南边发育两条边界断层，均为正断层，走向北西西—南东东向，断距在20～80 m。 油层分布在新近系中新统韩江组下部至珠江组中上部，埋深1 330～1 930 m，含油层段600 m。目前钻遇油层有A～I等9个,单井砂岩储层厚度3～75 m，单层油层有效厚度1～13 m，其中主要油层为D、I、H、G层。主要为三角洲沉积，D、H、I油层发育三角洲平原亚相，微相以分流河道、河道侧缘为主，砂体厚度大，其他油层为三角洲前缘亚相，A、B、C油层主要发育水下分流河道和河口坝微相，E、F、G主要发育远砂坝、席状砂和前三角洲泥微相。储层岩性主要为细-粗粒长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩。

图1 珠江口盆地构造分区及研究区位置图(据文献[15]修改)Fig.1 Structural zoning and study area location map of Pearl River Mouth Basin (modified according to ref.[15])

2 地质-测井-油藏相互验证夹层定量表征

2.1 表征思路

夹层空间分布及预测是夹层研究中的重要内容，精确刻画夹层空间分布是寻找剩余油的关键。在小层划分对比的基础上，利用岩心、录井及测井资料，确定各类夹层累计厚度、电性、物性划分标准，建立夹层识别模式对非取心井夹层进行定量判断识别。在沉积微相研究成果的基础上，确定夹层的成因类型、发育期次和连续规律，结合水平井夹层空间定量追踪，进行剖面上夹层连续性的识别及建立定性夹层平面分布，以此为约束条件建立夹层三维模型，最后利用油藏动态数据检验、修正夹层三维模型，达到有效综合定量表征夹层的空间分布(图2)，以指导剩余油预测。

图2 夹层精细表征技术路线图Fig.2 Technology roadmap of interbed fine characterization

2.2 夹层测井识别标准

根据前人对夹层的定义及类型划分标准，以及对研究区不同夹层类型的岩性、测井曲线响应特征的对比分析，针对X油田海相沉积环境等特征，建立了X油田油层各类夹层的地质、测井识别标准。

2.2.1 夹层测井识别标准建立方法

裘亦楠[2]、王振彪等[16]给出了夹层的定义及其分布特点(表1)。基于岩屑录井、岩心分析等资料，确定研究区目的油层夹层成因类型，分析其测井响应特征，建立各类夹层的岩电关系，确定X油田油层各类夹层测井识别标准(表2)。

2.2.2 X油田夹层测井识别标准建立

基于X油田海相沉积环境特征，根据前人夹层测井识别思路和方法[17]，在系统分析录井、岩心等资料基础上，综合解剖研究区目的层各类夹层的测井响应特征，确定其夹层识别的敏感测井曲线，建立了X油田夹层测井识别标准。研究区目的层主要发育泥质夹层和钙质夹层，依据这两种夹层的岩性及测井曲线响应特征，在敏感性响应评判基础上，选择自然伽马(GR)、声波时差(DT)、补偿密度(DEN)和深电阻率(RT)作为识别研究区目的层各夹层的敏感性曲线，建立各夹层识别敏感曲线的交会图版(图3)，确立研究区目的层各夹层测井识别标准(表2)。基于建立的各夹层测井识别标准，对研究区井资料进行夹层识别判断与处理解释。X油田沉积特征研究表明，钙质夹层多发育在砂体顶部和中部，泥质夹层一般出现在砂体中部。依据研究区目的层夹层在砂体内出现位置的认识，对测井夹层识别结果进行修正，确保“地质-测井”解释的相互印证及最终结果的有效性。

2.3 夹层成因分析

基于碎屑岩储层夹层岩性特点、成因类型及其识别标准[18-20]，研究表明研究区目的层主要发育沉积和成岩成因的两大类夹层。

2.3.1 沉积型夹层

在沉积过程中水动力变化、沉积部位变化等原因在粗颗粒中间形成细粒沉积物进而形成夹层。该类夹层岩性一般为泥岩、粉砂质泥岩或泥质粉砂岩，常见类型是泥质夹层和物性夹层。根据其具体沉积环境等可分为海泛成因、堤岸成因和前积成因(图4)。

表1 夹层测井响应特征、成因及分布(据文献[2])Table 1 Logging response characteristics, genesis and distribution of interlayer(according to ref.[2])

表2 X油田夹层测井识别标准Table 2 Identification standard of interbed logging in X Oilfield

图3 X油田夹层测井识别交会图版Fig.3 Cross plot of interbed logging identification in X Oilfield

(1)海泛成因夹层。海泛成因夹层主要为短期局部海水上升形成的海泛泥岩，泥质较纯，厚度逐渐向海方向增大。该类夹层多分布在两期河道砂体之间、河道与河口坝砂体之间。海泛成因夹层厚度大，分布比较稳定，离物源越远厚度越大，表现为“厚而稳”的特点，在A、B、I等油层中非常发育[图4(a)]。

LLD为深侧向电阻率，LLS为浅侧向电阻率图4 泥质夹层类型Fig.4 Muddy interbed type

(2)堤岸成因夹层。因水动力间歇变化或河道摆动导致在河道边缘、坝体边缘部位水体动荡沉淀物质颗粒发生变化，形成大量的薄层砂泥互层，其中细粒物质就构成了夹层。该类夹层横向上连续性有限，纵向上层数多，表现为“薄而多”的特点，多发育在分流河道、河口坝砂体边缘部位[图4(b)]。

(3)前积成因夹层。主要由河口坝内部各增生体之间泥岩构成。水动力条件强时形成早期增生体，随后平水期时在早期增生体上部沉积细粒物质，多为泥岩或泥质粉砂岩。多期增生体间的细粒物质就构成了河口坝内部夹层。该夹层常与河口坝砂体前积方向一致，厚度小，横向延展范围有限，空间分布不易确定[图4(c)]。

2.3.2 成岩型夹层

2.4 夹层分布边界确定

夹层的空间分布控制着剩余油的分布，是储层描述中非常重要的内容。夹层的连续性解剖直接关联到夹层的空间分布预测表征。不同类型的夹层由于其成因差异导致连续性不同。基于此，首先根据沉积微相空间展布、夹层及其在砂体内发育位置确定夹层成因类型，再结合连井剖面、水平井夹层追踪成果及夹层厚度、成因等确定平面上井之间夹层的连续关系，为夹层空间刻画奠定基础。

2.4.1 微相约束下的夹层关联性确定

根据单井夹层发育部位和成因，作不同方向夹层剖面，从沉积、成因上分析夹层的连续性。X油田B油层X9、X7、X16、X11过井剖面揭示(图6)，B油层主要在顶部、底部及中间部位发育夹层。中部以海泛成因夹层为主，微相类型为前三角洲泥或分流间湾泥，夹层厚度相对大，连续性好，局部零星发育钙质夹层，连续性差。顶底部发育钙质夹层，厚度薄，但分布稳定。表明成因相似沉积位置相近的夹层连续，不同部位不同类型的夹层不连续。

LLD为深侧向电阻率，LLS为浅侧向电阻率图5 钙质夹层类型Fig.5 Calcareous interbed type

2.4.2 水平井追踪夹层边界

连井剖面只能确定井之间夹层是否连续，而无法定量确定夹层空间分布范围。利用水平井夹层测井识别技术可精确确定夹层空间发育规模。研究区水平开发井较多，为定量表征夹层空间分布奠定了基础。利用水平井井眼轨迹与地层界面解释技术[24-25]，进行水平井井控夹层测井识别与追踪，并提取夹层分布的三维坐标，可实现夹层三维空间的精细定量表征。

首先应用水平井井眼轨迹与地层位置关系交互解释技术，勾画水平井井眼轨迹与地层关系，其次依据测井曲线响应特征解释夹层空间连续性分布，并提取夹层相应位置空间坐标，实现了水平井井控夹层空间识别。相对于常规直井中夹层的点数据而言，水平井井控夹层数据为沿井眼轨迹的线数据，它能更好地表征夹层在井眼轨迹方向上的展布连续性状态。X8井水平井段2 941.37～3 027.46 m测井曲线呈现高密度、低中子特征，属于典型的钙质夹层反映，因此确定该夹层为钙质夹层。基于该井水平井井眼轨迹与地层关系交互解释成果(图7)，提取了夹层三维大地坐标(表3)，进而完成了水平井井控夹层测井识别与空间分布预测。

表3 X8井井控夹层数据提取(部分)Table 3 Data extraction of well control interlayer of well X8 (part)

LLD为深侧向电阻率，LLS为浅侧向电阻率图6 X油田B油层夹层连井剖面图Fig.6 Cross section of interbed connected wells in oil layer B of X Oilfield

图7 水平井井控顶部钙质夹层识别与空间展布预测(X8井)Fig.7 Identification and spatial distribution prediction of calcareous interlayer at the top of horizontal well control (well X8)

2.4.3 油藏动态验证

当其他条件类似时，对于同一个油层可根据生产井的开发特征判断夹层发育程度。夹层发育程度与生产井含水上升速度具有负相关性，夹层越发育，生产井含水上升速度越缓慢。据此原可验证判断夹层刻画的准确性。

G油层四口开发井含水曲线图(图8)显示，X20、X6B生产井含水上升速度较快，X17、X8井含水上升速度较慢，四口井均位于水下分流河道微相内，且物性等其他条件基本类似，可推断X17、X8两口井在G小层夹层相对发育，推断结果与G小层夹层刻画结果相吻合(图9)，因此表明储层夹层刻画结果具有较高的可靠性与合理性。

图8 G油层开发井含水曲线Fig.8 Water cut curve of development well in G oil layer

图9 G油层夹层分布Fig.9 Distribution of interbed in G oil layer

2.5 夹层分布特征与发育规律

依据“地质-测井-油藏”一体化夹层定量表征技术，建立了X油田夹层三维模型，系统表征了主力油层不同期次夹层空间分布，精细刻画了各油层夹层的发育特征，查明了各夹层空间分布特征和规律。

以B油层为例剖析油层内不同期次夹层空间分布特征及规律。纵向上B油层发育3个小层，按照发育位置可将夹层分为顶部、1小层与2小层间、2小层与3小层间、底部四个期次夹层。图10为夹层三维模型中B油层过井剖面，表明剖面上B油层底部夹层不发育，顶部发育少量钙质夹层，中间2个期次夹层比较发育，连续性好，以三角洲泥和分流间湾泥为主。夹层模型各期次夹层平面展布图(图11)表明，B油层底部和顶部夹层主要为钙质夹层，厚度一般在0～2 m，平均厚度约0.6 m，分布局限，不连续[图11(a)、图11(d)]。1～2小层间夹层与2～3小层间夹层以泥质夹层为主，厚度一般在0～4 m，分布连续，成片性好，平均厚度约2 m。综合来看，夹层厚度及分布范围明显受沉积环境、夹层类型的控制[图11(b)、图11(c)]。

综合分析夹层三维模型表明，X油田A、B、G三个油层的夹层最发育，厚度一般在0～3 m。G、H油层的夹层相对较发育，厚度0～3 m，C油层夹层不发育。各油藏顶底夹层以钙质夹层为主，厚度较小，通常在0～2 m。小层间泥质夹层厚度大，一般为2 m左右。

图10 B油层夹层模型过井剖面Fig.10 Interbed 3D model section in G oil layer

图11 X油田B油层不同期次夹层厚度Fig.11 Interbed thickness of oil layer B in X oilfield at different stages

X油田夹层具有以下规律性发育特征：①主要发育泥质夹层，该类夹层受沉积环境控制，其次为钙质夹层；②泥质夹层多发育在小层间，因间歇性海泛沉积作用而产生；钙质夹层多发育在分流河道微相砂体顶、底部位及河口坝微相砂体顶部，因成岩阶段生物化学作用而发育；③泥质夹层发育厚度大，连续性好，平均厚度在2 m左右；钙质夹层厚度小，一般小于1 m，分布范围较小不连续。

3 结论

(1)基于岩屑录井、岩心等综合地质分析，剖析夹层发育的岩电关系，优选泥质夹层和钙质夹层发育的敏感性测井响应类型，建立了以自然伽马(GR)、声波时差(DT)、补偿密度(DEN)和深电阻率(RT)为主的夹层测井识别标准。综合利用各类资料，创建了“地质-测井-油藏”相互验证一体化夹层分布定量表征技术精细刻画夹层分布。

(2)X油田发育沉积型夹层和成岩型夹层。沉积型夹层发育于海泛、堤岸和前积三种沉积环境。成岩型夹层源于成岩阶段生物化学作用。沉积型夹层发育于各类微相砂体中。成因型(钙质夹层)夹层一般发育在分流河道砂体顶、底部及河口坝微相砂体顶部。沉积型夹层规模大于成岩型夹层规模。

(3)X油田油层主要为泥质夹层，多发育在各油层小层层间，主要为海泛成因，厚度大，连续性好，一般大于2 m；其次为钙质夹层，多发育于储层砂体顶、底部，厚度较小且分布局限，一般在1 m左右。A、B、G油层夹层较发育，厚度一般为0～3 m。G、H油层夹层较少发育，厚度为0～2 m。C油层夹层不发育。