油田高含水期斷層邊部剩余油富集規(guī)律及挖潛方法
——以松遼盆地杏南油田北斷塊葡萄花油層為例

劉宗堡，閆 力，高 飛，付曉飛，于開春

（1.東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江 大慶 163318； 2.大慶油田有限責(zé)任公司 第三采油廠，黑龍江 大慶163113； 3.大慶油田有限責(zé)任公司 第五采油廠，黑龍江 大慶 163514）

油田高含水期斷層邊部剩余油富集規(guī)律及挖潛方法
——以松遼盆地杏南油田北斷塊葡萄花油層為例

劉宗堡1，閆 力1，高 飛2，付曉飛1，于開春3

（1.東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江 大慶 163318； 2.大慶油田有限責(zé)任公司 第三采油廠，黑龍江 大慶163113； 3.大慶油田有限責(zé)任公司 第五采油廠，黑龍江 大慶 163514）

針對(duì)油田高含水期斷層邊部剩余油富集規(guī)律認(rèn)識(shí)不清和有效挖潛難等問題，以松遼盆地杏南油田北斷塊葡萄花油層為解剖對(duì)象，利用三維地震、測(cè)井曲線和生產(chǎn)動(dòng)態(tài)等資料，分析斷層邊部斷砂配置關(guān)系、儲(chǔ)層砂體發(fā)育特征、油層沉積演化序列和單砂體開發(fā)動(dòng)用狀況等，得出斷層邊部剩余油平面富集部位受控于斷砂配置關(guān)系影響下的單砂體開發(fā)動(dòng)用狀況，以及垂向富集層位受控于油層沉積演化序列和儲(chǔ)層砂體發(fā)育特征控制下的中厚層河道發(fā)育層位，建立油田高含水期斷層邊部剩余油富集規(guī)律及定向井挖潛方法，為老油田增儲(chǔ)穩(wěn)產(chǎn)提供有利保障.

斷層邊部；剩余油富集規(guī)律；定向井挖潛；葡萄花油層；松遼盆地

0 引言

我國東部陸上主力油田大部分為復(fù)雜斷塊油田，多表現(xiàn)為斷層分割強(qiáng)、巖性變化快、儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)和剩余油分布復(fù)雜等特征，其儲(chǔ)量約為我國總開發(fā)儲(chǔ)量的30%，約為絕對(duì)剩余可采儲(chǔ)量的40%.經(jīng)過長期注水開發(fā)，油田多數(shù)已進(jìn)入高含水開發(fā)后期，由于斷層邊部鉆井少、注采不完善和斷層遮擋作用強(qiáng)，造成剩余油富集，成為今后挖潛的重點(diǎn)領(lǐng)域.徐安娜等指出，分析不同類型儲(chǔ)層剩余油分布狀況及開采動(dòng)態(tài)特征，有利于制定有針對(duì)性的油田挖潛方案和宏觀決策[1].劉建民等分析河流相儲(chǔ)層內(nèi)部建筑結(jié)構(gòu)和滲流機(jī)制，揭示河流相儲(chǔ)層沉積模式對(duì)剩余油形成、分布的控制作用[2].韓大匡運(yùn)用地質(zhì)、開發(fā)地震、測(cè)井、精細(xì)數(shù)值模擬等方法，確定剩余油分布狀況和鉆高效井挖潛方法[3].金強(qiáng)等分析野外露頭中斷層破碎帶特征及大量測(cè)井資料，研究斷裂帶對(duì)斷塊油田剩余油開發(fā)的影響[4].剩余油的有效挖潛已經(jīng)成為世界性熱點(diǎn)和難點(diǎn)問

題[5-6].

選取松遼盆地大慶長垣背斜杏南油田北斷塊葡萄花油層為解剖對(duì)象，在井震結(jié)合斷層校正基礎(chǔ)上，通過分析斷砂配置關(guān)系、儲(chǔ)層砂體發(fā)育特征、油層沉積演化序列和單砂體開發(fā)動(dòng)用狀況等地質(zhì)因素，總結(jié)斷層邊部剩余油富集宏觀部位、垂向?qū)游?、微觀井區(qū)、儲(chǔ)量規(guī)模和定向井挖潛原則，建立油田高含水期斷層邊部剩余油富集規(guī)律分析方法及定向井挖潛方案，對(duì)指導(dǎo)斷塊油田高效開發(fā)具有參考意義.

1 井震結(jié)合斷層校正

杏南油田構(gòu)造上位于松遼盆地中央拗陷區(qū)大慶長垣杏樹崗背斜構(gòu)造南部，其中北斷塊葡萄花油層主要包括杏八、杏九區(qū)的純油區(qū)和油水過渡區(qū)；葡萄花油層頂面整體表現(xiàn)為平緩背斜構(gòu)造特征，具有北高、西陡和東緩的格局分布特點(diǎn)[7].三維地震精細(xì)解釋和地震沿層相干切片研究結(jié)果表明，葡萄花油層頂面共發(fā)育21條正斷層，走向主要為北北西向，斷距為10～80 m，延伸長度為1～3 km，傾角為40°～60°[8].針對(duì)斷層平面位置及兩盤井網(wǎng)注采關(guān)系不準(zhǔn)確，基于鉆井部位、斷點(diǎn)深度和斷失層位分析結(jié)果，建立正斷層定量校正地質(zhì)模型，內(nèi)容包括：（1）地震剖面層位追蹤、斷層組合樣式和構(gòu)造等高線特征控制油層斷失層段；（2）測(cè)井曲線對(duì)比及響應(yīng)特征標(biāo)定斷點(diǎn)深度；（3）斷點(diǎn)深度—斷面傾角—兩盤海拔高程確定斷層平面位置.在斷層校正地質(zhì)模型指導(dǎo)下，修正研究區(qū)21條斷層中11處，如杏8-4-534井校正前位于斷裂帶上，校正后位于斷層下盤.斷層校正在分析斷層兩盤注采關(guān)系、注采井比例和各時(shí)間單元注采關(guān)系中具有重要作用（見圖1）.

圖1 葡萄花油層正斷層校正地質(zhì)模型Fig.1 The normal fault correction geological model of Putaohua reservoir

2 剩余油富集主控因素

2.1 斷砂配置關(guān)系

正向構(gòu)造主體區(qū)斷層分割剩余油，形成斷層邊部剩余油差異富集分布特征[9].背斜構(gòu)造區(qū)斷砂配置關(guān)系表現(xiàn)為斷層傾向與地層傾向的匹配樣式，研究區(qū)斷砂配置關(guān)系主要表現(xiàn)為4條順向斷層、17條反向斷層、2條屋脊式斷層和6條反屋脊式斷層，分析不同斷砂配置關(guān)系形成的正向構(gòu)造圈閉特征（數(shù)量、幅度、范圍、有效性）及其對(duì)剩余油分布的控制作用（見表1），結(jié)果表明，剩余油依次富集在反向斷層下盤、屋脊式斷層下盤、順向斷層上盤和屋脊式斷層上盤，其中反屋脊式斷層附近只有形成巖性尖滅體和局部微幅度構(gòu)造，才能形成剩余油.因?yàn)檠芯繀^(qū)主要發(fā)育反向斷層，同時(shí)受大慶長垣背斜構(gòu)造和葡萄花油層整體儲(chǔ)層砂巖發(fā)育影響（北部物源北北東向水系），斷砂配置關(guān)系整體表現(xiàn)為寬緩背斜背景下的高角度相交，所以大型反向斷層下盤即為剩余油富集宏觀部位（見圖2）.

2.2 油層沉積演化序列

油田高含水期中厚層砂體動(dòng)用程度高，但剩余油富集總量大，尤其在斷層邊部，由于儲(chǔ)層整體動(dòng)用程度差，使剩余油十分富集[9].杏南油田葡萄花油層屬于松遼盆地北部物源遠(yuǎn)源河控三角洲沉積體系，垂向上細(xì)分為7個(gè)小層、16個(gè)沉積時(shí)間單元.

受淺水三角洲沉積期古地形平緩和湖平面頻繁升降影響，葡萄花油層垂向上發(fā)育多旋回沉積演化序列.葡Ⅰ2—葡Ⅰ3小層發(fā)育三角洲分流平原亞相和三角洲內(nèi)前緣亞相，微相類型主要為陸上中低彎度曲流型分流河道、陸上順直型分流河道和水下順直型分流河道，砂體呈中厚層連續(xù)枝狀或條帶狀展布；葡Ⅰ12時(shí)間單元發(fā)育三角洲內(nèi)前緣亞相，微相類型主要為水下順直型分流河道和少量河控席狀砂，砂體呈中層連續(xù)條帶狀和局部坨狀展布；其他時(shí)間單元均發(fā)育三角洲外前緣亞相，微相類型主要為浪控席狀砂和河

口壩，砂體呈中薄層席狀、條帶狀和坨狀展布.葡萄花油層淺水三角洲儲(chǔ)層沉積特征決定主要控油砂體為基準(zhǔn)面旋回升降控制下形成的陸上及水下河道微相；同時(shí)，油層中部葡Ⅰ2—葡Ⅰ3小層河道砂體規(guī)模大、穩(wěn)定性好，且中上部多發(fā)育穩(wěn)定側(cè)積泥巖夾層，造成儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)和開發(fā)動(dòng)用效果差[10]，構(gòu)成剩余油富集垂向?qū)游?如目前研究區(qū)主力油層井網(wǎng)雖然含水率高達(dá)91.2%，但產(chǎn)量約占葡萄花油層總產(chǎn)量的86.4%（見圖3）.

表1 葡萄花油層剩余油分布特征Table 1 The remaining oil distribution features of Putaohua reservoir

圖2 葡萄花油層斷砂配置關(guān)系Fig.2 The configuration relationship with fault and reservoir of Putaohua reservoir

圖3 葡萄花油層儲(chǔ)層砂體發(fā)育特征Fig.3 The reservoir sandbody develop feature of Putaohua reservoir

2.3 單砂體開發(fā)動(dòng)用狀況

杏南油田北斷塊采用4套井網(wǎng)分層系開發(fā)，其中葡萄花油層主要受基礎(chǔ)井網(wǎng)（300～400 m不規(guī)則面積井網(wǎng)開采主力層位）和三次加密井網(wǎng)（300 m線性井網(wǎng)開采非主力層位）影響.為了分析斷層邊部剩余油富集微觀井區(qū)和儲(chǔ)量規(guī)模，在斷砂配置關(guān)系和沉積微相繪制基礎(chǔ)上，刻畫斷層邊部正向構(gòu)造區(qū)各時(shí)間單元剩余油富集范圍，并參照地質(zhì)儲(chǔ)量參數(shù)對(duì)各時(shí)間單元剩余油儲(chǔ)量和面積進(jìn)行累加計(jì)算.如293斷層（反向斷層下盤）葡Ⅰ31和葡Ⅰ32時(shí)間單元發(fā)育大型曲流型分流河道砂體，通過分析井網(wǎng)注采關(guān)系、射孔情況、砂體邊界和有效驅(qū)動(dòng)范圍，發(fā)現(xiàn)在293斷層邊部有大量剩余油富集，采用容積法計(jì)算，得出斷層下盤各時(shí)間單元剩余油總儲(chǔ)量為46×104t（見圖4），即各時(shí)間單元單砂體開發(fā)動(dòng)用狀況決定斷層邊部剩余油富集微觀井區(qū)和儲(chǔ)量規(guī)模.

圖4 293斷層下盤葡Ⅰ3小層剩余油分布范圍Fig.4 The remaining oil distribution of P I3 sublayer in fault footwall

3 剩余油富集規(guī)律及挖潛方法

3.1 富集規(guī)律

沉積微相、儲(chǔ)層流動(dòng)單元、微幅度構(gòu)造和井網(wǎng)注采關(guān)系決定剩余油類型、分布規(guī)律和富集程度[11-12].通過對(duì)杏南油田北斷塊葡萄花油層斷層邊部斷砂配置關(guān)系、儲(chǔ)層砂體發(fā)育特征、油層沉積演化序列，以及單砂體開發(fā)動(dòng)用狀況等剩余油富集地質(zhì)因素綜合分析，得出斷層邊部剩余油平面富集部位受控于斷砂配置關(guān)系影響下的單砂體開發(fā)動(dòng)用狀況，以及垂向富集層位受控于油層沉積演化序列和儲(chǔ)層砂體發(fā)育特征控制下的中厚層河道微相.斷層邊部剩余油富集規(guī)律為：（1）斷砂配置關(guān)系形成的正向構(gòu)造控制剩余油富集宏觀部位；（2）油層沉積演化序列、儲(chǔ)層砂體發(fā)育特征和儲(chǔ)層非均質(zhì)性影響下的中厚層河道組成剩余油富集垂向?qū)游?；?）注采井網(wǎng)和和射孔情況約束下的時(shí)間單元沉積微相開發(fā)動(dòng)用狀況決定剩余油富集微觀井區(qū)；（4）根據(jù)多地質(zhì)參數(shù)表征下的各時(shí)間單元剩余油面積和儲(chǔ)量疊合方法，確定剩余油儲(chǔ)量規(guī)模，建立分析油田高含水期斷層邊部剩余油富集規(guī)律方法.

3.2 挖潛方法

斷層邊部剩余油挖潛具有特殊性，如果采用直井挖潛，則范圍和鉆遇有效厚度有限；如果采用水平井挖潛，則只適合開采個(gè)別主力含油層段[13].結(jié)合文中剩余油富集規(guī)律，提出利用定向井挖潛斷層邊部剩余油，具有優(yōu)點(diǎn)：（1）鉆遇油層均處于構(gòu)造高點(diǎn)；（2）沿?cái)鄬用嫦路侥軌蛘一財(cái)嗍Ш穸?；?）可增加油層視厚度；（4）穿越斷層下盤的所有油層，可以達(dá)到補(bǔ)鉆多口直井的效果.

以研究區(qū)293斷層為例（北西走向、平面延伸為5 km、最大斷距為97.8 m、平均斷層傾角為70°），提出斷層邊部多靶點(diǎn)定向井設(shè)計(jì)原則：（1）選取斷層，為封閉性好的大型反向正斷層下盤；（2）確定方位，垂直物源方向的位置可增加鉆遇砂體的成功概率；（3）選取部位，為正向構(gòu)造發(fā)育和開發(fā)動(dòng)用狀況差部位；（4）確定方式，為可鉆遇最大有效厚度；（5）考慮效益，參照定向井經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)開發(fā).基于定向井設(shè)計(jì)原則，參照優(yōu)先鉆遇開發(fā)動(dòng)用差的葡萄花油層中部主力含油層位，兼顧鉆遇開發(fā)動(dòng)用差的葡萄花油層頂部和底部非主力含油層位，設(shè)計(jì)2口定向井（見圖5），研究利用“多靶點(diǎn)”定向井挖潛斷層邊部剩余油技術(shù)，為類似斷塊油藏開發(fā)提供指導(dǎo).

圖5 葡萄花油層293斷層邊部定向井位部署Fig.5 The direction well location of 293 fault boundary of Putaohua reservoir

4 結(jié)論

（1）基于鉆井部位、斷點(diǎn)深度和斷失層位綜合分析方法，建立正斷層定量校正地質(zhì)模型，為準(zhǔn)確分析斷層兩盤和各時(shí)間單元井網(wǎng)注采關(guān)系提供保障.

（2）斷層邊部剩余油富集地質(zhì)因素包括：斷砂配置關(guān)系影響剩余油富集宏觀部位；油層沉積演化序列控制剩余油富集垂向?qū)游?；單砂體開發(fā)動(dòng)用狀況決定剩余油富集微觀井區(qū)和儲(chǔ)量規(guī)模.

（3）總結(jié)斷層邊部定向井挖潛剩余油的優(yōu)點(diǎn)和原則，分析油田高含水期斷層邊部剩余油富集規(guī)律，并提出定向井挖潛方法，對(duì)指導(dǎo)斷塊油藏剩余油高效開發(fā)具有參考意義.

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TE122.2

A

2095-4107（2014）04-0052-07

2014-04-14；

張兆虹

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41272151）；黑龍江省教育廳科技項(xiàng)目（12521060）

劉宗堡（1982-），男，博士，副教授，博士生導(dǎo)師，主要從事層序地層學(xué)與油氣成藏機(jī)理方面的研究.

DOI 10.3969/j.issn.2095-4107.2014.04.008