辽河油田锦99块扇三角洲前缘储层隔夹层成因与分布

宋 璠，苏妮娜

(中国石油大学(华东)地球科学与技术学院，山东 青岛 266580)

隔夹层是形成陆相储层流体流动非均质的主要原因，在油田开发后期，隔夹层从不同程度上控制着油水运动，是影响油层复杂水淹的主要地质因素［1-6］。辽河油田欢喜岭地区锦99区块经过30多年的注水开发，油层水淹严重，水驱开发平面、层间、层内三大矛盾突出，隔夹层对剩余油的控制作用越来越显著。因此，在砂体精细刻画的基础上，综合岩心、测录井以及生产动态资料，解剖厚油层内部夹层分布规律，可为该区进一步提高水驱采收率提供有效借鉴。

1 区域地质背景

辽河油田锦99区块构造上位于辽河断陷盆地西部凹陷的西南部，面积约为60km2。受北东向两条倾向相反的主干断层控制，锦99块总体呈一个狭长高垒带，为油气聚集提供了有利场所(图1)。钻井揭示研究区地层自下而上依次为前震旦系与中生界基底，古近系沙河街组、东营组，新近系馆陶组、明化镇组，以及第四系平原组［7］，其中沙河街组沙四段又称杜家台油层，是该区目前主要的石油生产层段。

杜家台油层沉积时期，由西部凹陷的北部注入湖盆的水系比较发育，形成了规模较大的扇三角洲沉积。锦99块以扇三角洲前缘水下分流河道与河口坝微相为主，垂向上多期水道砂体交错叠置，岩性主要包括含砾砂岩、粗砂岩、细砂岩以及泥质粉砂岩等。砂岩主要呈块状，交错层理较为发育。通过精细地层划分与对比，可将杜家台油层进一步分为2个油组、6个砂层组与36个单油层(表1)。单油层厚度横向变化较快，砂体连通性明显受沉积作用形成的隔夹层控制，成岩过程中方解石与粘土矿物胶结又进一步增强了储层的非均质性，造成储层内部油水运动规律复杂。

表1 辽河油田锦99块地层划分表Table 1 Stratigraphic division of the Jin-99 block of the Liaohe Oil Field

2 隔夹层成因类型及特征

研究区扇三角洲前缘储层隔夹层的成因类型可以分为两大类:沉积作用形成的隔夹层与成岩作用形成的隔夹层。

2.1 沉积作用形成的隔夹层

扇三角洲前缘具有较强的水动力条件，垂向上水下分流河道砂体常呈多层叠置，空间上具有明显的前积特征。与曲流河的侧积体类似，三角洲前缘砂的前积纹层间易于形成泥质夹层，此类夹层厚度不一、数量众多、常斜交层面分布，增大了油藏中油气采出的难度。部分厚度较大、分布稳定的泥质夹层即为隔层，形成于湖盆发育的间歇期。此外，由于水下分流河道易于侧向迁移、改道，在单砂体迁移叠加过程中存在短暂的沉积间歇期，在厚层砂体内部形成泥质夹层，此类夹层通常厚度薄、分布范围小、连续性较差。

除了广布的水下分流河道外，锦99区块局部还发育河口坝与席状砂微相，其顶部常存在短暂间歇期的泥质粉砂层，属于典型的沉积成因隔夹层。其岩性主要为灰色泥质粉砂、粉砂质泥等细粒悬浮沉积物，富含碳屑、有机质。

2.2 成岩作用形成的隔夹层

沉积物成岩过程中，随着埋藏深度的增加，温度升高，压力增大，有机质热演化释放出大量的CO2与地层水中的Ca2+、Mg2+等结合形成了碳酸盐胶结物，通常在薄层砂岩以及储层顶底与泥岩接触的部位发生固结，造成粗粒的砂岩储油物性变差、渗透率降低，从而形成夹层。此类夹层的形成条件、分布规律较为复杂，横向预测难度大，给油气开发带来了极大困难［8］。

3 隔夹层的识别特征

不同的地质成因，形成了不同类型的隔夹层。尽管隔层和夹层由于规模差异对油水运动规律的控制作用不同，但两者的成因特征十分相似，因此可对其进行统一识别。本文综合岩心、测录井资料，建立了不同类型隔夹层的测井识别标志，将本区隔夹层划分为以下3种类型:

3.1 泥质隔夹层

泥质隔夹层是研究区最主要的一种隔夹层类型，主要在单砂体前积过程或单河道摆动的间歇期沉积形成，纵向上出现的频率较高，其岩性主要包括泥岩、粉砂质泥岩和泥质粉砂岩等，相当于3级或4级构型界面。此类隔夹层测井响应主要反映为泥岩特征，自然伽马呈高值，自然电位靠近泥质基线，井径明显扩径;微电极显著减小，幅度差几乎为零，声波时差一般大于310μs/m(图2)。

图2 锦2-13-3井泥质隔夹层测井响应特征Fig.2 Well logs for the mudstone barrier interlayers in the Jin 2-13-3 well

3.2物性隔夹层

指油层中物性较差的薄砂层，泥质含量通常较高，含油性差。此类隔夹层成因复杂，往往受沉积、成岩等多种因素控制。研究区物性隔夹层主要包括以下两类:一类为河道底部的滞留沉积，岩性主要为砂砾岩，颗粒分选差(图3);另一类为水道侧翼、水道间等弱水动力环境的产物，岩性以油斑细砂、粉砂岩为主，泥质含量高，成岩过程中易于压实。这两类隔夹层具有一定的孔渗性，但均未达到有效厚度的物性下限。自然伽马呈中幅齿状凸起，自然电位幅度低，井径扩径不明显;微电极幅度有所减小，但具有一定的幅度差。

图3 锦2-12-1井物性隔夹层测井响应特征Fig.3 Well logs for the physical barrier interlayers in the Jin 2-12-1 well

3.3 钙质隔夹层

岩性主要为灰白色中-细砂岩、含砾砂岩等，岩性致密，基本无渗透性或渗透性极差。这类隔夹层主要与碳酸盐胶结等成岩作用有关，分布随机性相对较强，纵向上出现的频率较小。在测井曲线上主要表现为:自然电位无明显变化，微电极比值超过邻层1倍以上，呈尖峰状;由于孔隙被钙质胶结，声波传播速度增大，时差减小;井径稍显扩径，主要是由于钙质胶结的砂岩脆性较大，在钻进过程中易于崩落，从而产生微扩径(图4)。

图4 锦2-15-4井钙质隔夹层测井响应特征Fig.4 Well logs for the carbonate barrier interlayers in the Jin 2-15-4 well

与隔层相比，夹层对油层水驱开发工作的影响更大，精确识别单井夹层对于夹层预测与建模具有重要的意义［9-11］。在隔夹层成因类型研究的基础上，通过对锦99块杜家台油层取心井进行夹层精细描述，结合测井曲线及其解释成果，选取声波时差、微电极幅度差、泥质含量、孔隙度、渗透率共5项参数，编制了不同类型夹层的判别图版(图5)，建立了夹层划分的定量标准(表2)。

依据上述夹层划分标准，对研究区开展系统的单井夹层划分，结果表明，按照厚度与分布位置，夹层又可分为3种类型:Ⅰ类夹层为相邻单砂体之间的夹层，厚度一般大于0.8m，主要为泥岩、粉砂质泥岩等，分布范围较广者即为隔层;Ⅱ类夹层为单砂体内部的夹层，厚度为0.4～0.8m，岩性较细，以泥质夹层、物性夹层为主;Ⅲ类夹层常位于单砂体的顶部或底部，厚度常小于0.4m，岩性较为复杂，以泥质粉砂岩、致密粉砂岩和细砂岩、砂质砾岩为主，位于顶部者常为钙质夹层，而位于底部者常为物性夹层。

4 隔夹层分布规律

在区域沉积作用、成岩作用环境研究的基础上，通过精细的单砂体划分与隔夹层识别，重点分析了区内200余口井的测录井资料，完成了单井隔夹层划分，并利用隔夹层厚度、钻遇率、频率及密度等参数分析其分布规律。

图5 不同类型夹层测井判别图版Fig.5 Correlation of the well logs in individual barrier interlayers

表2 锦99块夹层定量划分标准Table 2 Quantitative division of the barrier interlayers in the Jin-99 block

4.1 层间隔层分布

锦99块杜家台油层单砂层间隔层的发育较为稳定，以泥质隔层为主，其分布主要受控于水下分流河道微相的展布样式。以杜Ⅰ油组主力产油层杜Ⅰ32～杜Ⅰ33层间的隔层发育最为良好，隔层厚度较大，钻遇率较高，因此其剩余油富集程度可能较高，具有一定增产潜力。

研究区隔层类型总体以泥质隔层为主，其次为物性隔层，钙质隔层不发育。图6为杜～杜层间隔层厚度分布图，可见砂体分布区内隔层分布连续性较好，砂体间基本不连通。隔层厚度多在2m以上，全区变化幅度较大，最大可达8m以上。隔层厚度较大的地区主要分布在砂岩尖灭区夹持的地带或边角区，远离尖灭区的地方隔层较薄。

4.2 层内夹层分布

通常采用以下3个参数定量描述夹层的分布特征:夹层厚度H、夹层分布频率(即每米储层内夹层的个数)、夹层分布密度(即层内夹层的总厚度与储层厚度的比值)，上述3个参数的定量参数值越大，储层质量越差。

如表3所示:锦99块杜Ⅰ3的6套含油单砂层内的夹层厚度平均0.8m左右，钻遇率较低，表明夹层发育规模不大。其中杜夹层分布频率为0.12～0.53层/m，分布密度为0.02～0.38，数值相对最低，因此夹层分布对水驱开发效果影响最小，剩余油富集程度也较低;杜夹层分布特征参数值最大，在钻遇井区可能存在一定程度的剩余油富集区。

图6 锦99块杜～杜层间隔层厚度平面分布图Fig.6 Planar distribution of the barrier interlayers in the DU-Duoil reservoirs

表3 锦99块杜Ⅰ3各单砂层内夹层分布参数Table 3 Parameters showing the barrier interlayer distribution of individual sandlayers of the Du I3oil reservoirs in the Jin-99 block

从单砂层内夹层平面分布特征来看，研究区泥质夹层出现频率最高，分布相对较连续;物性夹层与钙质夹层次之，分布范围较局限，随机性较强(图7)。通过对研究区36个单砂层内夹层分布特征进行总结，发现扇三角洲前缘储层内不同夹层类型分布具有一定规律性。泥质夹层主要分布于以下3类区域:一是厚层水下分流河道砂叠置区，如图7中的在j2-16-5204井区、j2-14-003井区等，由于砂体主要以前积方式沉积，夹层常呈斜交层面产出，因此顺夹层倾向方向注水往往易于形成剩余油富集［12］;二是水下分流河道侧缘区，夹层分布规模较小，如j2-14-04c井区等，常呈孤立状分布;三是邻近砂岩尖灭线区域，平面上出现频率最高，常呈宽条带状连续分布，受沉积水动力影响夹层主要平行层面产出，其上部存在一定数量的剩余油。

物性夹层受沉积、成岩等多种因素控制，其总体分布规律性不明显，但通过与储层物性平面展布图叠合，表明其主要分布于孔渗相对低值区，这些低值区主要位于水道侧翼、水道间等弱水动力地区，但也有部分于水道中部砂体较厚区，如图7中j2-17-5302井区等。钙质夹层分布较零星，厚度变化大，横向连续性较差，其分布明显受岩相与边界断层控制。首先，钙质夹层形成于特定的岩相中，主要在砂厚较大、原生孔隙发育的岩相带发育良好;其次，钙质夹层常沿边界Ⅱ级断层分布，如图7中j2-19-504、j2-17-5、j2-14-504等多个井区均有发育，主要由于地层水进入断裂带后不断流动，酸性孔隙水对不稳定组分进行溶解、蚀变，富含Ca2+、Mg2+和HCO-3离子的孔隙水在断层附近的好物性砂体中发生胶结作用而形成。物性夹层、钙质夹层的分布与泥质夹层相比较为复杂，在进行夹层预测时应充分考虑断裂构造、沉积相、成岩相等多方面地质因素。

图7 锦99块杜各类夹层平面分布图Fig.7 Planar distribution of the individual barrier interlayers within the Duoil reservoirs in the Jin-99 block

5 结论

隔夹层是储层非均质性研究的重要内容，它们将厚油层分隔为多个独立的流动单元，进而使得油水运动规律复杂化。目前河流相储层隔夹层研究较为成熟，可为其它相类型储层研究提供借鉴。辽河油田锦99区块扇三角洲前缘储层内隔夹层较为发育，利用岩心、测录井资料可识别出泥质、物性和钙质3种不同成因类型的隔夹层。受不同地质条件控制，3类隔夹层的分布规律也具有一定差别，因此，在油藏描述过程中需综合断裂展布、沉积相、岩石相、成岩相等多重因素进行隔夹层预测，最终建立起较为可靠的隔夹层模型，指导油田开发过程中油水运动规律与剩余油分布研究。

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