小集油田高含水后期油藏特征描述

王贺林　倪天禄

【摘要】　小集油田已到高含水开发后期。本文利用静态资料，从微构造、储层的亚相、非均质性进行了综合评价，并对在开发过程中的储层变化特征、储量动用特征、剩余油分布规律作了具体的描述。

【关键词】　小集油田　高含水　油藏描述

小集油田位于黄骅坳陷南区小集断裂构造带上，经过20多年的勘探开发，日产水平达到751吨，综合含水高达84.56%，目前已到了高含水后期。因此，加强后期油藏特征分析，对于提高采收率，实现开发高水平具有重要意义。

一、地质概况

小集油田主要含油层位为老第三系孔店组一段的枣-Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ油组，油藏埋深在2667.0～3238.4m，含油面积6.9km²，地层厚度为200～550m，为砂泥岩互层，正旋回沉积。

该油田油藏属鼻状构造，被四条近东西断层切割成四个较大的断块，内部又被次一级断层切割为多个小块，形成多断块复杂的断鼻构造油藏（见图1）。

油藏内原油性质较差，地面原油密度0.865～0.899g/cm³，平均密度0.882g/cm³，地面粘度80℃时8.03～454.4mPa·s，地下粘度为2.2～5.8mPa·s，饱和压力10.2～13.9MPa，地层压力24.5～34.99MPa，含蜡14.83%～28.43%，凝固点34℃～42℃。

二、储层地质特征描述

小集油田孔一段地层为一套半干旱气候条件下的河流冲积扇沉积，枣-Ⅳ～枣-Ⅲ油组为一套辫状河沉积，枣-Ⅱ油组为水动力逐渐衰退，为膏盐沉积。

1.小集油田沉积相的划分

小集油藏孔一段地层为一套半干旱气候条件下的河流冲积扇沉积，枣-Ⅳ～枣-Ⅲ油组为一套辫状河沉积，枣-Ⅱ油组为水动力逐渐衰退，为膏盐沉积。

（1）电测曲线形态

河流从发育到消亡的沉积过程作为一个时间单位，沉积物在纵剖面上的反映，自下而上是由粗到细的正韵律沉积。其在电测曲线（微电极曲线、自然电位曲线）上的表现见图2。

①主河道：为高、中幅箱型-钟型复合曲线，曲线微齿化，齿中线近于平行，底部为突变接触，反映出河道的侵蚀冲刷作用。

图1　小集油藏断层及断块划分图

图2　小集油藏枣-Ⅱ、Ⅲ油组电测曲线类型图

②分支河道：为一些指形组成梳状曲线，中幅、齿中线相互平行。反映砂泥互层、洪水能量较主河道要弱一些、河道的改迁比较快的特点。因此，单层厚度薄。

③河间滩：电测曲线无规律性，有正向钟型曲线，也有反向漏斗型的曲线，多为单指或齿形曲线。

④河漫滩、泛滥平原：曲线为一些低幅的齿形及平直段，反映了弱水沉积或静水环境。剖面以泥岩为主，夹一些粉细砂质薄层。

（2）沉积亚相带的划分

河流相沉积确定后，结合油藏开发的具体情况，将井的岩心资料与电测资料相结合，建立岩电关系，进行单井相分析。根据每个时间单元的砂层厚度、渗透率、真电阻率等的大小及电测曲线形状的变化，在平面上划分了四个亚相带（见图3）。

图3　小集油藏枣-Ⅱ、Ⅲ组沉积相厚度空间分布图

①河道沉积亚相。主要为厚层砂岩，底部以冲刷面与下伏泥岩地层呈突变接触，冲刷面明显，冲刷面上有泥砾、砂砾及少量砾石等滞留沉积，呈透镜状产生，再往上沉积了中砂岩、细砂岩、粉砂岩，逐渐过渡到泥岩，砂层中部有斜层理或交错层理，向上为爬升层理和波状层理。小集油藏每个时间单元的河道亚相沉积厚度一般2～8m左右，其中分支河道沉积1.8～6m，平均3m左右，枣-Ⅱ油组2小层2、3沙体，枣-Ⅲ油组零小层1、2、3沙体，2小层3沙体属这种类型。主河道沙体沉积7～8m，最厚达10m左右，枣-Ⅲ油组1小层1、2、3沙体，2小层1、2沙体属这种类型，电性特征为钟型-箱型复合曲线。

一个完整的河道沙体时间单元，是由顶面高程比较接近（即沉积时间略有先后）的若干个小的时间单元（侧积体）在垂向上叠加的。在剖面上多是顶平底凸，在侧向上相互连通，彼此连接组成一个宽度可达2000m以上的宽沙体，它们在平面上呈弯曲的“条带状”分布，条带有宽有窄。造成宽窄不同的原因是侧向连接的侧积体在各处沉积的个数多少不一所致。

②堤岸沉积亚相。洪水期河水漫越河岸，当河水变浅，流速降低，悬移物质在岸边沉积下来，形成天然堤，在河床的两侧呈弯曲的条带状断续分布。边缘沉积沙体多为薄层（小于3m）的粉-细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩及粉砂质泥岩互层。

③河间滩亚相。它位于河道中间，是平原相沉积的局部地貌高地或前期河流在游荡迁移过程中，堆积形成的河道沙坝由洪水携带大量物质绕其滩坝合并时，侧向堆积而成的。在高洪水期也可淹没在水下接受沉积。在冲面上为砂、泥岩薄互层，电测曲线为低幅度齿形。

④泛滥平原（包括河漫滩）亚相。泛滥平原沉积以褐色及红色泥岩为主，夹少量灰绿色泥岩，无层理。上部有植物碎屑及生物扰动现象，泥岩中夹少量的粉细砂岩薄层，有小型斜层理及波动层理，反映当时是在半干旱气候条件下，洪积能量开始衰退，水动力条件极微弱，甚至相对停滞，有浓缩现象，沉积物供应不充分的浅水环境沉积。自然电位曲线是一些低幅度的齿形曲线和平直段。

2.沙体沉积类型与分布特点

小集油藏老第三系孔一段属于扇中亚相的河流沉积类型，其中枣-Ⅳ～枣-Ⅲ油层组为辫状河沉积，枣-Ⅱ油组为泛滥平原沉积。

（1）辫状河道沙体

辫状河沉积在全区均有分布，占整个沙体的80%以上，是储油层的主力沙体。

辫状河由于坡降大，水动力条件较强，季节性的洪水携带大量的物质，搬运速度较快，河道被充填，沉积物粒度较粗，岩块含量较高，分选较差。随着水沉和水流速度的同时减小，携带来的物质迅速地沉积下来，使浅的支流河道很快被充填，然后向旁侧迁移，彼此相互叠加和切割，形成了分布广泛的河道沙体，这类沙体镜下观察：颗粒清晰，孔隙发育（表1），有效孔隙度15.2%～16.6%，空气渗透率0.04～0.159μm²。

（2）河间沙体

它与河道沙体伴生，平面上呈长条形零星分布于河道中，岩性为泥质砂岩、粉砂岩和细砂岩，砂岩厚度比河道沙体要薄，平均有效孔隙度16%～17.2%，空气渗透率0.043～0.102μm²，是该区重要的储油沙体。

（3）河漫（泛滥平原）沙体

表1　各亚相带储层物性数据表

这类沙体在枣-Ⅲ油层组顶部和枣-Ⅱ油层组沉积单元中比较发育，岩性为粉砂岩及泥质粉砂岩，物性较差，有效孔隙度10.1%～13.1%，空气渗透率0.002～0.021μm²，电镜扫描多为颗粒不清、孔隙不发育。

（4）沙体形态（图4、图5）

枣-Ⅲ₂～Ⅲ₃沙层组的沙体在平面上的分布呈条带状，忽宽忽窄，即呈串珠状分布，发育了良好的“点坝”沙沉积，沙体剖面不对称。枣-Ⅲ₁～Ⅲ₂砂层组的沙体是宽条带分布，河道两侧冲刷和沉积作用大体相当，在河道沙体中有局部地区变薄，岩性变细，呈砂泥岩交互，是河床局部凸起背景上的一种心滩沉积，沙体剖面接近对称。

（5）沙体沉积分布特点

剖面上的微相必然在平面上相应地表现出来，其特点如下：

①枣-Ⅱ₁油层组主要是泛滥平原沉积，其中有几处低洼处称为泛滥盆地，电性曲线为低幅度齿形和平直曲线。

②枣-Ⅱ₂～Ⅲ₃油层组都发育于河道，河流水系的方向来自东北部，在枣-Ⅲ₀和枣-Ⅲ₃沉积期间，北部也有一股水系，与东北方向的水流汇合，使其往南河道变宽，枣-Ⅲ₃沉积时是河流发展期，水系发育，河道宽展，往上逐渐变弱，到枣-Ⅱ₁油层组时全部废弃，被洪泛平原代替。

③河道在上游方向河道形态较窄，宽为2.1km，下游河道形态变宽，最大可达5km，增宽一倍多。

④不同时间单元内，其河间滩的数目和位置是不同的，说明河道的分岔和合并是频繁的，河间滩的走向与水流方向一致，反映河道沉积时的高部位一方面使水流分向；同时，水流对它有冲刷作用，当水流程度相对变弱时，滩的侧翼沉积河流带来的物质，使河间滩加大为长条形。

3.储层非均质性

（1）层内夹层层数多、稳定性差

夹层是指单个储集沙体内部的低渗透层或非渗透层，其成因可由沉积环境变化、成岩胶结作用所致，其岩性多为砂质（粉砂质）泥岩、泥质、灰质粉砂岩，物性差，一般孔隙度小于13%，渗透率小于1×10^-3μm²，为本区储层中的非有效层。由于多成因特点，夹层的厚度变化大，一般为0.2～1.6m。

图4　小集油藏枣-Ⅱ油组砂岩厚度等值图

通常用夹层密度和夹层频数来衡量沙体中夹层的发育程度。夹层密度指沙体剖面中夹层总厚度占所统计的砂岩剖面（包括夹层）总厚度的百分数；夹层频数指单位厚度岩层中夹层的层数（层/m）。本区枣-Ⅱ、Ⅲ油组储层沙体中夹层的出现具有随机性，密度和频数均变化较大，无明显的规律性。

（2）储层渗透率的非均质程度较强

从本地区储层的渗透率值变化看，最小值＜1×10^-3μm²，最大值＞1000×10^-3μm²；还可从表征储层渗透率非均质性特征的参数明显看出（表2、表3）；级差20～210，突进系数4.62～14.7，变异系数0.7500～0.8861。总之，无论从层位上（垂向），还是各断块间（平面），均反映了本地区储层渗透率的非均质性是较强的，从而表明储层的非均质性变是较强的。

图5　小集油藏枣-Ⅲ油组砂岩厚度等值图

表2　分层位储层非均质性数据表

表3　分断块储层非均质性数据表

4.储层综合评价

从本区的储层孔隙结构分类综合评价小集油藏沉积亚相，可明显看出以下特点：

①纵向上。在层位分布上，枣-Ⅱ₂、Ⅲ₀、Ⅲ₁小层属于Ⅱ类储层结构，即以中渗、中喉、中孔型（2Bb）为主的储集层（约占60%），而Ⅲ₂、Ⅲ₃小层则属于Ⅲ类储层结构的储集层（约占40%左右），即以低渗、中喉、中孔型（3Bb）及低渗、细喉、中孔型（3Cb）为主的储集层。

②横向上。根据储层分类结果，结合单沙体追踪分析，结果表明：属于Ⅱ类储层结构的Ⅱ₂、Ⅲ₀、Ⅲ₁小层大部分处于油藏构造轴部。这类储层主要属于以河道为主的相带，并在油田的主力含油断块上，如938、979、975断块。在油田北块（小9-6断块）枣-Ⅱ₂、Ⅲ₀、Ⅲ₁则基本上属于Ⅲ类储层结构。这种储层类型基本上都属于河漫滩（间滩）沉积相带，此区沙体类型多呈透镜状分布，枣-Ⅲ₂、Ⅲ₃小层主要分布在油田构造西南倾没部位，以Ⅲ类储层结构为主，这类储层主要属于河漫滩及河间滩沉积相带。

从上述储层结构分布规律分析，不难看出：不同孔隙结构的储集层是严格受沉积相带控制的，就是说储层的孔隙结构类型是受不同沙体所控制的。

三、进入高含水后期油藏特征变化研究

1.储层变化特征

小集油田在高含水区钻检查井（小检1井），经过C/0测井及分层测试证实，含水淹区80%油层已水淹，水淹层的含水在98%以上，电测解释未水淹的层，试油含水率也在70%～80%，即在注采井网完善的高含水淹区，虽然还存在层间差异，但差异已经越来越小，如图6所示。

2.储量动用特征

（1）储量动用状况

目前小集油藏已探明储量的动用程度已较高，在现已动用的1926×10⁴t地质储量中，除小集北区的11-7井断块地质储量82.6×10⁴t因原油性质很差，目前尚未动用外，其余区块的各油组储量已基本动用。同时由于油藏各主力断块初期一般均为二封闭井网分层系开发，所以在油藏开发初期，储量动用程度一般都可占总地质储量的80%以上。

从油井的射开油层情况看，在油藏开发初期，经过开发方案的论证，严格按照方案要求的层系归属射孔。这时期油井射开的油层厚度一般约占其总钻遇油层有效厚度的50%～60%。此阶段所射开的油层主要是开发层系内的主力高产油层，油井投产后多数可达到开发方案所设计的产量。在1983～1985年油藏注水后，依照注采对应原则，及时进行了完善层系的工作，使油藏各主力断块在这一时期内逐步形成了比较完善合理的注采体系。

图6　小集油田小检1井水淹状况图

1985年后，为改善高凝油藏的开发效果，开始试验使用电动潜油泵，并获得成功。但在这以后的一段时期内，为适应电动潜油泵大排液量的需要，在一些油井上射开了层系外油层。据45口采油井统计，在1985～1987年先后在除938断块外的其它区块13口井上射开层系外油层397.8m/93层。使一些断块的开发层系被打乱，一些采油井的生产井段过长以及接替层匮乏。特别是当油藏进入中高含水期以后，层间干扰严重，在一定时期和一定程度上对继续提高油藏的开发效果造成不利的影响。至1990年底，小集主力断块油层射开厚度占总油层厚度的80%以上，油藏后备接替储量已不是很大。

1989年以后，针对油藏中高含水期各断块的层间矛盾问题，开始了综合调整工作，使油田的井网层系逐步得到改善。

（2）水驱动态储量

研究国内外一些油藏实际开发资料后，我国一些油藏工程师提出利用油藏水驱特征曲线来计算油藏的水驱动态储量，并给出了以下经验公式：

Z′＝7.5B

式中：Z′——水驱动态储量（单位：10⁴t）；

B——水驱特征曲线斜率倒数。

由小集油藏实际累积产油量和累计产水量在半对数坐标系中作出其水驱特征曲线，可求出其水驱动态储量为986.8×10⁴t，占油藏（老区）实际动用地质储量的65.4%。在分单位水驱动态储量中，细分层系开发的948断块一、二套井网的水驱动态储量最高，分别占其地质动用储量的84.1%～95.6%，而合采断块的储量实际动用状况则相对较差（表4）。

表4　小集分断块水驱动态储量数据表

（3）注水波及体积与驱油效率

利用矿场注水井间同位素吸水剖面资料，调整加密井水淹层厚度的统计等油藏实际资料及一些经验公式，对小集油藏的注水波及体积进行分析，可以反映出油藏实际储量动用状况。

从油藏历年所测吸水剖面资料统计分析，各油组间的吸水状况很不均匀，其中相对吸水强的小层是枣-Ⅲ₁小层，各断块历年均在总注水量的1/3左右，是各小层平均值的3倍多。

3.油水运动特征

注入水在油藏中的运动特征，主要受到油藏内储层的发育和分布情况的控制，即在不同沉积类型的储层中，其油水运动特征不同。据沉积相分析，小集油藏属于干旱环境下的辫状河沉积相，在沙体的平面分布上可划分为三种微相带，即辫状河道、河间滩、河漫滩。据不同相带上取心井物性分析资料统计，辫状河道的油层物性最好，其平均有效孔隙度为15.2%～16.6%，空气渗透率在0.040～0.159μm²之间，孔喉半径范围在0.064～63μm之间；河间滩的平均有效孔隙度为16%～17.2%，空气渗透率在0.043～0.102μm²之间，孔喉半径分布在0.16～10μm之间；河漫滩最差，其平均有效孔隙度为10.1%～13.1%，空气渗透率在0.002～0.021μm²之间，孔喉分布范围在0.064～1.0μm之间。从油藏动态资料分析，注水效果最好的是河道相，表现为注水井吸水能力强，采油井见效快，注水效果好；其次是河间滩相，表现为注水井吸水相对变差，采油井见效一般也较差；最差的是河漫滩相，表现为注水井注水困难，采油井长期低产。据小集油藏投产初期注水见效情况统计，一般处于河道相的采油井在注水1～3个月内大部分都有较明显的见效，据6口可对比井资料统计，注水见效后采油井日产油量由10.3～77.1t/d上升到25.4～91.7t/d，综合含水由52.9%～96.3%下降到41.3%～67.7%，气油比由42～48m³/t下降到24～30m³/t；而位于河间滩、河漫滩的采油井产量低于位于河道相的油井，注水井大部分井注水量小或注不进水，如975断块边部的井及9-6断块的大部分井注水后见效很差。

在油藏纵向上，不同相带的吸水特征也明显不同。据20口注水井有代表性的吸水剖面资料统计、分类，吸水较好的为枣-Ⅲ₁～Ⅲ₃小层，所对应的相带以河道相为主，其中枣-Ⅲ₁小层统计的17口井中有16口井处在河道相，平均吸水百分数为17.6%，吸水强度（0.9～15.2）m³/m·d，在所有小层中最高。从表5中可见，历年吸水剖面测试中，吸水较差的主要是枣-Ⅱ₂～Ⅲ₀油组，对应的沉积相带以河漫滩为主及部分河间滩相。平均吸水百分数为8.9%～10.3%，吸水强度在（2.0～4.3）m³/m·d之间。

表5　小集油藏不同相带注水井吸水状况

4.剩余油分布特征

（1）剩余油数量分析

①各开发单元剩余油分布。截止1992年6月，小集油藏累计产油量302.9×10⁴t，按油藏“七五”期间标定最终采收率值计算，油藏可采储量为610.3×10⁴t，目前剩余可采储量为307.4×10⁴t（剩余地质储量1623×10⁴t），各断块中以小集新区官-162断块和小集北区储量动用状况差的小9-6断块剩余可采储量最大，其次，官-979断块潜力也较大。各断块剩余油数量分析见表6。

表6　小集油藏分单元剩余油数量统计表

表7　小集油藏主力断块分小层剩余油数量状况分析表

图7　小集油藏1989年底剩余油分布图

②分小层剩余油情况分析。以小集油藏主力断块历年54口井同位素测井吸水剖面资料，结合各小层kh/μ值计算，分析了目前采出程度较高的938（一）、938（二）、975、979等四个开发单元分小层剩余油数量。计算分析结果为：各小层中历年动用较好的主要是938断块一套井网的枣-Ⅲ油组Ⅲ₁小层，938断块二套井风的枣-Ⅱ₂、枣-Ⅲ₀小层，975断块的枣Ⅲ₁、Ⅲ₃小层和979断块的枣-Ⅲ₁、Ⅲ₂小层。目前可采程度大都已超过70%。剩余油数量较大的小量以938一套井网的枣-Ⅳ油组，975断块的枣-Ⅱ₂、枣-Ⅲ₀、Ⅲ₁小层和979断块的枣-Ⅱ₂、Ⅲ₃小层和枣-Ⅳ油组为主（见表7）。

（2）剩余油分布的形式

根据小集油藏主力断块三维三相数值模拟计算结果，可将目前油藏剩余油分布状况按其含油饱和度情况划分为三个水淹等级；油层的含油饱和度值在60%以上的为弱～未水淹，60%～40%的为弱～中水淹，＜40%的为中～强水淹，各断块剩余油的分布有以下特点。

①纵向上主力层枣-Ⅲ油组水淹面积大。在纵向上各油组中，主力层枣-Ⅲ油组由于物性较好，连通程度高，动用较好，水淹面积相对最大，枣-Ⅱ组次之，枣-Ⅳ组最小。

②水淹状况与沉积相带有关。处于小集辫状河沉积主河道的938断块，水淹面积相对较大，处在河道分支的975断块水淹程度较低。

③剩余油分布与井网布置及注采系统有直接关系。

a.剩余油饱和度60%以上的多分布在断层附近和注水分流线以外地区。

b.剩余油饱和度40%～60%的多分布在井网密度较小地区，以及采油井周围和注水井分流线地带。

c.剩余油饱和度在40%以下的多分布在油层连通好、见效好的地区及注水井周围（图7）。

参考文献

（1）庞洪汾等.小集油田开发模式研究.北京：石油工业出版社，1996.

注释