陸相儲層隔夾層的成因、分布和識別方法

儲層未被注入水波到的原因分析根據(jù)油田勘探開發(fā)實踐，二次開采的平均采收率約為35%，因此可以進行挖掘。一般估計還有20%的可動油是由于儲層的非均質(zhì)性而未被注入水波及到。注入水未波及到的這部分是由多方面因素影響的,其中,由隔夾層引起的滲流屏障和滲流差異是造成注入水未波及的主要因素,在陸相油藏中尤為如此。因此,深入而全面認識隔夾層的成因、特征、分布和識別方法對精細表征油藏地質(zhì)特征,研究剩余油分布,進而采取有效的工程措施都具有重要意義。夾層對水的一般控制隔層(insulatinglayer)也稱遮擋層或阻滲層,即儲層中能阻止或控制流體運動的非滲透層,其面積一般大于流動單元面積的二分之一,厚度變化較大,小則幾十厘米至幾米厚,大則幾十米厚。流動單元間隔層分布較穩(wěn)定,其物性界限應根據(jù)具體區(qū)域而定,如大慶油田隔夾層物性界限定為空氣滲透率在1×10-3/μm2以下。夾層(interlayer)是指在砂巖層內(nèi)所分布的相對非滲透層,分布不穩(wěn)定,不能有效阻止或控制流體的運動。實際上,在滲流特征一致的連通砂層中(一個流動單元)的夾層也為流動單元內(nèi)部夾層,其面積常小于流動單元面積的二分之一,一般厚度只有幾厘米至幾十厘米,一般延伸較小,穩(wěn)定性差。由于隔層和夾層的規(guī)模不同而表現(xiàn)對油水運動規(guī)律的控制不同,但兩者的成因和特征有很大的相似性,故本文統(tǒng)稱隔夾層,并加以分析討論。油田勘探開發(fā)實踐表明,由于沉積、成巖等地質(zhì)作用不同,也相應地形成不同的隔夾層,不同隔夾層的成因、特點和分布有較大差異,它們對油水運動控制也有不同。概括起來,隔夾層可分為幾類:泥質(zhì)隔夾層、鈣質(zhì)隔夾層和物性隔夾層。壩增上壩增部增巖形成壩內(nèi)增巖隔夾層泥質(zhì)隔夾層包括泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖及含砂、礫泥巖。這類隔夾層總體上都是由于水動力減弱,細的懸移質(zhì)沉積形成。其成因又可細分為2種,一是半深湖或深湖正常條件下形成,主要為灰色、深灰色泥巖,質(zhì)純致密含介形蟲,其次為紋層狀泥巖及粉砂質(zhì)泥巖;另一種是高密度濁流末期轉(zhuǎn)化為低密度濁流時形成,主要分布在濁積扇上無水道部分(溝道間)如扇中前端或外扇等,垂向上與濁積扇礫巖層互層共生,在平面上呈帶狀分布。在河道砂巖儲層中主要分布在點壩增生單元或點壩頂部(也稱泥披蓋),常與Miall(1998年,1991年)在河流碎屑沉積體系中劃分的第3級或第4級界面共生。鈣質(zhì)隔夾層主要巖石類型是含細礫中-粗砂巖,其次是砂質(zhì)細礫巖、中-細礫巖和中-細砂巖。填隙物中粘土雜基含量極少,鈣質(zhì)膠結(jié)物含量常超過10%。膠結(jié)物成份主要為含鐵方解石,其次為方解石,少量白云石和鐵白云石。膠結(jié)方式隨膠結(jié)物含量不同而不同,鈣質(zhì)膠結(jié)物含量為10%～15%者,以孔隙式膠結(jié)為主,而鈣質(zhì)膠結(jié)物含量超過15%時多以基底式或嵌晶式膠結(jié),膠結(jié)物多具晶粒結(jié)構(gòu)或放射狀結(jié)構(gòu)。此類隔夾層可由兩種情況產(chǎn)生,一是在地表大氣淡水環(huán)境下,因孔隙水的蒸發(fā)或CO2脫氣而產(chǎn)生沉淀。在潮濕氣候區(qū),孔隙水垂直下滲,有利于在下部發(fā)生沉淀和膠結(jié);在較干燥氣候區(qū),強蒸發(fā)作用引起孔隙水上升,在地表形成鈣結(jié)層·;二是在沉積成巖過程中,隨著埋深的增加,溫度升高,壓力增大,有機質(zhì)熱演化并釋放大量的CO2與地層水中Ca2+、Mg2+等結(jié)合形成的碳酸鹽巖交代成致密碎屑巖。物性隔夾層巖性以油斑細砂、粉砂為主,隔夾層有一定的孔隙度和滲透性,但未達到有效厚度物性的下限。它包括雜基支撐的細礫巖、砂巖和顆粒支撐的礫巖,屬于滯留沉積物。如在河床底部,由于水流與河床底部的剪切作用,水動力減弱,粗礫、中砂與細泥物質(zhì)混雜堆積而形成;又如在入湖口,粗礫與泥粉質(zhì)快速入湖時,未與水體充分混合,分選極差,從而形成泥質(zhì)含量高、物性差的滯留沉積物。可見,該隔夾層的形成主要取決于當時沉積環(huán)境和沉積作用。夾層厚度與分布隔夾層的分布特征一般用隔夾層頻率和隔夾層密度這2個參數(shù)來衡量。隔夾層頻率是指單位地層厚度上隔夾層的層數(shù)(單位:個/m)·;隔夾層密度是指隔夾層厚度占地層厚度的百分比(單位:%),同時,根據(jù)鉆遇率的大小可反映隔夾層在平面上的分布連續(xù)性和穩(wěn)定性。泥質(zhì)隔夾層隨著距物源區(qū)距離和沉積物補給通量的不同,泥質(zhì)隔夾層的厚度和頻數(shù)不同。距物源區(qū)逾遠,夾層的厚度逾大,夾層的頻數(shù)逾多。泥質(zhì)隔夾層的分布范圍與隔夾層厚度呈正相關(guān)關(guān)系,隔夾層厚度逾大,分布范圍逾大,反之,隔夾層分布范圍越小。由半深湖或深湖條件下形成的隔夾層在平面分布穩(wěn)定連續(xù)性好,鉆遇率一般大于80%,連續(xù)厚度大(平均為15～30m),垂向阻隔效果好。而由高密度濁流末期轉(zhuǎn)化為低密度濁流時形成的隔夾層分布穩(wěn)定性較差,鉆遇率一般為30%～50%;厚度較薄,在1～5m之間。鈣質(zhì)隔夾層鈣質(zhì)夾層在平面上和縱向上分布一般比較零星,橫向連續(xù)性差,厚度變化較大,但是鈣質(zhì)夾層空間分布明顯與沉積微相和斷層有關(guān)。林承焰等人的研究發(fā)現(xiàn)在近源溝道(槽)相砂中和曾經(jīng)開啟的斷層附近,原生孔隙比較發(fā)育,泥質(zhì)含量比較低,孔隙水易于流動,當孔隙水中碳酸鈣濃度達到飽和時,在適當?shù)膒H值和Eh值條件下,碳酸鹽礦物發(fā)生沉淀形成鈣質(zhì)膠結(jié)幾率相對較高,因而形成的鈣質(zhì)隔夾層的厚度也較大。該夾層常分布在砂巖層頂、底與泥巖交界處及砂巖層任意處,一般厚度不大,只有0.2～1m,平面上分布零散,呈土豆狀,鉆遇率小于30%。物性隔夾層雜亂組構(gòu),泥質(zhì)含量高,物性差,微觀非均質(zhì)強,主要分布在主溝道和辮狀溝道內(nèi)底部,其次是溝道邊緣。鉆遇率一般小于30%,平面上分布呈土豆狀、條帶狀。單層厚度較小,一般在0.5～5m之間。縱向上一般與儲層互層分布或夾于厚儲層內(nèi)部。橫向上延伸不遠,連片性差,不能作為開發(fā)層系的隔層。對一個具體的油藏,儲層內(nèi)的隔夾層往往以一種隔夾層為主,其它類型隔夾層為輔,但總的說來,仍以泥質(zhì)隔夾層更為常見。測井曲線特征根據(jù)取心井的巖心、薄片和掃描電鏡等資料較容易正確識別上述3類隔夾層。但是,一個油藏的全區(qū)塊,其取心井資料十分有限,而測井資料卻較普遍。因此,根據(jù)測井曲線特征識別上述3類隔夾層更具有普遍意義。這3類隔夾層的測井響應特征見表1。泥質(zhì)隔夾層泥質(zhì)隔夾層以泥質(zhì)為主,在測井曲線上主要反映為泥巖特征,具體表現(xiàn)為深側(cè)向電阻率低,一般小于3Ω·m;微電極曲線平穩(wěn)幅度低;聲波時差高值,一般在325μs/m以上;中子伽馬平穩(wěn)低值,常小于0.88API;井徑曲線明顯擴徑。鈣質(zhì)隔夾層鈣質(zhì)隔夾層導電性差,密度大,滲透率低,故在測井曲線上表現(xiàn)為:深側(cè)向電阻率高于或接近油層電阻率;微電極曲線尖峰且幅度差小;聲波時差明顯低值,一般小于220μs/m;鉆時值高且變化小;井徑曲線無擴徑。物性隔夾層該隔夾層的泥質(zhì)含量也很高,但含有砂、礫甚至油斑,因此性質(zhì)復雜。其測井曲線特征為微電極曲線介于泥巖和鈣質(zhì)層之間,有一定的幅度差;深側(cè)向電阻率較低,一般為3.5～13Ω·m;聲波時差為中值270μs/m左右,中子伽馬中等,范圍為0.95～1.08API。圖1是該鈣質(zhì)隔夾層和泥質(zhì)隔夾層在測井組合圖中的典型特征,而物性隔夾層基本處于鈣質(zhì)隔夾層與泥質(zhì)隔夾層之間。將上述隔夾層的各種電測曲線(如自然電位、電阻率、自然伽馬、聲波時差,感應等)繪制成蜘蛛網(wǎng)圖模式(見圖2),比較其形狀可看出,泥質(zhì)、鈣質(zhì)和物性隔夾層具有不同的網(wǎng)形模式,這些特征和模式可作為隔夾層的劃分依據(jù)。非滲透率隔夾層類型的識別陸相儲層隔夾層儲層非均質(zhì)的重要內(nèi)容,它們?nèi)菀装押裼蛯臃指舫啥鄠€連通或不連通的流動單元,從而不同程度上控制著油水運動,在注入水未驅(qū)替的含油層形成剩余油富集。油田勘探開發(fā)實踐表明,在陸相儲層中廣泛存在著泥質(zhì)、鈣質(zhì)和物性3類非滲透性隔夾層。這3類隔夾層不僅成因不同,而且其巖性特征、分布特征和測井響應特征均有較大差別。根據(jù)巖性和物性特征