1、雅克拉气藏白垩系旋回结构法小层划分对比 李宗宇 任宏 刘芳 肖红 中国石化西北油田分公司雅克拉采气厂 摘 要： 雅克拉白垩系凝析气藏开发中后期水淹严重, 稳产难度大, 为提高采收率, 精细挖潜剩余油, 需对气藏进行深入研究, 精细刻画小层对比格架。把砂体成因、地层层序等时对比及沉积相 (微相) 研究有机结合在一起, 以沉积旋回的内部结构、旋回叠置和组合关系为突破口, 通过建立岩心、常规测井以及饱和度测井资料之间的岩电关系, 识别超微旋回界面, 开展精细小层划分对比, 进而研究隔夹层展布及封挡性等, 并建立了 5 种剩余油分布模式, 进一步优化开发层系。该方法较好地解决了“穿时性”、“砂对砂泥对
2、泥”、“等厚劈分”等问题, 更逼近地下真实情况, 在碎屑岩油气藏开发中具有较大推广意义。关键词： 塔里木盆地; 雅克拉气藏; 白垩系; 亚格列木组; 旋回结构; 小层对比; 剩余油分布; 作者简介：李宗宇 (1968-) , 男, 重庆铜梁人, 高级工程师, 油气开发, (Tel) 18999621301 (E-mail) 收稿日期：2017-01-18基金：国家科技专项 (2016ZX05053-014) Stratigraphic Classification and Correlation with Cretaceous Cycle Structure Method in Yakela
3、Gas Reservoirs, Tarim BasinLI Zongyu REN Hong LIU Fang XIAO Hong Yakela Gas Production Plant, Northwest Oilfield Company, Sinopec; Abstract： Cretaceous condensate gas reservoirs in Yakela condensate gas field are seriously flooded at the middle-late production stages and it is difficult to stabilize
4、 the production. To improve the recovery factor and enhance the remaining oil potential of the gas field, in-depthstudy on the gas reservoirs and detailed stratigraphic correlation are needed to be done. Based on the integrated study of sand body genesis, stratigraphic sequence isochronous correlati
5、on and sedimentary facies (microfacies) , taking internal structure, cycle superimposition and cycle combination of sedimentary cycles as breakthrough, ultra-micro cycle interfaces are identified, detailed stratigraphic classification and correlation are carried out, the distribution and blocking pr
6、operties of interlayers are studied and 5 patterns of remaining oil distribution are established to further optimize development layer series through establishing a relationship among core, conventional logging and saturation logging data. The method can solve the problems of diachronism, sandstone
7、to sandstone Yakela gas reservoir; Cretaceous; Yageliemu formation; cycle structure; stratigraphic correlation; remaining oil distribution; Received： 2017-01-18在油气藏开发中, 精细小层对比是地质研究的重要工作之一1-2。等时性对比是地层对比应遵循的基本原则, 然而在传统小层对比中只是对地层的单一岩性“层状”对比, 存在“等厚劈分”、“砂对砂, 泥对泥”、“穿时现象”等问题3-12。1987 年 Vail 和 Wagoner 提出了“层
8、序地层学”概念, 认为构造运动、海面升降、沉积物供应和气候等因素控制相对海平面的升降变化, 并影响地层层序发育模式及内部不同级次单位的分布13-14。后发展为高分辨率层序地层学概念并得以推广, 在沉积旋回对比的基础上附加了沉积动力学成因的概念15-20。构型要素分析法主要运用于相变快的河流相构型研究中, 从沉积成因角度在三维空间上划分不同层次的等时构型单元, 研究其形态、规模、方向和空间叠置关系7,9,21-23, 由于野外露头的规模局限性, 实际应用中却未精细到韵律层。韵律层划分主要依据沉积学及层序地层学, 遵循相变规律, 识别小层中单砂体的叠置关系, 主要也是界面识别和砂体接触关系研究9-
9、11。近十年, 储集层划分精度逐步提高, 开始精细到成因砂体和韵律层的划分, 文献12在不同成因砂体识别的基础上进行单一河道识别, 并划分储集层层次从地层段到交错层系的 10 个层次, 地层对比模式也从传统的以沉积学和层序地层学为理论依据的单一的岩性对比、等时对比及等高程对比向相控砂体叠加模式和韵律变化的精细划分对比转化。本文以层序地层学和沉积学为理论基础, 讨论地层旋回与地层演化、沉积旋回内部和旋回组合之间的关系, 建立旋回结构法小层划分对比方法, 以研究沉积旋回的内部砂体结构和旋回组合砂体间的砂体结构 (旋回结构) 为核心的超微旋回划分和三维空间展布研究, 进而研究非均质性、隔夹层性质和剩
10、余油分布, 并以雅克拉气藏白垩系为例, 进行旋回结构法小层划分对比。1 概述研究区位于塔里木盆地沙雅隆起雅克拉断凸中段, 北有库车坳陷, 南部与哈拉哈塘凹陷相邻, 受轮台断裂控制的断背斜构造, 呈东窄西宽长条形展布, 构造发育继承性好, 背斜走向与断裂基本平行 (图 1) 。雅克拉凝析气藏属于大型不具油环的边水砂岩凝析气藏, 气藏埋深 5 2005 400 m, 含油气层位有震旦系、寒武系、奥陶系、侏罗系及白垩系, 以白垩系为主, 圈闭面积 65 km, 含油气面积 65 km.图 1 雅克拉气藏构造位置 下载原图本文研究目的层白垩系亚格列木组, 为陆相水进型扇三角洲沉积体系, 发育扇三角洲前
11、缘和平原亚相, 以及分流河道、水下分流河道、河口砂坝、支流间湾、河道侧缘等沉积微相。研究区亚格列木组砂层厚度大 (4050 m) , 岩性主要为长石岩屑细砂岩、砾质粗粒长石砂岩、细粒岩屑长石砂岩、砂砾岩、细砂岩等, 平均孔隙度 13.44%, 平均渗透率 35.8 m D, 平均孔喉半径 11.1m, 为中低孔中渗大孔喉储集层。研究区砂体连片性好, 发育 2 套较完整隔夹层, 通过多口井的开发表明, 隔夹层有较好的封隔性, 将亚格列木组分隔为上、中、下 3 套开发层系, 雅克拉凝析气藏至今已稳产 12 年, 进入开发中后期。深入开展精细地质研究, 小层划分对比就成为首要的地质研究基础工作。在此
12、基础上, 探索出了一套适用于雅克拉凝析气藏的地层对比方法旋回结构法。2 旋回结构法旋回结构是指沉积旋回内部岩性结构、几何形态以及旋回组合之间的岩性接触、变化及组合关系, 包括同一旋回内部不同部位的岩性组合及三维空间变化关系, 不同旋回间岩性组合及三维空间变化关系。旋回结构法即以等时对比为原则, 以相控为手段, 按旋回内部结构变化来进行小层划分对比。该方法把砂体成因和层序地层学的等时对比与沉积学中的沉积相 (成因研究) 有机结合在一起, 较好地解决了“穿时性”、“砂对砂泥对泥”、“等厚劈分”等问题, 有效规避取心少、井距大等实际难题。2.1 旋回模式的建立雅克拉气藏下白垩统亚格列木组扇三角洲沉积
13、整体为水进过程, 自下而上发育一套由粗变细到泥岩的正韵律砂体, 连片性好, 厚度大, 泥岩含量低。以泥岩层为顶界, 以冲刷面、砾岩、泥砾沉积物和颜色突变面为底界, 划分为 3 个中期旋回。根据扇三角洲平原和前缘亚相的微相特点, 按照层序地层学理论, 以最小地质事件为基础, 建立了 3 期典型水进体系域的超微旋回发育模式 (图 2) 。横向上反映出从深水、浅水、水陆交替到水上 (冲刷面) 的沉积体系, 纵向上反映了岩性的渐变过程。其中前缘以泥岩、粉砂岩、泥岩、细砂岩、粉砂岩到泥岩的旋回变化过程;中部是粗、中、细、粉砂岩到泥岩的旋回变化;根部是砾岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩到粉砂岩等韵律组合。受超微
14、旋回等时不等粒特征和旋回纵横向叠置组合因素影响, 地层形成多种韵律层组合和横向叠置关系。同时建立超微旋回与超微韵律层对应关系, 韵律层主要是从点 (单井) 表征岩性纵向组合及叠置关系, 旋回主要反映岩性体 (剖面及平面) 成因和接触关系。旋回结构与韵律层既有区别又有联系, 从模式图中可以看出, 旋回的中部与韵律层是一一对应关系 (图 2) ;旋回的前缘和根部与韵律层并非一一对应关系, 不同组合叠置时, 一个韵律层可能包括 2 个或多个旋回, 在超微旋回前缘泥岩重叠处韵律层难以分开, 韵律层表现为一层泥岩, 在较前缘位置, 出现薄层粉砂岩或细砂岩, 一般认为泥岩中砂岩夹层或砂岩透镜体在超微韵律层
15、中视为一个韵律层, 在超微旋回根部, 超微旋回内部岩性粒度很粗, 与另一旋回底部岩性粒度等差异很小, 依据单一岩性组合很容易划分为一个韵律层。2.2 岩电关系图版建立旋回结构法小层划分对比的前提是识别出超微旋回间的界面, 再转化为常规测井曲线的电性特征, 即建立超微旋回界面的岩电关系图版。由于超微旋回触及的是最小地质事件, 界面不明显、类型多样、厚度变化大, 岩电关系图版建立非常困难。笔者根据多年现场实践, 首先选取取心全且有代表性井的岩心识别超微旋回界面, 包括岩相转换界面、泥质界面、冲刷面、泥质条带、粉砂岩等, 旋回内部正常岩性的粒度变化作为超微旋回内部岩性结构 (小层岩性结构) ;之后,
16、 选取灵敏度更高、饱和度俘获截面曲线及含气饱和度曲线对渗透性 (岩性细微变化) 十分敏感的饱和度 (PNN) 测井作为过渡, 建立岩心与饱和度测井的关系图版, 实现岩性界面第一次岩电关系转化;最后, 以其他测井特征和地质研究为辅, 将饱和度测井曲线的岩电特征拓展至常规测井曲线, 找出二者间相关性, 实现岩电关系第二次转化, 形成超微旋回界面岩电关系图版。通过以上方法, 最终建立包括 9 种参数, 4 大类 18 小类的超微旋回界面岩电特征识别图版 (图 3) 。(1) 泥岩与各种砂岩界面的岩电关系图版泥岩上下界面清晰, 自然伽马、自然电位和电阻率等测井曲线高值指状尖峰型特征, 代表旋回前缘与另
17、一旋回的组合叠置关系, 是最容易识别的一类界面。泥岩一般会形成隔夹层, 具有封挡作用。图 2 水进体系超微旋回发育模式 下载原图图 3 雅克拉气藏白垩系亚格列木组超微旋回界面典型岩电特征识别图版 下载原图(2) 粉砂岩与各种砂岩界面的岩电关系图版发育在正韵律层顶部, 自然伽马、电阻率测井曲线半尖峰状, 自然电位测井曲线半圆形, 电性特征较明显, 比较容易识别, 代表旋回前缘中部与另一旋回的组合叠置关系。(3) 细砂岩及以上与各种砂岩界面的岩电关系图版多表现为正常沉积层序, 多视为同一韵律层, 正常砂岩测井特征, 电性特征不明显, 岩电关系图版更多依赖饱和度及中子、密度等测井曲线建立。(4) 其
18、他类型界面的岩电关系图版包括冲刷面、不整合面等。测井特征主要表现为低自然伽马、自然电位和电阻率, 旋回界面的测井特征不明显, 一般需通过岩心资料辅佐识别。2.3 沉积微相超微旋回研究中沉积微相主要是约束砂体纵横向展布和叠置关系。沉积微相划分方法与常规分析研究方法一致, 主要根据颜色、分选磨圆、粒度、成分、胶结物等, 遵循区域区块局部, 利用层序地层学和沉积学理论进行研究和划分。沉积微相研究结果表明 (图 4) , 超微旋回受沉积微相控制, 呈现多种变化组合特征。研究区总体是一个水进沉积过程, 主要发育水陆交互沉积, 由下至上河道摆动频繁, 支流间湾、河道侧缘、河口砂坝及河道微相平面上交错展布,
19、 反映沉积水动力条件变化快, 纵向上叠置或冲刷。整个研究区河道较宽, 砂体连片性较好。图 4 研究区亚格列木组不同沉积时期超微旋回沉积微相展布 下载原图本次研究以沉积微相及旋回结构为约束, 利用新建立的岩电关系图版和旋回模式进行小层划分对比, 对每口井进行超微旋回界面识别、相分析及旋回内部结构研究的基础上, 选取研究区内具有代表性的井组进行井间砂体接触、叠置关系研究, 通过等时对比, 建立小层空间展布格架。主要考虑顺物源方向、垂直物源方向、取心资料丰富和具有代表性的井组, 进行第一批次小层划分;其次遵循先易后难、先单一后深入、先局部后整体的原则拓展至整个研究区;最后根据生产动态、开发特征、地球
20、物理特殊处理等资料进行修正。3 应用实例以超微旋回对应的砂体为基本单元开展雅克拉气藏白垩系小层划分对比, 进而开展细分开发层系、剩余油分布模式等研究。3.1 小层划分对比(1) 典型剖面解剖以资料较丰富、特征最典型的 YK27 井组中 1-1 超微旋回 (对应中 1-1 砂体) 为例进行重点解剖。顺物源方向, 超微旋回内部岩性变化多样且呈现渐变过程, 内部结构与旋回模式一致的规律性, 表现出等时不等粒的特征。典型剖面上, 超微旋回前缘在 YK1 井YK23 井S15 井一线为泥岩-粉砂岩结构, 超微旋回中部 YK24 井YK7CH 井一线为细砂岩中砂岩粗砂岩的内部结构, 超微旋回中部根部 YK
21、26 井YK27 井一线多为粗砂岩砾岩内部结构。垂直物源方向超微旋回内岩性相对单一且呈现突变特征, 典型剖面总体表现为两边 (YK9X 井和 YK29 井) 砂体薄粒度细, 旋回中部粒度粗且厚度大, 新的超微旋回又开始出现特征, 在 K26 井又分出 23 个超微旋回, 旋回根部在北东方向, 粒度更粗, 发育更多的超微旋回。(2) 全区对比剖面沿构造长轴方向 (斜切物源方向) , 小层对比结构反映出各超微旋回纵横向叠置, 交错发育特征。(3) 隔层展布超微旋回顶部为泥岩粉砂质泥岩泥质粉砂岩粉砂岩细砂岩渐变序列, 个别出现含砾泥岩与各种粒序渐变的岩性序列, 这些岩性序列即通常所说的隔夹层。流动介
22、质不同, 对隔夹层孔渗性的要求也不同, 泥岩具有封挡作用, 渗流实验结果表明, 5 MPa 压差下, 隔夹层渗透率下限值为 0.50 m D, 对应孔隙度下限值为 9.0%.研究区内粉砂质泥岩、泥质粉砂岩孔隙度为 6.1%, 渗透率为 0.12 m D, 低于渗流屏障的下限值, 可以与泥岩组合在一起形成有效遮挡, 这 3 种岩性的组合, 在研究区内普遍发育, 展布范围较大。研究区中期旋回顶部泥岩分布稳定, 在全区形成有效隔夹层, 据此把亚格列木组储集层划分为上、中、下 3 套开发层系;中期旋回内部的超微旋回 (超短期旋回) 在泥岩、粉砂质泥岩和泥质粉砂岩 3 种岩性组合形成的遮挡圈闭中, 分布
23、较广, 有一定储量规模的砂层, 在开发中后期单独划分为一套开发层系, 如中1-1 旋回砂体 (中 1-1 气层) ;有效遮挡面积小, 储量少的砂体不作为单独开发层系, 作为后期剩余油潜力层。3.2 剩余油分布模式根据旋回结构法小层划分和隔夹层性质及展布, 结合气藏开发特征、剩余油监测、气水膨胀及其流动机理, 建立了 6 个砂体叠置模式和 5 种剩余油分布模式 (图 5) 。图 5 雅克拉白垩系凝析气藏精细地层格架及砂体叠置模式 下载原图(1) 顶部遮挡剩余油旋回顶层为泥岩+粉砂质泥岩+泥质粉砂岩岩性序列形成的渗流屏障, 阻挡油气流动而形成半遮挡半封闭, 只能在泥岩到各级砂岩的岩性渐变中有一个临
24、界流动点 (溢出点) , 气藏流动性好, 产生流动的孔渗下限值低, 临界点在泥质粉砂岩与粉砂岩之间偏泥质粉砂岩方向;油藏流动性相对较差, 临界点在泥质粉砂岩与粉砂岩之间偏粉砂岩方向。溢出点之下的油气在气水密度差和压差作用下采出, 溢出点之上半遮挡内的油气由于边水无法侵入, 只有弹性膨胀部分能够采出, 绝大多数气体无法流动, 形成顶部遮挡剩余气。顶部遮挡多为超微旋回前缘与另一旋回组合形成。(2) 底部遮挡剩余油与顶部遮挡剩余油类似, 不同的是, 超微旋回在下面与另一旋回形成半遮挡, 溢出点在半遮挡的下部, 与顶部遮挡剩余油正好相反。(3) 层内剩余油主要是旋回内部某岩性小层与其上下小层间的孔渗差
25、异大或被夹层封挡形成的剩余油。如 YK22 井、YK15 井和 YK10 井上气层底部小层, 其下部为稳定的泥岩隔夹层, 上部为粉砂岩与中粗砂物性隔夹层, 在上、下隔夹层共同作用下, 形成层内剩余油。(4) 水淹 (水锁) 剩余油气藏在水侵或水淹之后形成的剩余油或边水舌进水锁后形成的“水封气”剩余油, 前者是在孔隙或孔喉中水封气形成, 呈均匀分布, 后者是局部小层或层系中水封气形成, 呈不均匀不规则分布。该类型剩余油分布范围、剩余可采储量大小主要取决于各小层性质、水锁状况等。检查井 YK23井、YK24 井等的中下气层水淹后, 含油气饱和度为 8%10%, 估算天然气储量1010m, 凝析油地
26、质储量 1610t.(5) 阁楼油主要分布在构造顶部位, 因无出油点, 导致水体无法侵入形成阁楼油, 另外, 水淹后经过一段时期的重力分异也可形成阁楼油。高部位 YK23 井、YK24 井的录井和测井资料表明, 中下气层顶部存在 12 m 厚的阁楼油。4 结论(1) 旋回结构法是以研究超微旋回的内部砂体结构和旋回组合的砂体结构 (旋回结构) 为核心的超微旋回划分和三维空间展布的一种研究方法, 该方法把砂体成因和层序地层学的等时对比与沉积学中的沉积相 (成因研究) 有机结合在一起, 比较好地解决了“穿时性”、“砂对砂泥对泥”、“等厚劈分”等问题, 能有效规避取心少、井距大等实际难题。(2) 旋回
27、结构与韵律层既有区别又有联系, 旋回中部的砂体结构与韵律层一一对应, 旋回前缘和根部的砂体结构与韵律层并非一一对应, 旋回不同组合叠置时一个韵律层可能包括 2 个或多个旋回。旋回结构法研究小层划分对比, 比依据岩性组合的超微韵律层法结果更可靠、更精细。(3) 旋回结构法划分出的小层由韵律层方法的 16 个小层精细到 23 个小层, 隔夹层界定为泥岩-粉砂质泥岩-泥质粉砂岩组合层序, 隔夹层发育展布大于超微韵律层方法一倍以上, 细分出中 1-1 开发层系, 划分出 5 种剩余油分布模式, 其中顶、底部遮挡剩余油储量 6.9210m, 可作为后期挖潜储量。参考文献1裘亦楠.储层沉积学研究工作流程J
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