断层在油田不同开发阶段的封闭能力及对剩余油分布的影响--以渤海L油田为例

以岩性对接分析为指导，砂泥并置时断层达 因此 L 油田 SGR 的下限值为 20%。根据 SGR 下限
到封闭效果，当砂砂对接时则需要确定是否达到 值，可判断各断层的原始封闭性。计算得到的断
泥岩涂抹封闭条件，因此对主力油组各小层进行 层 SGR 值（表 1）与 SGR 封闭下限对比可知，L 油田
SGR 计算，分析断层的 SGR 值的变化。SGR 值越 大部分断层在开发初期是封闭的。其中 F3 断层部
目 标 盘 储 层 与 另 一 盘 的 封 闭 层 并 置 ，它 直 接 反映两盘的岩性对接关系，可实现复杂断块的快 速评价。一般断层一盘储层的上倾方与渗透性岩 接触，则形成较差的封闭性，若储层与整套泥岩等 塑 性 较 强 的 岩 性 接 触 ，则 可 形 成 很 好 的 封 闭 性 。 在勘探程度较高的情况下，利用岩性对接剖面图 绘制出两盘的岩性并置关系，可作断层封闭性的 定性判断。
L 油田西侧和北侧为边界大断层，含油范围内 断层发育，内部断层延伸长度以小于 1 km 为主，断 距以小于 20 m 为主，走向以近东西向和北东向为 主，区内 F1-F3 三条断层为本次研究的重点断层 （图 1）。
收稿日期：2021-03-08
修改日期：2021-05-10
基金项目：国家科技重大专项（2016ZX05058001）；中海石油（中国）科研项目（YXKY-2019-KFSC-01）。
大，断层封闭性越好。一般认为，大于 15%~20% 分小层 SGR 值小于 20%，表明该断层部分层位开
时，断层是封闭的，具体 SGR 值达到多少，还要根 启或处于弱封闭状态，注水开发时断层两侧尽量
据研究区实际情况确定。根据断层附近井油气水 保持合理注入压力，温和注水，并密切观察各井生
分布，判断断层的原始封闭性，对比计算封闭断层 产动态。
在油气田开发过程中，受到注水、压裂等油气 开采方式的影响，断层的封闭性可能发生变化，而 生产动态数据是反映断层两盘流体连通情况的最 客观资料。
以 F3 断层井区动态为例分析断层封闭性。断 层两侧注水井 A23、A19 井分别于 2006、2008 年开 始注水，A25M 井 2009 年初见水，一直高液量生产 （大于 600m3/d）。分析南侧井区实际注采比与地层 压力保持水平发现二者不匹配。假设 F3 断层封 闭，计算断层南北两侧各自区域采出程度发现，断
54
第 17 卷 第 2 期
刘永伟，等：断层在油田不同开发阶段的封闭能力及对剩余油分布的影响
a C13-A19 岩性对接剖面
b A40-C14 岩性对接剖面
图 3 F3 断层两侧岩性对接关系图
2.2 断层岩封闭性评价 砂岩和泥岩对接可以形成很强的侧向封闭能
力，但对于断层面上砂岩和砂岩对接的部位则不 能够简单将其判定为侧向渗漏，需要进一步评价 断层岩的类型和物性特征，即使砂岩和砂岩相对 接，也可以出现封闭的状况，泥岩涂抹分析法便是 常用的分析方法。
第 17 卷 第 2 期 2021 年 6 月
文章编号：1673—2677（2021）02—053-06
新疆石油天然气 Xinjiang Oil & Gas
Vol.17 No.2 Jun.2021
断层在油田不同开发阶段的封闭能力及 对剩余油分布的影响
——以渤海 L 油田为例
刘玉娟，张 静，郑 彬，张倩萍，瞿朝朝
基于断层封闭类型的开发初期断层封闭性评价及基于断面封闭能力的开发后期断层封闭性评
价，并指导开发中后期剩余油挖潜取得较好效果。
关键词：断层；封闭性；剩余油
中图分类号：TE327
文献标识码：A
断层作为流体运移通道的同时也具有对流体 的遮挡作用。油气田开发过程中，受到注水、压裂 等油气开采方式的影响，断层两侧地层压力平衡 被破坏，断层的封闭性可能随之改变，这种变化能 改变流体运移的优势通道，进而改变流体的分布。 因此评价不同阶段断层的封闭能力，可以明确油 气的聚集成藏规律，判断油田开发中后期剩余油 的分布，有效指导油气田开发过程中注水方案和 挖潜策略，具有重要的意义与实际应用价值。目 前断层封闭性评价方法分为两类，一种是静态（地 质）数据分析法，主要包括岩性并置分析法、泥岩 涂抹分析法、断层封闭系数法；二是动态数据分析 法，主要包括油田开发动态数据分析法、井间示踪 剂测试法、脉冲或干扰试井分析法等。油田开发 初期，断层封闭性评价主要利用静态数据分析，开 发后期则主要采用动态数据分析法。
（AFPD）。即当断层受到了超过它所能承受的 AF-
PD 数值的压力，就有可能发生毛细管渗漏。
Yielding 等（1997）通过采用已知油藏断层两
侧的压力差（AFPD）对 SGR 进行标定得到了两者
之间的封闭包络线方程为：
AFPD
=
SGR
10 d
-c
（2）
式中，d、c 为拟合曲线得到的常数值，d 的大小
断 F3 断层在开发过程中开启。
3.2 基于断层侧向封闭能力的断层封闭性评价
L 油田为注水开发油田，开发过程中地层压力
不断变化，极有可能造成断层两盘压力不平衡而
使断层活化改变其封闭性。根据标定的断层封闭
性定量表征结果，断层面上的每一个坐标点会对
应着不同的断层带内泥质含量（SGR），每一个 SGR
值也同时对应着其所能支撑的最小过断层压差
的 SGR 值，确定断层封闭的 SGR 下限值。L 油田
表 1 L 油田各断层 SGR 值计算结果
序号 断层
过井
II 油组
SGR（%）
III 油组
1
2
3
4
1
2
3
4
5
6
7
8
1 F1 A21S1-A31S 35.7 79.7 89.0 87.0 72.3 92.4 98.4 84.3 44.4 48.7 /
1 油田概况
渤海 L 油田属于在古潜山背景上发育起来的 受边界大断层控制的断裂半背斜构造。主要含油 层系为古近系东营组东二下段，含油层段共分为 五个油组，其中Ⅱ、Ⅲ油组为主力油组，主要发育 辫状河三角洲前缘沉积。L 油田目前已经进入“双 高”阶段，经过多轮次调整，平面剩余油分布更加 零散，纵向上层间表现各层均有动用但动用不均， 层内表现多段水淹，剩余油分布规律复杂。
根 据 涂 抹 作 用 理 论 ，连 续 的 泥 岩 涂 抹 具 有 很 低的渗透率，能够阻止油气侧向运移，形成封闭。 泥质涂抹量主要与两个因素有关，一个是地层中 泥岩的厚度，另一个是所研究层位与各层泥岩的
距离，也就是地层上下盘的滑动距离。通过分析 L 油田断层附近各井储层泥质含量及地层泥地比直 方图可以看出，整体上ⅡⅢ油组储层泥质含量差 异不大，但Ⅲ油组泥地比高于Ⅱ油组，说明Ⅲ油组 泥岩涂抹条件更好。就各断层而言，F1 断层北部 泥岩涂抹封闭效果好于南部；F2 断层附近各井泥 地比较高，泥岩涂抹封闭效果较好；F3 断层Ⅲ油组 比Ⅱ油组泥岩涂抹封闭条件更好，另外中段泥地 比低于东西两段，东、西段泥岩涂抹效果好于中段 （图 4、图 5）。
作者简介：刘玉娟（1980-），女，2006 年毕业于油气田开发工程专业，硕士学位，高级工程师，现主要从事油田开发地质研究工作。
53
新疆石油天然气
2021 年
图 1 研究区断层分布图
2 基于断层封闭类型的开发初期断 层封闭性评价
断层封闭性是指断层与地层物性的各向异性
相配合形成能使油气聚集的新的物性和压力系 统，断层侧向封闭的本质是断裂带与围岩之间的 差异渗透能力。从引起差异渗透的因素来看断层 封闭可划分为 3 种主要类型：即对接封闭、断层岩 封闭（泥岩涂抹封闭、碎裂岩封闭、层状硅酸盐— 框架断层岩封闭）和胶结封闭。L 油田断层主要为 岩性对接封闭和断层岩封闭两种类型。 2.1 断层岩性对接封闭性评价
（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300459）
摘 要：断层作为流体运移通道的同时也具有对流体的遮挡作用，油田开发中后期地层压力平
衡被破坏，断层封闭性可能随之改变，因此评价不同阶段断层的封闭能力，可帮助判断油田开发
中后期剩余油的分布，能有效指导油气田开发过程中注水方案和挖潜策略。以 L 油田为例，开展
56
第 17 卷 第 2 期
刘永伟，等：断层在油田不同开发阶段的封闭能力及对剩余油分布的影响
可根据实际剖面封闭的烃柱高度拟合得到，L 油田 生产动态数据判断断层是否封闭，之后回归不封
泥质含量、断距的一个综合参数（Yielding，1997）。
∑ SGR = ( Vcl × ΔZ ) /t × 100%
（1）
式中 SGR—断层泥比率，%，
ΔZ—地层带厚度，m；
55
新疆石油天然气
2021 年
Vcl—地层带泥质百分含量，%； t—断层的断距，m；
过 A4-A32 井断层开发初期断层为封闭状态，其 SGR 值为 20%，SGR 值在已知封闭的断层里最小，
断层属于对接封闭还是断层岩封闭主要取决 于控圈断层断距、储层厚度和盖隔层厚度，根据三 者之间的匹配关系，控圈断层断面的岩性对接发 育三种类型，形成两种封闭类型（图 2）。
图 2 岩性对接类型及其控制因素
当断层断距大于砂体厚度小于泥岩层厚度 时，砂体与对盘泥岩层完全对接，形成有效的对接 封 闭 ；当 断 距 小 于 砂 体 厚 度 时 ，砂 体 未 被 完 全 错 断，断面发育部分对接封闭，同时发育同层砂砂对 接渗漏窗口；当断距大于砂体和泥岩层厚度时，砂 体和盖层被完全错断，断层的渗漏风险主要集中 在非同层砂体对接的部位，砂岩与砂岩对接也可 形成一定的封闭能力，其封闭类型为断层岩封闭。
/
2 F1
A4-A32
19.9 50.9 86.3 85.4 74.9 83.1 80.0 79.5 78.5 45.5 51.9 95.9
3 F1
C28-C27 23.0 27.3 46.9 86.2 16.9 13.6 6.6 23.6 66.8 /
/
/
4 F2
A6-A34 39.8 39.9 80.9 /
层南侧采出程度已达 38%，而断层北侧采出程度
25%，二者差异较大，若断层开启则井区采出程度
为 31% 左右，与油田平均水平相当。另外，A39 井
为后期调整井，实施时注水井 A23 井与 F3 断层之
间无井生产，但 A39 井已有 20 m 水淹层，与断层封
闭的假设也存在矛盾。因此根据生产动态初步判
/
/
/
/
/
/
/
/
5 F2
C1-C2
22.3 50.4 98.7 99.3 65.7 79.4 45.4 70.4 30.6 54.2 72.2 /
6 F3
C13-A19 15.1 38.8 83.8 69.4 59.6 59.4 61.1 70.1 76.2 87.1 /
/
7 F3 A39-A25M 16.5 10.1 40.0 91.2 18.5 43.3 /
图 4 L 油田断层附近各井储层泥质含量直方图
图 5 L 油田断层附近各井地层泥地比直方图
静 态 压 力 条 件 下 ，断 层 封 闭 性 的 决 定 性 因 素 为断层带的泥质含量（ Knipe，1997），预测封闭能 力必须得到断层带的泥质含量。最常使用 SGR 算 法来定量表征，SGR 算法是综合考虑断移地层中
/
/
/
/
/
8 F3
A40-C14 55.7 25.1 94.5 70.0 65.3 59.2 /
/
/
Hale Waihona Puke ///3 基于断面封闭能力的开发后期断 层封闭性评价
随 着 注 水 开 发 程 度 的 不 断 加 深 ，大 多 数 油 田 的含水率不断升高，相继进入中高含水开采阶段。 注水开发过程中，受构造、断层、地层非均质性等 因素的影响，油田各区域注入水的波及程度出现 差异，油水关系日趋复杂。因此，分析开发中后期 断层封闭性对油田开发方案调整具有很大的指导 意义。 3.1 基于生产动态的断层封闭性分析
厘定断层的断距、断层两盘砂泥岩厚度、对接 位置是判断断层是否形成岩性对接封闭的关键。
通过 L 油田地震资料建立精确速度场或利用断层 附近井时深关系，过断层拉剖面，绘制岩性对接剖 面图，分析断层两盘断距大小，研究断层两盘不同 位 置 岩 性 的 对 接 关 系 。 如 L 油 田 F3 断 层 两 盘 C13-A19 连井剖面中Ⅱ油组 1、2 小层、Ⅲ油组 2 小 层为砂砂对接，其余小层均为砂泥对接（图 3a）； A40-C14 连井剖面中Ⅱ油组 1、2 小层、Ⅲ油组 2 小 层为砂砂对接（图 3b）。总体来讲，II 砂组砂砂对 接为主，III 砂组砂泥对接为主，III 砂组原始封闭性 好于 II 砂组。