巨厚层均质砂岩储集层渗流屏障特征及分布规律

巨厚层均质砂岩储集层渗流屏障特征及分布规律
陈袁;周飞;王伟伟;孙海航;焦翠华
【摘要】针对塔里木盆地塔中4油田CⅢ油藏储集层,以岩心、测井等资料为基础,对研究区泥质、钙质和钙泥质3类渗流屏障特征进行了表征,通过对不同类型渗流屏障的岩心观察、岩性物性分析、测井响应特征分析和形成机理研究,建立了储集层内部不同类型渗流屏障的划分标准.以平行渗流屏障模式为地质模式基础,结合生产动态资料,根据不同渗流屏障对储集层流体渗流的影响,将研究区井间渗流屏障分为完全遮挡型、部分遮挡型和完全不遮挡型3种,并明确了渗流屏障在垂向上和平面上的分布规律.垂向上,不同层段的渗流屏障对流体渗流影响不同,上交互亚段和下交互亚段上部渗流屏障对流体渗流影响最大,而平面上研究区西北部渗流屏障最为发育.充分认识储集层渗流屏障特征、分布规律及其对流体渗流的影响,对油田剩余油的挖潜和采收率的提高具有重要的地质意义.
【期刊名称】《新疆石油地质》
【年(卷),期】2019(040)001
【总页数】7页(P91-97)
【关键词】塔里木盆地;塔中4油田;均质砂岩;储集层;渗流屏障;分布规律;油水运动【作者】陈袁;周飞;王伟伟;孙海航;焦翠华
【作者单位】中国石油塔里木油田分公司勘探开发研究院,新疆库尔勒841000;中国石油塔里木油田分公司勘探开发研究院,新疆库尔勒841000;中国石油塔里木油田分公司勘探开发研究院,新疆库尔勒841000;中国石油塔里木油田分公司勘探开发研究院,新疆库尔勒841000;中国石油大学地球科学学院,北京102249
【正文语种】中文
【中图分类】TE311
塔里木盆地塔中4油田东河砂岩均质砂岩储集层中隔层与夹层难以准确区分，故
将其统称为渗流屏障。

目前针对渗流屏障的研究主要集中在陆相及海陆过渡相地层，如有学者对三角洲成因砂体内部的渗流屏障进行了深入研究，建立了渗流屏障分布的知识库，开展了渗流屏障分布规律及发育特征的研究，并总结了渗流屏障和渗流差异对油气开发的影响[1-3]；也有学者对曲流河道单砂体内部薄夹层建筑结构进
行了研究，并揭示了曲流河储集层隔夹层对剩余油分布和油层水淹的影响[4-6]；
前人还结合辫状河现代沉积测量，建立了不同类型渗流屏障规模的定量计算关系式，并对砂质辫状河渗流屏障进行定量表征[7]；针对深水重力流沉积的渗流屏障，按
照其形态、分布位置和夹层对剩余油的控制作用对夹层类型进行分类[8]；针对海
陆过渡相块状砂岩提出了一套陆相储集层流动单元的研究思路和方法，并分析了不同渗流模式对油藏开发效果的影响[9-10]；对目前流动单元中所使用的各类方法优缺点进行了评述[11]。

而对于海相地层的渗流屏障研究则相对较少[12-15]。

1992年TZ4井石炭系获得高产工业油气流，发现塔中4油田，1996年正式投入开发。

目前，塔中4油田CⅢ油藏已进入开发中后期，储集层内部油水运动规律
越来越复杂，剩余油分布零散，产量递减及含水率上升加快，开发效果逐渐变差。

充分认识储集层渗流屏障特征、分布规律及其对流体渗流的影响，对挖潜剩余油和提高采收率有指导意义。

1 研究区地质概况
塔里木盆地塔中4油田位于塔中低凸起中央断裂背斜构造带东端，面积290.88
km2，为一两翼被断层顺轴向切割的长轴背斜。

该构造轴向为北西—南东向，最
大闭合幅度185 m，主要发育两个局部高点，即塔中402构造和塔中401构造，高点间以断层或鞍部相接。

石炭系发育CⅢ，CⅡ和CⅠ油组，地面海拔1 200 m 左右，含油面积约50 km2，其中CⅢ和CⅠ油组为碎屑岩储集层，CⅡ油组为碳
酸盐岩储集层，CⅢ和CⅠ油组为塔中4油田的主力开发层系。

本次研究目的层
CⅢ油组储集层岩性为一套滨岸相砂岩，埋深3 540～3 700 m，储集层可划分为
含砾砂岩段和东河砂岩段，岩性以细砂岩为主，含砾砂岩段平均孔隙度为10.0%，平均渗透率为180 mD，东河砂岩段平均孔隙度为17.6%，平均渗透率为400 mD，属中孔中渗储集层。

CⅢ油组储集层自下而上发育三角洲前缘→前滨→临滨
→前滨→三角洲前缘亚相，分别对应于下交互亚段、下均质亚段、上均质亚段、上交互亚段和含砾砂岩段，CⅢ油组可细分为13个小层，其中，东河砂岩段为
CⅢ_4—CⅢ_13小层（图1）。

塔中4油田CⅢ油组为块状底水和层状边水砂岩油藏，油气水分布主要受构造及
断层控制。

目前研究区处于井网调整阶段，整体呈现低产油、低产液、高含水的特点，产量递减及含水率上升加快，开发效果变差，阶段稳产形势非常严峻。

图1 塔中4油田井位分区（a）和综合柱状剖面（b）
2 渗流屏障特征
塔中4油田东河砂岩段主要发育3种类型的渗流屏障，分别是泥质渗流屏障、钙
质渗流屏障和钙泥质渗流屏障（图2，图3）。

（1）泥质渗流屏障岩性主要为泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，以泥岩最为常见，泥质渗流屏障形成于水动力弱、物源供给不充足的环境下。

此类渗流屏障在研究区内较发育，38%的渗流屏障为泥质渗流屏障，且泥质渗流屏障厚度较其他类型偏大，厚度大于0.5 m的达到76%.泥质渗流屏障测井响应特征明显，自然伽马高值，微电极曲线平稳且幅度低，深侧向电阻率明显降低，声波时差高值，局部明显扩径。

（2）钙质渗流屏障主要是钙质胶结的细砂岩和中砂岩，岩性致密，此类渗流屏障
与沉积物碳酸盐矿物胶结作用、溶解作用等成岩作用不均匀有关，多沿层面分布。

钙质渗流屏障在研究区内仅占5%.钙质渗流屏障的分布比较零散，且其厚度较小，厚度小于0.2 m的为51%.钙质渗流屏障测井响应特征明显，自然伽马低值，深、中、浅电阻率曲线基本重合且均为高值，电阻率一般高于普通油层。

（3）钙泥质渗流屏障主要为泥质粉砂岩和钙质胶结的中—细砂岩，泥质含量较高，但未达到泥质渗流屏障的泥质含量，钙质胶结物含量较高，但较钙质渗流屏障的钙质含量低。

此类渗流屏障可能于同生期或准同生期泥质沉积之后，在浅埋藏淡水环境中或蒸发环境中受钙质胶结形成；或深埋藏时期，饱含钙质的地层水沿着富含泥质的沉积界面流动沿界面胶结形成。

钙泥质渗流屏障在研究区内最为发育，达到57%，厚度大于0.5 m的占40%，厚度为0.2～0.5 m的占43%.其测井响应特征兼有钙质和泥质渗流屏障的特点，表现为自然伽马较高，电阻率较高，孔隙度测井曲线表现为低孔隙度特征。

图2 塔中4油田东河砂岩段渗流屏障岩心照片a—TZ4-7-19井，3 583.2—3 583.4 m，灰色泥岩，泥质渗流屏障；b—TZ4-7-19井，3 582.8—3 583.0 m，
褐白色灰质细砂岩，钙质渗流屏障；c—TZ4-6-14井，3 584.0—3 584.2 m，棕
色含灰泥质粉砂岩，钙泥质渗流屏障
图3 塔中4油田东河砂岩段3类渗流屏障厚度分布频率
3 渗流屏障类型
根据平行渗流屏障模式和生产动态资料，预测井间渗流屏障分布规律，结合渗流屏障对储集层流体渗流的影响，可将塔中4油田CⅢ油组井间渗流屏障分为完全遮
挡型、部分遮挡型和完全不遮挡型。

（1）完全遮挡型渗流屏障层内渗流屏障能完全阻挡油水的渗流运动。

如图4a所示，在TZ4-8-5井组中，2008年1月射开TZ4-8-5井含砾砂岩段，根据吸水剖
面显示，CⅢ_3小层吸水能力强，邻近采油井TZ4-7-H8井在2005年5月射开
CⅢ_5小层，之后补孔CⅢ_4小层，2008年7月向TZ4-8-5井注示踪剂，然
TZ4-7-H8井一直没有示踪剂显示，说明CⅢ_4小层顶部有渗流屏障阻挡流体渗流。

同理对其他井组进行分析，发现CⅢ_4小层顶部渗流屏障在研究区广泛发育。

（2）部分遮挡型渗流屏障层内渗流屏障对油水渗流有一定阻挡作用，但不能完全阻止油水渗流，只能增加油水在单位距离的渗流时间，渗流屏障在井间有一定的延伸范围。

如图4b所示，在TZ4-18-9井组中，TZ4-18-9井于1998年8月—2009年12月投注CⅢ_6—CⅢ_10小层，从吸水剖面可知，此期间主要吸水层段为CⅢ_8，CⅢ_9和CⅢ_10小层，邻近采油井TZ4-7-12井于2005年4月射开
CⅢ_1和CⅢ_2小层投产，该井注水见效慢，2008年前处于无水采油期，之后含水率稳步上升，产油量稳步下降，说明整个东河砂岩段以及含砾砂岩段层内渗流屏障属于部分遮挡型，部分渗流屏障在井间延伸超过半个井距。

（3）完全不遮挡型渗流屏障层内渗流屏障对油水渗流没有阻挡作用，渗流屏障在井附近尖灭。

如图4c所示，在TZ4-36-16井组中，2006年5月向TZ4-36-16
井CⅢ_7和CⅢ_8小层注入示踪剂，邻近采油井TZ4-27-H14井1995年—2008年只射开CⅢ_5小层生产，并于2006年12月见到示踪剂显示，见效时间为185 d，注水井与采油井射孔段不对应，但注水见效，且见效较快，说明CⅢ_5，
CⅢ_6和CⅢ_7小层层内渗流屏障属于完全不遮挡型，单井识别出的渗流屏障在
井附近尖灭。

4 渗流屏障分布规律
塔中4油田TZ402井区东河砂岩段渗流屏障在上交互亚段比较发育（图5a），其顶部有稳定泥质渗流屏障发育，且上交互亚段内的泥质渗流屏障和钙泥质渗流屏障也较发育，此段储集层渗流屏障对流体渗流影响很大。

东河砂岩段上均质亚段和下均质亚段发育巨厚的纯净滨岸砂岩，由于相对海平面上升、物源供给相对少，在弱水动力环境中形成细粒沉积物，从而发育局部泥质渗流屏障。

受成岩作用影响，沿
层面局部发育钙泥质渗流屏障，但整体而言，东河砂岩段上均质亚段和下均质亚段渗流屏障较不发育，各渗流屏障厚度都小于0.3 m.下交互亚段为三角洲沉积，渗流屏障较上部发育，且井间连续性较好，多发育延伸超过2个井距的厚层渗流屏障。

塔中4油田TZ401井区井间渗流屏障连续性差（图5b），渗流屏障几乎都在井附近尖灭，属于完全不遮挡型渗流屏障。

塔中4油田东河砂岩段CⅢ_4小层顶部渗流屏障在研究区内分布范围广，在
TZ402井区西北部厚度最大，研究区东南部厚度减小（图6a），CⅢ_5小层顶部渗流屏障厚度较CⅢ_4小层略薄（图6b）。

东河砂岩段上均质亚段、下均质亚段和下交互亚段渗流屏障厚度小，在平面上零散分布。

图5 塔中4油田东河砂岩段渗流屏障剖面
图6 塔中4油田东河砂岩段渗流屏障厚度平面分布
渗流屏障密度反映层内渗流屏障数量和厚度，上交互亚段的渗流屏障密度平面分布显示，CⅢ_4小层和CⅢ_5小层渗流屏障密度高值区呈条带状，与海岸线低能相带条状展布规律一致（图7a，图7b）。

渗流屏障频率反映层内渗流屏障数目的多少，指示水动力变化频率，上交互亚段的渗流屏障频率高值区分布零散，但平面分布规律与渗流屏障密度近似（图7c，图7d）。

东河砂岩段上均质亚段、下均质亚段和下交互亚段渗流屏障密度和频率都很低，其在平面上零散分布，只反映局部沉积和成岩环境。

5 渗流屏障对油田开发的影响
不同地质类型和发育规模的渗流屏障，由于渗流差异的存在，在油田开发生产过程中对生产井周围剩余油的分布规律和注采井组的注水受效产生较大的影响。

由于原油的浮力大于自身重力，对于完全遮挡型渗流屏障，生产井原油会滞留在渗流屏障的下部或砂体的边角部，因此容易形成围绕渗流屏障的连片或孤立的含油砂
体。

而对于部分遮挡型渗流屏障，剩余油呈零星分布状态，表现为在渗流屏障底部形成“屋檐油”，顶部形成“屋顶油”。

另外，渗流屏障的发育程度也会对剩余油的分布产生影响。

当渗流屏障密度和频率较小时，渗流屏障遮挡形成的剩余油厚度一般较小，剩余油呈零星分布；密度和频率较大的渗流屏障的厚度较大，若在每层渗流屏障附近均存在剩余油，则可形成较厚的剩余油，加之渗流屏障连续性较好，可形成大范围分布较厚的剩余油。

完全不遮挡型渗流屏障规模小，对流体渗流的遮挡作用有限，因此在完全不遮挡型渗流屏障附近很难富集剩余油。

渗流屏障在地层条件下会增加注入水向前运移的阻力，对注入水横向运动起阻挡作用，进而影响水驱波及前缘半径和面积。

对于完全遮挡型渗流屏障，注入水因渗流阻力过大无法前行，对应油井难以受效，产生无效注水或注水受效缓慢。

对于部分遮挡型渗流屏障，注入水会沿着渗流屏障的底部或顶部锥进，对应油井可能会快速水淹，从而影响油田的整体注水开发效果。

而完全不遮挡型渗流屏障通常在井附近就尖灭，因此难以对油水的渗流起到阻挡作用。

图7 塔中4油田东河砂岩段渗流屏障密度和频率平面分布
6 结论
（1）研究区储集层内部发育泥质、钙质和钙泥质3类渗流屏障，其中钙泥质渗流屏障最为发育；井间渗流屏障可分为完全遮挡型、部分遮挡型和完全不遮挡型3种。

（2）垂向上，TZ402井区上交互亚段渗流屏障较发育，对流体渗流影响很大；上均质亚段和下均质亚段渗流屏障较不发育；下交互亚段上部渗流屏障发育，井间连续性较好，对流体渗流影响较大。

TZ401井区井间渗流屏障连续性差，渗流屏障几乎都在井附近尖灭，属于完全不遮挡型渗流屏障。

（3）平面上，研究区上交互亚段渗流屏障较发育，其中西北部厚度最大，东南部厚度减小。

东河砂岩段上均质亚段、下均质亚段和下交互亚段渗流屏障厚度小，渗
流屏障密度和频率小，渗流屏障在平面上零散分布。

（4）由于完全遮挡型或部分遮挡型渗流屏障增加流体在地层中的渗流阻力，对生产井剩余油分布规律和注采井组之间注水产生较大影响，进而降低油田开发整体效果。

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