儲層非均質(zhì)性評價技術(shù)研究及應(yīng)用——以潿洲A油田流一段為例

張 輝 李 茂 蔣利平 姜 平 楊瓊警

(1.中海石油(中國)有限公司湛江分公司; 2.中石油長慶油田分公司氣田開發(fā)處)

潿洲A油田位于南海北部灣盆地西北部(圖1),距廣西北海市約100 km,離潿洲島50 km[1]。該油田目的層有潿三段、流一段、流三段,其中潿三段于2007年投產(chǎn),目前有5口井生產(chǎn),生產(chǎn)形勢較好;流一段開發(fā)調(diào)整前只有1口水平井(WZA-A 6h井)進(jìn)行試生產(chǎn),目前日產(chǎn)油約90 m3;流三段由于埋藏較深、產(chǎn)能低、儲層變化復(fù)雜等原因目前還未開發(fā)。

圖1 潿洲A油田地理位置圖

對潿洲A油田評價井WZA-3井、W ZA-6井流一段進(jìn)行了3次地層測試,WZA-3井在Ⅲ、Ⅴ油組測試分別獲得日產(chǎn)油50.5 m3和46.6 m3,W ZA-6井在Ⅴ油組測試獲得了日產(chǎn)油549.4 m3的高產(chǎn)工業(yè)油流;測試結(jié)果表明流一段儲層既有高產(chǎn)井也有低產(chǎn)井,產(chǎn)能變化大。2007年在 WZA-6井東南方向約90 m處部署了1口水平井(WZA-A 6h)進(jìn)行試生產(chǎn),截至目前累積產(chǎn)油7.0×104m3,壓力下降約7.6M Pa(圖2),反映了儲層供給能力較差,油藏有效動用范圍小。評價井WZA-6井試井解釋滲透率為1190 mD,試生產(chǎn)井W ZA-A 6h井試井解釋滲透率為16 mD,2口井均開采流一段Ⅴ油組砂體,且相距僅90 m,滲透率卻相差如此之大,說明本區(qū)儲層存在強(qiáng)非均質(zhì)性。另外,流一段的巖性、儲層沉積特征等資料也均反映儲層具有較強(qiáng)的非均質(zhì)性。如何對強(qiáng)非均質(zhì)性儲層砂體進(jìn)行描述并預(yù)測有效砂體的展布方向,進(jìn)而指導(dǎo)開發(fā)井的合理部署,是經(jīng)濟(jì)有效的進(jìn)行油田開發(fā)調(diào)整的關(guān)鍵。

圖2 WZA-A6地層壓力、累積產(chǎn)油量、單位壓降采油量變化情況

1 儲層非均質(zhì)性綜合評價及預(yù)測技術(shù)

以往對非均質(zhì)性儲層進(jìn)行評價分析時,首先是通過地層劃分與對比對目的層進(jìn)行油組劃分,然后根據(jù)區(qū)域的物性關(guān)系進(jìn)行目的層段的滲透率解釋來識別有效儲層厚度,最后對整個油組段進(jìn)行反演來描述儲層的橫向展布并評價有利區(qū)塊。但是,由于以上的地層劃分與對比只到油組級別,沒有小層和砂體的劃分對比,加之根據(jù)區(qū)域?qū)佣未_定的滲透率解釋模型往往太粗獷,據(jù)此確定的有效儲層滿足不了油田精細(xì)開發(fā)的需要,因此在這種地層對比與劃分和有效儲層解釋模型的基礎(chǔ)之上所進(jìn)行的儲層反演沒有實(shí)際的指導(dǎo)意義。

本文所講的非均質(zhì)性儲層綜合評價及預(yù)測技術(shù)首先依據(jù)層序地層分析原理[2]對研究區(qū)目的層進(jìn)行小層或者砂體的劃分,這樣就確定了每個小層的橫向展布;其次根據(jù)本區(qū)600多個不同粒級巖心的孔隙度、滲透率分析結(jié)果對每種粒級巖性的孔滲關(guān)系進(jìn)行回歸,并分別對細(xì)粒和中粒以上砂巖建立滲透率計算模型,由于細(xì)分粒級后的孔滲關(guān)系相關(guān)性強(qiáng),這樣解釋的有效產(chǎn)能更加精確;最后根據(jù)確定的小層和有效產(chǎn)能進(jìn)行反演預(yù)測儲層砂體在平面和縱向上的展布并確定合理的開發(fā)調(diào)整井井位。

1.1 精細(xì)的小層劃分與對比

依據(jù)流一段地層劃分標(biāo)志和油組劃分原則,對研究區(qū)內(nèi)鉆遇流一段的5口井進(jìn)行了地層段、油組的劃分與對比。圖3為潿洲A油田流一段油組與小層劃分對比圖。首先依據(jù)層序地層分析原理[2]將流一段劃分為4個中期旋回和10個短期旋回,再結(jié)合巖性組合與沉積旋回組合自上而下劃分了5個油組和8套砂體,砂體橫向連通性較差,各個油組在平面上分屬不同的砂體,其中主力油組流一段Ⅴ油組又劃分為Ⅴ1和Ⅴ2兩個小層。精細(xì)的油組對比和小層劃分為后續(xù)更好的進(jìn)行分小層滲透率解釋和儲層預(yù)測奠定了基礎(chǔ)。

圖3 潿洲A油田流一段油組與小層劃分對比圖

1.2 滲透率解釋模型研究

儲層滲透率是評價儲層供液能力的重要參數(shù),從流一段儲層取心分析結(jié)果來看,層內(nèi)滲透率差別極大,滲透率分布范圍為0.02～13832.69 mD,平均滲透率1871 mD。儲層滲透性主要受其孔隙度影響,但單一用孔隙度計算滲透率,相關(guān)性低,計算精度滿足不了儲層參數(shù)評價的需要[3]。為此,借助粒度分析資料對儲層滲透性的變化規(guī)律進(jìn)行研究,分別建立中砂及以下粒級儲層與中砂以上粒級儲層滲透率計算模型。

(1)中砂及以下粒級儲層滲透率計算模型

對巖心分析樣品中中砂及以下粒級巖性樣品(59塊)的孔隙度與滲透率進(jìn)行單相關(guān)分析,其相關(guān)關(guān)系式為

式(1)中:φ為孔隙度,%;K為滲透率,mD;R為模型相關(guān)系數(shù)。

(2)中砂以上粒級儲層滲透率計算模型

通過對WZ11-4N-6井巖心分析滲透率與聲波時差、自然伽馬、補(bǔ)償中子、密度測井等測井資料的單相關(guān)分析認(rèn)為,密度與滲透率單相關(guān)性最好,單相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.811,其次為補(bǔ)償中子,單相關(guān)系數(shù)為0.682。

根據(jù)以上單相關(guān)分析結(jié)果,結(jié)合密度-補(bǔ)償中子組合能有效區(qū)分巖性的特點(diǎn),利用多元回歸確定了中砂以上粒級儲層的滲透率計算模型為

式(2)中:D EN為巖石密度,g/cm3;CNL為補(bǔ)償中子,p.u。

為求取地層條件下儲層滲透率,根據(jù) WZ11-4N-6井流一段13個樣品的覆壓實(shí)驗(yàn)結(jié)果,建立了地層滲透率與巖心分析滲透率關(guān)系式,即

式(3)中:K地下為地層滲透率,mD;K地上為巖心分析滲透率,mD。

利用以上建立的儲層滲透率解釋模型,對流一段進(jìn)行了滲透率解釋,確立了流一段縱向上滲透率的變化關(guān)系。根據(jù)模型解釋結(jié)果,縱向上流一段Ⅴ油組Ⅴ1小層儲層物性最好,孔隙度主要在16.0%～26.0%(平均值19.3%),滲透率主要在1130.7～5242.9 mD(平均值3405.0 mD),為中孔特高滲儲層,是有利的開發(fā)調(diào)整層系。

1.3 儲層反演及預(yù)測技術(shù)

對潿洲A油田三維偏移純波地震資料進(jìn)行頻譜分析,流一段對應(yīng)時段的主頻在30 Hz左右,有效頻寬為5～75 Hz,地震資料信噪比和分辨率較高,滿足反演的要求,能識別的最小砂層厚度為10 m;潿洲A油田各井流一段Ⅴ油組Ⅴ1小層厚度在13～26 m之間,平均厚度18.4 m,W ZA-6井區(qū)Ⅴ1小層厚度約26 m,因此有利于儲層反演。

潿洲A油田流一段成藏規(guī)律表明,構(gòu)造和巖性是流一段油氣成藏的主控因素。由于流一段儲層非均質(zhì)性強(qiáng),井點(diǎn)資料少,搞清巖性、物性在平面上的展布及發(fā)育特征,有益于油田今后的勘探、開發(fā)。在對該區(qū)鉆井、測井、地震等資料深入分析的基礎(chǔ)上,采用常規(guī)反演和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多屬性預(yù)測技術(shù)相結(jié)合,對該區(qū)流一段Ⅴ油組儲層進(jìn)行了預(yù)測描述工作。

在潿洲A油田流一段儲層反演中,首先開展了井約束波阻抗反演,在此基礎(chǔ)上開展了自然伽馬(GR)體的反演預(yù)測,圖4為 WZA-1井—WZA-6井連井GR體預(yù)測剖面。對預(yù)測的儲層參數(shù)體進(jìn)行分析認(rèn)為,Ⅴ油組Ⅴ1小層在反演剖面上橫向分布穩(wěn)定,儲層變化清晰、分辨率高,與測井資料吻合好。

圖4 潿洲A油田WZA-1井—WZA-6井連井自然伽馬(GR)體預(yù)測剖面

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多屬性預(yù)測主要預(yù)測儲層的巖性、物性、電性及含油性等屬性,本次主要開展了對儲層孔隙度、滲透率、含油飽和度3種屬性的預(yù)測,圖5為潿洲A油田W ZA-1井—W ZA-6井連井滲透率體神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測剖面?？梢钥闯?預(yù)測結(jié)果和測井資料的吻合程度高,平均相關(guān)性在0.8左右。

圖5 潿洲A油田WZA-1井—WZA-6井連井滲透率體神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測剖面

圖6 潿洲A油田流一段Ⅴ油組Ⅴ1小層巖性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測平面圖

圖6為潿洲A油田流一段Ⅴ油組Ⅴ1小層巖性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測結(jié)果平面圖,可以看出,平面上流一段儲層變化特征清楚,有規(guī)律可尋,如Ⅴ1小層WZA-6井鉆遇主河道沉積,其巖性較粗,砂體較厚,WZA-2井鉆遇河道間沉積,主要以泥巖為主,符合實(shí)鉆情況。圖6較好地反映了潿洲A油田流一段的沉積和儲層發(fā)育特征,達(dá)到了儲層描述的精度。通過儲層反演較為直觀地刻畫了流一段Ⅴ油組Ⅴ1小層砂體的形態(tài)和儲層特征:流一段Ⅴ油組Ⅴ1小層砂體發(fā)育穩(wěn)定,總體呈扇狀由南向北展布,巖性以粗、中、細(xì)砂巖為主;由WZA-1井向WZA-6井方向延伸區(qū)域的砂體巖性偏粗,呈朵葉狀由南向北展布,其規(guī)模最大,延伸距離最遠(yuǎn),為主河道沉積;由 WZA-5井向W ZA-3井方向延伸區(qū)域的砂體巖性偏細(xì),也呈朵葉狀由南向北展布,規(guī)模次之,延伸距離亦次之,為水下分流河道沉積;W ZA-6井區(qū)砂體巖性偏粗,呈條帶狀由南向北展布,規(guī)模小,延伸距離短,屬另一支水下分流河道沉積體系,是挖潛的有利目標(biāo);W ZA-2井區(qū)砂體欠發(fā)育,為河道間沉積。

通過精細(xì)小層劃分對比、精確的滲透率解釋模型計算及儲層反演與預(yù)測確定了流一段Ⅴ油組Ⅴ1小層砂體在橫向上連通性較好,砂體分布面積約4.7 km2,砂體邊界主要以巖性邊界為主,為中高孔、中滲儲層,含油氣響應(yīng)特征明顯;由于位于Ⅴ1小層?xùn)|西兩側(cè)的WZA-3井和WZA-6井已獲工業(yè)油流,因而推測Ⅴ1小層含油可能性大,是調(diào)整挖潛的有利目標(biāo);同時也對砂體在平面上的展布方向進(jìn)行了預(yù)測,根據(jù)預(yù)測結(jié)果提出了W ZA-6井區(qū)為有利的挖潛目標(biāo)區(qū),建議部署開發(fā)調(diào)整井進(jìn)行挖潛。

2 應(yīng)用效果

儲層預(yù)測研究表明,在 W ZA-6井區(qū)以東方向,潿洲A油田流一段Ⅴ油組Ⅴ1小層砂體發(fā)育,儲層物性好,具有較大的開發(fā)潛力,因此在 W ZA-6井東南部約600 m處部署了開發(fā)調(diào)整井 WZA-A 8井(圖7)對Ⅴ油組Ⅴ1小層進(jìn)行開發(fā)生產(chǎn)。W ZA-A 8井設(shè)計為一口大斜度井,最大井斜為80.43°,斜深為2972.46 m,垂深為2205.10 m,主要生產(chǎn)W ZA-6井區(qū)的剩余探明儲量(約129.52×104m3),落實(shí)控制儲量116.49×104m3。

圖7 WZA-A8開發(fā)調(diào)整井示意圖

WZA-A 8井于2010年11月23日投產(chǎn),目前產(chǎn)量穩(wěn)定在200 m3/d(圖8),截至目前累積產(chǎn)油約2.3×104m3,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。目前的生產(chǎn)形勢表明本文提出的強(qiáng)非均質(zhì)儲層評價及預(yù)測技術(shù)在潿洲A油田流一段應(yīng)用中見到了初步效果。

圖8 WZA-A8井采油曲線圖

3 結(jié)論

依據(jù)層序地層分析原理所進(jìn)行的小層劃分與對比是強(qiáng)非均質(zhì)性儲層綜合評價的基礎(chǔ)。根據(jù)巖心物性關(guān)系以及測井?dāng)?shù)據(jù)建立的不同粒級儲層的滲透率解釋方法可靠,解釋的滲透率更加符合非均質(zhì)性儲層縱向分布特征。根據(jù)確立的精細(xì)解釋模型解釋潿洲A油田流一段Ⅴ油組Ⅴ1小層為中孔特高滲組合,縱向上儲層物性最好,是有利的開發(fā)調(diào)整層系。利用常規(guī)反演和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測技術(shù)相結(jié)合,對該油田流一段Ⅴ油組Ⅴ1小層進(jìn)行了儲層反演及預(yù)測,結(jié)果顯示Ⅴ1小層砂體的縱向和橫向展布清楚,根據(jù)預(yù)測結(jié)果部署了1口開發(fā)調(diào)整井,目前單井日產(chǎn)原油約200 m3,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 許月明.北部灣盆地潿洲A油田潿洲組(6井區(qū))及流沙港組一段新增石油探明儲量報告[R].中海石油(中國)有限公司湛江分公司,2006.

[2] 鄧宏文,王宏亮,祝永軍.高分辨率層序地層學(xué)原理及應(yīng)用[M].北京:地質(zhì)出版社,2002.

[3] 宋隕冰,王兆年.非均質(zhì)油氣藏的測井技術(shù)發(fā)展方向[J].天然氣工業(yè),2002,22(2):31-33.