利用生產(chǎn)動態(tài)及地震資料分析井間河流相砂體連通性

王海更，汪利兵，劉洪杰，劉建華，劉衛(wèi)林，申春生

利用生產(chǎn)動態(tài)及地震資料分析井間河流相砂體連通性

王海更，汪利兵，劉洪杰，劉建華，劉衛(wèi)林，申春生

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452）

渤海PL油田是位于渤海灣盆地的大型河流相油田，在其注水開發(fā)過程中，亟需準(zhǔn)確認(rèn)識注水井與生產(chǎn)井之間的砂體連通性，以便優(yōu)化和調(diào)整注采井網(wǎng)，提高采收率。針對油田砂體橫向變化快，縱向上薄砂體發(fā)育的特點，利用豐富的壓力、水淹等生產(chǎn)動態(tài)資料及相位轉(zhuǎn)換后賦予地質(zhì)意義的地震資料綜合分析砂體的連通性，進(jìn)一步完善和修正了早期以地質(zhì)及測井資料確定的砂體連通性分析成果，并引入注采連通率概念，用來定量表示井組范圍內(nèi)注水井與生產(chǎn)井之間的砂體的連通性。該套方法在PL油田注水優(yōu)化及井網(wǎng)調(diào)整研究中得到了充分的體現(xiàn)，對其它河流相注水開發(fā)油田井組范圍內(nèi)井間砂體連通性研究具有一定的借鑒作用。

河流相油田；動態(tài)資料；相位轉(zhuǎn)換地震資料；砂體連通性

砂體連通性一般指成因單元砂體在垂向上和側(cè)向上相互接觸連通的方式及程度[1]，河流相油田具有橫向上砂體變化快，砂體連接關(guān)系復(fù)雜，縱向上砂體層數(shù)多，薄層發(fā)育、并存在多套油、氣、水系統(tǒng)等特點，砂體連通性研究難度大。對于注水開發(fā)的河流相油田，為了能及時優(yōu)化和調(diào)整注采井網(wǎng)，提高油田采收率，在理清大套地層層系、油組、小層的對比關(guān)系的基礎(chǔ)上，還必須要理清單砂體橫向?qū)Ρ群瓦B通關(guān)系。早期，以地質(zhì)及測井資料為基礎(chǔ)的“旋回對比、分級控制、不同相帶區(qū)別對待”方法被廣泛應(yīng)用于油田范圍內(nèi)單砂體的對比，并總結(jié)歸納出了單河道砂體，多期次河流疊置砂體，相變砂體及孤立水道下切等砂體的對比類型及對比方法[2]，但由于河流相砂體空間分布的復(fù)雜性，砂體的橫向連通往往存在多解對比關(guān)系，基于靜態(tài)資料獲得的連通關(guān)系研究成果準(zhǔn)確性不高，在某種程度上，降低了油田注水開發(fā)、動態(tài)管理的地質(zhì)依據(jù)的可靠性。為此，本文通過對壓力等生產(chǎn)動態(tài)資料及相位轉(zhuǎn)換后賦予地質(zhì)意義的地震資料精細(xì)分析，進(jìn)一步完善了油田井間砂體連通性研究。

1 地質(zhì)特征及生產(chǎn)表現(xiàn)

渤海PL油田位于渤海海域的中南部，是一個發(fā)育在渤南低凸起帶基底隆起背景上、受兩組走滑斷層控制的斷裂背斜。主力含油層系發(fā)育于新近系明化鎮(zhèn)組下段和館陶組，館陶組主要為辮狀河沉積，明化鎮(zhèn)組下段為曲流河沉積。含油層段厚度約500 ～ 600 m，單井鉆遇油層厚度30 ～ 160 m，縱向上單層厚度變化大，從不足1.0 m到大于25.0 m，薄層發(fā)育，單層厚度小于4 m的儲層按層數(shù)統(tǒng)計所占比例約60%。針對研究區(qū)的地層沉積特征，綜合應(yīng)用地質(zhì)、測井、錄井等資料，在標(biāo)志層的控制下，依據(jù)“旋回對比、分級控制”的原則，該油田主力含油層段新近系明化鎮(zhèn)組下段和館陶組共劃分L00-L120等13個油組，在此基礎(chǔ)上細(xì)分為47個小層。油田分兩期開發(fā)，一期為先導(dǎo)試驗區(qū)，于2002年12月投產(chǎn)，二期于2007年6月投產(chǎn)。油田開發(fā)即注水，采用合采合注方式生產(chǎn)，截至2013年，油田綜合含水59%，年自然遞減平均46%，累計注采比為0.71。產(chǎn)量遞減快，含水上升趨勢明顯，油田亟需開展以砂體連通性研究為基礎(chǔ)的注水優(yōu)化和調(diào)整。

2 砂體連通性分析

本次的砂體連通性分析是在油田小層劃分的基礎(chǔ)上，著重利用油田豐富的壓力資料、水淹狀況、吸水剖面測試資料及賦予地質(zhì)意義的地震資料對前期砂體連通性認(rèn)識進(jìn)行修正和補充，以便能為注采井網(wǎng)調(diào)整及注采關(guān)系平衡提供及時準(zhǔn)確的地質(zhì)依據(jù)。

2.1動態(tài)資料分析砂體連通性

（1）利用壓力資料判斷砂體連通性。如果新鉆生產(chǎn)井中的砂體超壓，反映出該砂體與臨近注水井對應(yīng)砂體相連通，而如果砂體壓力衰竭則反映新鉆生產(chǎn)井砂體與臨近生產(chǎn)井對應(yīng)砂體相連通。

（2）水淹層解釋結(jié)果判斷砂體連通性。由于油層被水淹后電阻率明顯下降，從測井曲線上容易出識別水淹層，如果新鉆生產(chǎn)井某砂體解釋為水淹層，反映該砂體與臨近注水井對應(yīng)砂體相連通。

（3）通過吸水剖面測試判斷砂體連通性。注水井中主力厚砂體或者薄砂體吸水強度高，通常反映了其與相臨生產(chǎn)井主力厚砂體相連通。一般情況下，由于現(xiàn)場工藝的限制，剖面測試往往不能具體到單個砂體，利用吸水剖面測試判斷連通性有一定的局限性。

如圖1所示，W17為2010年上線的一口注水井，注水層段為L46-L88小層砂體，周圍有8口生產(chǎn)井，反九點井網(wǎng)，位于西南方向的P08ST01井于2013年7月上線，生產(chǎn)L46-L88小層砂體，由于受兩條北東—南西方向的兩條斷層遮擋，只有W17井對P08ST01井提供注水支持，兩口井井距大約300 m。

圖1 PL油田L(fēng)80油組頂面構(gòu)造圖

為判斷兩口井井間砂體的連通性，將層位、測井解釋結(jié)論、完井層位等靜態(tài)信息及壓力、水淹等動態(tài)資料都標(biāo)注在兩口井的對比剖面圖上，如圖2所示。壓力資料顯示，P08ST01井L46、L60小層砂體超壓大約1 034 kPa，另外9個小層砂體欠壓690 ～ 1 724 kPa，另有部分砂體未測壓力。通過超壓可以判斷出P08ST01與W17兩口井的L46、L60小層砂體為連通砂體；而對于壓力衰竭小層砂體，由于壓力衰竭可能是沒有注水支持造成的，也可能是由于生產(chǎn)井的產(chǎn)出量大于注水井的注入量導(dǎo)致的，因此井間砂體的連通情況需具體分析：P08ST01井鉆遇L52、L64、L72、L74、L80、L82等砂體，但注水井W17沒有鉆遇，砂體在兩口井之間殲滅，射開生產(chǎn)的這些砂體沒有注水支持，有壓力資料的L74、L82砂體均顯示為欠壓；P08ST01井鉆遇的L56、L58、L70、L76砂體，注水井也鉆遇相應(yīng)砂體，與沒有注水井支持的L74、L82小層砂體相比，厚度相當(dāng)?shù)珘毫μ澘罩得黠@較小，分析認(rèn)為是受到注水井支持，這些砂體是與注水井對于砂體相連通的；P08ST01井鉆遇的L86、L88砂體壓力也顯示為虧空，但是從測井曲線形態(tài)上和高程對比上看，兩口井不一致，從沉積的角度判斷兩個砂體與注水井對應(yīng)砂體不連通。P08ST01井L46、L70兩個小層砂體測井解釋為水淹層，也確切表明其與注水井對應(yīng)砂體是連通的。

利用井的壓力、水淹等動態(tài)資料，可以在原小層對比的基礎(chǔ)上進(jìn)一步確認(rèn)砂巖的連通關(guān)系，剖面測試及生產(chǎn)井表現(xiàn)等可以輔助確認(rèn)砂體的連通關(guān)系。實際應(yīng)用表明，對于井組范圍內(nèi)在高程和測井曲線形態(tài)上厚度大于2 m的井間砂體，壓力等動態(tài)資料證實大部分為連通砂體，而高程和測井曲線形態(tài)對比上不一致的較厚砂體，動態(tài)資料證實大部分為不連通砂體，因此，對于缺少動態(tài)資料的較厚砂體可以從井間的高程及測井曲線形態(tài)入手判斷砂體的連通性。對于一些厚度小于2 m的薄砂體，認(rèn)為其屬于決口扇或者天然堤沉積，相鄰井的這種薄砂體在高程和測井曲線形態(tài)上對比一致時，是有連通的可能性的，但是這種砂層一般物性較差，沒有確切的資料證明連通的情況下，按照不連通砂體處理。

2.2相位轉(zhuǎn)換后地震資料分析砂體連通性

通常情況下，地震資料反映的是巖性界面信息，而通過巖性標(biāo)定技術(shù)可以賦予地震資料以地質(zhì)意義，利用其橫向連續(xù)性，可以較直觀地判斷砂體的連通性。

本次用來開展砂體連通性研究的地震資料是采用90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)獲得的，90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)是通過對地震數(shù)據(jù)波形做相應(yīng)的相位的旋轉(zhuǎn)，使反射同相軸（波峰或者波谷）與地層中的地質(zhì)巖層相對應(yīng)，而不是對應(yīng)于地層的頂、底界面，使地震反射同相軸具有了巖性地層意義，從而將地震同相軸和砂體間將建立一一對應(yīng)關(guān)系[3]。對于厚度較薄的砂體，90°相位子波將地震響應(yīng)的主波瓣最大振幅點移至薄層中點，使得主要地震軸對應(yīng)地質(zhì)上的砂體，雖然當(dāng)?shù)貙雍穸刃∮?/4波長時其準(zhǔn)確度不高，但是地層的頂?shù)捉缑婵梢员淮_定在振幅過零點上[4]。

圖2 P08ST01井和W17井砂體連通對比圖

利用90°相位轉(zhuǎn)換后地震資料及經(jīng)過動態(tài)資料等證實的砂體連通關(guān)系（圖3），分析歸納出本油田不同砂體連通關(guān)系對應(yīng)的地震同相軸響應(yīng)特征，共分為三類：

（1）一級連通響應(yīng)。對于井間具有較好連通關(guān)系的同一砂體，地震同相軸連續(xù)，沒有明顯的振幅強弱的變化，如圖3所示，P08ST01井與W17井L40-L70油組上部的6個經(jīng)動態(tài)資料證實為連通的井間砂體在地震剖面上顯示較連續(xù)地震同相軸。

（2）二級連通響應(yīng)。對于同一時期沉積的不同河道疊置砂體或者相切接觸的砂體，地震同相軸連續(xù)，但其中間有明顯的振幅強弱的變化或者表現(xiàn)為兩個不連續(xù)的振幅相近的同相軸，如圖3所示，P08ST01井L76砂體在兩井之間有明顯的振幅強弱的變化，分析認(rèn)為是同一時期沉積的不同河道疊置砂體，這也從另一角度解釋了該砂體厚度比L46、L60、L70厚，但是未被水淹或者出現(xiàn)超壓的現(xiàn)象（圖2）。

（3）三級連通響應(yīng)。對于相變的砂體而言，井間不存在連通關(guān)系或連通關(guān)系極差，地震同相軸不連續(xù)，并且振幅強弱有明顯的變化，如圖3所示，L86、L88砂體在過P08ST01井與W17井地震剖面上顯示為斷續(xù)的同相軸，并且有振幅有變化，圖2連井剖面上測井曲線和高程對比上明顯不一致（圖4），為不連通砂體。

2.3砂體連通率定量描述連通性

為直觀而具體的反應(yīng)注水井與生產(chǎn)井間砂體的連通關(guān)系，以注采井組為單元，按米字型建立起井組內(nèi)各生產(chǎn)井與注水井的對比剖面，剖面上包含油組小層信息、測井曲線、測井解釋結(jié)論，地層壓力狀況、水淹情況，射孔數(shù)據(jù)等井信息，同時將根據(jù)動態(tài)資料及地震資料確定的井間連通砂體連接起來，而不連通的砂體在兩口井間做殲滅處理，最終形成一系列的表現(xiàn)井間砂體連通關(guān)系的二維剖面，如圖2所示。在此基礎(chǔ)上，為定量表示井間砂體的連通狀況，引入了基于砂體厚度的注水井和生產(chǎn)井砂體連通率參數(shù)RIT。

圖3 相位轉(zhuǎn)換地震同相軸描述的井間砂體連通關(guān)系圖

圖4 不同砂體連通級別對應(yīng)的地震同相軸響應(yīng)模式圖

式中： RIT — 砂體連通率；

TLc — 油井完井層段內(nèi)與注水井砂體連通的厚度；

TL — 油井完井層段內(nèi)砂體總厚度。如圖5所示，W27井組共有3口生產(chǎn)井，利用上述公示定量計算的注水井與生產(chǎn)井之間砂體連通率為分別為34%、46%和63%，其中注水井與P04井之間的砂體連通率值明顯高于南側(cè)P18與P16井。生產(chǎn)動態(tài)顯示，注水井上線后P04井比南側(cè)的井較早表現(xiàn)出注水受效響應(yīng)，另外示蹤劑結(jié)果也顯示，P04井方向的示蹤劑反應(yīng)速度為90 m/d，明顯快于南側(cè)兩口井的反應(yīng)速度，綜合生產(chǎn)動態(tài)和示蹤劑資料可判斷注水井與北側(cè)生產(chǎn)井砂體連通關(guān)系好于南側(cè)生產(chǎn)井，這與定量計算的砂體連通率所反映的砂體連通關(guān)系一致。由此可見，砂體連通率可以定量反應(yīng)井組內(nèi)注水井與不同方向的生產(chǎn)井的完井層段內(nèi)砂體連通關(guān)系，砂體連通率越高表明井間砂體連通關(guān)系越好。

3 應(yīng)用實例

圖5 W27注采井組平面圖

圖6 P1井、W1井和P2井井間砂體連通對比圖

3.1平衡注采對應(yīng)關(guān)系

通過砂體連通性研究認(rèn)識到井組內(nèi)注水井與生產(chǎn)井之間存在有注無采或者有采無注的注采關(guān)系，有注無采是指注水井某層位砂體射開注水，但井組內(nèi)的生產(chǎn)井對應(yīng)砂體與其不連通、不發(fā)育或者連通但未射開生產(chǎn)。有采無注是指生產(chǎn)井生產(chǎn)某層位砂體，但注水井對應(yīng)砂體與其不連通、不發(fā)育或者連通但未注水。造成這種情況的原因與油田目前的開發(fā)策略有關(guān)，油田目前采用鉆一口井，投產(chǎn)一口井的方式，完井層位的確定是基于已鉆井的認(rèn)識，而儲層變化會影響后續(xù)井的完井層位，另外隨著生產(chǎn)動態(tài)資料的豐富，對某些砂體連通性的認(rèn)識也會發(fā)生變化。有采無注和有注無采這兩種情況會導(dǎo)致井組內(nèi)注水井與周邊生產(chǎn)井不能形成良好的注采平衡，生產(chǎn)過程中會出現(xiàn)生產(chǎn)井高氣油比，局部地層超壓等現(xiàn)象，影響生產(chǎn)井表現(xiàn)及生產(chǎn)安全。如圖6所示，油田某井組共有P1、P2兩口生產(chǎn)井和一口注水井W1，綜合利用動靜態(tài)資料確定砂體連通關(guān)系后發(fā)現(xiàn)，W1井L22小層砂體射開注水，但生產(chǎn)井P1對應(yīng)連通砂體未射開生產(chǎn)，L22小層砂體為有注無采的砂體；P1井的L62、L92以及P2井的L50小層砂體射開生產(chǎn)，但注水井對應(yīng)小層砂體不發(fā)育，這些砂體為有采無注砂體。根據(jù)砂體連通性研究成果，油田及時采取生產(chǎn)井補孔，或者注水井關(guān)閉注水層段，下分采管注等措施平衡這些砂體的注采關(guān)系[5]。

3.2調(diào)整注采井網(wǎng)

砂體連通性研究對新區(qū)塊的開發(fā)策略具有明顯指導(dǎo)意義。油田某局部斷塊開發(fā)方案共部署2口井，一口注水井W44，1口開發(fā)井P36，W44井在L10-L20油組鉆遇L12、L22兩個厚砂體，由于W44井先期排液測試的產(chǎn)能高于預(yù)期，P36井按計劃完鉆，鉆遇的較厚砂體為L12、L20、L22。利用相位轉(zhuǎn)換地震資料對兩口井主力砂體連通性分析后發(fā)現(xiàn)，L12砂體在過井地震剖面上地震同相軸連續(xù)但振幅強度有明顯變化，判斷為二級連通砂體，L22砂體在地震剖面上兩口井間有明顯的振幅強弱的變化并表現(xiàn)為兩個上下疊加的同相軸，同時在兩口井的測井曲線和高程對比上有差別，認(rèn)為該砂體為三級連通砂體（圖7），另外，W44井未鉆遇P36的主力砂體L20，鑒于兩口井主力砂體的較差連通性，認(rèn)為注水井W44不能有效的支持P36井，因此將W44井轉(zhuǎn)為生產(chǎn)井，兩口井衰竭開采該區(qū)塊。

圖7 過P36井和W44井地震剖面及砂體連通對比圖

4 結(jié)論

本文介紹了一種充分利用動態(tài)資料及巖性標(biāo)定后地震資料綜合分析河流相砂體井間連通性的方法，是對油田早期以地質(zhì)及測井資料確定的砂體連通性分析成果的完善和修正，實際應(yīng)用表明，該方法能夠為油田的平衡注采關(guān)系及井網(wǎng)調(diào)整提供充分的地質(zhì)基礎(chǔ)，對類似的河流相油田井間砂體連通性研究具有借鑒作用。我們從中得出幾個結(jié)論：

（1）油田注水開發(fā)中后期，壓力、水淹、生產(chǎn)測試等動態(tài)數(shù)據(jù)在分析井間砂體連通性過程中作用明顯。井組范圍內(nèi)在高程和測井曲線形態(tài)上厚度大于2 m的井間砂體，壓力等動態(tài)資料證實大部分為連通砂體，而高程和測井曲線形態(tài)對比上不一致的較厚砂體，動態(tài)資料證實大部分為不連通砂體。

（2）利用相位轉(zhuǎn)換地震同相軸的振幅強弱變化及橫向連續(xù)性可以直觀判斷井間砂體連通性。一級連通砂體地震同相軸連續(xù)，沒有明顯的振幅強弱的變化，二級連通砂體地震同相軸連續(xù)，但其中間有明顯的振幅強弱的變化或者表現(xiàn)為兩個不連續(xù)的振幅相近的同相軸，三級連通砂體地震同相軸不連續(xù)，并且振幅強弱有明顯的變化。

（3）基于儲層厚度計算的砂體連通率參數(shù)能夠定量描述井間砂體的連通性，可以直觀反應(yīng)井組內(nèi)注水井與不同方向的生產(chǎn)井的完井層段內(nèi)砂體連通關(guān)系。

[1] 周宗良，曹建林，肖建玲，等．油氣藏開發(fā)過程中井間砂體對比與連通關(guān)系類型探討[J]．新疆地質(zhì)，2012，30（4）：451-455．

[2] 申春生，羅憲波，孟鵬，等．渤海L油田小層對比研究[J]．中國海上油氣，2012，24（S1）：97-100．

[3] 賈明辰，陳永軍，郭旭光．地震沉積學(xué)方法在準(zhǔn)噶爾盆地石南地區(qū)巖性圈閉識別中的應(yīng)用[C]．CPS/SEG Beijing 2009 International Geophysical Conference & Exposition，北京，2009．

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Analysis of Fluvial Sand Connectivity with Production and Seismic Data

WANG Haigeng, WANG Libin, LIU Hongjie, LIU Jianhua, LIU Weilin, SHEN Chunsheng
（Tianjin Branch of CNOOC Ltd.,Tianjin300452,China）

PL oilfield in Bohai Bay is a large fluvial oil field. During water injection and oil production, it is necessary to analyze accurately the sand connectivity between injectors and producers to optimize well patterns and improve oil recovery factor. While analyzing the sand body connectivity, in view of the characteristics of great lateral change of sand bodies and enormous thin sands in vertical, we integrated dynamic production data, including formation pressure and water flooding conditions with phase transformed seismic data to perfect and adjust the previous sand connectivity results, which only based geologic and well logging data. At the same time, we use the connectivity ratio of injector and producer to analyze quantitatively the sand connectivity between injector and producer. This method has been used successfully in optimization of water injection and well pattern adjustment of PL oilfield. It can also be used as a reference for sand connectivity study in other similar fluvial facies oilfield.

fluvial facies oilfield; dynamic data; phase transformed seismic data; sand connectivity

TE357.6

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2014.03.066

1008-2336（2014）03-0066-06

2013-11-20；改回日期：2014-03-10

王海更，男，1980年生，工程師，碩士，2003年畢業(yè)于中國石油大學(xué)地質(zhì)專業(yè)，主要從事油田開發(fā)地質(zhì)研究工作。

E-mail：wanghg3@cnooc.com.cn。