井斜軌跡對(duì)儲(chǔ)層構(gòu)型及其油水分布研究的影響

吳 林，陳清華，肖 斐，高 峰

（1.中國(guó)石油大學(xué)（華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東青島266580；2.中國(guó)石化江蘇油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，江蘇揚(yáng)州225009）

井斜軌跡對(duì)儲(chǔ)層構(gòu)型及其油水分布研究的影響

吳 林1，陳清華1，肖 斐1，高 峰2

（1.中國(guó)石油大學(xué)（華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東青島266580；2.中國(guó)石化江蘇油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，江蘇揚(yáng)州225009）

目前儲(chǔ)層構(gòu)型研究尚處于發(fā)展階段，其對(duì)測(cè)井資料的依賴程度較高，特別是井斜軌跡對(duì)儲(chǔ)層構(gòu)型研究的影響較大。在井斜軌跡推算的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出儲(chǔ)層構(gòu)型單元真厚度的計(jì)算公式，同時(shí)選取Miall關(guān)于儲(chǔ)層構(gòu)型分類方案中的四級(jí)（或五級(jí)）儲(chǔ)層構(gòu)型單元作為研究對(duì)象，探討井斜軌跡對(duì)儲(chǔ)層構(gòu)型及其油水分布研究的影響。結(jié)果表明，井斜軌跡易混淆對(duì)儲(chǔ)層構(gòu)型單元頂、底界面的識(shí)別；影響儲(chǔ)層構(gòu)型單元真厚度的測(cè)算結(jié)果，其模式可分為儲(chǔ)層構(gòu)型單元水平、儲(chǔ)層構(gòu)型單元水平且井斜軌跡穿過(guò)斷層、儲(chǔ)層構(gòu)型單元傾斜且傾向與井斜軌跡傾向相同、儲(chǔ)層構(gòu)型單元傾斜且傾向與井斜軌跡傾向相反共4種，進(jìn)而造成儲(chǔ)層構(gòu)型單元有效厚度解釋偏差或油水分布關(guān)系認(rèn)識(shí)不準(zhǔn)確等情況。為了準(zhǔn)確進(jìn)行不同層次的儲(chǔ)層構(gòu)型研究，須考慮井斜軌跡的影響，由粗入細(xì)、逐步分析，最終確定各級(jí)儲(chǔ)層構(gòu)型單元的油水分布規(guī)律。

井斜軌跡儲(chǔ)層構(gòu)型儲(chǔ)層構(gòu)型單元真厚度油水分布

目前中國(guó)多數(shù)油田已進(jìn)入勘探開(kāi)發(fā)的后期階段，生產(chǎn)開(kāi)發(fā)過(guò)程中存在的問(wèn)題也日益凸顯，須利用逐漸豐富的測(cè)井和地質(zhì)等資料來(lái)進(jìn)一步精細(xì)刻畫儲(chǔ)層的發(fā)育情況。Miall利用構(gòu)型分析法將河流相儲(chǔ)層沉積體進(jìn)行了界面分級(jí)［1］，自此儲(chǔ)層構(gòu)型研究開(kāi)始被重視。中外學(xué)者對(duì)野外露頭和地下儲(chǔ)層進(jìn)行了大量的儲(chǔ)層構(gòu)型分析，主要包括儲(chǔ)層構(gòu)型界面分級(jí)［1-7］、儲(chǔ)層構(gòu)型單元?jiǎng)澐郑?-6］、儲(chǔ)層構(gòu)型巖相識(shí)別［1-5，8-9］、儲(chǔ)層構(gòu)型微構(gòu)造圖制作［10］、儲(chǔ)層構(gòu)型的油水分布［11-15］以及儲(chǔ)層構(gòu)型建模［16-17］等方面。

目前儲(chǔ)層構(gòu)型研究尚處于發(fā)展階段，其主要任務(wù)是劃分沉積儲(chǔ)層單元；主要采用的層次分析法多集中在小層和單砂體級(jí)別，其構(gòu)型單元層次較低、厚度較薄，因此界面識(shí)別和厚度變化對(duì)儲(chǔ)層構(gòu)型單元的精細(xì)刻畫具有重要影響。測(cè)井資料是識(shí)別和研究密井網(wǎng)區(qū)地下儲(chǔ)層構(gòu)型單元的主要基礎(chǔ)資料，其采集精度與重點(diǎn)儲(chǔ)層構(gòu)型單元的描述精度較匹配；而井斜軌跡在儲(chǔ)層構(gòu)型單元研究中的影響一直被忽視，因此須分析井斜軌跡對(duì)儲(chǔ)層構(gòu)型及其油水分布研究的影響，以期對(duì)油氣區(qū)儲(chǔ)層構(gòu)型及其應(yīng)用領(lǐng)域的研究提供借鑒。

1 井斜軌跡的推算

由于勘探開(kāi)發(fā)的需要，往往要求鉆井時(shí)須按照預(yù)先設(shè)定的軌跡鉆進(jìn)，這樣會(huì)造成井軌跡的階段性變化，即相鄰測(cè)點(diǎn)之間軌跡的遷移。假設(shè)某斜井軌跡如圖1所示，其第i個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)深、x方向大地坐標(biāo)、y方向大地坐標(biāo)和垂深的表達(dá)式分別為

式中：Md，X，Y和Z分別為測(cè)點(diǎn)處的測(cè)深、x方向大地坐標(biāo)、y方向大地坐標(biāo)和垂深，m；i為測(cè)點(diǎn)序號(hào)，其值為1～n，n≥2且為整數(shù)；n為測(cè)點(diǎn)總數(shù)，個(gè)；ΔMdi，ΔXi，ΔYi和ΔZi分別為第i與第i+1個(gè)測(cè)點(diǎn)之間的測(cè)深、x方向大地坐標(biāo)、y方向大地坐標(biāo)和垂深的變化值，m；X1，Y1和Z1分別為經(jīng)過(guò)補(bǔ)心海拔高度校正的初始測(cè)點(diǎn)的x方向大地坐標(biāo)、y方向大地坐標(biāo)和海拔高度，m；αi和βi分別為第i個(gè)測(cè)點(diǎn)的井斜角和方位角，（°）。

在已知Mdi的情況下，結(jié)合（αi，βi）或（Xi，Yi）中任意1組數(shù)據(jù)，即可得出其他參數(shù)，進(jìn)而明確井斜軌跡。

圖1 井斜軌跡空間示意

一般來(lái)說(shuō)，井斜軌跡中相鄰測(cè)點(diǎn)之間的井段會(huì)貫穿1個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)層構(gòu)型單元，致使儲(chǔ)層構(gòu)型單元真厚度計(jì)算變得相對(duì)復(fù)雜。假設(shè)某儲(chǔ)層構(gòu)型單元分布在第i-1，i和i+1個(gè)測(cè)點(diǎn)之間，且儲(chǔ)層構(gòu)型單元的產(chǎn)狀為水平，則儲(chǔ)層構(gòu)型單元真厚度的表達(dá)式為

式中：d為儲(chǔ)層構(gòu)型單元的總真厚度，m；di-1，di和di+1分別為儲(chǔ)層構(gòu)型單元分布于第i-1與第i個(gè)測(cè)點(diǎn)、第i與第i+1個(gè)測(cè)點(diǎn)和第i+1與第i+2個(gè)測(cè)點(diǎn)之間的真厚度，m；ΔZi-1和ΔZi+1分別為第i-1與第i個(gè)測(cè)點(diǎn)、第i+1與第i+2個(gè)測(cè)點(diǎn)之間的垂深變化值，m；ΔMdi-1和ΔMdi+1分別為第i-1與第i個(gè)測(cè)點(diǎn)、第i+1與第i+2個(gè)測(cè)點(diǎn)之間的測(cè)深變化值，m；ΔMdi-1′為分布于第i-1與第i個(gè)測(cè)點(diǎn)之間的儲(chǔ)層構(gòu)型單元頂界面與第i-1個(gè)測(cè)點(diǎn)之間的測(cè)深變化值，m；ΔMdi+1′為分布于第i+1與第i+2個(gè)測(cè)點(diǎn)之間的儲(chǔ)層構(gòu)型單元底界面與第i+1個(gè)測(cè)點(diǎn)之間的測(cè)深變化值，m。

2 井斜軌跡對(duì)儲(chǔ)層構(gòu)型研究的影響

儲(chǔ)層構(gòu)型是指不同級(jí)次儲(chǔ)集單元與隔夾層的形態(tài)、規(guī)模、方向及其空間疊置關(guān)系。儲(chǔ)層構(gòu)型幾何學(xué)研究主要是各級(jí)次儲(chǔ)層構(gòu)型單元的三維地質(zhì)形態(tài)描述，包括大小、厚度、界面和輪廓等，而這些均基于儲(chǔ)層構(gòu)型單元的層次劃分和界面識(shí)別。眾所周知，水道型沉積是有利儲(chǔ)層發(fā)育的主要沉積相帶，因此，對(duì)于河流相、三角洲相儲(chǔ)層構(gòu)型的研究較多［2，6-11］。Miall利用8級(jí)沉積界面將河流相儲(chǔ)層構(gòu)型單元?jiǎng)澐譃?個(gè)層次［5］，一級(jí)沉積界面劃分交錯(cuò)層系，二級(jí)沉積界面劃分層系組，三級(jí)沉積界面劃分超短期沉積旋回（即1期水流變化），四級(jí)沉積界面劃分短期沉積旋回（即1期河道變化），五級(jí)沉積界面劃分河道充填復(fù)合體，六級(jí)沉積界面劃分河道群，七級(jí)沉積界面劃分大型沉積體系，八級(jí)沉積界面劃分盆地充填復(fù)合體。該分類方案中的一、二和三級(jí)儲(chǔ)層構(gòu)型單元的規(guī)模較小，六、七和八級(jí)儲(chǔ)層構(gòu)型單元的規(guī)模偏大，而四級(jí)和五級(jí)儲(chǔ)層構(gòu)型單元的垂向厚度約為1～100 m，橫向展布范圍約為10～1 000 m［3］，因此選取四級(jí)和五級(jí)儲(chǔ)層構(gòu)型單元來(lái)探討井斜軌跡對(duì)儲(chǔ)層構(gòu)型研究的影響?？蛇M(jìn)一步分為井斜軌跡對(duì)儲(chǔ)層構(gòu)型界面識(shí)別的影響和對(duì)儲(chǔ)層構(gòu)型單元真厚度測(cè)算的影響。假設(shè)井斜軌跡僅穿過(guò)研究對(duì)象1次，即穿過(guò)1個(gè)四級(jí)（或五級(jí)）儲(chǔ)層構(gòu)型單元及其對(duì)應(yīng)的上、下2個(gè)四級(jí)（或五級(jí)）儲(chǔ)層構(gòu)型單元界面。

2.1 對(duì)儲(chǔ)層構(gòu)型界面識(shí)別的影響

儲(chǔ)層構(gòu)型界面的識(shí)別主要依據(jù)巖心和測(cè)井資料。井斜軌跡中穿過(guò)相鄰的同級(jí)別儲(chǔ)層構(gòu)型界面時(shí)，容易混淆為相應(yīng)儲(chǔ)層構(gòu)型單元的頂、底界面，從而誤導(dǎo)儲(chǔ)層構(gòu)型界面的識(shí)別。如圖2所示，A，B，C 和D共4口井分別從不同位置按照設(shè)計(jì)的軌跡鉆遇某三角洲相四級(jí)儲(chǔ)層構(gòu)型單元。僅根據(jù)電性和巖心資料顯示，會(huì)片面地認(rèn)為這4口井均自上而下依次鉆遇某四級(jí)儲(chǔ)層構(gòu)型單元頂界面、四級(jí)儲(chǔ)層構(gòu)型單元和四級(jí)儲(chǔ)層構(gòu)型單元底界面；但實(shí)際情況是在4口井中僅對(duì)D井的認(rèn)識(shí)是正確的，A井鉆遇2次儲(chǔ)層構(gòu)型單元底界面，B井先鉆遇儲(chǔ)層構(gòu)型單元底界面、后鉆遇其頂界面，C井鉆遇2次儲(chǔ)層構(gòu)型單元頂界面。

圖2 井斜軌跡影響儲(chǔ)層構(gòu)型界面識(shí)別示意

2.2 對(duì)儲(chǔ)層構(gòu)型單元真厚度測(cè)算的影響

在進(jìn)行儲(chǔ)層構(gòu)型研究時(shí)，須識(shí)別各級(jí)儲(chǔ)層構(gòu)型單元的類型、產(chǎn)狀、厚度、連通關(guān)系和空間位置等，進(jìn)而研究各儲(chǔ)層構(gòu)型單元的平面展布，最終建立儲(chǔ)層構(gòu)型單元模型，而井斜軌跡對(duì)其影響主要表現(xiàn)在對(duì)儲(chǔ)層構(gòu)型單元真厚度的測(cè)算。以河流相五級(jí)儲(chǔ)層構(gòu)型單元即單一河道砂體構(gòu)型單元為例，分析井斜軌跡影響儲(chǔ)層構(gòu)型單元真厚度測(cè)算的4種模式（圖3）。

圖3 井斜軌跡影響儲(chǔ)層構(gòu)型單元真厚度測(cè)算的4種模式

儲(chǔ)層構(gòu)型單元水平 當(dāng)儲(chǔ)層構(gòu)型單元水平時(shí)（圖3a），直井F的視厚度和鉛直厚度即為儲(chǔ)層構(gòu)型單元的真厚度，即hF′=HF=d；斜井E和G的視厚度均大于真厚度，經(jīng)井斜校正后的鉛直厚度可反映該儲(chǔ)層構(gòu)型單元的真厚度，即 hE′＞HE=d，hG′＞HG=d。

儲(chǔ)層構(gòu)型單元水平且井斜軌跡穿過(guò)斷層 當(dāng)儲(chǔ)層構(gòu)型單元水平且井斜軌跡穿過(guò)斷層時(shí)（圖3b），直井H的視厚度和鉛直厚度即為儲(chǔ)層構(gòu)型單元的真厚度，即hH′=HH=d；斜井I穿過(guò)斷層，鉆遇重復(fù)的儲(chǔ)層構(gòu)型單元，其視厚度和鉛直厚度均大于儲(chǔ)層構(gòu)型單元的真厚度，即hI′＞HI＞d；直井J鉆遇斷層，其視厚度和鉛直厚度均小于儲(chǔ)層構(gòu)型單元的真厚度，即hJ′=HJ＜d；斜井K穿過(guò)斷層，鉆遇缺失的儲(chǔ)層構(gòu)型單元，經(jīng)過(guò)井斜校正后的鉛直厚度小于儲(chǔ)層構(gòu)型單元的真厚度，即hK′＞HK且d＞HK。

儲(chǔ)層構(gòu)型單元傾斜且傾向與井斜軌跡傾向相同 當(dāng)儲(chǔ)層構(gòu)型單元傾斜且傾向與井斜軌跡傾向相同時(shí)（圖3c），直井L的視厚度和鉛直厚度均大于儲(chǔ)層構(gòu)型單元的真厚度，即hL′=HL＞d；斜井M和N的視厚度、鉛直厚度均大于儲(chǔ)層構(gòu)型單元的真厚度，即hM′＞HM＞d，hN′＞HN＞d。

儲(chǔ)層構(gòu)型單元傾斜且傾向與井斜軌跡傾向相反 當(dāng)儲(chǔ)層構(gòu)型單元傾斜且傾向與井斜軌跡傾向相反時(shí)（圖3d），斜井O和P的視厚度均大于儲(chǔ)層構(gòu)型單元的真厚度，經(jīng)過(guò)井斜校正以后的鉛直厚度均小于儲(chǔ)層構(gòu)型單元的真厚度，即 hO′＞d＞HO，hP′＞d＞HP；斜井Q的視厚度可反映儲(chǔ)層構(gòu)型單元的真厚度，經(jīng)井斜校正后的鉛直厚度反而小于儲(chǔ)層構(gòu)型單元的真厚度，即hQ′=d＞HQ；直井R的視厚度和鉛直厚度均大于儲(chǔ)層構(gòu)型單元的真厚度，即hR′=HR＞d。

3 井斜軌跡對(duì)儲(chǔ)層構(gòu)型單元中油水分布研究的影響

測(cè)井資料的解釋結(jié)果或試油、試采結(jié)果僅針對(duì)鉆井的視深度（即實(shí)際測(cè)深），與井斜軌跡關(guān)系密切；因此，井斜軌跡對(duì)儲(chǔ)層構(gòu)型單元中的油水分布具有重要影響，包括儲(chǔ)層構(gòu)型單元有效厚度及油水分布關(guān)系等方面。如圖4所示，S，T，U和V共4口斜井鉆遇某三角洲相四級(jí)儲(chǔ)層構(gòu)型單元，假設(shè)各斜井的井斜軌跡均由頂至底穿過(guò)該儲(chǔ)層構(gòu)型單元且僅穿過(guò)1次。S井鉆遇含油儲(chǔ)層構(gòu)型單元，根據(jù)井斜軌跡對(duì)儲(chǔ)層構(gòu)型單元真厚度測(cè)算的影響可知，其測(cè)井解釋的油層有效厚度偏大，但油水分布關(guān)系正常；T井鉆遇儲(chǔ)層構(gòu)型單元的油水過(guò)渡帶，由于鉛直厚度和視厚度均大于真厚度，導(dǎo)致測(cè)井解釋的油層有效厚度偏大，但油水分布關(guān)系正常；U井也鉆遇儲(chǔ)層構(gòu)型單元的油水過(guò)渡帶，而解釋結(jié)果認(rèn)為該井鉆遇含油儲(chǔ)層構(gòu)型單元，導(dǎo)致油層有效厚度的解釋結(jié)果偏大，且油水分布關(guān)系與實(shí)際情況不符；V井鉆遇儲(chǔ)層構(gòu)型單元的油水過(guò)渡帶，由于井斜軌跡從油水界面以下的低部位轉(zhuǎn)入油水界面以上的高部位，油層有效厚度解釋結(jié)果與實(shí)際情況不符，油水分布關(guān)系異常，出現(xiàn)油水倒置現(xiàn)象。

圖4 井斜軌跡對(duì)儲(chǔ)層構(gòu)型單元中油水分布研究的影響

4 基于井斜軌跡影響的儲(chǔ)層構(gòu)型研究探討

在未明確儲(chǔ)層構(gòu)型單元與井斜軌跡的空間關(guān)系時(shí)，直井或斜井的軌跡對(duì)儲(chǔ)層構(gòu)型單元的識(shí)別及其油水分布研究均會(huì)產(chǎn)生影響，致使分析結(jié)果可能存在一定的誤差。為確保不同層次儲(chǔ)層構(gòu)型研究的準(zhǔn)確性，須考慮井斜軌跡的影響，由粗入細(xì)、逐步分析，進(jìn)而明確儲(chǔ)層構(gòu)型模型以及油水分布模式。在基于井斜軌跡影響的儲(chǔ)層構(gòu)型研究過(guò)程中，應(yīng)做到以下4點(diǎn)：①根據(jù)井斜數(shù)據(jù)確定井斜軌跡，明確其空間位置和走向趨勢(shì)，避免走入直井無(wú)須校正、斜井必須校正的誤區(qū)，為儲(chǔ)層構(gòu)型研究做好準(zhǔn)備。②明確進(jìn)行儲(chǔ)層構(gòu)型研究的內(nèi)容，包括研究區(qū)的儲(chǔ)層構(gòu)型層次級(jí)別，各層次儲(chǔ)層構(gòu)型單元?jiǎng)澐忠罁?jù)及其界面識(shí)別標(biāo)志，各層次儲(chǔ)層構(gòu)型單元的產(chǎn)狀、厚度、空間位置、平面展布等幾何特征。③從實(shí)際資料出發(fā)，利用測(cè)井、地震資料，在井震結(jié)合的原則下，綜合井斜軌跡，對(duì)研究區(qū)進(jìn)行精細(xì)地層對(duì)比劃分，建立儲(chǔ)層空間格架，確保準(zhǔn)確劃分出Miall劃分方案中的6級(jí)儲(chǔ)層構(gòu)型單元；在沉積模式指導(dǎo)下，結(jié)合五級(jí)儲(chǔ)層構(gòu)型單元的測(cè)井資料，分析其類型、產(chǎn)狀、厚度、連通關(guān)系、空間位置和平面展布等，明確各儲(chǔ)層構(gòu)型單元的厚度和微構(gòu)造等，建立五級(jí)儲(chǔ)層構(gòu)型單元模型；以研究區(qū)五級(jí)儲(chǔ)層構(gòu)型單元為指導(dǎo)，在密井網(wǎng)區(qū)、取心井區(qū)進(jìn)一步劃分出四級(jí)和三級(jí)儲(chǔ)層構(gòu)型單元。④在明確研究區(qū)各級(jí)儲(chǔ)層構(gòu)型單元的發(fā)育情況后，綜合井斜軌跡，修正各井的油水解釋結(jié)果，包括測(cè)井解釋結(jié)果和試油、試采結(jié)果，避免出現(xiàn)油水倒置等油水分布關(guān)系異常的現(xiàn)象，最終確定各級(jí)儲(chǔ)層構(gòu)型單元的油水分布規(guī)律。

5 結(jié)束語(yǔ)

在已知鉆井測(cè)斜數(shù)據(jù)的情況下，根據(jù)公式可計(jì)算井斜軌跡的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，推導(dǎo)出儲(chǔ)層構(gòu)型單元真厚度的計(jì)算公式，為研究?jī)?chǔ)層構(gòu)型做好準(zhǔn)備。儲(chǔ)層構(gòu)型研究的主要任務(wù)為儲(chǔ)層構(gòu)型層次的劃分，包括儲(chǔ)層構(gòu)型界面識(shí)別和儲(chǔ)層構(gòu)型單元真厚度測(cè)算2個(gè)方面。地下儲(chǔ)層構(gòu)型研究對(duì)測(cè)井資料的依賴程度較高，井斜軌跡會(huì)混淆各級(jí)別儲(chǔ)層構(gòu)型單元界面的識(shí)別以及影響不同模式下儲(chǔ)層構(gòu)型單元真厚度的測(cè)算，且造成儲(chǔ)層構(gòu)型單元有效厚度解釋偏差或油水分布關(guān)系認(rèn)識(shí)不準(zhǔn)確等情況。為準(zhǔn)確把握不同層次的儲(chǔ)層構(gòu)型研究，須考慮井斜軌跡影響，由粗入細(xì)、逐步分析，明確儲(chǔ)層構(gòu)型模型及油水分布規(guī)律。

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編輯鄒瀲滟

TE133

A< class="emphasis_bold">文章編號(hào)：1

1009-9603（2014）02-0075-05

2014-01-02。

吳林，男，在讀博士研究生，從事盆地構(gòu)造特征及油氣開(kāi)發(fā)地質(zhì)研究。聯(lián)系電話：（0532）86981250，E-mail：19534644@sohu.com。

國(guó)家油氣重大專項(xiàng)“煤層氣開(kāi)發(fā)技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)”（2009ZX05042-001），國(guó)家油氣重大專項(xiàng)“海外油氣新項(xiàng)目快速評(píng)價(jià)方法研究”（2008ZX05028-005-01）。