渤海X油田古近系沙三段扇三角洲砂體地質(zhì)模式再認(rèn)識(shí)

韓雪芳 陳建波 張占女 宋洪亮 李超 張琳琳

(中海石油(中國)有限公司天津分公司勘探開發(fā)研究院，天津 300452)

X油田位于渤海遼東灣中部海域，遼西低凸起北部傾末端，遼西凹陷的北洼東側(cè)，構(gòu)造處于遼西1號(hào)斷層的西盤，整體構(gòu)造形態(tài)為一被斷層復(fù)雜化的、北東走向的半背斜，內(nèi)部被一組近東西向次級(jí)斷層切割，細(xì)分為北、中、南3塊(圖1)。含油層段位于古近系的沙三段，處于深水湖泊與三角洲交互環(huán)境中，形成了一套以扇三角洲相為主的沉積體系。鉆前認(rèn)為該油藏為層狀構(gòu)造，儲(chǔ)層橫向連續(xù)穩(wěn)定分布、縱向流體性質(zhì)單一，油水界面為-2 338 m(圖2)。但從油田已鉆10口開發(fā)井資料分析，儲(chǔ)層特征變得較為復(fù)雜，尤其是在北塊。主要表現(xiàn)在2個(gè)方面:一是儲(chǔ)層橫向變化快，穩(wěn)定性差，厚度不均一，厚的約100 m，薄的僅10 m左右;二是多井鉆遇油水界面，且油水界面不統(tǒng)一，北塊完鉆開發(fā)井、探井共8口，其中7口井都鉆遇了油水界面，最低為-2 338 m，最高為-2 029 m，二者相差近300 m(圖3)。顯然鉆前對(duì)地質(zhì)模式的認(rèn)識(shí)已不符合開發(fā)井鉆后的地質(zhì)情況，因此以北塊為例，在開發(fā)井鉆、測井資料基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域沉積背景認(rèn)識(shí)、地震及測井等多種資料，開展研究區(qū)地質(zhì)模式的再認(rèn)識(shí)研究，指導(dǎo)后續(xù)開發(fā)井的優(yōu)化和隨鉆方案的調(diào)整。

圖1 X油田井區(qū)分布圖

1 研究思路及關(guān)鍵技術(shù)

X油田沙三段儲(chǔ)層埋藏較深，沉積相類型較復(fù)雜，儲(chǔ)層橫向變化較快，且地震資料品質(zhì)較差，進(jìn)行有效的單砂體描述較為困難。針對(duì)此情況，基于油田已完鉆的8口開發(fā)井、2口探井的鉆、測井資料及地震資料，利用較為成熟的沙河街組儲(chǔ)層描述配套技術(shù)［3］，開展5個(gè)方面的研究。具體思路如圖2所示:(1)利用背景巖性分析砂層組技術(shù)，進(jìn)行巖性組合分析，砂層組標(biāo)定，賦予波組地質(zhì)意義;(2)在區(qū)域沉積背景指導(dǎo)下，結(jié)合目標(biāo)層地質(zhì)模式分析技術(shù)、恢復(fù)古地貌儲(chǔ)層描述技術(shù)和模式約束地震相分析技術(shù)，確立油田的沉積模式;(3)井震結(jié)合，進(jìn)行井間旋回對(duì)比，分析砂體垂向發(fā)育特征，同時(shí)結(jié)合地震相特征，刻畫砂體邊界，分析砂體平面展布特征，明確砂體發(fā)育特征;(4)結(jié)合砂體發(fā)育特征和流體分布特征，確立油田的油藏模式;(5)在以上分析基礎(chǔ)上，歸納油田開發(fā)井鉆后地質(zhì)模式，并利用油田投產(chǎn)后的動(dòng)態(tài)資料驗(yàn)證地質(zhì)模式的合理性。

圖2 研究路線圖

2 地質(zhì)模式再認(rèn)識(shí)

2.1 砂層組標(biāo)定

首先，從測井響應(yīng)特征分析。X-1井和X-2井沙三段儲(chǔ)層的頂?shù)酌娌皇且粋€(gè)強(qiáng)阻抗差異界面，與其上覆泥巖和下伏泥巖具有同樣的高阻抗，但該套高阻砂巖組合與上下地層的大套泥巖在電性上具有較大的阻抗差異(圖3)。

其次，從地震響應(yīng)特征分析。通過制作合成地震記錄，進(jìn)行井震標(biāo)定，儲(chǔ)層頂?shù)酌嬖诘卣鹌拭嫔蠜]有很強(qiáng)的反射，而該套高阻砂巖組合在地震反射上有較強(qiáng)的反射。頂面在地震反射上是一強(qiáng)波谷反射，底面在地震反射上是一強(qiáng)波峰反射，頂?shù)酌娣瓷渚^強(qiáng)，連續(xù)性好，平面可追蹤。

結(jié)合鉆井、地震反射特征，該套高阻砂巖組合在地震反射上對(duì)應(yīng)一套振幅較強(qiáng)、連續(xù)性較好的地震反射波組，其上下的大套泥巖則是振幅較弱，連續(xù)性較差的地震反射特征(圖3)。因此該套振幅較強(qiáng)、連續(xù)性較好的地震反射波組代表了X油田沙三段的儲(chǔ)層砂巖發(fā)育段。

圖3 X油田沙三段儲(chǔ)層段地震、測井響應(yīng)對(duì)比剖面圖

2.2 沉積模式再認(rèn)識(shí)

2.2.1 沉積特征

以巖心、壁心觀察為基礎(chǔ)，結(jié)合錄井、測井及各種分析化驗(yàn)資料，認(rèn)為X油田在古近系處于深水湖泊與三角洲交互環(huán)境中，形成了一套以扇三角洲相為主的沉積體系。油田主體位于扇三角洲前緣亞相，物源主要來自于東部遼西凸起［4-5］。巖性以細(xì)砂巖、中粗砂巖為主，局部含有礫石;巖心觀察可見重力垮塌與揉皺變形構(gòu)造、小型槽狀交錯(cuò)層理和礫石的定向排列。C-M圖中以PQ、QR這2段為主，粒度概率曲線，測井曲線表現(xiàn)為齒狀箱型、漏斗型或指型低值間互(圖4)。

圖4 X油田沙三段沉積特征

2.2.2 沉積模式

(1)2類不同的地震反射波組特征。沉積相、巖相和儲(chǔ)層特征等地質(zhì)信息的變化，總是對(duì)應(yīng)著地震反射特征的某些變化。地震相是沉積相在地震剖面上表現(xiàn)的總和，通過分析地震相，達(dá)到進(jìn)行沉積相分析和儲(chǔ)層預(yù)測的目的。劃分地震相的參數(shù)有很多，但地震道波形是地震數(shù)據(jù)的本質(zhì)。目前以波形的形狀分類作為地震相劃分的方法技術(shù)已得到較為廣泛的應(yīng)用，并在沉積相分析和儲(chǔ)層預(yù)測等方面取得了許多重要成果［3，6-8］。

本次研究中，利用目標(biāo)層地質(zhì)模式分析技術(shù)，分析目標(biāo)層的地震反射波組特征，研究剖面波組反射特征的變化，建立平面波組反射特征分布模式(圖5)。從剖面上波組特征分析，低部位和高部位特征有差異。低部位同相軸較多，連續(xù)性較好，振幅較強(qiáng);高部位同相軸數(shù)量減少、連續(xù)性差。通過地震波形分析，剖面上的這種差異特征在平面上也得到了很好的響應(yīng)，X-1井所在的低部位明顯不同于X-2井所在的高部位，二者之間存在著清晰的分界線。

圖5 X油田沙三段地震波組反射特征(左:剖面;右:平面)

在地震相分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)X油田區(qū)域構(gòu)造背景、沙三段沉積特征，以及地震地層學(xué)與沉積學(xué)理論，認(rèn)為X-1井所在低部位的地震波組反射以亞平行反射特征為主，反映了緩坡帶辮狀河三角洲的沉積特征;X-2井所在高部位以透鏡狀、楔狀地震反射特征為主，反映了陡坡帶扇三角洲的沉積特征。

(2)“三凸夾兩洼”的古地貌特征。古地貌作為層序發(fā)育的背景，不僅對(duì)層序發(fā)育起著重要的控制作用，而且對(duì)沉積體系的成因與展布起著重要的控制作用。劉志剛、徐長貴等人認(rèn)為古地貌分析是準(zhǔn)確預(yù)測渤海古近系中深部儲(chǔ)層的關(guān)鍵和基礎(chǔ)［7，9-10］。渤海沙三段沉積時(shí)期，總體屬湖泊擴(kuò)張沉積時(shí)期，溝谷、坡折發(fā)育，沉積受到地形地貌的影響。因此利用恢復(fù)古地貌儲(chǔ)層描述技術(shù)，通過對(duì)沙二段底拉平，認(rèn)為陡坡帶沙三段古地貌呈“三凸夾兩洼”的地形特征(圖6)，“兩洼”處是儲(chǔ)層富集區(qū);早期地勢坑洼不平，湖泊范圍較小，沉積以填洼補(bǔ)平沉積為主;晚期，湖水泛濫，沉積可容空間較大，研究區(qū)內(nèi)大范圍連片沉積，但沉積物供給相對(duì)減少，儲(chǔ)層沉積較薄。

(3)雙物源控制的沉積模式。根據(jù)地震反射波組特征和古地貌特征的研究，認(rèn)為X油田沉積受雙物源的控制和古地貌的影響，形成了緩坡帶為遠(yuǎn)源辮狀河三角洲沉積，其物源來自西邊古綏中河水系;陡坡帶為近源扇三角洲沉積，物源來自東邊的遼西凸起，且受古地貌的影響(圖7)。

圖6 X油田陡坡帶古地貌特征

圖7 X油田沉積模式示意圖

2.3 砂體發(fā)育特征再認(rèn)識(shí)

2.3.1 砂體垂向發(fā)育特征

在沉積模式的指導(dǎo)下，通過旋回對(duì)比、井震結(jié)合，認(rèn)為北塊沙三段自下而上可劃分出6期砂體(圖8)。從單井發(fā)育特征來看，X-1井、A20井為代表的緩坡帶辮狀河三角洲沉積砂體表現(xiàn)為層多、層薄、隔夾層較為發(fā)育的特點(diǎn)，而A15、A8、A1井為代表的陡坡帶扇三角洲沉積砂體則表現(xiàn)為發(fā)育大套厚層的沉積砂體，隔夾層相對(duì)不發(fā)育的特點(diǎn)。從連井發(fā)育特征來看，受油田西側(cè)物源影響的緩坡帶辮狀河三角洲成因砂體僅在第二、三期沉積時(shí)期發(fā)育;而受東部物源影響的陡坡帶扇三角洲成因砂體則在各小層沉積時(shí)期均有發(fā)育。正是由于受到雙物源的影響，儲(chǔ)層主要集中在第二、三期沉積砂體，并具有較強(qiáng)的橫向可對(duì)比性，幾乎全區(qū)范圍內(nèi)都有分布。辮狀河三角洲沉積砂體，表現(xiàn)為加積的沉積特征，而扇三角洲沉積砂體表現(xiàn)為退積的沉積特征。

圖8 X油田北塊砂體垂向發(fā)育特征

2.3.2 砂體平面展布特征

采用模式約束地震相分析技術(shù)即地質(zhì)模式約束劃分地震相，刻畫砂層組空間展布。沙河街組儲(chǔ)層主要包括陡坡帶多期砂體疊置沉積和緩坡帶辮狀河三角洲沉積，從地震剖面上和地震波形分析上首先識(shí)別出2個(gè)物源的界線，然后根據(jù)地震反射內(nèi)部和外部特征，尋找地震反射特征的差異和變化，進(jìn)行地震相劃分，最終劃分了亞平行地震相、透鏡狀地震相和楔狀地震相(圖9)。

圖9 X油田北塊地震相特征

在砂體垂向展布特征研究基礎(chǔ)上，結(jié)合地震相劃分結(jié)果，追蹤和刻畫砂體邊界，對(duì)各期砂體在平面上的展布特征進(jìn)行研究。研究結(jié)果認(rèn)為:早期砂體主要受到“三凸夾兩洼”的古地貌控制，第一期沉積砂體主要在洼子里分布，凸起上砂體則不發(fā)育。到第二、三期砂體沉積時(shí)期，古地貌及物源供給控制了砂體的分布情況。油田東側(cè)主要受到古地貌的影響，沉積砂體主要在洼子里分布，而油田西側(cè)則受到辮狀河三角洲物源的影響，西側(cè)砂體廣泛分布。到第四、五、六期砂體沉積時(shí)期，湖平面上升，沉積物逐漸向岸退積，到第六期砂體沉積時(shí)期，砂體僅在靠近斷層邊界的A1井區(qū)發(fā)育(圖10)。

2.4 油藏模式再認(rèn)識(shí)

通過砂體劃分和對(duì)比，解決了流體系統(tǒng)之間的相互矛盾，垂向上每套砂體都有一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的流體系統(tǒng)，平面上砂體間的流體系統(tǒng)也相互獨(dú)立，形成了X-1、A15、A7和A1井砂體4個(gè)獨(dú)立的油藏單元。根據(jù)砂體垂向、平面發(fā)育特征，結(jié)合流體分布特征，重新建立X油田油藏模式，認(rèn)為北塊由發(fā)育一套流體系統(tǒng)的層狀構(gòu)造油藏變?yōu)榘l(fā)育多套流體系統(tǒng)，受巖性、構(gòu)造影響的復(fù)合性油藏(圖11)。

3 油藏生產(chǎn)動(dòng)態(tài)驗(yàn)證

X油田采用注水開發(fā)方式，自油田8口開發(fā)井試采以來，油田壓力下降較快。通過對(duì)比北塊A1井靜壓實(shí)測值，以及A7、A15、A28井3口帶壓力計(jì)井的折算靜壓值，發(fā)現(xiàn)各砂體壓力下降幅度不一，說明各個(gè)砂體是相互獨(dú)立的。A16井設(shè)計(jì)為同井抽注井，A15井為A16井的注水受效井(圖12);投注當(dāng)天井口壓力即達(dá)到設(shè)計(jì)最大注入壓力10 MPa，注水量僅32 m3/d;7 d后注入壓力為9.4 MPa，注水量下降至2 m3/d;14 d后注入壓力為9.6 MPa，在此泵壓下已經(jīng)無法注入。A16井注水情況說明A16井與相鄰A15井區(qū)砂體不連通，各自獨(dú)立。生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料反映的信息與靜態(tài)地質(zhì)認(rèn)識(shí)基本一致，證明利用開發(fā)井鉆后資料確立的地質(zhì)模式是合理的。

圖10 X油田北塊砂體平面展布特征

圖11 X油田北塊油藏模式圖

圖12 X油田北塊開發(fā)井注采關(guān)系圖

4 結(jié)語

從沉積模式、砂體展布以及油藏模式3個(gè)方面開展研究，形成了X油田古近系沙三段的地質(zhì)模式。首先，沉積模式由單一物源控制的扇三角洲沉積轉(zhuǎn)變?yōu)槭茈p物源控制和古地貌影響的辮狀河三角洲沉積和陡坡近源扇三角洲沉積;其次，正是由于沉積模式的改變，儲(chǔ)層展布特征由連續(xù)穩(wěn)定分布轉(zhuǎn)變?yōu)槭芄诺孛?、湖平面升降和沉積物供給的影響，呈現(xiàn)出多期砂體退積、相互疊置，連通性差的沉積特征;最后，油藏模式由發(fā)育一套流體系統(tǒng)的層狀構(gòu)造油藏變?yōu)榘l(fā)育多套流體系統(tǒng)，受巖性、構(gòu)造影響的復(fù)合性油藏。

X油田地質(zhì)模式再認(rèn)識(shí)工作的開展，指導(dǎo)油田在隨鉆調(diào)整方案考慮中以單砂體為對(duì)象，分砂體布井，統(tǒng)籌注采井網(wǎng)，提高油田的開發(fā)效果。

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