曲流河廢棄河道識別及其對低油柱油藏水平井著陸的影響
——以渤海灣地區(qū)曹妃甸油田Lm943砂體為例

孟　鵬，蘇彥春，馮　鑫，郭敬民，汪　巍，朱玉國（中海石油天津分公司渤海石油研究院,天津300452）

曲流河廢棄河道識別及其對低油柱油藏水平井著陸的影響
——以渤海灣地區(qū)曹妃甸油田Lm943砂體為例

孟鵬，蘇彥春，馮鑫，郭敬民，汪巍，朱玉國
（中海石油天津分公司渤海石油研究院,天津300452）

曹妃甸油田Lm943砂體為邊水油藏，經(jīng)過10年的開發(fā)，邊水已上升為次生底水，對后期挖潛水平井的避水高度提出了更高要求。通過定向井和水平井資料進行廢棄河道識別，無井區(qū)域采用砂頂高度法預測廢棄河道，刻畫單河道內(nèi)部砂體，建立沉積微相平面圖；結合曲流河廢棄河道野外露頭，分析水平井入層位置對避水高度的影響。為指導水平井精確著陸和曹妃甸油田今后綜合調(diào)整方案中水平井的實施提供依據(jù)。

渤海灣地區(qū)；曹妃甸油田；廢棄河道；邊水油藏；低油柱油藏；水平井著陸精度

以河流相砂體為儲集層的油田進入高含水期開發(fā)階段，對于低油柱邊水油藏來說，避水高度是水平井挖潛時要考慮的一個重要因素。連片分布的曲流河砂體內(nèi)發(fā)育的廢棄河道，不僅增加了河流相儲集層的非均質性，而且還會影響水平井著陸的精度和避水高度，從而影響水平井的挖潛效果。對于廢棄河道的識別，國內(nèi)學者已經(jīng)取得了眾多研究成果[1-9]，但前人對廢棄河道的認識主要是用于剩余油分布的研究，鮮有用于指導水平井精細著陸的報道。本文用海上油田豐富的水平井電性資料有井區(qū)域識別廢棄河道，采用層拉平下的砂頂高度法預測無井區(qū)域廢棄河道，刻畫單河道內(nèi)部砂體，建立沉積微相平面圖，以期為低油柱油藏水平井的精確著陸提供可靠依據(jù)。

1　曹妃甸油田Lm943砂體概況

曹妃甸油田是渤海灣地區(qū)第一個采用單砂體水平井開發(fā)的以河流相砂體為儲集層的油田，Lm943砂體是曹妃甸油田新近系明化鎮(zhèn)組下段的主力含油砂體（圖1），為曲流河沉積，油藏類型為邊水稠油油藏（地層原油黏度142 mPa·s），油柱高度低，砂體中心部位油柱高度一般為12 m，而作為綜合調(diào)整挖潛對象的砂體邊部油柱高度一般6~10 m.自2004年至今已經(jīng)歷10年的高速開采，進入了高含水階段，平均含水率達到89.86%.近兩年實施的過路井證實，邊水已上升為次生底水。鑒于研究區(qū)廢棄河道以泥質沉積為主，砂體平面上發(fā)育的廢棄河道會影響水平井著陸精度及避水高度，有必要開展廢棄河道的精細識別研究。

圖1　曹妃甸油田Lm943砂體頂面構造（a）及剖面（b）

2　單河道劃分及識別

建立精細等時地層格架是儲集層砂體解剖研究的前提和基礎，也是砂體解剖工作的重要一步，在等時地層格架的基礎上，以經(jīng)典曲流河沉積模式為指導，結合前人的研究成果，開展單河道識別與劃分研究。

文獻［5］在劃分單河道時主要建立了3種單河道拼合模式：①同一單層不同時間段的多個單河道的拼合，每個單河道內(nèi)部又包含一個或多個點壩，在該模式中，各單河道的頂面層位海拔存在差異或各單河道規(guī)模不同，另外，在河道邊部存在廢棄河道；②同一單層同一時間段的多個單河道拼合，每條單河道內(nèi)又包含一個或多個點壩，在該模式中，單河道之間存在溢岸砂體或泛濫平原沉積，同時，河道邊部存在廢棄河道；③同一單層同一時間段的同一河道經(jīng)多次改道形成的點壩復合體，其本身就是一條單河道。

根據(jù)上述模式對Lm943砂體展開分析，結合研究區(qū)物源方向，通過河道砂體頂面海拔差異、河道砂體厚度差異、廢棄河道沉積物、不連續(xù)河間砂巖等研究，認為Lm943砂體為同一單層同一時間段與同一單層不同時間段的多個單河道拼合模式。進一步結合Lm943砂體厚度分布（圖2），Lm943砂體為同一單層內(nèi)同一時間段3條單河道（東部、中部和西部）拼合而成，其中西部和中部河道為同一單層同一時間段的兩條河道拼合，東部河道為同一單層不同時間段的河道拼合。

圖2　曹妃甸油田Lm943砂體厚度等值線

通過骨架砂分布可以確定每條河道不同點壩的位置。從圖2可以發(fā)現(xiàn)，沿河道展布方向，砂體厚度較大的區(qū)域呈現(xiàn)出明顯的串珠狀特征，與點壩在曲流河沉積中的分布模式擬合較好，通過砂體厚度可以大致識別點壩所在位置。

3　廢棄河道識別及平面分布

3.1有井區(qū)域廢棄河道的識別方法

（1）用定向井電性資料識別廢棄河道廢棄河道在廢棄前為正常河道，底部為正常的河道沉積，但砂體厚度較薄，通過大量的定向井資料統(tǒng)計，Lm943砂體底部為2~3 m的河道砂體，電阻率曲線表現(xiàn)為底部為尖突狀箱形或鐘形；上部為泥巖或砂泥巖交替沉積，電阻率曲線表現(xiàn)為靠近泥巖基線的平直狀或鋸齒狀（圖3）。通過單井測井曲線，結合砂體厚度分布，在平面上勾勒出廢棄河道的大概范圍，根據(jù)鉆遇廢棄河道的井點呈不連續(xù)性分布，可以進一步確定廢棄河道在未鉆遇井點間的分布。

（2）用水平井電性資料識別廢棄河道陸上油田主要依靠密井網(wǎng)來識別廢棄河道[1-4]，而海上油田井距較大，一般300~500 m，很難做到像陸上油田那樣依靠密井網(wǎng)來識別廢棄河道，但海上油田的優(yōu)勢是水平井較多，特別是曹妃甸油田是渤海灣地區(qū)第一個采用單砂體水平井開發(fā)的以河流相砂體為儲集層的油田，水平井在平面上基本控制著整個砂體的分布范圍（圖1a），因此可以通過水平井的電性資料來識別廢棄河道和點壩。

圖3　定向井電性資料識別曹妃甸油田Lm943砂體廢棄河道分布

目前Lm943砂體上有21口水平井，水平段長度一般300~500 m.以A7H井為例，A7H井位于中部單河道內(nèi)，結合地震反演資料（圖4），A7H井水平段位于反射軸中間，不存在砂體切割和疊置現(xiàn)象，排除了A7H井鉆遇多期河道的可能性。根據(jù)A7H井水平段自然伽馬值的變化情況，可以在一個復雜的河道砂體內(nèi)部識別廢棄河道的存在（圖5），即A7H井水平段斜深在1 805—1 835 m，1 864—1 940 m和2 040—2 060 m段自然伽馬值突然增大，預示這3個井段發(fā)育廢棄河道，相應地識別出4期點壩：點壩1斜深1 640—1 805 m，點壩2斜深1 835—1 860 m，點壩3斜深1 944—2 040 m和點壩4斜深2 040—2 060 m（圖5）。

圖4　過A7H井軌跡反演剖面

圖5　A7H井自然伽馬識別廢棄河道

3.2無井區(qū)域廢棄河道識別

在無井區(qū)域采用層拉平下的砂頂高度法可以預測廢棄河道[5]。砂頂高度法是統(tǒng)計過路井頂部泥巖標志層所在海拔，在平面上進行插值，可以預測井間標志層（泥巖）頂面海拔，再通過地震追蹤獲得的砂巖頂面海拔，將兩頂面的海拔相減，得到標志層（泥巖）厚度（圖6）。

圖6利用砂頂高度法識別廢棄河道分布

圖6中呈牛軛狀或彎月狀的泥巖厚度高值區(qū)，指示廢棄河道分布的可能性比較大，與有井區(qū)域識別的廢棄河道分布相一致；而泥巖厚度低值區(qū)與厚度較大的串珠狀骨架砂（圖2中的點壩）區(qū)域吻合得較好。

3.3廢棄河道規(guī)模

文獻［10］和文獻［11］對高彎度曲流河給出了很好的經(jīng)驗公式，認為點壩厚度與活動河道的寬度具有一定的關系。文獻［12］通過107個河流實例，對高彎度曲流河進行了研究，分析表明，當河道彎曲度大于1.7時，河流滿岸深度（近似等于點壩砂體向上變細單旋回厚度）和滿岸寬度具有較好的指數(shù)關系：

式中h——河流滿岸深度，m；

w——河流滿岸寬度，m.

Lm943砂體為曲流河砂體，根據(jù)點壩形態(tài)分析，曲流河曲率大于1.7，屬于高彎度曲流河，通過統(tǒng)計研究區(qū)17口具有完整正旋回的過路井砂巖厚度，得到研究區(qū)曲流河滿岸高度的范圍，再通過經(jīng)驗公式的計算，最終得到Lm943砂體河道深度為5.0~8.2 m，平均6.8 m；河道寬度為80.6~172.7 m，平均129.4 m.

通過對水平段實鉆廢棄河道的寬度進行統(tǒng)計（表1），廢棄河道寬度為65~118 m，平均95 m，與根據(jù)（1）式計算的寬度范圍基本吻合。

表1　曹妃甸油田Lm943砂體水平井實鉆廢棄河道寬度統(tǒng)計

3.4 Lm943砂體廢棄河道平面分布模式

在單河道刻畫的基礎上，以現(xiàn)代沉積實例及露頭剖面為模式指導，在無井區(qū)域砂頂高度法識別廢棄河道的基礎上，結合測井資料的單井相劃分，依靠平面上砂厚變化趨勢，劃分點壩及廢棄河道等微相的分布，繪制成單成因微相平面展布圖（圖7）。

圖7　曹妃甸油田Lm943砂體沉積微相

3.5動態(tài)資料驗證

受廢棄河道的巖性或物性遮擋作用，河道砂體平面連通性變差，在廢棄河道附近形成遮擋型剩余油，這部分剩余油也是后期挖潛的“甜點”。A69H1井是2013年實施的一口加密水平生產(chǎn)井，與周邊的A31H井、A17H1井、A60H井和A47H井距離200~230 m，這4口生產(chǎn)井累計產(chǎn)液量分別為99×104m3，130×104m3，37×104m3和93×104m3，且A69H1井投產(chǎn)時周邊井含水率均在90%以上。A69H1井2013年1月投產(chǎn)，初期含水率40%，半年后含水率上升到60%，通過2年多的生產(chǎn)，累計產(chǎn)油量已達到4.5×104m3，取得較好的挖潛效果。

4　廢棄河道對低油柱油藏水平井著陸的影響及實施效果分析

通過曹妃甸油田綜合調(diào)整研究，以累計產(chǎn)油量5×104m3為經(jīng)濟下限，針對不同地層原油黏度、油藏類型的水平井布井下限進行了研究（表2）。

表2　不同地層原油黏度下水平井布井下限統(tǒng)計

對于低油柱油藏水平井隨鉆著陸時要盡可能地增加避水高度，即水平井著陸時進入儲集層的深度越小，避水高度越高，而曹妃甸油田為河流相沉積，表現(xiàn)為正韻律的沉積特征，儲集層上部為粉砂質泥巖或泥質粉砂巖，儲集層物性較差，在隨鉆著陸時為了著陸到物性較好的儲集層，要求進入儲集層一定的深度，這與低油柱油藏的著陸要求是一對矛盾。總結曹妃甸油田水平井實施、生產(chǎn)情況等的經(jīng)驗和教訓，結合旋轉導向工具增斜能力（表3），制定了87°穩(wěn)斜找油原則。進入油層后繼續(xù)87°穩(wěn)斜，進層半柱以3°增斜率增斜至90°時，進入儲集層深度為1.5 m.使低油柱高度與正韻律這對矛盾在隨鉆著陸時深度上有一個理想結合點。

表3　旋轉導向工具以不同穩(wěn)斜角進入儲集層并以3°增斜率增斜至90°時鉆頭進入儲集層深度統(tǒng)計

結合圖8分析廢棄河道對水平井著陸及避水高度的影響，點壩砂體的頂面為h0，若水平井設計入層點剛好位于廢棄河道處（入層位置1），由于廢棄河道以懸浮的細粒粉砂質或泥質沉積為主，鉆頭進入h0深度后，由于廢棄河道以懸浮的細粒粉砂質或泥質沉積為主，物性差，隨鉆電阻率偏低，繼續(xù)87°穩(wěn)斜找油，直至鉆遇點壩砂體時，物性變好、電阻率升高，進入油層半柱后以3°增斜率增至90°著陸，此時深度為h2，距離點壩砂體頂面h0的距離為Δh2；若水平井設計入層點避開廢棄河道，剛好在點壩處（入層位置2），在隨鉆跟蹤時，進入點壩儲集層會出現(xiàn)物性變好、隨鉆電阻率上升等特征，進入油層半柱后以3°增斜率增至90°順利著陸，此時深度為h1，距離點壩砂體頂面h0的距離為Δh1；入層點在點壩處的水平井避水高度要比入層點在廢棄河道處高Δh2-Δh1（圖8）。

圖8　廢棄河道剖面及水平井隨鉆入層示意

根據(jù)實鉆統(tǒng)計，Lm943砂體廢棄河道寬度一般為65~118 m，以87°井斜角穩(wěn)斜穿過廢棄河道需要鉆進2~4柱，垂深下降3~6 m，使得低油層厚度油藏的避水高度變低3~6 m.因此，在沉積微相精細研究下，準確識別出廢棄河道的平面分布位置，在水平井設計時，入層點可避開廢棄河道，提高隨鉆著陸精度，避免避水高度變低。

根據(jù)上述方法對曲流河廢棄河道識別和分布模式研究，對水平調(diào)整井入層位置進行優(yōu)化，在Lm943砂體實施了4口挖潛水平井（A69H1井、A58H1井、A24H1井和A26H1井）的隨鉆著陸，水平段避水高度均滿足布井下限，油層鉆遇率達100%，取得了較好的挖潛效果。

5　結論

（1）利用定向井和水平井資料對有井區(qū)域廢棄河道進行識別，無井區(qū)域通過層拉平下的砂頂高度法預測廢棄河道，利用經(jīng)驗公式和統(tǒng)計法計算了廢棄河道的寬度；在識別廢棄河道的基礎上，對單河道內(nèi)部砂體進行刻畫，分析廢棄河道平面分布模式，結合實際生產(chǎn)動態(tài)資料驗證廢棄河道分布的可靠性。

（2）根據(jù)曲流河廢棄河道野外露頭分析水平井入層位置對避水高度的影響，在指導調(diào)整井精確著陸中取得了較好的應用效果。

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Identification of Abandoned Channels in Meander River and Impact on Horizontal Well Landing Design in Low Oil Column Reservoir:A Case Study of Lm943 Sand of Caofeidian Oilfield in Bohai Bay Area

MENG Peng,SU Yanchun,FENG Xin,GUO Jingmin,WANG Wei,ZHU Yuguo
(Bohai Oilfield Research Institute,Tianjin Branch,CNOOC,Tianjin 300452)

Caofeidian oilfield is a fluvial facies and low oil column reservoir with edge water in Bohai Bay area.It has been developed by horizontal wells for 10 years,and now its edge water has become secondary bottom water in it,which puts forward higher requirement for late?stage development by horizontal well in terms of water?avoidance height.This paper identifies the abandoned channels in area with a few wells by using the data of directional wells and horizontal wells,predicts them by means of flattening the sand top height in area with no well,and presents the depiction of the internal sand bodies in single channel and draws the plan of sedimentary microfacies.Based on the abandoned channel outcrop in meandering river,the impact of layer position encountered by horizontal well on its water?avoidance height is analyzed for the purpose of guiding the accurate landing design of adjustment wells and providing the basis for comprehensive adjustment plan’s implementation of horizontal wells in Caofeidian oilfield in the future.

Bohai Bay area;Caofeidian oilfield;abandoned channel;edge water reservoir;low oil column reservoir;horizontal well land?ingprecision

TE112.24

A

1001-3873（2015）04-0475-05

10.7657/XJPG20150417

2014-11-24

2015-04-08

孟鵬（1972-），男，山東定陶人，工程師，開發(fā)地質，（Tel）13662094251（E-mail）mengpeng@cnooc.com.cn.