海上中深層斷塊油田滾動(dòng)開發(fā)研究及實(shí)踐
——以J油田沙河街組為例

孫紅杰，金寶強(qiáng)，楊志成，鄭 華

（1. 中海油田服務(wù)股份有限公司，天津 300450；2. 中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452）

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海上中深層斷塊油田滾動(dòng)開發(fā)研究及實(shí)踐
——以J油田沙河街組為例

孫紅杰1，金寶強(qiáng)2，楊志成2，鄭 華2

（1. 中海油田服務(wù)股份有限公司，天津 300450；2. 中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452）

摘 要：J油田為渤海灣盆地典型的中深層復(fù)雜斷塊油田，具有總體儲(chǔ)量探明程度低，潛力分布零散，評價(jià)難度大等特點(diǎn)，利用鉆井、巖心、測井、測壓、地震等資料，通過開展儲(chǔ)層綜合研究，明確了沙河街組物源方向、沉積主控因素、儲(chǔ)層展布規(guī)律，并且結(jié)合區(qū)域油氣成藏條件及油氣分布規(guī)律分析，構(gòu)建了油田相鄰斷塊、層間、邊部、水層恢復(fù)4類潛力及立體成藏模式。針對油田儲(chǔ)層及潛力分布情況，建立了6種潛力兼顧評價(jià)模式，相繼評價(jià)落實(shí)了13個(gè)潛力層及3個(gè)潛力斷塊，新增探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量650×104t，優(yōu)化調(diào)整后增加調(diào)整井15口，預(yù)計(jì)增加可采儲(chǔ)量100×104t，實(shí)現(xiàn)了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：中深層；復(fù)雜斷塊；沙河街組；儲(chǔ)層展布；成藏模式

渤海灣盆地受晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，斷層十分發(fā)育，構(gòu)造總體比較破碎。隨著勘探、開發(fā)程度的不斷提高，投入開發(fā)的大中型油田越來越少，復(fù)雜斷塊油田逐漸成為渤海油田開發(fā)的主要對象。受制于海上勘探作業(yè)成本及經(jīng)濟(jì)性等因素，斷塊油田僅有少數(shù)探井評價(jià)，儲(chǔ)量探明程度相對較低，同時(shí)中深層油藏地震資料品質(zhì)差［1］。開發(fā)階段需要選用不同的技術(shù)組合進(jìn)行評價(jià)研究，其關(guān)鍵是對老資料的反復(fù)認(rèn)識(shí)［2］，同時(shí)完成開發(fā)與滾動(dòng)評價(jià)的任務(wù)，推進(jìn)油田的持續(xù)開發(fā)。隨著近些年斷塊油田開發(fā)技術(shù)積累及實(shí)踐［3］，目前渤海油田已形成較為成熟的斷塊油田滾動(dòng)開發(fā)模式，獲得了較好的開發(fā)效果和經(jīng)濟(jì)效益。

1 油田概況

J油田主要含油層位為沙河街組，油藏埋深海拔-1 600 ～ -1 900 m，構(gòu)造上由一系列受走滑斷裂控制的雁行排列斷塊組成，共6個(gè)斷塊，單個(gè)斷塊含油面積小于1 km2，屬于典型的中深層復(fù)雜斷塊油田（圖1）。沙河街組為扇三角洲沉積，儲(chǔ)層橫向變化快、疊置頻繁，井網(wǎng)部署及實(shí)施難度大，6個(gè)主要斷塊中僅J-1、J-2和J-3井三個(gè)斷塊部分層位有井證實(shí)，探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量800×104t，其余3個(gè)斷塊的地質(zhì)儲(chǔ)量均未證實(shí)，估算潛力層位及斷塊儲(chǔ)量規(guī)模1 000×104t?？傮w看，沙河街組儲(chǔ)層橫向變化大，潛力規(guī)模較大，但分布零散，評價(jià)及開發(fā)難度較大。

圖1 J油田沙河街組斷塊及原油分布圖

2 儲(chǔ)層展布規(guī)律研究

2.1 物源分析

重礦物作為砂巖碎屑物質(zhì)的重要組成部分，隨其他碎屑物質(zhì)一起從物源區(qū)剝蝕、搬運(yùn)、沉積。在搬運(yùn)過程中，不穩(wěn)定的重礦物隨著搬運(yùn)距離的增大而減少，而穩(wěn)定重礦物的相對含量升高［4］。從探井及評價(jià)井的“金紅石+鋯石+電氣石”穩(wěn)定重礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)分析，J-2井最高，達(dá)到30%，J-3、J-5井僅為9%和3%，J-1、J-4井為24%和16%，可見J-1、J-2、J-4井區(qū)距物源較遠(yuǎn)，J-3、J-5井區(qū)距物源區(qū)較近。穩(wěn)定礦物石英與不穩(wěn)定礦物長石和巖屑的比值稱為成熟系數(shù)，該值能夠反映物源方向及搬運(yùn)距離。對成熟系數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，J-1、J-3井分別為0.95和1.16，J-2、J-4、J-5井分別為1.40、1.62和1.22，比值在0.95 ～ 1.62范圍之間，南北向變化較小，綜合判斷物源來自東部。

2.2 沉積主控因素分析

2.2.1 單井層序劃分

利用測井、錄井等資料，選取沙河街組地層較全的井（1井）進(jìn)行層序及旋回的劃分，圖2為J-1井層序旋回劃分圖，將沙河街組一、二段劃分為1個(gè)完整的三級(jí)層序、3個(gè)體系域、4個(gè)準(zhǔn)層序組及12個(gè)準(zhǔn)層序。根據(jù)旋回及韻律特征，對每個(gè)小層的沉積微相進(jìn)行劃分，沙二段II油組以水下分流河道沉積為主，沙二段I油組以河口壩沉積為主，沙一段總體以泥巖沉積為主，儲(chǔ)層厚度較薄，主要以遠(yuǎn)砂壩和淺湖沉積為主。

圖2 J-1井地層層序及體系域劃分

2.2.2 沉積主控因素分析

氣候環(huán)境、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、古地理格局和沉積基準(zhǔn)面變化控制沉積體系演化［5］，湖平面變化及物源供給是最為重要的影響因素。低位域主要發(fā)育在沙二段沉積時(shí)期，地層底界與下伏地層形成明顯下超，顯示沉積物向盆地推進(jìn)的過程，地震反射特征為疊瓦狀，早期受基底凹凸不平影響，具“填洼補(bǔ)平”沉積特征，晚期水體逐漸加深，沉積范圍擴(kuò)大?？傮w看，物源相對充足，沉積范圍較小，受進(jìn)積疊加的控制，儲(chǔ)層厚度相對較大；水侵域主要發(fā)育在沙一段早期，水體快速加深，越過初始湖泛面，湖盆范圍迅速擴(kuò)大，沉積物向盆地邊緣退覆沉積，總體表現(xiàn)為正韻律薄層沉積；高位域?qū)?yīng)于沙一段晚期，湖平面緩慢下降，水體范圍最大，以縱向加積和進(jìn)積為主，沉積以泥巖為主，儲(chǔ)層相對較薄。

2.3 儲(chǔ)層展布規(guī)律研究

2.3.1 測井相分析

通過巖心、薄片、粒度等資料分析，再結(jié)合測井資料的曲線形態(tài)進(jìn)行標(biāo)定，綜合確定了沙河街組各井的測井相，共劃分了5種測井相，分別為微齒或光滑的箱型及鐘形、漏斗型、幅度微齒或線型、指狀或尖峰狀和線型，分別對應(yīng)于水下分流河道、河口壩、支流間灣、水下天然堤和前扇三角洲5種沉積微相（表1）。

表1 沙河街組測井相與沉積微相類型及特征

2.3.2 地震相分析

地震相是指具有一定分布范圍的、由地震反射層組成的三維地質(zhì)單元，其反映地震屬性的地震波形參數(shù)明顯不同于相鄰地區(qū)［6］。區(qū)別不同類型地震相的主要依據(jù)是地震反射的外部形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及反映其巖性變化的反射振幅、頻率與連續(xù)性及其縱、橫向變化特征，研究區(qū)大致可劃分為雜亂、席狀、透鏡狀和疊瓦狀地震相。雜亂地震相為走滑斷層邊界附近受沉積和走滑雙重控制的復(fù)雜帶，一般儲(chǔ)層不發(fā)育；席狀地震相反映水進(jìn)和高位體系域的穩(wěn)定沉積，一般儲(chǔ)層較薄，分布范圍較廣；透鏡狀地震相反映依附于沉積底面形態(tài)而充填沉積的厚層砂體，主要分布在沙二段早期；疊瓦狀地震相代表低位晚期和水進(jìn)期沉積的進(jìn)積和退覆沉積，外形呈楔形，內(nèi)部呈現(xiàn)疊瓦狀，一般儲(chǔ)層較發(fā)育（圖3）。

圖3 J油田沙河街組地震相類型

2.3.3 儲(chǔ)層展布規(guī)律

隨著湖平面加深，沙二段至沙一段沉積中心逐漸向東推移，沉積范圍逐漸增大。沙二段II油組為低位域早期沉積，湖盆范圍較小，沉積物供給豐沛，以填挖補(bǔ)平沉積為主，發(fā)育水下分流河道和河口壩微相為主；沙二段I油組為低位域晚期沉積，湖平面開始上升，水體緩慢加深，湖盆范圍逐漸擴(kuò)大，物源供給充足，形成向西多期疊加沉積，總體厚度較大，以發(fā)育河口壩微相為主；沙一段II油組為水進(jìn)期沉積，水體快速加深，湖盆范圍擴(kuò)大，物源相對不足，以發(fā)育遠(yuǎn)砂壩微相為主；沙一段I油組為高位期沉積，水體最深，物源供給嚴(yán)重不足，以泥巖沉積為主，儲(chǔ)層厚度薄，受湖平面緩慢下降影響，晚期局部區(qū)域發(fā)育水下分流河道沉積，儲(chǔ)層較厚（圖4）。

圖4 J油田沙河街組沉積微相演化及分布圖

3 斷塊油藏潛力分析及判別

3.1 區(qū)域油氣成藏條件分析

勘探評價(jià)階段，在J油田東塊依附于走滑斷層構(gòu)造高部位自北向南鉆探1口預(yù)探井和4口評價(jià)井，從而發(fā)現(xiàn)了東營組東二段、東三段及沙河街組沙一段、沙二段和沙三段油氣層，平均收獲油氣層厚度為50.2 m，該評價(jià)結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了研究區(qū)為一有利的含油氣構(gòu)造，具備良好的油氣聚集條件，LZ凹陷中部在沙河街組沉積時(shí)期為深斷陷，沙河街組厚約4 000 m，大段烴源巖為油氣成藏提供了豐富的油源［7］，同時(shí)，大量排烴和成藏期均集中在東營組沉積末期，匹配關(guān)系好；物源區(qū)為東側(cè)的膠遼隆起，有利儲(chǔ)集相帶在構(gòu)造主體廣泛分布，具備良好的儲(chǔ)層條件；沙河街組沉積時(shí)期廣泛發(fā)育多套高位期及水進(jìn)期的純泥巖，具有良好的蓋層條件；受走滑斷層控制，區(qū)內(nèi)發(fā)育多條依附走滑斷層的調(diào)節(jié)斷層，這些斷層與走滑斷層共同組成多個(gè)斷層圈閉，為油氣聚集提供了有力場所；廣泛發(fā)育的走滑調(diào)節(jié)斷層與優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層形成良好的復(fù)式油氣運(yùn)移通道；上部泥巖蓋層與走滑大斷層共同形成了頂部和側(cè)向的遮擋，具備良好的保存條件。

3.2 基礎(chǔ)地質(zhì)資料分析

3.2.1 潛力分布及分類

J油田沙河街組共有6個(gè)斷塊/井區(qū)，5個(gè)斷塊各有1口探井，1個(gè)斷塊無探井。油田存在四類潛力，第一類為相鄰斷塊，斷塊無探井或探井未鉆遇油層，但相鄰斷塊證實(shí)含油，主要分布在J-4、J-5及J-4井南斷塊；第二類為層間潛力，即探井鉆遇油層頂、底部潛力，主要分布在J-1、J-2、J-3井區(qū)，第三類為邊部潛力，即探井鉆遇最低油層底界之下的潛力，主要分布在J-3井區(qū)；第四類為水層恢復(fù)潛力，即探井鉆遇具有較好錄井顯示的油水同層、含油水層或水層，這些層的構(gòu)造高部位具有較好潛力，主要分布在J-1、J-4井區(qū)。

3.2.2 油柱高度統(tǒng)計(jì)

在探井及前期開發(fā)井實(shí)鉆結(jié)果分析基礎(chǔ)上，對5個(gè)井區(qū)單一油藏的油柱高度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，平均油柱高度為210 m。其中，J-2井區(qū)圈閉幅度較小，柱高度較低，僅30 ～ 40 m，J-1、J-3井區(qū)油柱高度較大，分別為240 m和320 m，J-5井區(qū)油柱高度為90 m。從油柱高度分布看，J-3井區(qū)附近為油氣聚集最有利的區(qū)域，油柱高度最大，向南北兩側(cè)油柱高度逐漸減小，但在油氣運(yùn)移路徑上的潛力斷塊均具有較好的成藏條件。

3.3 壓力資料分析

利用電纜測壓資料輔助開展砂體對比、確定油水界面，基本滿足在探井?dāng)?shù)量有限情況下油田計(jì)算儲(chǔ)量的要求［7］。利用取得的相同層位油層及水層的壓力點(diǎn)開展回歸分析，若不同層的油線平行，即為相同流體系統(tǒng)，反之為不同流體系統(tǒng)。利用油、水線交匯即可確定油水界面位置，從而可以判定是否存在潛力，也可計(jì)算潛力規(guī)模大小。例如，J-3井區(qū)沙二段I油組未鉆遇油水界面，油底為-1 814 m。利用沙二段I、II油組取得的合格油層和水層壓力點(diǎn)開展壓力回歸分析，結(jié)果顯示沙二段I、II油組為相同流體系統(tǒng)，油水界面為-1 858 m，因此沙二段I油組油水界面較油底下推44 m，據(jù)此計(jì)算該油組油底下推潛力儲(chǔ)量約100×104m3。

3.4 油氣聚集規(guī)律及潛力分布

從J油田潛力類型、油柱高度分布、壓力資料分析看，沙河街組具有整體成藏的特點(diǎn)，相鄰斷塊、層間、油底下推及水層恢復(fù)四種類型潛力可靠程度較高，但各斷塊油氣規(guī)模大小不一，主要與溝通油源斷層及油氣運(yùn)移方向密切相關(guān)。J-1、J-3井區(qū)之間的斷層向油源方向延伸最長，是油氣向上運(yùn)移的主要通道，兩井區(qū)油柱高度最大，成為油氣再分配的中轉(zhuǎn)站，一部分沿著優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層向上傾方向運(yùn)移，在南測的J-4、J-5和J-4井南區(qū)形成油氣藏，但成藏規(guī)模逐漸變小，同時(shí)，受重力分異作用，輕質(zhì)組分向高部位聚集，在充注斷塊內(nèi)形成氣頂，向南氣頂規(guī)模逐漸增大；另一部分受斷層活動(dòng)影響繼續(xù)向淺層運(yùn)移，在東營組圈閉內(nèi)二次成藏，由于運(yùn)移路徑較遠(yuǎn)，氧化作用增強(qiáng)，東營組原油以重質(zhì)稠油為主（圖5）。

圖5 J油田沙河街組油氣聚集規(guī)律及成藏模式

4 斷塊油田滾動(dòng)評價(jià)開發(fā)實(shí)踐

4.1 潛力兼顧評價(jià)模式

章志英等提出，定向井、叢式井鉆井技術(shù)的發(fā)展、采油工藝技術(shù)的進(jìn)步是實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)開發(fā)目標(biāo)的重要保證［8］。針對J油田沙河街組存在的潛力類型，利用海上定向井開發(fā)的優(yōu)勢，制定6種兼顧挖潛模式開展?jié)L動(dòng)評價(jià)。層間潛力主要存在已鉆油層頂或底部，通過優(yōu)化井軌跡使之過路或加深評價(jià)潛力層位，結(jié)合儲(chǔ)層展布規(guī)律研究成果，設(shè)計(jì)軌跡穿過較好的評價(jià)位置，若儲(chǔ)層存在不確定性，適當(dāng)增加領(lǐng)眼井；水層恢復(fù)潛力一般集中在已鉆油層下部，存在一定隔夾層，一般與已鉆油層為統(tǒng)一油水系統(tǒng)，只需在軌跡設(shè)計(jì)中增加少量進(jìn)尺即可實(shí)現(xiàn)評價(jià)目的；邊部潛力存在于油藏的構(gòu)造低部位，一般在井網(wǎng)設(shè)計(jì)中部署注水井，評價(jià)該類儲(chǔ)量需結(jié)合壓力回歸結(jié)果，通過優(yōu)化注水井位置，準(zhǔn)確評價(jià)油水界面位置及儲(chǔ)量規(guī)模，同時(shí)要保證井網(wǎng)合理性；潛力斷塊評價(jià)無法依靠現(xiàn)有井網(wǎng)，需要利用帶有評價(jià)性質(zhì)的井或領(lǐng)眼，若同時(shí)存在多個(gè)目標(biāo)，盡量兼顧評價(jià)以減小風(fēng)險(xiǎn)，若同時(shí)存在儲(chǔ)層及油水界面兩種不確定因素，需利用兩口以上井逐一進(jìn)行落實(shí)（圖6）。

圖6 J油田滾動(dòng)評價(jià)開發(fā)模式

4.2 J油田滾動(dòng)評價(jià)效果

J油田沙河街組先后部署了9口帶有評價(jià)性質(zhì)的開發(fā)井或調(diào)整井進(jìn)行評價(jià)，共落實(shí)13個(gè)潛力層位和3個(gè)潛力斷塊，新增探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量650×104t。針對油田地質(zhì)油藏情況變化及增加儲(chǔ)量，為完善井網(wǎng)及有效動(dòng)用新增儲(chǔ)量，先后5次進(jìn)行隨鉆優(yōu)化調(diào)整，共增加調(diào)整井15口，預(yù)計(jì)增加可采儲(chǔ)量100×104t，油田采收率提高4.6%，并實(shí)現(xiàn)調(diào)整井當(dāng)年產(chǎn)量貢獻(xiàn)14×104t，滾動(dòng)開發(fā)取得較好效果。

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中圖分類號(hào)：TE53

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2016.02.056

文章編號(hào)：1008-2336（2016）02-0056-06

收稿日期：2015-10-29；改回日期：2016-01-04

第一作者簡介：孫紅杰，男，1979年生，碩士，主要從事油氣田開發(fā)地質(zhì)方面的研究工作。E-mail：sunhongj@cosl.com.cn。

Study and Practice on the Progressive Development of Offshore Medium-Deep Fault-block Oilfeld： A Case Study of Shahejie Formation in J Oilfeld

SUN Hongjie1， JIN Baoqiang2， YANG Zhicheng2， ZHENG Hua2
（1. China Oilfield Services Limited， Tianjin 300450， China； 2. Tianjin Branch of CNOOC Limited， Tianjin 300452， China）

Abstract：J Oilfeld， a typical complex fault block oilfeld with medium-deep burial depth in Bohai Bay Basin， is characterized by low degree of overall proved reserves， scattered distribution of potential reserves and increasing diffculty in the evaluation. Based on the comprehensive analysis of relevant drilling， core， logging， pressure and seismic data， the authors carry out the comprehensive study of reservoir， explicit the source direction of Shahejie Formation， controlling factors in sedimentation and the distribution rule of reservoir. Combined with the analysis of regional accumulation conditions， oil and gas distribution in J oil feld， 4 kinds of potential areas accumulation models i.e. oil-gas reservoir in the adjacent fault block， in the interlayer， in the edge and recovered from water layer are summarized in J Oilfeld. In view of the reservoir and the potential distribution in J Oilfeld， 6 kinds of potential and evaluation model are established and successively applied in the evaluation of 13 potential oil-saturated layers and 3 fault blocks with exploration potential. As a result， 6.5 million tons of proven oil geological reserves has been increased， 15 adjustment wells after optimizing and adjusting are deployed， and one million tons of recoverable reserves to be increased can be expected. Meanwhile， good economic benefts are also achieved.

Keywords：Medium-deep strata； complex fault block； Shahejie Formation； reservoir distribution； accumulation model