風(fēng)城油田重32井區(qū)SAGD試驗(yàn)區(qū)儲(chǔ)層構(gòu)型研究

孫新革，程中疆 （中石油新疆油田分公司風(fēng)城油田，新疆 克拉瑪依834000）

李海燕 （中國(guó)石油大學(xué) （北京）地球科學(xué)學(xué)院，北京102249）

陳學(xué)興，趙睿 （中石油新疆油田分公司風(fēng)城油田，新疆 克拉瑪依834000）

風(fēng)城油田重32井區(qū)雙水平井蒸汽輔助重力泄油 （SAGD）先導(dǎo)性試驗(yàn)區(qū)位于一個(gè)大規(guī)模的心灘壩上。心灘壩內(nèi)部的夾層對(duì)蒸汽有一定的阻隔作用，影響注采井間連通，水平井上方儲(chǔ)層的非均質(zhì)性對(duì)蒸汽腔的形成與分布亦有一定影響[1]。筆者結(jié)合前人野外露頭研究成果，建立了辮狀河的構(gòu)型模式，在構(gòu)型單元分析的基礎(chǔ)上，將心灘壩內(nèi)部的夾層分為物性?shī)A層和成巖夾層，并建立了儲(chǔ)層的三維構(gòu)型模型及在構(gòu)型控制下的儲(chǔ)層參數(shù)模型。通過(guò)三維模型、水平切片及垂直切片研究了各構(gòu)型單元在三維空間內(nèi)的配置關(guān)系，及其儲(chǔ)層參數(shù)分布特征，為SAGD試驗(yàn)區(qū)動(dòng)態(tài)分析及注采參數(shù)調(diào)整提供了地質(zhì)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

重32井區(qū)SAGD試驗(yàn)區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣風(fēng)城油田西北部，目的層為侏羅系齊古組（J3q），油藏埋深212～250m，孔隙度為30%，滲透率為1800mD。試驗(yàn)區(qū)面積為0.2km2，有4對(duì)SAGD井組，觀察井12口，井距100m，注采井間垂距5m，水平段長(zhǎng)度400m （圖1）。截至2013年10月，重32井區(qū)SAGD先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)已累計(jì)產(chǎn)油17.7×104t。

重32井區(qū)J3q為辮狀河沉積，巖性為一套淺灰－灰褐色細(xì)砂巖、中－細(xì)砂巖、含礫砂巖和淺灰色泥巖的正旋回組合，目的層齊古組二段2亞段1、2小層均以心灘微相沉積為主。

圖1 重32井區(qū)SAGD試驗(yàn)區(qū)井網(wǎng)分布圖

試驗(yàn)區(qū)在開(kāi)發(fā)過(guò)程中暴露出來(lái)一系列問(wèn)題，如產(chǎn)油量上升緩慢，蒸汽腔擴(kuò)展緩慢等，其原因主要為夾層分布不清，無(wú)法評(píng)估夾層對(duì)注采井間均勻熱連通和蒸汽腔發(fā)育的影響。因此，有必要建立精細(xì)的儲(chǔ)層構(gòu)型模型，定量描述心灘壩中不同夾層的規(guī)模和空間分布特征，為SAGD生產(chǎn)跟蹤數(shù)值模擬提供精細(xì)的三維地質(zhì)模型。

2 測(cè)井資料二次數(shù)字處理

采用 “巖心刻度測(cè)井”的方法，在測(cè)井資料預(yù)處理 （曲線環(huán)境校正及數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化）的基礎(chǔ)上，首先對(duì)風(fēng)城油田儲(chǔ)層四性特征及四性關(guān)系進(jìn)行了研究，建立了儲(chǔ)層參數(shù)測(cè)井解釋模型；進(jìn)而對(duì)風(fēng)城油田重32井區(qū)SAGD試驗(yàn)區(qū)12口井進(jìn)行了二次數(shù)字處理，獲得了各井沿井孔分布的儲(chǔ)層參數(shù)，為后續(xù)的夾層識(shí)別及構(gòu)型三維建模奠定了基礎(chǔ)。

3 構(gòu)型分析及構(gòu)型模式的建立

辮狀河儲(chǔ)層主要?jiǎng)澐譃?個(gè)層次：第1個(gè)層次是亞相規(guī)模，即5級(jí)界面限定的復(fù)合辮狀河道、河漫；第2個(gè)層次是微相規(guī)模，即4級(jí)界面限定的心灘壩、辮狀河道、泛濫平原規(guī)模；最后1個(gè)層次是心灘壩內(nèi)部結(jié)構(gòu)規(guī)模，即心灘壩內(nèi)部3級(jí)界面限定的落淤層、增生體 （圖2）[2]。

成因上，心灘壩砂體是由多期砂體垂向加積而成，其內(nèi)部構(gòu)型解剖本質(zhì)就是通過(guò)對(duì)多期垂積體及內(nèi)部落淤層 （各種類型的夾層）在三維空間的展布分析，建立三維構(gòu)型分布模型。由于試驗(yàn)區(qū)位于心灘壩，識(shí)別其內(nèi)部的夾層，首先要從單井開(kāi)始，然后選擇合適的模擬方法，建立構(gòu)型單元在三維空間的展布模型。

圖2 重32井區(qū)SAGD試驗(yàn)區(qū)儲(chǔ)層層次結(jié)構(gòu)劃分

3.1 夾層分類及成因分析

根據(jù)研究區(qū)取心井的巖心觀察結(jié)果和夾層的巖性、物性、電性特征，將其劃分為成巖夾層與物性?shī)A層。

成巖夾層巖性主要為灰色、灰白色泥質(zhì)或鈣質(zhì)膠結(jié)細(xì)砂巖、中－細(xì)砂巖等，巖性致密，無(wú)滲透性或滲透性極差，零星分布，且隨機(jī)性強(qiáng)?？v向多分布于砂巖層的頂、底與泥巖的交界處及砂巖層內(nèi)部任意處；平面上多位于厚砂層中。物性?shī)A層巖性以細(xì)砂、粉砂巖為主，具一定孔隙度和滲透率，但低于有效厚度物性下限，一般位于多期心灘壩的疊置交接處或河道滯留沉積物中，其形成主要與沉積環(huán)境和沉積作用有關(guān)。

3.2 辮狀河露頭研究

為了研究重32井區(qū)的辮狀河構(gòu)型模式，對(duì)野外露頭進(jìn)行了考察，主要涉及新疆風(fēng)城油砂山和山西大同的辮狀河露頭。研究了露頭中辮狀河道、心灘壩及其內(nèi)部夾層的空間分布模式，并通過(guò)測(cè)量獲得了心灘壩內(nèi)部夾層的寬度與厚度數(shù)據(jù)，為研究區(qū)夾層分布的預(yù)測(cè)奠定了基礎(chǔ)。

3.3 辮狀河構(gòu)型模式的建立

通過(guò)對(duì)前人辮狀河心灘壩構(gòu)型模式的分析總結(jié)，結(jié)合野外露頭、沉積微相精細(xì)研究以及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析資料發(fā)現(xiàn)，重32井區(qū)SAGD試驗(yàn)區(qū)的辮狀河心灘壩構(gòu)型模式具有水平及對(duì)稱斜列式的夾層分布特征，據(jù)此建立了研究區(qū)的辮狀河心灘壩的構(gòu)型模式 （圖3）。心灘壩中心部位的夾層是近于水平的；在長(zhǎng)軸迎水面夾層稍陡，背水面則較平緩；短軸方向，由于側(cè)向加積作用，夾層在心灘壩兩翼略有傾斜。洪峰期，心灘壩主要是順流加積，增高加長(zhǎng)，有時(shí)會(huì)在壩頂沖刷形成沖溝；平水期，心灘壩主要是側(cè)向加積，壩加寬。心灘壩中心部位夾層數(shù)量較少，邊緣部位夾層數(shù)量較多。

3.4 單井夾層識(shí)別

試驗(yàn)區(qū)取心井資料較少，采用巖心標(biāo)定測(cè)井的方法建立2種類型夾層的測(cè)井識(shí)別模式。主要利用自然伽馬（qAPI），密度（ρ），深、淺 側(cè) 向 電 阻 率 （ρlls、ρlld）的異常幅度和地層真

圖3 研究區(qū)心灘壩構(gòu)型模式垂直物源剖面圖

電阻率（ρt）與沖洗帶電阻率（ρxo）的幅度差進(jìn)行識(shí)別。

1）成巖夾層識(shí)別 通過(guò)取心井巖心觀察描述，其主要巖性為粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)細(xì)砂巖及少量砂礫巖，主要為泥質(zhì)膠結(jié)，見(jiàn)少量鈣質(zhì)膠結(jié)。巖心分析資料表明，孔隙度分布范圍在1.8%～22%之間，滲透率在0～100mD之間，含油級(jí)別主要為油跡、油斑。在測(cè)井曲線上主要表現(xiàn)為：ρlls、ρlld幅度明顯下降；ρt與ρxo幅度差減?。籷API明顯回返，但未達(dá)到泥巖基線；ρ升高。

2）物性?shī)A層識(shí)別 經(jīng)過(guò)取心井巖心觀察描述，其主要巖性為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)細(xì)砂巖。取心井的巖心分析資料表明，孔隙度分布范圍在22%～28%之間，滲透率分布范圍在100～500mD之間，含油級(jí)別主要為油斑、油浸。在測(cè)井曲線上主要表現(xiàn)為：ρlls、ρlld介于泥巖和砂巖之間，有一定的幅度差；ρ較高；qAPI幅度較低。

根據(jù)研究區(qū)取心井的巖心觀察結(jié)果及各類夾層的巖性、物性特征統(tǒng)計(jì)，建立了重32井區(qū)SAGD試驗(yàn)區(qū)各類夾層的識(shí)別模板 （表1）。

表1 重32井區(qū)SAGD試驗(yàn)區(qū)夾層特征

SAGD試驗(yàn)區(qū)以物性?shī)A層為主，成巖夾層次之，且分布比較零散，不同韻律層中夾層類型及發(fā)育程度不同。平面上夾層分布穩(wěn)定性差，多呈孤立的土豆?fàn)罨蛘瓧l帶狀。總體上，在心灘壩中，夾層自邊緣到中心，出現(xiàn)頻率逐漸增大 （表2）。

表2 重32井區(qū)SAGD試驗(yàn)區(qū)夾層參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

4 三維構(gòu)型建模

4.1 井間夾層預(yù)測(cè)

辮狀河砂體夾層延伸規(guī)模的確定是其內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究的重要內(nèi)容，主要作用是準(zhǔn)確確定砂體內(nèi)部夾層在橫、縱向上的延伸范圍。通過(guò)密井網(wǎng)資料和露頭資料，建立定量?jī)?chǔ)層地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)指導(dǎo)和界定心灘壩內(nèi)部夾層的延伸范圍。

通過(guò)對(duì)新疆風(fēng)城油砂山以及山西大同辮狀河露頭的考察，獲得了心灘壩內(nèi)部的夾層寬度與厚度數(shù)據(jù) （表3），利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行作圖和函數(shù)擬合研究，發(fā)現(xiàn)心灘壩內(nèi)部的夾層的寬度與厚度之間具有較好的線性關(guān)系，所擬合的趨勢(shì)線呈直線分布 （圖4），擬合公式為：

圖4 心灘壩內(nèi)部夾層的寬厚預(yù)測(cè)模型

式中：w為心灘壩內(nèi)部夾層寬度，m；h為心灘壩內(nèi)部夾層厚度，m。

風(fēng)城油田重32井區(qū)與風(fēng)城油砂山和大同晉華宮露頭均為典型的辮狀河沉積，都以中細(xì)砂巖發(fā)育為主，具有很好的相似性。通過(guò)取心井巖心觀察描述，對(duì)夾層進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其厚度介于0.6～2.6m 之間，平均為1.3m。結(jié)合上述擬合公式，推算出區(qū)內(nèi)夾層的延伸范圍在47～200m之間，平均寬度為100.8m。

4.2 三維構(gòu)型建模

表3 野外露頭心灘壩內(nèi)部的夾層寬厚統(tǒng)計(jì)表

儲(chǔ)層三維構(gòu)型建模實(shí)質(zhì)是井間構(gòu)型界面展布在三維空間中的組合再現(xiàn)[3]。依據(jù)夾層預(yù)測(cè)公式推算出內(nèi)部夾層的寬度、厚度等數(shù)據(jù)，在三維構(gòu)型建模過(guò)程中采用序貫指示隨機(jī)模擬和人機(jī)互動(dòng)相結(jié)合。首先，將構(gòu)型分析得到的地質(zhì)認(rèn)識(shí)以參數(shù)的形式加入模擬過(guò)程中，通過(guò)多個(gè)實(shí)現(xiàn)得到若干模型，并進(jìn)行優(yōu)選；再通過(guò)人機(jī)互動(dòng)的方式，結(jié)合分析好的構(gòu)型模式，應(yīng)用虛擬井完善構(gòu)型模型。

在研究區(qū)相模擬過(guò)程中使用序貫指示模擬算法，首先要選擇占絕對(duì)多數(shù)的相作為背景相，然后依據(jù)井點(diǎn)數(shù)據(jù)，利用序貫指示模擬算法精細(xì)刻畫(huà)其他相，將夾層形態(tài)定義為橢圓形，寬度延伸的最大范圍在47～200m，長(zhǎng)度是寬度的1.1～2.3倍，厚度在0.6～2.6m。這種算法的特點(diǎn)適合辮狀河砂包泥式儲(chǔ)層的沉積特點(diǎn) （圖5）。

5 結(jié)論

1）重32井區(qū)SAGD試驗(yàn)區(qū)的辮狀河心灘壩構(gòu)型模式具有水平以及對(duì)稱斜列式的夾層分布特征，據(jù)此可建立研究區(qū)的辮狀河構(gòu)型分布模式。

2）依據(jù)露頭的夾層統(tǒng)計(jì)資料，建立了辮狀河心灘壩內(nèi)部夾層的預(yù)測(cè)模型，定量描述了研究區(qū)夾層的延伸范圍。

3）在辮狀河構(gòu)型建模過(guò)程中采用了序貫指示隨機(jī)模擬和人機(jī)互動(dòng)相結(jié)合的思路，結(jié)合構(gòu)型模式，最終建立的構(gòu)型模型符合辮狀河砂包泥的沉積特征。

圖5 重32井區(qū)SAGD試驗(yàn)區(qū)三維儲(chǔ)層構(gòu)型模型柵狀圖

[1]趙翰卿 .儲(chǔ)層非均質(zhì)體系、砂體內(nèi)部建筑結(jié)構(gòu)和流動(dòng)單元研究思路探討 [J].大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā)，2002，21（6）：16～18.

[2]劉鈺銘，侯加根，王連敏，等 .辮狀河儲(chǔ)層構(gòu)型分析 [J].中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào) （自然科學(xué)版），2009，33（1）：7～11.

[3]岳大力，吳勝和，程會(huì)明，等 .基于三維儲(chǔ)層構(gòu)型模型的油藏?cái)?shù)值模擬及剩余油分布模式 [J].中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào) （自然科學(xué)版），2008，32 （2）：21～27.