海上稀井網(wǎng)條件下的曲流河儲(chǔ)層構(gòu)型研究及其應(yīng)用
——以渤海A油田為例

侯東梅，張小龍

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司 渤海石油研究院，天津 300459)

侯東梅,張小龍.海上稀井網(wǎng)條件下的曲流河儲(chǔ)層構(gòu)型研究及其應(yīng)用:以渤海A油田為例[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2018,33(2):24-30.

HOU Dongmei,ZHANG Xiaolong.Research of architecture of offshore meandering river reservoir under sparse well pattern condition and its application:taking Bohai A oilfield as an example[J].Journal of Xi'an Shiyou University (Natural Science Edition),2018,33(2):24-30.

引　言

儲(chǔ)層內(nèi)部構(gòu)型的精細(xì)研究與表征成為中高含水期油田剩余油挖潛的重要手段[1-3]，尤其對(duì)于河流相油田而言，由于河道砂體內(nèi)部?jī)?chǔ)層構(gòu)型單元控制著剩余油的分布，因此，弄清河道砂體各構(gòu)型單元的特征，并對(duì)其進(jìn)行定量表征對(duì)油田下步挖潛具有重要意義。近年來(lái)，已形成了具有指導(dǎo)意義的曲流河構(gòu)型研究方法及定量知識(shí)庫(kù)[4-7]，但是相關(guān)學(xué)者也認(rèn)識(shí)到不同區(qū)域構(gòu)造背景下，曲流河砂體構(gòu)型單元特征及定量表征關(guān)系的差異，且不同井網(wǎng)密度下，構(gòu)型研究精度存在差異[8-13]。就目前油田開(kāi)發(fā)井井距而言，當(dāng)井距大于350 m時(shí)，井網(wǎng)密度較小，不利于儲(chǔ)層的精細(xì)研究，而當(dāng)井距小于200 m時(shí)，井網(wǎng)密度較大，為儲(chǔ)層的精細(xì)刻畫(huà)提供了有利條件。而海上油田的開(kāi)發(fā)井井距往往大于350 m，這使得海上油田曲流河儲(chǔ)層的構(gòu)型研究常存在困難。

渤海海域A油田于2004年投產(chǎn)，其中明化鎮(zhèn)組下段為其主力產(chǎn)層，該儲(chǔ)層為曲流河沉積，油藏以底水油藏為主，開(kāi)發(fā)井井距在350～500 m，井網(wǎng)密度僅8 口/km2，投產(chǎn)后表現(xiàn)為綜合含水較高、含水上升速度較快的特點(diǎn)，因此，后期剩余油的挖潛重點(diǎn)是對(duì)該區(qū)曲流河儲(chǔ)層構(gòu)型單元的研究。針對(duì)油田開(kāi)發(fā)特點(diǎn)，前人相繼開(kāi)展了側(cè)積層、水平井地質(zhì)導(dǎo)向、底水油藏水平井生產(chǎn)特征及產(chǎn)能預(yù)測(cè)等方面的研究[14-17]，儲(chǔ)層構(gòu)型方面僅從測(cè)井相和地震相的角度對(duì)點(diǎn)壩、側(cè)積層進(jìn)行簡(jiǎn)單識(shí)別，未將廢棄河道、末期河道與點(diǎn)壩、側(cè)積層等構(gòu)型單元統(tǒng)籌考慮，缺乏河砂共源背景下系統(tǒng)深入的研究。本文以研究區(qū)高分辨率地震資料、定向井及豐富的水平井資料為基礎(chǔ)，在井震結(jié)合精細(xì)等時(shí)對(duì)比的前提下，探討研究方法的適用性，最終采取多方法融合的手段對(duì)各構(gòu)型單元進(jìn)行識(shí)別與表征，以期指導(dǎo)該油田剩余油的挖潛。

1　研究區(qū)概況

A油田位于渤海西部海域，構(gòu)造上位于渤海灣盆地沙壘田凸起東塊的中部，東西與渤中凹陷、歧口凹陷相鄰，南北以沙南斷裂和沙北斷裂與沙南凹陷和南堡凹陷相接，整體具有披覆背斜構(gòu)造特征(圖1(a))。鉆井揭示：自上而下發(fā)育第四系平原組、新近系明化鎮(zhèn)組和館陶組以及元古界花崗巖地層，凸起邊緣發(fā)育古近系東營(yíng)組，局部殘留古生界灰?guī)r地層，明上段、明下段和館陶組為主要含油層位。古生代以后，該區(qū)一直為長(zhǎng)期性的繼承性隆起，在古近紀(jì)晚期開(kāi)始相對(duì)沉降，東營(yíng)組沉積時(shí)期在凸起邊緣地帶發(fā)育濱淺湖相砂泥巖與粉砂巖互層沉積，后期隆起，新近紀(jì)早期又開(kāi)始沉降，館陶組沉積時(shí)期發(fā)育辮狀河相巨厚的砂礫巖沉積， 進(jìn)入新近紀(jì)明化鎮(zhèn)組沉積發(fā)育曲流河相的砂泥巖互層沉積[18-19]。明化鎮(zhèn)組作為研究區(qū)的主要開(kāi)發(fā)層系(圖1(b))，受披覆構(gòu)造背景及曲流河沉積背景的影響，油水分布主要受構(gòu)造和巖性雙重控制，縱向和平面上存在多套油水系統(tǒng)，主要發(fā)育層狀-構(gòu)造油藏和巖性-構(gòu)造油藏。油藏埋深600～1 100 m，含油面積12 km2，鉆井?dāng)?shù)96 口，鉆井密度僅為8口/km2，井距350～500 m，地震資料頻帶范圍為10～100 Hz，主頻為60 Hz，分辨率7 m。

圖1　A油田構(gòu)造位置、井位分布及油層綜合柱狀圖Fig.1　Structure location,well distribution and stratigraphic comprehensive histogram of A oilfield

2　研究方法及構(gòu)型層次探討

針對(duì)曲流河的儲(chǔ)層構(gòu)型研究方法，可以概括為定性和定量2種。定性研究方法主要包括露頭和現(xiàn)代沉積研究、探地雷達(dá)研究、鉆井資料方法、高分辨率地震方法等，定量研究方法主要是指基于定量模式研究總結(jié)出的一系列經(jīng)驗(yàn)公式，包括河流滿(mǎn)岸寬度公式、河流滿(mǎn)岸深度公式、單一曲流帶寬度公式[20]等?；谘芯繀^(qū)井距大的特點(diǎn)，定量公式法的精度及儲(chǔ)層構(gòu)型模式尚存在不足，且曲流河各構(gòu)型單元為三維地質(zhì)體，一維資料信息往往難以識(shí)別及表征。鉆井資料縱向上的精度較高，高分辨率地震資料橫向精度較高，因此，本文融合鉆井資料和高分辨率地震資料，利用兩者的優(yōu)勢(shì)解決大井距條件下的儲(chǔ)層構(gòu)型研究精度問(wèn)題。構(gòu)型層次可簡(jiǎn)單分為河道層次、點(diǎn)壩層次、點(diǎn)壩內(nèi)部構(gòu)型層次。密井網(wǎng)條件下，儲(chǔ)層的構(gòu)型層次可選擇點(diǎn)壩內(nèi)部構(gòu)型層次，研究區(qū)雖然井距較大，但水平井資料豐富，可用于點(diǎn)壩內(nèi)部構(gòu)型層次的分析。

基于上述分析，本次研究首先利用定向井、水平井聯(lián)合地震開(kāi)展精細(xì)對(duì)比，將曲流河砂體納入等時(shí)單元內(nèi)，剖析曲流河各構(gòu)型單元一維和二維特征，進(jìn)而利用地震資料采用多屬性融合手段，結(jié)合水平井測(cè)井相剖析曲流河各構(gòu)型單元的三維特征，以實(shí)現(xiàn)局部點(diǎn)壩內(nèi)部構(gòu)型層次的精細(xì)表征。

3　多維度融合儲(chǔ)層構(gòu)型表征

3.1　河道級(jí)次砂體的對(duì)比與劃分

利用井震結(jié)合、相控約束、等高程控砂等進(jìn)行地層的精細(xì)劃分與對(duì)比是儲(chǔ)層小尺度研究的關(guān)鍵，而其前提要弄清儲(chǔ)層沉積的成因、沉積特征、沉積標(biāo)志層等。曲流河相單砂體級(jí)別儲(chǔ)層的特點(diǎn)可以概括為：1)單一河道從形成到廢棄，沉積的河道砂體是小尺度對(duì)比的最小單元；2)單一河道的全層序沉積厚度大體反映了河流的滿(mǎn)岸沉積厚度，其頂界是一個(gè)等時(shí)面；3)不同沉積時(shí)期發(fā)育的河道砂體頂界面各不相同，但同期河道砂體應(yīng)與周邊標(biāo)準(zhǔn)層具有基本相同的高程差；4)河道間往往為細(xì)粒沉積，表現(xiàn)為厚薄厚的沉積特征。因此，河道層次是二維對(duì)比與劃分的最小尺度。基于此，在旋回對(duì)比、分級(jí)控制的原則下，在精細(xì)旋回劃分的基礎(chǔ)上，將復(fù)合河道納入單一旋回下，通過(guò)高程差異、厚度變化的差異、巖性變化差異等，進(jìn)行單一河道的識(shí)別與劃分，并利用高分辨率地震反演資料，對(duì)單一河道劃分結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證與修正，實(shí)現(xiàn)河道層次構(gòu)型單元的二維識(shí)別與劃分。從圖2可以看出，河道砂體在井震關(guān)系上具有較好的對(duì)應(yīng)特征，單一河道識(shí)別特征明顯。

圖2　A油田B砂體河道砂體井震劃分示意圖(剖面線見(jiàn)圖3)Fig.2　Division of channel sandbody of B sandbody in A oilfield according to logging and seismic data

3.2　河道及點(diǎn)壩級(jí)次砂體的表征

3.2.1研究流程及適應(yīng)性分析對(duì)于復(fù)合砂體，研究的關(guān)鍵在于分析其內(nèi)部分隔性。曲流河沉積背景下，重點(diǎn)是“連片”砂體中殘留下的河道。稀井網(wǎng)條件下井間構(gòu)型元素的變化及其沉積演化過(guò)程難以形象地展現(xiàn)出來(lái)?；诖?，制定了“沿河找砂、棄砂找河、砂河共源”的河道及點(diǎn)砂壩識(shí)別的全新指導(dǎo)理念。就方法而言，除密井網(wǎng)下的精細(xì)分析外，主要依靠譜分解、地震多屬性融合、統(tǒng)計(jì)學(xué)反演、多方法綜合分析等手段[21-24]，研究區(qū)地震資料頻帶范圍為10～100 Hz，主頻60 Hz，分辨率達(dá)7 m，基于資料及沉積特點(diǎn)，嘗試?yán)谜穹鶎傩宰R(shí)別點(diǎn)砂壩、相干體識(shí)別河道，進(jìn)而以RMS融合工具為手段，綜合分析河道及點(diǎn)砂壩的分布特征。

3.2.2點(diǎn)壩及河道的識(shí)別在不同類(lèi)型曲流河沉積背景下，相干切片上顯示的影像利用方式也不盡相同[25-26]。對(duì)于單一帶狀河道，“順河摸砂”，只找河道，井震結(jié)合就能夠刻畫(huà)出河道形態(tài)。對(duì)于復(fù)合河道形成的曲流河，如果“拋棄”砂，只找古河道(廢棄河道)，沉積微相刻畫(huà)就迎刃而解。通過(guò)常規(guī)均方根振幅屬性提取，能夠在平面上利用屬性強(qiáng)弱較好地識(shí)別不同構(gòu)型單元，強(qiáng)振幅屬性反射區(qū)域多為點(diǎn)壩砂體沉積，而弱振幅屬性反射區(qū)為河道砂體或河道間泥質(zhì)沉積(圖3(a))，與剖面特征整體吻合(圖2)，但該方法會(huì)存在河道局部成像不清楚、河道組合存在多解性的問(wèn)題。因此，本次研究基于Petrel平臺(tái)，對(duì)常規(guī)振幅屬性進(jìn)行傾角校正后提取相干切片，該方法能夠較好地突顯出數(shù)據(jù)體里的微小差異，精細(xì)刻畫(huà)河道(圖3(b))。

圖3　河道及點(diǎn)壩砂體Fig.3　Characterization of channel and point bar sandbody

3.2.3點(diǎn)壩及河道的空間展布在點(diǎn)壩和河道分布特征清楚的情況下，如何進(jìn)行組合并就空間分布形態(tài)進(jìn)行刻畫(huà)是曲流河儲(chǔ)層構(gòu)型研究的關(guān)鍵，其研究重點(diǎn)在于如何優(yōu)選參數(shù)，實(shí)現(xiàn)砂、泥沉積同期展示，達(dá)到地下地質(zhì)情況直觀可視。本次研究提出“沿河找砂、棄砂找河、砂河共源”的指導(dǎo)理念，運(yùn)用振幅對(duì)比屬性和RMS屬性融合技術(shù)將曲流河沉積背景下的河道與點(diǎn)壩同時(shí)展現(xiàn)，這種基于屬性融合的分析方法能清楚地識(shí)別廢棄河道、末期河道的展布，以及河道與砂體的關(guān)系(圖3(c))，通過(guò)井震資料匹配，對(duì)“砂、泥、河”刻畫(huà)符合程度達(dá)90%。該方法解決了常規(guī)地震難以分辨的末期河道識(shí)別問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)壩及河道砂體的三維表征。通過(guò)融合技術(shù)發(fā)現(xiàn)研究區(qū)存在2類(lèi)曲流河，一是低彎度曲流河，點(diǎn)壩砂體規(guī)模較小，以河道沉積為主(圖(4(a))；二是高彎度曲流河，點(diǎn)壩砂體較發(fā)育，以點(diǎn)壩沉積為主(圖4(b))，為該油田含油砂體的主要沉積類(lèi)型。

圖4　屬性融合識(shí)別的點(diǎn)壩及河道展布Fig.4　Recognition of point bar and channel distribution by seismic attributes fusion

3.3　水平井資料檢驗(yàn)及側(cè)積層刻畫(huà)

3.3.1水平井識(shí)別廢棄河道根據(jù)廢棄河道的形成機(jī)理，可知廢棄河道由泥或砂泥交互沉積充填，河道底部充填砂體，而河道上部以泥質(zhì)或純泥巖等細(xì)粒沉積充填為主。為規(guī)避底水影響，保證油柱高度，研究區(qū)水平井往往貼著儲(chǔ)層頂部鉆進(jìn)，在不鉆出儲(chǔ)層頂?shù)那疤嵯?，水平井若鉆遇大套泥巖段可指示水平井鉆遇廢棄河道。通過(guò)對(duì)34口水平井鉆井資料、測(cè)井資料以及巖屑錄井資料的綜合分析，并結(jié)合探邊工具，總結(jié)出研究區(qū)廢棄河道相的水平井測(cè)井相標(biāo)志：自然伽馬曲線升高，GR值一般在80 API左右或以上，接近泥巖基線，電阻率曲線降低，RT值減小，呈臺(tái)階狀(圖5(a))。識(shí)別水平井鉆遇廢棄河道結(jié)果與地震資料刻畫(huà)結(jié)果吻合較好。

圖5　利用水平井識(shí)別廢棄河道及側(cè)積層Fig.5　Recognition of abandoned channel and lateral accretion bodies based on horizontal wells

3.3.2水平井識(shí)別側(cè)積夾層國(guó)內(nèi)外研究表明，點(diǎn)壩內(nèi)部泥質(zhì)側(cè)積層的巖性主要包括泥巖、頁(yè)巖、粉砂質(zhì)泥巖及部分泥質(zhì)粉砂巖，水平井測(cè)井對(duì)側(cè)積層的響應(yīng)較為明顯。由于研究區(qū)水平段往往只進(jìn)行常規(guī)電阻率和自然伽馬測(cè)井，在對(duì)水平井測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化處理及測(cè)井去噪音后，綜合考慮水平井軌跡及錄井，在確保水平井井段處于點(diǎn)壩之中的基礎(chǔ)上，根據(jù)對(duì)泥巖、頁(yè)巖、粉砂質(zhì)泥巖響應(yīng)較為明顯的自然伽馬與電阻率曲線進(jìn)行交匯以識(shí)別側(cè)積層，建立適合研究區(qū)側(cè)積夾層的識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)，泥質(zhì)側(cè)積層自然伽馬值大于75 API，電阻率小于4 Ω·m，點(diǎn)壩砂體自然伽馬值小于75 API，電阻大于6 Ω·m，點(diǎn)壩與側(cè)積層的交接帶或?yàn)樯百|(zhì)泥巖側(cè)積層自然伽馬值則在65～75 API，電阻率在4～6 Ω·m。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水平井進(jìn)行側(cè)積層的整體識(shí)別與劃分(圖5(b))。

4　基于構(gòu)型研究的剩余油分布規(guī)律及挖潛措施

4.1　剩余油分布規(guī)律

基于上述構(gòu)型認(rèn)識(shí)，認(rèn)為研究區(qū)存在3種剩余油分布模式。平面上，部分注采井間受廢棄河道、河間砂(泥)等物性變差相帶的遮擋，注采對(duì)應(yīng)率低，容易形成遮擋型剩余油；縱向上，根據(jù)點(diǎn)壩構(gòu)型模式，側(cè)積夾層在儲(chǔ)層頂部發(fā)育，形成半連通體，造成厚油層頂部剩余油富集；在目前開(kāi)發(fā)井網(wǎng)井距為350～500 m的條件下，受物性差異的影響，井間剩余油富集。根據(jù)上述認(rèn)識(shí)，結(jié)合近年開(kāi)發(fā)井生產(chǎn)效果，發(fā)現(xiàn)單一點(diǎn)壩內(nèi)水淹厚度與生產(chǎn)井產(chǎn)液量、井距存在一定關(guān)系，建立了井距、累產(chǎn)液與水淹厚度相關(guān)的水淹圖版(圖6)。當(dāng)生產(chǎn)井產(chǎn)液量小于100×104m3，距離150 m左右無(wú)明顯水淹特征；當(dāng)產(chǎn)液量在(100～300)×104m3，250 m左右水淹厚度在2～5 m，產(chǎn)液量與點(diǎn)砂壩體積比越大，水淹厚度越大。

圖6　A油田B砂體水淹層定性判斷圖版Fig.6　Qualitative identification chart for waterflooded zones of B sand body in A oilfield

4.2　挖潛措施及效果

在此優(yōu)選剩余油富集、低水淹區(qū)域部署23口水平調(diào)整井，結(jié)合油田構(gòu)型研究成果，在保證油柱高度、儲(chǔ)層鉆遇率的前提下，實(shí)施了23口水平調(diào)整井，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇率平均大于80%，入層深度平均控制在1 m之內(nèi)，投產(chǎn)后產(chǎn)量合計(jì)超過(guò)了鉆前預(yù)測(cè)300 m3/d，生產(chǎn)效果非常好。

5　結(jié)論及認(rèn)識(shí)

(1)稀井網(wǎng)條件下河道小尺度構(gòu)型單元?jiǎng)澐值年P(guān)鍵是在單一沉積旋回內(nèi)，通過(guò)高程、厚度差異、巖性差異等進(jìn)行單一河道的識(shí)別與劃分，利用高分辨率地震反演資料修正劃分結(jié)果，可實(shí)現(xiàn)河道層次構(gòu)型單元的二維識(shí)別與劃分。

(2)利用傾角校正的振幅對(duì)比屬性與RMS屬性融合技術(shù)，能夠?qū)U棄河道、點(diǎn)壩砂體在同一沉積時(shí)期內(nèi)展示出來(lái)，輔助水平井資料檢驗(yàn)與補(bǔ)充，能夠?qū)崿F(xiàn)稀井網(wǎng)條件下曲流河儲(chǔ)層構(gòu)型的精細(xì)研究。

(3)稀井網(wǎng)條件下，點(diǎn)壩砂體上開(kāi)發(fā)井井間剩余油富集，廢棄河道及儲(chǔ)層上部泥質(zhì)側(cè)積層的遮擋使得研究區(qū)剩余油主要富集于點(diǎn)壩側(cè)積體中上部，靠近點(diǎn)壩上部部署水平井是該類(lèi)型砂體剩余油挖潛的有效方式。

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