薩中開發(fā)區(qū)薩二油層河間砂體細(xì)化表征方法

鄧慶軍，張永成，裴占松，周志國

(中國石油大慶油田有限公司第一采油廠，黑龍江 大慶 163001)

河間砂體是在洪泛時(shí)期由河流多次決口和泛濫形成的一套垂向加積物，通常呈薄層-薄互層狀，交錯(cuò)疊置于河道兩旁[1]。大慶油田薩中開發(fā)區(qū)經(jīng)過50多年的開發(fā)，已進(jìn)入了特高含水開發(fā)后期，一類油層三次采油基本結(jié)束；二類油層已進(jìn)入了三次采油開發(fā)后期[2-3]。二類油層中儲層物性較好的河道砂體動用程度較高，而儲層物性較差的河間砂體動用程度較低；其中薩葡油層中河間砂儲量達(dá)3.6×108t，占其總量的39.4%，是目前剩余油主要儲集體之一。由于河間砂成因復(fù)雜，以往只按是否發(fā)育有效厚度劃分為表內(nèi)砂巖和表外砂巖。為了提高河間砂體動用程度，有效挖潛剩余油，需要從成因角度精細(xì)描述河間砂體，為二類油層開發(fā)調(diào)整方案設(shè)計(jì)及后期綜合挖潛措施的實(shí)施提供依據(jù)。

河間砂體的成因機(jī)理及判別標(biāo)準(zhǔn)前人已經(jīng)做了大量的研究[4-7]，但是截至目前，僅在小區(qū)塊個(gè)別小層開展了研究性的描述，未進(jìn)行大區(qū)塊高密度井網(wǎng)的精細(xì)描述。究其原因，河間砂體相對于河道砂體厚度薄，分布模式復(fù)雜，測井曲線特征不太明顯，手動識別工作量大。前人對沉積微相的自動識別主要基于單井單層的“點(diǎn)”識別[8-10]，這種識別對厚度較大的河道砂體準(zhǔn)確率較高，而對河間砂體的識別，往往會造成遠(yuǎn)離河道處發(fā)育河間砂體的矛盾。本文根據(jù)與鄰井河道砂體匹配關(guān)系及平面組合關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了基于三維空間的河間砂體自動識別。

1　薩中開發(fā)區(qū)儲層概況

薩中開發(fā)區(qū)儲層主要包括薩爾圖油層、葡萄花油層和高臺子油層，共分10個(gè)油層組、43個(gè)砂巖組、144個(gè)小層和158個(gè)沉積單元，總地層厚度約為500 m。河道砂體類儲層一直是開發(fā)的重點(diǎn)，油田進(jìn)入開發(fā)中后期后，河間砂儲層相對動用程度較低，剩余油較富集。根據(jù)大慶油田油層分類標(biāo)準(zhǔn)[11](見表1)，河間砂體在薩中開發(fā)區(qū)二類油層中廣泛分布，在各個(gè)沉積單元均有鉆遇，其中薩葡油層有38個(gè)沉積單元的河間砂鉆遇率大于60%。

表1　薩中開發(fā)區(qū)油層分類

2　薩二油層河間砂體類型

薩中開發(fā)區(qū)薩二油層組主要發(fā)育兩類油層，是目前油田開發(fā)的主要層段之一。根據(jù)前人研究成果以及油田開發(fā)生產(chǎn)的需要[4]，將薩中開發(fā)區(qū)薩二油層組河間砂體細(xì)分為2大類、4種沉積微相：溢岸沉積和決口沉積。其中溢岸沉積包括天然堤與河漫灘兩種沉積微相；決口沉積包括決口水道和決口席狀砂兩種沉積微相。

3　河間砂體表征

對于薩中開發(fā)區(qū)20 000多口井的高密度井網(wǎng)，常規(guī)的沉積微相自動識別方法[12-15]計(jì)算量太大。同時(shí)，由于河間砂體厚度較薄，測井曲線多為鋸齒狀或尖峰狀，除了相對較厚的決口水道砂體之外，在單井中僅憑測井曲線形態(tài)很難確定其沉積微相類型(見圖1)。因此，需要結(jié)合河間砂體的分布模式進(jìn)行識別。

圖1河間砂體巖心照片及曲線特征(Z44-JP204井)

3.1　河間砂體三維分布模式

通過野外露頭剖面解剖(見圖2)和取心井資料分析認(rèn)為，薩中開發(fā)區(qū)薩二油層組的河間砂體識別可以通過河間砂體與河道砂體的相互配置關(guān)系及河間砂體的發(fā)育情況進(jìn)行綜合識別。結(jié)合河間砂體成因[4]，研究認(rèn)為：與鄰井河道砂體相對照，其中層位較高、位于河道砂體頂部的河間砂體可定為天然堤沉積；層位偏中下，厚度較厚(有效厚度≥0.5 m)可定為決口水道沉積(見圖2、圖3)；而砂體厚度較薄的定為河漫灘或決口席狀砂沉積(二者可根據(jù)平面形態(tài)進(jìn)行區(qū)分)。

通過上述分析，建立了河間砂體的三維空間分布模式：天然堤通常分布在河道砂體的兩側(cè)，層位偏上，河漫灘與其緊鄰分布；決口水道一般位于河道的凹岸，如果能量較強(qiáng)可形成新的河道，能量弱時(shí)則形成呈扇狀分布的決口席狀砂(見圖4)。

圖2河間砂體野外露頭剖面

圖3薩Ⅱ油層河間砂體分布模式

圖4河間砂體三維空間分布模式

3.2　河間砂體表征參數(shù)

根據(jù)河間砂體三維空間分布模式，經(jīng)過大量統(tǒng)計(jì)確定了河間砂體的表征參數(shù)：頂部泥巖厚度(h)、河道主體砂體深度(hM)、單砂體厚度最小值、最大值及個(gè)數(shù)等參數(shù)。

(1)頂部泥巖厚度：即小層內(nèi)頂部有效砂體或砂巖頂距離小層頂面的距離。它代表了小層內(nèi)頂部砂體發(fā)育的相對位置，如圖3中D24-P269井頂部泥巖厚度h。

(2)河道主體砂體深度：對于河道砂體，若小層上部發(fā)育薄層砂(圖3中D22-508井)，則頂部泥巖厚度(h)不能反映河道主體砂體的位置，可用hM參數(shù)表征河道砂體的位置。該參數(shù)為較厚砂體(如厚度大于0.5 m的砂體)頂距離小層頂面的厚度。

(3)其他參數(shù)：依據(jù)單砂體厚度最小值和最大值可以判斷砂體沉積時(shí)的能量大小；單砂體的發(fā)育個(gè)數(shù)則能反映砂體沉積的韻律特征。

3.3　河間砂體分類

根據(jù)河間砂體的三維空間分布模式及砂體發(fā)育情況，通過與鄰井的河道砂體對照，最終確定了河間砂體的分類標(biāo)準(zhǔn)(見表2)。天然堤與鄰井河道相比，層位偏上，單砂體厚度一般小于1.5 m，有效厚度大于0.2 m，砂巖個(gè)數(shù)通常多于2個(gè)；決口水道單砂體厚度較大，有效厚度一般大于0.5 m，位于層位中下部；河漫灘和決口席狀砂可根據(jù)平面組合加以區(qū)分。

表2　薩Ⅱ油層河間砂體分類標(biāo)準(zhǔn)

4　河間砂體三維自動識別技術(shù)

薩中開發(fā)區(qū)井?dāng)?shù)已達(dá)20 000多口，手工識別河間砂體工作量大，而且人工識別的標(biāo)準(zhǔn)往往不統(tǒng)一。結(jié)合上述河間砂體三維分布模式及分類標(biāo)準(zhǔn)，建立了基于三維空間的河間砂體自動識別技術(shù)。

河間砂體分類識別涉及到的數(shù)據(jù)庫主要包括砂體數(shù)據(jù)庫和小層界限庫。首先將兩庫合并，計(jì)算每個(gè)小層的各項(xiàng)表征參數(shù)，形成判別小層微相的參數(shù)表。然后根據(jù)研究區(qū)河道砂體展布的主體方向(北南向)，利用西東向及北南向的井排數(shù)據(jù)建立每口井的鄰井索引表。最后根據(jù)鄰井是否有河道發(fā)育、河道砂體與待判井砂體的匹配關(guān)系及厚度等分類標(biāo)準(zhǔn)綜合判別河間砂體的微相類型(見圖5)。通過與周圍4口鄰井砂體特征對比，在三維空間上實(shí)現(xiàn)了河間砂體類型的自動識別，提高了河間砂體微相的識別效率和精度。

依據(jù)上述流程，利用Excel VBA編程[16]實(shí)現(xiàn)了三維空間中河間砂體的自動識別。針對薩中開發(fā)區(qū)的高密度井網(wǎng)，通過算法優(yōu)化實(shí)現(xiàn)了一次識別5個(gè)小層4 000多口井的河間砂體自動判別，滿足了生產(chǎn)需要。

圖5河間砂體三維空間識別流程

圖6薩Ⅱ4小層河間砂體微相圖(斷東某區(qū)塊)

5　應(yīng)用分析

利用程序完成了薩中開發(fā)區(qū)斷東區(qū)塊薩二油層組18個(gè)小層4 680口井的河間砂體自動判別。識別結(jié)果可在儲層描述軟件(GPTMap)[17]中自動生成沉積微相底圖，提高了后續(xù)相圖的編制效率和精度(見圖6)，為后續(xù)河間砂的動用狀況及水淹變化特征分析及剩余油挖潛方案的編制提供了可靠的基礎(chǔ)圖件。

6　結(jié)論

(1)依據(jù)取心井資料及野外剖面露頭，結(jié)合薩中開發(fā)區(qū)河間砂體成因類型建立了河間砂體三維分布模式及分類標(biāo)準(zhǔn)。

(2)克服了以往單井單層“點(diǎn)”識別的弊端，建立了河間砂體的三維識別標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)流程，通過程序?qū)崿F(xiàn)了河間砂體的自動識別，提高了識別精度。

(3)該技術(shù)流程通用性強(qiáng)，可推廣到其他沉積環(huán)境相似的油層組或油田。