基于構(gòu)型單元“勢控論”研究與剩余油開發(fā)效果分析

涂 乙，王亞會，閆正和，高永明，魏啟任

（中海石油（中國）有限公司深圳分公司，廣東深圳518067）

0 引言

目前，海上老油田剩余油的深度挖潛將是穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的重要舉措，相對于陸地油田密井網(wǎng)開采，海上油田一般都是大井距開發(fā)、開采難以獲得全面的地質(zhì)資料。利用大膽創(chuàng)新高效開發(fā)理念以及技術(shù)攻關(guān)，提出一套適合海上油田大尺度下的復(fù)合砂體精細解剖理論。針對目前海上老油田含水率高、產(chǎn)量遞減快以及剩余油分布異常復(fù)雜等問題，以小層為基本單元的儲層研究已不能滿足生產(chǎn)需求，研究重點則為小層單砂體精度轉(zhuǎn)向?qū)觾?nèi)單砂體精度，且在充分利用地震地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，研究復(fù)合砂體內(nèi)部單砂體在縱橫向上的連續(xù)性、隔夾層發(fā)育情況以及單砂體之間的接觸關(guān)系等。

國內(nèi)基于構(gòu)型單元“勢控論”研究相對較少。胡光義等［1］提出了海上復(fù)合砂體構(gòu)型理論，論述了復(fù)合砂體構(gòu)型界面、單元、模式、特征以及控制因素；曾祥平［2］將單砂體進一步細分到單一成因單砂體，研究砂體內(nèi)部構(gòu)型及各種微地質(zhì)界面對剩余油的控制作用；張瑞等［3］對儲層內(nèi)部結(jié)構(gòu)差異程度進行了半定量表征研究。因此，僅僅研究復(fù)合砂體構(gòu)型等靜態(tài)控制因素是不夠的，還應(yīng)結(jié)合儲層內(nèi)部流體勢等動態(tài)因素進行分析。本次研究以單砂體構(gòu)型為基本單元，從砂體層內(nèi)油氣運移時間和方向來研究剩余油運移和聚集規(guī)律，提高剩余油預(yù)測精度和準度，以期為海上老油田深度立體挖潛剩余油提供有利的技術(shù)支持。

圖1 Y油田構(gòu)造位置及沉積環(huán)境Fig.1 Structural location and sedimentary environment of Y oilfield

1 Y油田簡況

Y油田是由1985年Y-1 X探井發(fā)現(xiàn)的，油田位于南海珠江口盆地北部坳陷帶惠州凹陷南部，屬于主斷層控制下的逆牽引背斜構(gòu)造，背斜構(gòu)造形態(tài)簡單，圈閉面積小，構(gòu)造幅度低，油田范圍內(nèi)無斷層發(fā)育，構(gòu)造走向為北西—南東向（圖1）。2014年至今采用新平臺開采，目前含水率達到90%，采出程度超過了50%。

Y油田含油層段分布在新近系珠江組，屬于上三角洲平原—三角洲前緣沉積，測井曲線為漏斗形—指形，主要發(fā)育河口壩—席狀砂微相。儲層巖性比較單一，以細—中粒長石石英砂巖為主。主力儲層內(nèi)部夾層不發(fā)育，非主力儲層內(nèi)部夾層發(fā)育，泥質(zhì)條帶和團塊較發(fā)育，非均質(zhì)性較強。

2 精細構(gòu)型解剖

海上油田大井距、稀井網(wǎng)以及鉆取資料昂貴，難以獲得豐富的地質(zhì)資料。根據(jù)鉆井資料顯示，中后期開發(fā)的海上老油田井距大部分在200 m以上，給油田地質(zhì)精細研究帶來了很大的困難。目前，海上高品質(zhì)地震主頻為20～40 Hz，理論上可分辨10～20 m，只能識別大尺度構(gòu)型單元，為了采集高品質(zhì)的地震資料，充分挖掘地震資料信息，在精細地震資料處理與解釋的基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)井資料研究和識別復(fù)合砂體構(gòu)型界面顯得尤為重要［1-3］。儲層精細構(gòu)型解剖，可揭開儲層內(nèi)幕“黑匣子”，聚焦并分析不同期次單砂體對接關(guān)系，解密剩余油運移、聚集真相，助力剩余油精準挖潛。

2.1 復(fù)合砂體構(gòu)型識別與刻畫

Y油田儲層比較發(fā)育，在高品質(zhì)地震資料和沉積背景約束下，復(fù)合砂體界面識別和刻畫主要采用“縱向分期、橫向分界”的方法來實現(xiàn)［3-5］?？v向分期是指以高分辨率層序地層學(xué)中基準面旋回理論為指導(dǎo)，以中期旋回的等時沉積標志為基準，根據(jù)高程差異，構(gòu)建等時時間單元，結(jié)合地震響應(yīng)信息，實現(xiàn)縱向砂體對比（圖2、圖3）。該油田在區(qū)域上發(fā)育不同厚度（2～50 m）的泥巖沉積可作為對比的標志層。

圖2 Y油田復(fù)合砂體地震響應(yīng)刻畫Fig.2 Seismic response characterization of composite sand bodies in Y oilfield

橫向分界是指根據(jù)孤立、側(cè)疊與堆疊區(qū)儲層地震響應(yīng)特征差異（圖2），識別不同級次儲集層構(gòu)型單元形態(tài)、規(guī)模和疊置關(guān)系，并結(jié)合不同期次砂體巖性概率切片、砂體復(fù)合平面圖以及地震反演剖面，以“復(fù)合河道”邊界刻畫為核心，實現(xiàn)不同級次砂體橫向展布（圖4）?；趯油田每一口井巖性資料分析，統(tǒng)計各層段以及層內(nèi)不同期次砂體不同巖性出現(xiàn)的概率，分別繪制不同層段或不同期次砂體概率平面切片，初步界定砂體橫向發(fā)育邊界［圖 4（a）—（c）］。結(jié)合地震砂體屬性反演剖面，可清晰厘清各層段或某一期次砂體橫向展布規(guī)律和范圍，綜合確定砂體在平面上的發(fā)育范圍和規(guī)模。

圖3 Y油田復(fù)合砂體“縱向分期”砂體對比Fig.3 Comparison of vertical staging sand bodies in composite sand bodies in Y oilfield

圖4 Y油田多期砂體反演展布Fig.4 Inversion distribution of multiphase sand bodies in Y oilfield

2.2 不同級次單砂體展布

（1）主力層砂體發(fā)育較厚，夾層規(guī)模小且薄，主要為薄鈣質(zhì)夾層。Y油田主力儲層一般只發(fā)育單期次砂體，縱向上砂體范圍大且連片展布，砂體之間主要為疊置關(guān)系，連通性好，易形成優(yōu)勢滲流通道，采出程度高，剩余油潛力較小［7-10］。

（2）非主力層儲層內(nèi)夾層類別多、規(guī)模較大，發(fā)育泥質(zhì)夾層、鈣質(zhì)夾層和物性夾層，可用來識別單砂體界面［11-13］。以Z9油藏為例，該油藏縱向上發(fā)育3期疊置砂體，砂體展布類型多樣，包括孤立型、側(cè)疊型和堆疊型。圖5中③，④，⑤號小范圍半滲濾型夾層，發(fā)育在1～3個井區(qū)中，厚度為1～2 m，泥質(zhì)體積分數(shù)為20%～30%；②號大范圍半滲濾型夾層，發(fā)育在2個以上的井區(qū)中；①號不滲濾型夾層，厚度大于2 m，泥質(zhì)體積分數(shù)為30%～40%，流體很難滲透推進，這類儲層容易形成次生邊水驅(qū)，可改善剩余油驅(qū)替類型，定位挖潛潛力砂體，生產(chǎn)井往往表現(xiàn)出高產(chǎn)高效長命的效果。

同時，表1定量統(tǒng)計了Y油田夾層的分布數(shù)據(jù)，并研究了夾層與生產(chǎn)井生產(chǎn)效果之間的關(guān)系，在夾層分布模式2和夾層分布模式3的情況下，生產(chǎn)井對剩余油的挖潛效果較好，這2種模式主要集中在非主力油藏，因此，非主力油藏是剩余油挖潛的目標。

圖5 Y油田Z9油藏近東西向砂泥巖對比Fig.5 Comparison of near WE sandstone and mudstone of Z9 reservoir in Y oilfield

表1 Y油田夾層分布模式統(tǒng)計Table 1 Interlayer distribution patterns in Y Oilfield

3 “勢控論”剩余油分布模式

3.1 “勢控論”基本原理

Y油田天然能量充足，關(guān)停后再開發(fā)，儲層內(nèi)部的油水勢發(fā)生了變化，導(dǎo)致剩余油重新運移—聚集。根據(jù)蒲玉國等［6］、常海燕等［7］、韓大匡［8］的研究成果，流體勢是指在某一基準參考面，某一滲流單元內(nèi)單位質(zhì)量流體所具有的總的機械能［6-8］。該單元內(nèi)某一點對應(yīng)的油勢、水勢計算公式為

式中：φo為油勢，m·m/s2；φw為水勢，m·m/s2；g 為重力加速度，m/s2；z為測點高程，m；ρw為水密度，g/m3；ρo為油密度，g/m3；h 為總壓頭，m。

將式（1）與式（2）聯(lián)立求解得

在特定的油藏內(nèi)，ρw/ρo與 (ρw- ρo)/ρo為一定值，ho的大小只與hw和z有關(guān)。

在靜水情況下，hw為一定值，ho的大小只與z測點高程有關(guān)，即在含油構(gòu)造范圍內(nèi)，油水界面呈水平狀態(tài)，構(gòu)造閉合區(qū)則為低勢區(qū)（圖6）。

圖6 Y油田流體勢模式（據(jù)文獻［6］修改）Fig.6 Fluid potential model in Y oilfield

在動水情況下，ho的大小由hw和z共同確定，hw隨著巖層方向下傾遞降時，ho等值線不再處于水平狀態(tài)，油水界面表現(xiàn)出傾斜或彎曲狀態(tài)，傾斜程度的大小取決于油水密度差與水頭遞降梯度，在受到油藏內(nèi)靜態(tài)遮擋元素（構(gòu)造或者地層）的作用下，形成低勢閉合區(qū)。

3.2 “勢控論”剩余油分布模式

根據(jù)構(gòu)型單元內(nèi)油、氣、水的運移規(guī)律，油、氣、水三相運移方向遵循從高勢區(qū)流向低勢區(qū)，并在低勢閉合區(qū)運聚成藏。“勢控論”的核心是“勢”的形成與閉合?！皠荨毙纬傻倪^程就是油、氣、水在油藏圈閉內(nèi)由高勢區(qū)向低勢區(qū)運移的過程［6-8］。根據(jù)剩余油的“勢控論”理論，綜合考慮剩余油富集靜態(tài)和動態(tài)主控因素，建立了“動態(tài)富集再生油藏成藏模式”，即在井控程度低、有巖性邊界遮擋以及勢能較低的區(qū)域內(nèi)形成低勢閉合區(qū)（圖7）。低勢閉合區(qū)的形成是剩余油具備經(jīng)濟性、可動性的前提條件。

原始油氣成藏的運移時間跨度是以“地質(zhì)時代”為尺度。動態(tài)運移—聚集—成藏，形成再生潛力區(qū)或“再生油藏”的時間跨度以“年”為尺度［9-13］。Y油田由于大位移井井況差，井漏嚴重，遞減及含水率上升較快，采出程度偏低，無法有效開發(fā)剩余油潛力，因此，于2011年基本關(guān)停了所有生產(chǎn)井。2014年依托新平臺實施調(diào)整井開發(fā)生產(chǎn)，這就為剩余油運移—再聚集創(chuàng)造了時間。

3.2.1 主力層剩余油聚集規(guī)律

主力油藏（Z11，Z13）儲集層物性好，孔隙度大于20%，滲透率大于380 mD，油藏厚度較大，泥質(zhì)含量較低，砂體連片發(fā)育，橫向上以堆疊接觸方式為主，原油流體具有輕質(zhì)、低黏度等特點，發(fā)育優(yōu)勢流動通道，初期產(chǎn)量很高，底水錐進速率很快，油井見水早，含水率近100%。對于具有邊底水能量的高滲性厚層輕質(zhì)油油藏，剩余油的分布主要由井網(wǎng)構(gòu)造共同控制，剩余油主要集中在井控低、勢能低的構(gòu)造高部位，零星散落的可動剩余油在較短時間（1 a左右）內(nèi)可較快地運移，并富集在構(gòu)造的高部位，主力油藏剩余油從開發(fā)調(diào)整階段零散分布，需要1 a以上時間，動態(tài)運聚在低勢閉合區(qū)（構(gòu)造高部位）形成一定規(guī)模剩余油［圖7（b）］，主力油藏剩余油一般運移聚集時間短，儲量規(guī)模小。

3.2.2 非主力層剩余油聚集規(guī)律

非主力層儲層非均質(zhì)性較強，砂體接觸關(guān)系復(fù)雜，包括堆疊、側(cè)疊和孤立型，影響著剩余油的分布。以Z9油藏為例，該油藏主要物源來自北西—南東方向，Y-14-2井位于圈閉北西方向構(gòu)造低部位，于2013年關(guān)停；Y-24-2井位于圈閉相對高部位，于2011年關(guān)停，其余井均在2009年之前全部關(guān)停。2009年Z9油藏構(gòu)造南邊剩余油分布比較分散，主要零星散落在構(gòu)造圈閉四周，高部位幾乎沒有剩余油聚集。經(jīng)過3 a多的時間運移聚集，2013年ODP設(shè)計時期開發(fā)區(qū)南邊剩余油聚集了一定規(guī)模；2015年初調(diào)整井陸續(xù)投產(chǎn)開采，剩余油聚集規(guī)模進一步擴大。

基于Z9儲層構(gòu)型單元流體勢分析，在物源方向形成高勢區(qū)，同時受巖性邊界控制而形成剩余油相對富集的低勢閉合區(qū)，非主力層低勢閉合區(qū)剩余油的儲量豐度高，具有一定規(guī)模和經(jīng)濟性，是剩余油挖潛的重點潛力區(qū)。

根據(jù)油、氣、水遵循從高勢區(qū)向低勢區(qū)運移規(guī)律，該層零散分布的剩余油，至少需3 a以上的時間進行運移和聚集，并在低勢閉合區(qū)形成動態(tài)富集再生油藏模式。薄層泥質(zhì)夾層縱向上疊置延緩了流體的流動，經(jīng)過10 a以上的油水動態(tài)運聚，剩余油逐漸向低勢區(qū)及構(gòu)造相對高部位富集。

圖7 Y油田動態(tài)富集再生油藏模式Fig.7 Dynamic enrichment and regeneration reservoir model in Y oilfield

4 剩余油挖潛效果

4.1 主力油藏生產(chǎn)效果

Z13油藏經(jīng)過1 a左右的時間剩余油動態(tài)運聚成藏，2015年初在Z13油藏構(gòu)造高部位投產(chǎn)Y1-5 H1井，前3個月平均日產(chǎn)油高達200 m3，平均含水率僅為1.8%，2015年底含水率達到60%，含水率上升較快，進入了高含水率開發(fā)時期。

Z11油藏于2014年底在構(gòu)造高部位投產(chǎn)Y1-8 H井，前3個月平均日產(chǎn)油超過300 m3，平均含水率僅為19.8%，2015年初含水率迅速突破60%，進入了高含水率開發(fā)時期，截至2018年7月含水率已經(jīng)超過90%，日產(chǎn)量下降了約3/4，日產(chǎn)油下降較快。

主力油藏生產(chǎn)井均表現(xiàn)出高產(chǎn)高效短命的生產(chǎn)效果，說明構(gòu)造高部位有剩余油聚集。由于主力油藏易形成優(yōu)勢通道，剩余油規(guī)模較小，符合實際生產(chǎn)動態(tài)。

4.2 非主力油藏生產(chǎn)效果

非主力油藏（Z5-1，Z5-2，Z6-1，Z6-2，Z8，Z9，Z12）模式，2次關(guān)停調(diào)整為剩余油運移創(chuàng)造了條件。非主力油藏經(jīng)過3 a以上的時間，剩余油在低勢閉合區(qū)聚集成藏。

2015年初，Z9油藏低勢閉合區(qū)投產(chǎn)Y1-6 H井，前3個月平均日產(chǎn)油超過250 m3，平均含水率僅為3.6%，Y1-6 H井已穩(wěn)產(chǎn)接近4 a，且含水率上升較緩慢，截至2018年4月，含水率小于40%，穩(wěn)產(chǎn)時間較長；同年，在Z9油藏構(gòu)造高部位投產(chǎn) Y1-3 H井，實際前3個月平均日產(chǎn)油小于60 m3，平均含水率高達79.3%，截至2017年8月，含水率已達到100%，現(xiàn)已關(guān)停，遠低于低勢閉合區(qū)Y1-6 H井的生產(chǎn)效果。

開發(fā)生產(chǎn)井效果表明：低勢閉合區(qū)生產(chǎn)井表現(xiàn)出高產(chǎn)高效長命的生產(chǎn)效果。剩余油運移聚集形成再生油藏模式與生產(chǎn)動態(tài)認識是一致的。

在Y油田其他非主力油藏Z5-2，Z6-1，Z8和Z12低勢閉合區(qū)已部署生產(chǎn)井、定向井和水平井，初期平均日產(chǎn)量均達到了200～300 m3，日產(chǎn)能較高，也說明了在受巖性邊界和流體勢綜合控制而形成的低勢閉合區(qū)挖潛剩余油的正確性。

5 結(jié)論

（1）海上大井距條件下復(fù)合砂體識別和刻畫對高品質(zhì)地震資料依懶性大，結(jié)合生產(chǎn)井資料研究和識別復(fù)合砂體構(gòu)型界面，能大大提高砂體邊界的刻畫精度。

（2）基于構(gòu)型單元進行“勢控論”研究，主力油藏零星散落的可動剩余油能較短時間內(nèi)（約1年），富集在井控低、構(gòu)造高部位的低勢閉合區(qū)，生產(chǎn)井表現(xiàn)為高產(chǎn)短命生產(chǎn)效果；非主力油藏零星散落的可動剩余油約3年以上時間，運移聚集在井控低、巖性邊界遮擋的低勢閉合區(qū)，生產(chǎn)井表現(xiàn)出高產(chǎn)高效長命的生產(chǎn)效果，是剩余油挖潛的重點潛力區(qū)。

（3）構(gòu)型精細解剖與“勢控論”結(jié)合，構(gòu)建的“動態(tài)運聚再生油藏模式”，拓展了剩余油挖潛研究思路和方向，對該類中后期老油田剩余油挖潛具有重要的戰(zhàn)略意義。