蘇里格25區(qū)塊有效儲集層空間展布特征研究與應(yīng)用

陳凌云 王玉善 李國良 房金偉 趙全國 邵映明 鄧東東

(中國石油渤海鉆探油氣合作開發(fā)分公司)

0 引 言

蘇25區(qū)塊位于蘇里格氣田中北部，其主要構(gòu)造特征為一寬緩的西傾單斜，坡降3～10 m/km；單斜背景上發(fā)育多排北東-南西走向的低緩鼻隆，幅度10～20 m。根據(jù)不同構(gòu)造部位鉆井資料研究表明，蘇里格氣田氣藏分布受構(gòu)造影響不明顯，主要受砂巖的橫向展布和儲集物性變化所控制[1]。

蘇25區(qū)塊上古生界地層自下而上發(fā)育著石炭系本溪組以及二疊系太原組、山西組、下石盒子組、上石盒子組和石千峰組，總沉積厚度在700 m左右，其主要含氣層段位于下石盒子組和山西組，目的層埋藏深度在3 200 m左右，為砂泥巖地層。該區(qū)塊氣藏分布嚴(yán)格受這套砂巖的橫向展布和儲集物性變化所控制，是一個(gè)低壓、低孔、低滲透、低豐度且以河流砂體為主體儲集層的大面積分布的巖性氣藏[2]。

經(jīng)過多年開發(fā)，蘇25區(qū)塊共完鉆井位450口，富集區(qū)井網(wǎng)基本完善，可供鉆探的目標(biāo)很少，而富集區(qū)外圍鉆探程度相對較低，儲集層橫向相變較快，氣層比較分散，鉆探難度較大，為了提高開發(fā)效益，通過井筒與地震資料緊密結(jié)合，應(yīng)用地震屬性分析、烴類檢測等技術(shù)確定目的層段儲集層砂體空間展布特征和分布規(guī)律，評價(jià)有利含氣目標(biāo)區(qū)進(jìn)行產(chǎn)能建設(shè)部署，實(shí)現(xiàn)區(qū)塊持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)開發(fā)。

1 研究方法及成果

1.1 技術(shù)流程

綜合蘇25區(qū)塊地震、測井及地質(zhì)資料展開精細(xì)地質(zhì)研究，總結(jié)儲集層巖性、電性、物性及地震響應(yīng)特征，在井筒與地震資料相結(jié)合的情況下，通過對開發(fā)成熟區(qū)進(jìn)行地質(zhì)解剖確定地震屬性與儲集層展布特征的對應(yīng)關(guān)系，選取相關(guān)性強(qiáng)的地震屬性結(jié)合沉積相分布規(guī)律作為約束條件，建立地質(zhì)、地震相互融合的三維地質(zhì)建模，進(jìn)行有效儲集層砂體空間展布的預(yù)測和描述，配合儲集層含氣性預(yù)測技術(shù)開展綜合評價(jià)，優(yōu)選有利建產(chǎn)區(qū)，為儲量計(jì)算和井位部署提供重要依據(jù)。研究流程如圖1所示。

1.2 沉積儲集層特征

蘇25區(qū)塊主要目的層是上古生界下石盒子組盒8段，其次為山西組山1段。盒8段屬于辮狀河沉積體系，發(fā)育有河道和漫灘亞相，主要沉積微相類型有河床滯留、心灘和廢棄河道；山1段屬曲流河三角洲平原亞相，主要沉積微相類型有曲流河分流河道、天然堤、決口河道、決口扇、河間洼地等。

砂體總體具有“縱向多層疊置、平面復(fù)合連片”的特征，孔隙度分布區(qū)間為7%～11%，平均9%；滲透率主要分布區(qū)間為0.1～3.0 mD，平均0.63 mD。蘇25區(qū)塊縱向多層含氣，單層有效厚度較薄，整體盒8下段有效儲集層分布較連續(xù)，盒8上、山1段分布相對孤立。有效儲集層以氣層為主，含部分差氣層及含氣層，水層比較少見。從有效儲集層鉆遇率看(圖2)，主要目的層為盒8段及山1段，且在盒5、盒6、盒7以及山2段、太原組均有氣層發(fā)現(xiàn)，但細(xì)分層位的氣層鉆遇率均在20%以下，氣層鉆遇率超過50%的只有盒8下22。有效儲集層發(fā)育與儲集層物性呈較好的正相關(guān)關(guān)系，整體上北部物性好于南部。

圖1 有效儲集層研究思路流程

圖2 層位鉆遇率分布

1.3 儲集層地震響應(yīng)特征及屬性分析

為進(jìn)一步研究儲集層地震響應(yīng)特征，將過井地震剖面特征與巖性地質(zhì)剖面進(jìn)行對比，確定各種巖性組合在地震剖面上的響應(yīng)特征，不同的巖性組合在地震剖面上地震響應(yīng)特征不同，井震結(jié)合對地震剖面進(jìn)行對比追蹤解釋，可以初步確定不同的巖性組合在平面上的分布趨勢，來推測河道砂體橫向展布特征及其地震響應(yīng)關(guān)系，進(jìn)一步與單井各種電測曲線進(jìn)行相關(guān)性擬合，優(yōu)選與有效儲集層具有較好相關(guān)性的地震屬性數(shù)據(jù)體。

1.3.1 儲集層地震響應(yīng)特征

由合成地震記錄標(biāo)定結(jié)果可知，盒8上段至山1段地層在地震剖面上的反射一般包括“兩谷一峰”，隨著巖性及含氣性變化，“兩峰一谷”反射同相軸的振幅強(qiáng)弱、頻率及連續(xù)性在橫向上也發(fā)生變化。蘇25區(qū)塊內(nèi)盒8段至山1段單砂體厚度變化較明顯，從幾米到十幾米不等，而由于該區(qū)地質(zhì)條件的限制，通過精細(xì)目標(biāo)處理技術(shù)重新處理的二維地震資料在主要目的層盒8段至山1段視主頻在35 Hz左右，地震資料能分辨的地層厚度在30 m左右，顯然單砂體在地震剖面上難以分辨，因此，本次研究以盒8上段、盒8下段及山1段的大套砂體為出發(fā)點(diǎn)分析各層砂體的發(fā)育程度及其地震響應(yīng)關(guān)系。

根據(jù)該區(qū)的地震資料，將剖面上含氣井的地震反射特征分為五類，分別為強(qiáng)振幅反射、較強(qiáng)振幅反射、中振幅反射、較弱振幅反射及弱振幅反射。在此基礎(chǔ)上，對區(qū)內(nèi)所有含氣井地震反射特征進(jìn)行分層系統(tǒng)計(jì)(表1)，以確定區(qū)內(nèi)有利的地震反射類型[3]。

從統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，不同的層位中有利地震反射特征不同。盒8上段含氣井地震反射特征主要以弱振幅反射與較弱振幅反射為主(表1)，占該層含氣井總量的85.9%，同時(shí)伴有少量中振幅反射，幾乎沒有較強(qiáng)振幅反射與強(qiáng)振幅反射。盒8下段含氣井地震反射特征主要以較弱振幅反射、中振幅反射及較強(qiáng)振幅反射為主(表1)，占該層含氣井總量的87.6%，弱振幅反射與強(qiáng)振幅反射少見。山1段含氣井地震反射特征則以中振幅反射與較強(qiáng)振幅反射為主(表1)，占該層含氣井總量的68.9%，同時(shí)伴有少量強(qiáng)振幅反射，弱振幅反射與較弱振幅反射少見。

此外，當(dāng)?shù)卣鹩涗浗?jīng)過含油氣的地層時(shí)，地震記錄的低頻段能量會相對增強(qiáng)，而高頻段能量相對減弱，即“低頻共振、高頻衰減”，故砂巖儲集層含氣后，與相鄰不含氣地層在地震剖面上會表現(xiàn)為地震反射強(qiáng)度的變化(強(qiáng)振幅反射減弱，弱振幅反射增強(qiáng))[1]，產(chǎn)能較好的氣層很少出現(xiàn)特別強(qiáng)或特別弱的地震反射。地震波形的總體變化與巖性和巖相的變換密切相關(guān)，通過對地震波形進(jìn)行有效分類，找出波形變化的總體規(guī)律，從而達(dá)到認(rèn)識地震相變化規(guī)律的目的，為有效儲集層分布特征分析打下基礎(chǔ)。

1.3.2 波阻抗反演屬性體分析

對工區(qū)內(nèi)所有井的聲波、密度、電阻率及中子孔隙度的測井響應(yīng)特征進(jìn)行綜合對比分析，本區(qū)氣層的主要電性特征為低自然伽馬、相對低密度(與致密砂巖比)、低補(bǔ)償中子；高電阻率、高時(shí)差；大幅度自然電位異常，氣層速度特征表現(xiàn)為低速，與干砂巖有明顯的速度差異，含氣層速度較氣層高，與干砂巖接近。純泥巖的速度范圍與氣層速度范圍重疊[4]。氣層密度特征較含氣層、干砂巖、泥巖明顯的降低，各種巖性的速度、密度及波阻抗范圍見表2。

通過波阻抗反演數(shù)據(jù)體與單井各種電測曲線進(jìn)行相關(guān)性擬合，發(fā)現(xiàn)波阻抗數(shù)據(jù)體與自然伽馬GR具有較好的相關(guān)性，兩者呈較明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系。通過GR與孔隙度的相關(guān)性分析，得出兩者也具有較明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，且可以較好地區(qū)分氣層、差氣層及干層等信息。

1.4 有效儲集層地質(zhì)模型

工區(qū)屬性建模策略主要是以井震結(jié)合、動態(tài)修正的方法對蘇25區(qū)塊的屬性分布、有效儲集層展布進(jìn)行建模。關(guān)鍵在于利用地震、測井成果建立融合屬性體，并在變差函數(shù)分析的基礎(chǔ)上，約束建立三維孔隙度、滲透率、含水飽和度及有效儲集層模型。

1.4.1 約束條件分析

為了充分應(yīng)用地震在儲集層橫向預(yù)測中的作用，選取與測井GR曲線具有較好相關(guān)性的波阻抗反演數(shù)據(jù)體約束建立GR的三維屬性體，再用GR屬性體約束建立孔隙度、滲透率、含水飽和度等參數(shù)模型。

表1 蘇25區(qū)塊含氣井剖面特征統(tǒng)計(jì)

表2 三維區(qū)塊巖石物理參數(shù)統(tǒng)計(jì)

首先，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行GR場的反演，先輸入GR曲線與波阻抗數(shù)據(jù)體，匹配訓(xùn)練對，形成學(xué)習(xí)樣本集，建立一系列與實(shí)際測井GR相近的地震特征，以此為標(biāo)準(zhǔn)反演GR。通過分析，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)反演得到的數(shù)據(jù)體更能反映砂巖在三維空間的展布。盒8上、盒8下、山1段的烴檢含氣性預(yù)測數(shù)據(jù)體更能反映有效砂體在平面的展布，因此以含氣性檢測數(shù)據(jù)作為協(xié)同約束條件，采用序貫指示方法對反演的GR數(shù)據(jù)體進(jìn)行修正，得到波阻抗、烴檢雙重約束的地震融合屬性體，用以約束屬性建模(圖3)。

1.4.2 變差函數(shù)分析

在進(jìn)行屬性建模前要對粗化的孔隙度、滲透率、含水飽和度數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制，去除奇異值， 并對其進(jìn)行數(shù)據(jù)變換及變差函數(shù)分析。

(1)數(shù)據(jù)變換：主要為截?cái)嘧儞Q，即截除一些由于測井解釋造成的異常低值和異常高值，使井參數(shù)符合正常分布。對于滲透率而言，一般要對其進(jìn)行對數(shù)變換，建模后，再進(jìn)行反變換[2]。

(2)正態(tài)得分變換：序貫高斯模擬方法要求模擬的參數(shù)具有正態(tài)分布特征，因此首先對孔隙度、滲透率等屬性參數(shù)進(jìn)行正態(tài)得分變換，使其符合高斯分布，建模后進(jìn)行反變換。

變差函數(shù)是區(qū)域化變量空間變異性的一種度量，反映了空間變異程度隨距離變化的特征。變差函數(shù)強(qiáng)調(diào)三維空間上的數(shù)據(jù)構(gòu)形，從而可定量地描述區(qū)域化變量的空間相關(guān)性，即地質(zhì)規(guī)律所造成的儲集層參數(shù)在空間上的相關(guān)性[3]。變差函數(shù)的變程大小不但能反映某區(qū)域化變量在某一方向上變化性的大小，而且能大體上反映出區(qū)域化變量的載體(如儲集層砂體)在這個(gè)方向上的平均尺度，因此可以利用變程來反映儲集層參數(shù)的影響范圍[4]，從而達(dá)到預(yù)測砂體大小及分布規(guī)律的目的。變差函數(shù)曲線分析目的就是找出適合的變程值。

圖3 波阻抗、烴檢雙重約束地震融合屬性體

主要含氣層位孔隙度、滲透率、含水飽和度的變差函數(shù)分析，各屬性參數(shù)相應(yīng)的主變程、次變程、垂向的值表征了各屬性參數(shù)在水平方向及垂直方向的非均質(zhì)性。一般變程越大，非均質(zhì)性越弱；變程越小，非均質(zhì)性越強(qiáng)。

對每一種屬性進(jìn)行細(xì)分層位的數(shù)據(jù)變換及變差函數(shù)分析后，利用波阻抗、烴檢雙重約束的地震融合屬性體作為協(xié)同約束條件，采用序貫高斯模擬方法，約束建立孔隙度模型。

模擬結(jié)果顯示，蘇25區(qū)塊整體儲集層非均質(zhì)性較強(qiáng)，采用融合體約束建立的孔隙度模型與地震預(yù)測結(jié)果趨于一致，同時(shí)符合精細(xì)地質(zhì)研究的認(rèn)識。滲透率及含水飽和度模型則以孔隙度作為協(xié)同約束條件，在變差函數(shù)分析的基礎(chǔ)上，采用序貫高斯模擬方法約束建立(圖4)。

圖4 三維屬性模型分布圖

1.4.3 有效儲集層模型

有效儲集層模型(NTG模型)的實(shí)現(xiàn)是地質(zhì)建模中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它對模型的地質(zhì)儲量、儲集層的連通關(guān)系等都有非常大的影響[4]。由于蘇25區(qū)塊各細(xì)分層位凈毛比多小于50%，總體呈現(xiàn)厚砂薄儲的特征，有效儲集層規(guī)模小，連通性較差，如何實(shí)現(xiàn)有效儲集層建模，是實(shí)現(xiàn)該區(qū)精細(xì)地質(zhì)建模的關(guān)鍵。本次建模根據(jù)區(qū)塊有效儲集層下限標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置孔隙度>5%、滲透率>0.1 mD、含氣飽和度>55%的網(wǎng)格為有效網(wǎng)格，賦值為1，其他為無效網(wǎng)格，賦值為0，據(jù)此建立了有效儲集層分布模型。從有效儲集層的分布上看，其分布與單井解釋的氣水層分布較吻合，井間分布受沉積、儲集層展布控制明顯，分布概率與單井一致(圖5)。

圖5 盒8下有效儲集層平面分布(模型)

1.5 有利區(qū)評價(jià)

有利區(qū)圈定以主力含氣層段盒8、山1段Ⅰ、Ⅱ類有效儲集層分布為基礎(chǔ)，參考單井初期日產(chǎn)氣量、累產(chǎn)氣量分布等動態(tài)分析成果綜合確定。合計(jì)優(yōu)選有利目標(biāo)區(qū)3個(gè)(表3、圖6)，共217.6 km2，新增可動用地質(zhì)儲量112×108m3，平均儲量豐度1.02×108m3/km2。

表3 有利區(qū)評價(jià)情況統(tǒng)計(jì)

有利目標(biāo)區(qū)1：位于工區(qū)東北部，主要目標(biāo)層位為盒8段，面積100.8 km2，合計(jì)新增可動用地質(zhì)儲量51×108m3，平均儲量豐度1.01×108m3/km2。該區(qū)整體位于蘇25區(qū)塊兩大主體河道的東北支，有效儲集層以Ⅰ類為主，連片發(fā)育，區(qū)內(nèi)單井生產(chǎn)效果較好。

有利目標(biāo)區(qū)2：位于工區(qū)中南部，主要目標(biāo)層位為盒8、山1段，面積72.1 km2，合計(jì)新增可動用地質(zhì)儲量33×108m3，平均儲量豐度1.10×108m3/km2。該區(qū)為蘇25區(qū)塊目前的主體開發(fā)區(qū)，井網(wǎng)較完善，地質(zhì)認(rèn)識較清楚，區(qū)內(nèi)高產(chǎn)氣井相對較多。該區(qū)整體位于蘇25區(qū)塊兩大主體河道的北部匯聚帶，有效儲集層以Ⅰ、Ⅱ類為主，連片發(fā)育。

圖6 盒8段Ⅰ、Ⅱ類儲集層平面分布

有利目標(biāo)區(qū)3：位于工區(qū)西南部，主要目標(biāo)層位為盒8段，面積44.7 km2，合計(jì)新增可動用地質(zhì)儲量28×108m3，平均儲量豐度0.95×108m3/km2。該區(qū)處于有利沉積相帶和儲集層發(fā)育帶上，河道砂體發(fā)育，儲集層物性較好。中西部富集區(qū)盒8段地震相振幅變化大，連續(xù)性較差，目的層儲集層較發(fā)育。根據(jù)AVO剖面分析，目的層遠(yuǎn)近道振幅變化大，局部含氣性指示明顯。

2 應(yīng)用效果

通過有效砂體空間展布分析，優(yōu)選有利目標(biāo)區(qū)，優(yōu)化井位部署，2018-2019年在蘇25區(qū)塊共部署直叢井井位54口，目前完鉆井位36口，靜態(tài)Ⅰ+Ⅱ類井比例達(dá)到94.4%，在區(qū)塊穩(wěn)產(chǎn)期保持了較高的開發(fā)指標(biāo)。

3 結(jié)束語

在常規(guī)地質(zhì)手段難以分析、識別氣藏有效儲集層空間展布特征的情況下，通過應(yīng)用井震融合、協(xié)同約束建立隨機(jī)地質(zhì)模型，實(shí)現(xiàn)二維地震資料在蘇25區(qū)塊建模中的成功應(yīng)用。結(jié)合鉆井、測井及試井等資料的分析和研究，刻畫有效砂體空間展布，優(yōu)選有利區(qū)進(jìn)行井位部署取得較好的鉆探效果，為當(dāng)前實(shí)現(xiàn)增儲挖潛、尋找剩余氣分布提供技術(shù)支撐。