海上大井距油田河流相儲層研究方法

陳 飛，范廷恩，范洪軍，蔡文濤，王夏斌

中海油研究總院有限責(zé)任公司，北京

1. 研究背景

海上油田開發(fā)投資大、風(fēng)險高。海上油田開發(fā)受到地質(zhì)油藏與海洋環(huán)境等地下和地面雙重因素影響，開發(fā)所面臨的問題與陸地有相當(dāng)大的差異。海上油田平臺工程造價、生產(chǎn)操作費都很高，開發(fā)投資及經(jīng)濟效益，受油田規(guī)模、油氣品質(zhì)、單井產(chǎn)能、井?dāng)?shù)、井深，以及水深、離岸距離、海況(波浪、洋流、海冰、臺風(fēng)等)、氣象等海洋環(huán)境諸多因素的制約[1] [2]。因而，海上油氣田的開發(fā)所采用的技術(shù)復(fù)雜、投資高、風(fēng)險大，此外，海上油田開發(fā)是否具有經(jīng)濟效益也是必須解決的重要問題[3]。

海上油田具有大井距、稀井網(wǎng)的特點。海上油田缺少探井的鉆探，這對油田的早期認(rèn)識造成了很大的局限性；即便是在開發(fā)投產(chǎn)階段海上油田也只是采用350～400 m 的大井距開發(fā)，超出了一個沉積體的范圍，這就給油田地質(zhì)研究帶來了很大的困難；同時，由于完井費用高昂，同時受開發(fā)周期的限制，生產(chǎn)過程中對于鉆井資料的再收集和再研究的程度受限，導(dǎo)致海上油田整體研究程度相對陸上油田較低[4]。

海上油田地質(zhì)研究條件受限、地質(zhì)油藏條件復(fù)雜，海上油田儲層為河流三角洲沉積的砂體，尤其是渤海油田此類儲層更為發(fā)育，儲層非均質(zhì)性強、相變快，切割和疊合導(dǎo)致相互鑲嵌，埋藏淺、含油層數(shù)多、含油井段長、存在多個油水系統(tǒng)且關(guān)系復(fù)雜[1] [5]；儲層物性好、滲透率高、膠結(jié)疏松、油井出砂嚴(yán)重、流體性質(zhì)較差，儲層內(nèi)部夾層分布影響水驅(qū)效果。陸上油田對于復(fù)雜儲層沉積，在大慶油田和勝利油田的小井距開發(fā)實驗區(qū)塊都進行了關(guān)于河流相復(fù)雜儲層的探索和研究，但他們對儲層的構(gòu)型解剖往往是基于50 m 左右的小井距進行的[6]。

受高開發(fā)成本的制約，鉆井密度低、開發(fā)井距大、資料相對較少，采用常規(guī)技術(shù)難以實現(xiàn)對儲集層的精細描述[7]。僅僅從單井資料出發(fā)，依靠傳統(tǒng)的“巖電結(jié)合”技術(shù)劃分沉積微相是不夠的。因此，海上油田必須大膽創(chuàng)新高效開發(fā)理念并探索相應(yīng)的地質(zhì)新思路和新方法的研究，將其創(chuàng)新突破盡快轉(zhuǎn)變?yōu)檫m用技術(shù)，才有可能奠定海上大井距油田高效開發(fā)的堅實技術(shù)基礎(chǔ)[1] [8]。但是，海上油田往往能夠采集到更高品質(zhì)的地震資料，通過地質(zhì)與地震的結(jié)合[9]，對地震資料空間可識別的砂體復(fù)合成因組合進行分析，可以克服海上大井距的缺點，準(zhǔn)確預(yù)測儲層的空間分布[4] [10] [11] [12]。

2. 存在問題

隨著開發(fā)程度的提高，我國大多數(shù)主力油田進入開發(fā)后期階段，以高含水為特征，注采矛盾日益突出，剩余油的分布也越來越復(fù)雜，碎屑巖油氣儲層構(gòu)型的研究，直接影響到油氣藏開發(fā)效果，如何進行精細構(gòu)型表征關(guān)系到能否正確量化開發(fā)指標(biāo)、或者能否正確描述剩余油分布進而有效減少低效井比例。

由于地下儲層的內(nèi)部薄夾層多、規(guī)模小，單層厚度低于地震分辨率，因此，對地下儲層精細構(gòu)型研究存在一定困難。而傳統(tǒng)的儲層構(gòu)型研究方法是在野外露頭和現(xiàn)代沉積儲集體研究的基礎(chǔ)上，綜合運用巖心、錄井、測井、地震和動態(tài)等資料揭示地下儲集層構(gòu)型特征。目前對于陸上密井網(wǎng)的地下儲層預(yù)測方法比較成熟，但是對海上相對大井距條件下儲層內(nèi)部構(gòu)型的空間分布預(yù)測亦缺乏有效的研究方法。

河流相儲層是重要的陸相碎屑巖儲層之一，在我國東部中新生代含油氣盆地中占重要比例，探明地質(zhì)儲量占渤海海域總探明地質(zhì)儲量的53%，產(chǎn)量占渤海海域產(chǎn)量的64% [5]。河流相儲層非均質(zhì)性強，具有相變快、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、復(fù)合河道變化大等特點，縱向上具有多級次的旋回性，平面微相組合復(fù)雜，這是導(dǎo)致地下儲層構(gòu)型研究困難的根本原因[11]。

地下儲層構(gòu)型分析主要依靠鉆井資料，鉆井資料的缺少是不可逾越的障礙，即使是在油田開發(fā)中后期密井網(wǎng)條件下的100 m 井距，仍大于構(gòu)型單元的規(guī)模。目前無論陸上還是海上油田井網(wǎng)井距一般都要大于100 m，因此絕大部分油田都是屬于稀疏井網(wǎng)油田[13]，同時地震信息通常只能識別大尺度的構(gòu)型單元(復(fù)合砂體)，對于小尺度構(gòu)型單元(單砂體)的識別存在一定難度。目前海上高品質(zhì)地震主頻范圍約在20～40 Hz，理論可分辨10～20 m 的地層[14] [15]。在面向開發(fā)尺度的曲流河儲層研究中，地震資料分辨率之下的沉積單元和沉積界面的穿時性和多解性是急需解決的重要問題，而這也正是地下儲層構(gòu)型研究的一個重要難題。

3. 研究尺度

在海上油田河流相儲層表征過程中，由于缺少類似沉積露頭描述，無法獲得真實的河流儲層分布參數(shù)；在油田開發(fā)前期，測井信息嚴(yán)重不足，在油田開發(fā)中后期，井距比較大，井間儲層建模的隨機性較大；利用地震約束，地震信息與測井信息存在含義及尺度不一致問題。海上油田井少、地震信息豐富，將鉆井的“一孔之見”，以地震為空間載體外推拓展，對地質(zhì)體的描述尺度應(yīng)為多少，這些都決定了海上油田開發(fā)地質(zhì)研究的精度。用于描述油藏的資料種類很多，從厘米級的巖心資料直到公里級的地震資料，它們所代表的對象有很大的差異，把不同尺度的資料有效綜合到一個模型中就必須考慮海上油田開發(fā)地質(zhì)研究精度的問題。對于開發(fā)生產(chǎn)來說，儲層的認(rèn)識是無止境的，儲層的細分當(dāng)然越細越好，然而事實上則只能適可而止，因而對于海上油田儲層的研究要把握好一個“度”。

海上油田在開發(fā)中后期的井距一般比較大(200～350 m)，井點描述的儲層可以達到幾米級別，但其表征的是儲層縱向上的關(guān)系，且只有井點資料。而地震資料可以描述的地質(zhì)體的范圍在幾十米級別，因此，對于橫向及縱向幾米級別的地質(zhì)體是很難表征出來的。由于資料的限制，海上油田即使在開發(fā)中后期，地質(zhì)體的描述精度也只能在幾十米級的范圍，而達不到陸上油田的幾米級別。海上大井距河流相油田不僅需要識別曲流河河谷的宏觀發(fā)育形態(tài)，還需要對河谷內(nèi)的曲流點壩復(fù)合單元進一步刻畫，識別出次一級的點壩復(fù)合體邊界。這就需要對河流相沉積體作為一個三維空間的成因體進行解釋，充分利用曲流河沉積體在平面和剖面上沉積特征間的成因聯(lián)系，以地質(zhì)規(guī)律和地質(zhì)模式彌補地震反射剖面信息直接刻畫的不足，進行不同級次的解釋和成因單元的劃分，通過級次化的解釋方法有助于實現(xiàn)不同規(guī)模和沉積成因地層單元的地質(zhì)成因約束，同時也便于對不同規(guī)模和成因的沉積單元采用針對性的解釋技術(shù)和尺度范圍。

因此，海上油田開發(fā)地質(zhì)研究的精度決定了必須探索一套適合海上油田開發(fā)地質(zhì)研究尺度的工作方法，地震響應(yīng)能夠反映儲層的發(fā)育特征，適合應(yīng)用地震沉積學(xué)方法進行儲層預(yù)測的尺度，滿足海上河流相儲層油田的地質(zhì)研究工作。砂體構(gòu)型研究很難達到陸上油田基于密井網(wǎng)條件的構(gòu)型認(rèn)識水平，因此，基于識別單砂體為目標(biāo)的構(gòu)型解剖方法不適用于海上油田。海上油田應(yīng)該致力于解決內(nèi)部有成因相聯(lián)系的不同級次、不同微相的，在垂向上相互疊置，平面上相互拼合，地震資料空間可識別的砂體復(fù)合成因組合[5] [11]。

4. 儲層精細描述研究方法

復(fù)合砂體內(nèi)部具有不同的層次性和結(jié)構(gòu)性，不同構(gòu)成單元的形態(tài)、規(guī)模、方向、物性及其疊置關(guān)系。通過探地雷達的精細解剖，識別精細的構(gòu)型界面，建立復(fù)合點壩三維構(gòu)型定量模式，依據(jù)復(fù)合點壩的沉積結(jié)構(gòu)構(gòu)造、幾何形態(tài)和增生遷移方式，對不同類型的疊置砂體進行的精細解剖，從而形成復(fù)合砂體構(gòu)型表征方法，復(fù)合砂體是對儲集體的非均質(zhì)進行直觀量化的系統(tǒng)研究。

針對海上大井距油田，采用內(nèi)在成因相連的疊置復(fù)合的砂體的方式來研究復(fù)合砂體的空間展布規(guī)律。通過野外露頭剖面描述和現(xiàn)代沉積探地雷達解析，深入研究構(gòu)型原型模型，識別精細的構(gòu)型界面，建立復(fù)合砂體三維構(gòu)型定量模式，通過不同級別構(gòu)型分析，明確復(fù)合砂體之間幾何形態(tài)、疊置關(guān)系以及連通性，從而實現(xiàn)海上稀疏井網(wǎng)條件下復(fù)合砂體的精細解剖(圖1)。

Figure 1. Method and flow of fluvial reservoir in large well spacing of offshore Oilfield 圖1. 海上大井距油田河流相儲層研究方法與流程

以沉積模式為指導(dǎo)，波形剖面解析為基礎(chǔ)，平面屬性為約束，結(jié)合國內(nèi)外河流相砂體疊置模式研究，解剖河流相儲層砂體分布，結(jié)合地震響應(yīng)規(guī)律研究和地震預(yù)測技術(shù)的研究進展，針對渤海中南部地區(qū)的具體情況，以地震、測井、沉積學(xué)和儲層地質(zhì)學(xué)等基本理論為指導(dǎo)，以正演模擬為手段，以剖析地震響應(yīng)機理為核心，以建立地震響應(yīng)模版為目標(biāo)。開展地層對比與劃分工作，建立精細等時地層格架；以構(gòu)型原型模型為指導(dǎo)，形成了井震結(jié)合、模式指導(dǎo)的層次構(gòu)型表征方法；總結(jié)了海上油田河流相典型構(gòu)型單元的測井、地震響應(yīng)特征，在曲流河沉積相模式指導(dǎo)下，以平面層地震屬性及單井砂體解釋為基礎(chǔ)，按照“井震聯(lián)合、層次分析、模式擬合、動態(tài)指導(dǎo)”的研究思路，采用井震聯(lián)合的表征方法對研究區(qū)復(fù)合砂體級次分布進行了預(yù)測。

5. 研究意義

本文提出了一種可用于大井距碎屑巖油氣田儲層研究的思路，不僅僅適用于海上油田，而且也適用于井網(wǎng)大于100 m 的陸上油田。針對儲層厚度低于地震分辨率的先天不足，在地震資料可識別的尺度上對河流相儲層進行詳細分析，因此，將地質(zhì)與地球物理有機結(jié)合，形成“復(fù)合砂體構(gòu)型”的研究方法，有助于海上大井距的儲層研究，這也是正確描述剩余油分布進而有效減少低效井比例的關(guān)鍵因素，同時，也是一種精細儲層構(gòu)型研究的發(fā)展趨勢。

復(fù)合砂體的建立為精細等時地層對比提供了模式指導(dǎo)，亦為井震結(jié)合的沉積構(gòu)型表征奠定了基礎(chǔ)。不同構(gòu)型相的復(fù)合砂體側(cè)向連續(xù)性差異較大，砂體的連通差異亦較大，必將在開發(fā)生產(chǎn)上表現(xiàn)為不同的動態(tài)響應(yīng)，地震構(gòu)型相的思路和方法為精細刻畫碎屑巖油氣儲層非均質(zhì)儲集層空間分布提供了完整的解決方案，故構(gòu)型相的表征方法為油田開發(fā)后期丼型井網(wǎng)部署和剩余油分布預(yù)測提供了科學(xué)依據(jù)。這一思路源于沉積學(xué)家對地質(zhì)體的實際認(rèn)識，符合實際生產(chǎn)油田構(gòu)型研究的思路。地震構(gòu)型相的研究方法是推進當(dāng)今沉積學(xué)和儲層地質(zhì)學(xué)進一步深化的重要方法，同時，必將豐富和完善開發(fā)地質(zhì)學(xué)。