蘇里格氣田蘇A區(qū)塊未動用區(qū)過剩壓力預(yù)測

趙全國 李國良 房金偉 王金友 邱丙靜 孫 皓

(①中國石油渤海鉆探油氣合作開發(fā)分公司；②中國石油渤海鉆探第二錄井公司)

0 引 言

蘇里格氣田屬于低壓巖性氣藏[1-2]，壓力系數(shù)普遍小于1，蘇A區(qū)塊壓力系數(shù)介于0.60～0.99。低壓形成的因素很多，有地質(zhì)、物理、地球化學(xué)和動力學(xué)等多方面因素，共同作用致使氣藏被厚層致密欠壓實(shí)泥巖封閉，形成了典型的低壓封存箱。石盒子組上部欠壓實(shí)泥巖地層為頂蓋，山西組、太原組、本溪組欠壓實(shí)泥巖地層為底封，致使主要目的層盒8段、山1段形成低壓氣藏。蘇A區(qū)塊目前鉆遇氣層在石盒子組盒2段到山西組，而盒2段到盒7段以及山2段氣層鉆遇率均值為5.47%，說明封存效果很好。地層水滯留泥巖中，增強(qiáng)了泥巖的封閉性，但也使這些地層內(nèi)流體存在過剩壓力，過剩壓力可以在完鉆井的基礎(chǔ)上通過等效深度法計算。研究發(fā)現(xiàn)過剩壓力對油氣運(yùn)聚有導(dǎo)向作用[3-4]，因此如果能夠獲知未動用區(qū)的過剩壓力，就能為未動用區(qū)評價目標(biāo)優(yōu)選提供有利依據(jù)。

1 過剩壓力計算

蘇A區(qū)塊異常壓力主要是在壓實(shí)過程中產(chǎn)生的，可以通過單井測井曲線運(yùn)用等效深度法進(jìn)行計算。從單井標(biāo)準(zhǔn)測井曲線中篩選出泥巖段深度(H)、聲波時差(AC)、密度(ρ)3項(xiàng)參數(shù)，利用正常壓實(shí)泥巖深度與聲波時差回歸(圖1)，求出斜率K和截距C，公式如下：

ln(AC)=KH+C

(1)

平衡深度法原理是：如果目標(biāo)層某一點(diǎn)A與正常壓實(shí)地層深度上某一點(diǎn)B的聲波時差接近，那么地層被壓實(shí)的程度就接近，地層骨架承擔(dān)的力接近，即該兩點(diǎn)深度等效(圖1)，兩個深度點(diǎn)間的地層重荷由地層流體承擔(dān)，因而引起地層高壓[5-10]。根據(jù)公式(1)可以計算欠壓實(shí)泥巖A點(diǎn)(垂直深度H)等效點(diǎn)B的垂直深度H0，欠壓實(shí)泥巖A點(diǎn)地層壓力p由等效靜水壓力和靜巖壓力組成，即公式：

圖1 蘇A-33-31井聲波時差與深度關(guān)系

p=0.009 8ρwH0+0.009 8ρk(H-H0)

(2)

式中：ρw為地層水密度，g/cm3；ρk為地層巖石密度，g/cm3；H為A點(diǎn)處垂直深度，m；H0為B點(diǎn)處垂直深度，m。

欠壓實(shí)泥巖A點(diǎn)處過剩壓力Δp計算公式為：

Δp=p-0.009 8ρwH

(3)

根據(jù)上述計算公式，利用單井測井曲線數(shù)據(jù)，完成蘇A區(qū)塊石盒子組盒2段363口井欠壓實(shí)泥巖段地層過剩壓力的計算。

2 過剩壓力與地震屬性相關(guān)性

蘇A區(qū)塊過剩壓力最大值首先出現(xiàn)在盒1+2段，表現(xiàn)為聲波時差增大，嚴(yán)重偏離泥巖正常壓實(shí)回歸線，與下部盒3段形成明顯波阻抗差界面，在地震剖面上表現(xiàn)為強(qiáng)振幅反射，過剩壓力與地震反射有關(guān)。

2.1 層位標(biāo)定與追蹤

層位標(biāo)定是井與地震連接的紐帶，是時深轉(zhuǎn)換的橋梁，準(zhǔn)確的層位標(biāo)定有利于井震資料結(jié)合與印證。層位標(biāo)定首先除去測井曲線(主要是聲波時差曲線和密度曲線)野值，選用Ricker、Klauder、Butterworth等不同子波，然后選取與地震剖面相吻合的頻率分別進(jìn)行標(biāo)定對比，最終采用了井震對比效果最好的Ricker子波(圖2)，對工區(qū)內(nèi)鉆井進(jìn)行了合成地震記錄標(biāo)定。

圖2 蘇A-33-31井地震合成記錄

石千峰組底部發(fā)育一套含礫砂巖，在測井曲線上與下伏石盒子組頂部的砂泥互層地層存在一明顯的臺階，由石千峰組進(jìn)入下部石盒子組對應(yīng)地震反射應(yīng)該為一套高速砂巖進(jìn)入低速泥巖的波谷反射，盒8段底部含氣砂巖發(fā)育，地震上表現(xiàn)為中到較強(qiáng)波峰反射。盒1+2段地層欠壓實(shí)明顯，區(qū)域普遍存在，地震上呈現(xiàn)低速，盒2段底界整體表現(xiàn)為波峰反射，橫向連續(xù)性好，易于追蹤解釋，可以在地震測線上完成盒2段追蹤解釋(圖3)。

圖3 蘇A區(qū)塊二維地震測線L062533解釋成果剖面

2.2 屬性提取與相關(guān)性研究

根據(jù)地震層位解釋，利用地震軟件開10 ms時窗提取均方根振幅(RMS)、最大能量、反射頻率等屬性，提取363個井點(diǎn)屬性值與過剩壓力組成數(shù)據(jù)組，通過開展相關(guān)性研究，發(fā)現(xiàn)均方根振幅與過剩壓力相關(guān)性較好(圖4)。

圖4 過剩壓力與均方根振幅(RMS)相關(guān)性散點(diǎn)圖

3 過剩壓力與氣體富集關(guān)系

根據(jù)過剩壓力與地震均方根關(guān)系，在地震屬性約束下能夠?qū)崿F(xiàn)過剩壓力平面預(yù)測，進(jìn)而開展井點(diǎn)處過剩壓力與氣體富集關(guān)系研究。

3.1 過剩壓力預(yù)測

計算過剩壓力井點(diǎn)363個，扣除平面控制井點(diǎn)16個做為備用驗(yàn)證點(diǎn)，利用剩余347個井點(diǎn)做基點(diǎn)，采用均方根振幅平面圖約束，通過高斯隨機(jī)函數(shù)模擬方法實(shí)現(xiàn)了蘇A區(qū)塊全區(qū)過剩壓力預(yù)測(圖5)。

過剩壓力預(yù)測值能否滿足生產(chǎn)需要驗(yàn)證，從過剩壓力預(yù)測平面圖讀取預(yù)留16個井點(diǎn)過剩壓力值(圖5紅圈標(biāo)示井點(diǎn))，與計算值對比分析發(fā)現(xiàn)，誤差值為-0.6～0.5 MPa，誤差百分比為-2.44%～2.10%(表1)，誤差百分比絕對值均在5%以內(nèi)，預(yù)測值能夠準(zhǔn)確反映井點(diǎn)過剩壓力值的大小，可以運(yùn)用在生產(chǎn)實(shí)踐中。

圖5 蘇A區(qū)塊過剩壓力預(yù)測平面分布

表1 控制井點(diǎn)過剩壓力計算值與預(yù)測值分析數(shù)據(jù)

3.2 過剩壓力與氣體富集關(guān)系

通過過剩壓力與單井動靜態(tài)參數(shù)關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)，過剩壓力小有利于氣體富集。

3.2.1 過剩壓力與單井產(chǎn)量關(guān)系

投產(chǎn)時間大于五年的井能夠利用RTA軟件通過生產(chǎn)擬合預(yù)測最終累產(chǎn)氣量，累產(chǎn)氣量大小可反映單井生產(chǎn)能力，和井區(qū)氣體相對富集程度。優(yōu)選投產(chǎn)時間大于五年的275口井，通過生產(chǎn)擬合完成累產(chǎn)氣量預(yù)測，然后做過剩壓力和累產(chǎn)氣量散點(diǎn)圖(圖6)。圖中散點(diǎn)看似無規(guī)律性或者規(guī)律性很差，過剩壓力與氣體富集無明顯相關(guān)性，但實(shí)際上反映出，累產(chǎn)氣量大的井過剩壓力偏小，過剩壓力大的井累產(chǎn)氣量少，因此過剩壓力偏小有利于氣體富集。

圖6 過剩壓力與累產(chǎn)氣量散點(diǎn)分布

3.2.2 過剩壓力與富集區(qū)分布

目前開發(fā)程度較高的中北部、西北部及中部富集區(qū)均出現(xiàn)在過剩壓力低值區(qū)(圖5)。

中北部富集區(qū)過剩壓力最大值為27.5 MPa，最小值為23.0 MPa，界限壓力值25.0 MPa，將小于界限壓力值的面積46.6 km2細(xì)分為三個低值區(qū)中心，分別是蘇A-32-11井區(qū)、蘇A-38-25井區(qū)、蘇A-32-23井區(qū)，呈倒品字分布。三個井區(qū)位于界限值以下，現(xiàn)有完鉆井75口，鉆遇氣層累計厚度752.30 m，平均單井鉆遇氣層厚度10.03 m，靜態(tài)Ⅰ+Ⅱ類井比例92.0%，遠(yuǎn)高于蘇里格氣田的平均水平(約85.0%)。

西北部富集區(qū)過剩壓力最大值為27.0 MPa，最小值為23.0 MPa，界限壓力值25.5 MPa，將小于界限壓力值的面積55.6 km2細(xì)分為兩個低值區(qū)中心，分別是蘇A-39-10井區(qū)、蘇A-42-2井區(qū)，呈不規(guī)則“啞鈴”狀北東至南西向分布。兩個井區(qū)界限值以下現(xiàn)有完鉆井82口，鉆遇氣層累計厚度914.4 m，平均單井鉆遇氣層厚度11.29 m，靜態(tài)Ⅰ+Ⅱ類井比例90.2%；其周圍過剩壓力高于25.5 MPa區(qū)域有完鉆井18口，鉆遇氣層累計厚度125.10 m，平均單井鉆遇氣層厚度6.95 m，靜態(tài)Ⅰ+Ⅱ類井比例66.7%。過剩壓力低值區(qū)完鉆井效果明顯好于高值區(qū)的井。

中部富集區(qū)過剩壓力最大值為28.5 MPa，最小值為22.5 MPa，界限壓力值25.0 MPa，將小于界限壓力值的面積57.43 km2，細(xì)分為南北兩個低值區(qū)中心和中間相對低值連接紐帶，連接紐帶因?yàn)楹?段儲層物性差而普遍含氣性偏差，盡管山西組氣層和盒4段淺層含氣局部富集，但因其儲層和含氣性變化大而實(shí)施鉆井?dāng)?shù)有限。過剩壓力值低于25.0 MPa區(qū)域現(xiàn)有完鉆井77口，鉆遇氣層累計厚度752.50 m，平均單井鉆遇氣層厚度9.90 m，靜態(tài)Ⅰ+Ⅱ類井比例89.6%。該區(qū)氣層發(fā)育相對集中，單層厚度大，目前單井平均累產(chǎn)氣量2 484×104m3，累產(chǎn)氣量大于2 000×104m3的井占48.1%，區(qū)塊高產(chǎn)井主要集中在該區(qū)。

4 未動用區(qū)有利目標(biāo)優(yōu)選

鑒于上述研究認(rèn)識：過剩壓力低值區(qū)有利于氣體富集，蘇A區(qū)塊未動用區(qū)有四個有利目標(biāo)：東北偏中部、東南部、中西部和西南部。

東北偏中部過剩壓力最大值28.5 MPa，最小值22.5 MPa，界限壓力值25.0 MPa，小于界限壓力值的區(qū)域由三個低值中心組成，南北向疊置分布，面積為29.45 km2。

東南部過剩壓力最大值28.0 MPa，最小值23.5 MPa，界限壓力值25.0 MPa，小于界限壓力值的區(qū)域共32.77 km2，由四個低值中心組成，東部兩個南北向疊置排列，南部兩個東西向分布。

中西部過剩壓力最大值28.0 MPa，最小值24.0 MPa，界限壓力值25.5 MPa，小于界限壓力的區(qū)域共13.26 km2，有兩個低值中心，分別位于帶狀兩端。

西南部過剩壓力最大值28.0 MPa，最小值22.5 MPa，界限壓力值25.0 MPa，小于界限壓力的區(qū)域共45.93 km2，呈兩個長條串珠狀展布。

5 應(yīng)用驗(yàn)證

在蘇A區(qū)塊東北部有利目標(biāo)區(qū)內(nèi)部署評價井蘇A-37-39X井，預(yù)測過剩壓力值24.1 MPa，實(shí)鉆氣層11.5 m/4層(圖7)，試氣獲產(chǎn)1.42×104m3/d工業(yè)氣流，取得較好應(yīng)用效果。實(shí)際計算過剩壓力值24.3 MPa，與預(yù)測過剩壓力相符。后續(xù)在過剩壓力低值區(qū)部署滾動開發(fā)井10口，助力產(chǎn)能有效接替。

圖7 蘇A-37-39X井測錄井綜合圖

6 結(jié) 論

(1)蘇里格氣田上石盒子組盒1+2段地層聲波時差異常普遍存在，反映泥巖地層存在過剩壓力，地震存在波阻抗差界面，地震剖面強(qiáng)波峰反射，過剩壓力與地震均方根振幅有較好相關(guān)性，井震結(jié)合實(shí)現(xiàn)了未動用區(qū)過剩壓力預(yù)測。

(2)過剩壓力對氣藏富集有導(dǎo)向作用，過剩壓力偏小有利于氣體富集，蘇A區(qū)塊中北部、西北部及中部三個已知富集區(qū)均發(fā)育在過剩壓力相對低值區(qū)。

(3)蘇A區(qū)塊未動用區(qū)有四個過剩壓力相對低值區(qū)，是氣體富集相對有利區(qū)，是實(shí)施評價和滾動開發(fā)優(yōu)勢潛力目標(biāo)。