黃河口凹陷新近系巖性-構(gòu)造油藏?cái)鄬臃忾]性評(píng)價(jià)

曹龍，王少鵬，高鵬宇，張嵐，岳紅林

（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津 300452）

0 引言

近年來，隨著渤海油田三維地震資料品質(zhì)的提升，新近系巖性-構(gòu)造油藏的砂體形態(tài)、邊界、厚度等沉積細(xì)節(jié)通過砂體描述技術(shù)被刻畫出來［11-12］，為進(jìn)行斷層附近砂體預(yù)測(cè)及斷層泥巖比率參數(shù)（ISGR）的計(jì)算提供了幫助。因此，本文在前人研究基礎(chǔ)上，提出利用高分辨率地震資料、鉆井資料及生產(chǎn)測(cè)試資料，通過建立斷層Allan圖解，計(jì)算ISGR并確定其封閉下限以判斷斷層的側(cè)向封閉性。

1 地質(zhì)背景

BZ29-4油田位于渤海南部黃河口凹陷東洼北緣，是渤南凸起披覆斷裂背斜構(gòu)造和邊界大斷層下降盤組成的復(fù)雜斷塊構(gòu)造［13-15］。構(gòu)造區(qū)內(nèi)斷層性質(zhì)均為正斷層，主控?cái)鄬友由炀嚯x較遠(yuǎn)，控制圈閉的主要構(gòu)造格局，其余斷層為主控?cái)鄬优缮男鄬?，使圈閉進(jìn)一步復(fù)雜化［14］。BZ29-4油田的主要含油層系為新近系明化鎮(zhèn)組下段（簡(jiǎn)稱明下段），油藏埋深為800～1 500 m，儲(chǔ)層為淺水三角洲前緣分流河道沉積，油藏類型主要為巖性-構(gòu)造油藏。其中，A14斷塊為3條斷層（F1—F3）所夾持形成的地壘構(gòu)造，斷層延伸范圍為0.8～1.7 km，圈閉面積為0.7 km2，主力產(chǎn)層為明下段1404砂體。砂體上5口開發(fā)井鉆遇儲(chǔ)層厚度為12.4～14.6 m，初期日產(chǎn)油978 m3，目前含水率為30.5%，油井遞減率與含水率均低于預(yù)期，這可能與斷層的側(cè)向封閉性有關(guān)。

2 斷層側(cè)向封閉性

2.1 基于泥巖涂抹參數(shù)評(píng)價(jià)方法

斷層在形成過程中，斷裂帶的母巖通過剪切、擠壓等作用力形成的斷層巖對(duì)斷層的封閉起主導(dǎo)作用［5］，編制控圈斷層Allan圖解可定性判斷斷層封閉性強(qiáng)弱。進(jìn)一步結(jié)合毛細(xì)管壓力，通過計(jì)算控圈斷層所封閉的最大烴柱高度，可達(dá)到定量評(píng)價(jià)的目的［6-7］。

斷裂帶中的斷層巖是否具有足夠的遮擋能力是斷層封閉的關(guān)鍵。據(jù)此，多位學(xué)者提出了多種表征斷裂帶涂抹效果與斷層巖遮擋能力的方法。其中，Yiedling提出的ISGR是公認(rèn)的預(yù)測(cè)斷裂帶中細(xì)粒物質(zhì)的填充與涂抹效果最好的參數(shù)，它綜合考慮了斷層兩盤在摩擦過程中圍巖對(duì)斷層巖形成的貢獻(xiàn)，計(jì)算的泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)結(jié)果與野外實(shí)測(cè)標(biāo)定的符合程度最高［16-21］，表達(dá)式為

式中：Vi為不同巖性段泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)；Δzi為不同巖性段厚度，m；t為斷層斷距，m；i為巖性段序號(hào)。

泥巖涂抹研究中，建立可靠的斷層Allan圖解并通過Allan圖解準(zhǔn)確計(jì)算ISGR是保證研究結(jié)果真實(shí)可靠的關(guān)鍵。對(duì)于新近系巖性-構(gòu)造油藏，砂體描述方法能夠?qū)崿F(xiàn)斷層附近砂體形態(tài)、厚度等特征的精細(xì)刻畫［11-12］，為斷層Allan圖解的建立及ISGR的定量計(jì)算提供了幫助。同時(shí)，在已開發(fā)油田，利用豐富的生產(chǎn)測(cè)試資料，確定該地區(qū)ISGR參數(shù)的封閉下限，進(jìn)一步提高了研究結(jié)果的可靠性。因此，本研究所提出的斷層封閉性評(píng)價(jià)流程為：1）利用高分辨率地震資料、鉆井資料，通過砂體描述刻畫出斷層附近砂體的空間展布形態(tài)，建立可靠的斷層Allan圖解；2）通過Allan圖解識(shí)別斷層兩盤砂巖對(duì)接區(qū)為潛在的斷層側(cè)向滲漏區(qū)域，計(jì)算該區(qū)域ISGR；3）根據(jù)油田生產(chǎn)測(cè)試資料確定ISGR在該區(qū)域的封閉下限，以判斷砂巖對(duì)接區(qū)側(cè)向是否封閉，再結(jié)合封閉性研究成果開展油水關(guān)系分析與滾動(dòng)勘探評(píng)價(jià)，并指導(dǎo)油田滾動(dòng)勘探評(píng)價(jià)。。

2.2 高精度砂體描述

砂體描述（簡(jiǎn)稱砂描）是結(jié)合地質(zhì)認(rèn)識(shí)，在井資料約束下，利用地震資料描述砂體的邊界、厚度及構(gòu)造形態(tài)的技術(shù)方法。BZ29-4油田地震數(shù)據(jù)采用疊前深度偏移處理，主頻為40 Hz，該資料能夠準(zhǔn)確識(shí)別砂體的厚度為10.7 m（1/4視波長(zhǎng)）。砂體描述的反演方法為約束稀疏脈沖波阻抗反演。首先，通過巖石物理交會(huì)分析確定儲(chǔ)層與非儲(chǔ)層的識(shí)別標(biāo)志；然后，應(yīng)用地震解釋層位和斷層構(gòu)建三維地層格架作為初始模型，進(jìn)行精細(xì)標(biāo)定并提取反演子波，開展多井約束反演，得到波阻抗體并與實(shí)鉆井的結(jié)果進(jìn)行標(biāo)定；最后，當(dāng)波阻抗體與實(shí)鉆儲(chǔ)層情況吻合（見圖1），才能將反演結(jié)果應(yīng)用于砂體描述。

圖1 1404砂體地震剖面

砂描過程中，從已鉆井點(diǎn)出發(fā)，利用波阻抗反演體追蹤砂體的頂、底面，參考沉積認(rèn)識(shí)確定砂體的形態(tài)與邊界，將地震反射能量弱的區(qū)域作為砂體有效儲(chǔ)層尖滅邊界。該方法所描述的砂體空間展布形態(tài)為斷層附近儲(chǔ)層精細(xì)刻畫奠定了基礎(chǔ)。

23家科技成果完成方攜123項(xiàng)與公司主產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)且具備產(chǎn)業(yè)化前景的重大科技成果參加活動(dòng)，云南電網(wǎng)公司下屬24家分子公司、23家改革后企業(yè)，以及19家國(guó)內(nèi)著名的電力設(shè)計(jì)制造廠商參加活動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)達(dá)成合作意向達(dá)56項(xiàng)。

2.3 斷層Allan圖解的建立

砂描刻畫出斷層附近的砂體邊界、厚度及構(gòu)造形態(tài)，將砂體分布投影至斷面，作為斷層一盤的巖性分布，再通過斷距的變化，得到斷層兩盤的巖性對(duì)接關(guān)系，即斷層Allan圖解。以F1斷層為例，具體步驟為：1）在1404砂體頂、底面構(gòu)造圖上，在F1斷層上由南至北等間距選取16條垂直于斷層走向的測(cè)線，結(jié)合地震反演剖面，分別讀取測(cè)線與斷層下盤的砂體在斷點(diǎn)處的頂、底面海拔，投影至斷層面，作為斷層下盤在斷面上的砂泥巖分布預(yù)測(cè)；2）統(tǒng)計(jì)16條測(cè)線與F1斷層垂直交點(diǎn)處的斷距；3）根據(jù)斷距的變化將斷層下盤的砂泥巖分布也投影至斷層面，從而建立斷層兩盤的巖性對(duì)接關(guān)系。相比常規(guī)方法，砂描方法能更加準(zhǔn)確地描述出斷層附近砂體空間分布，所建立的Allan圖精度更高。

根據(jù)上述步驟建立了F1，F(xiàn)2斷層Allan圖解（見圖2）?？梢钥闯觯現(xiàn)1斷層存在4個(gè)砂巖對(duì)接區(qū)域，編號(hào)為S1—S4，F(xiàn)2斷層存在3個(gè)砂巖對(duì)接區(qū)域，編號(hào)為S5—S7。進(jìn)一步劃分為3種對(duì)接模式（見圖3）。

圖2 A14斷塊斷層對(duì)接Allan圖

3種對(duì)接模式為：1）砂泥巖對(duì)接。斷層一盤砂巖與另一盤泥巖對(duì)接，泥巖起遮擋作用，斷層封閉能力最強(qiáng)（見圖3a）。2）非同期砂巖對(duì)接。斷距大，斷層完全斷開同期砂巖，但非同期砂巖發(fā)生了對(duì)接，封閉性不確定（見圖3b）。F1斷層中部的對(duì)接區(qū)域S3，S4發(fā)育這種對(duì)接模式，對(duì)接長(zhǎng)度約700 m，F(xiàn)2斷層的S5—S7均為非同期砂巖對(duì)接。3）同期砂巖對(duì)接。斷距小于砂巖厚度，斷層不足以完全錯(cuò)斷砂巖，斷層兩盤同期沉積的砂巖發(fā)生對(duì)接，是否封閉取決于該區(qū)域斷層巖的封閉性（見圖3c）。F1斷層北端對(duì)接區(qū)域?yàn)镾1，S2發(fā)育這種對(duì)接模式，對(duì)接長(zhǎng)度約500 m。

圖3 A14斷塊斷層兩盤3種對(duì)接模式

2.4 泥巖涂抹參數(shù)的獲取

砂巖對(duì)接區(qū)在側(cè)向是否封閉，取決于2個(gè)對(duì)接區(qū)之間形成的斷層巖是否封閉，通過求取該區(qū)域的ISGR來表征斷層巖的封閉性。由式（1）可知，ISGR是斷裂帶中作用于某一點(diǎn)處的不同巖層厚度與對(duì)應(yīng)泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)及斷距的函數(shù)。根據(jù)木桶原理，斷層是否封閉取決于斷面上ISGR的最小值。對(duì)某條斷層或某個(gè)層位只求取一個(gè)ISGR參數(shù)值或平均值并不能反映該條斷層封閉性。通過進(jìn)一步分析可知，同一對(duì)接區(qū)域內(nèi)的巖性，橫向分布是穩(wěn)定的，即泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)在橫向是穩(wěn)定分布的，根據(jù)式（1），ISGR值的大小取決于作用于斷裂帶中該點(diǎn)砂泥巖的累計(jì)厚度，對(duì)于斷層帶砂巖對(duì)接區(qū)某一點(diǎn)，斷距是確定的，對(duì)接區(qū)域上邊界斷層作用的累計(jì)厚度最大，而下邊界斷層作用的累計(jì)厚度最小，因此，只要分別求得上、下對(duì)接邊界上的參數(shù)值，其余值則分布在該區(qū)間。以F1斷層的S2區(qū)域?yàn)槔?，利用自然伽馬、中子密度測(cè)井解釋F1斷層附近鉆遇井的泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)；用距S2區(qū)域最近的A10井進(jìn)行巖層厚度與泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)標(biāo)定。S2砂巖不同對(duì)接點(diǎn)的對(duì)接模式：E點(diǎn)為S2的起始對(duì)接點(diǎn)，其斷層巖的供給層段厚度分別為Δz1（砂巖），Δz2（泥巖）及Δz3（砂巖），F(xiàn)，G點(diǎn)分別為同一平面位置的上、下對(duì)接點(diǎn)（見圖4），根據(jù)式（1）就可以求取E，F(xiàn)，G點(diǎn)處的ISGR值。

圖4 S2砂巖對(duì)接區(qū)I SGR參數(shù)計(jì)算模式

對(duì)F1，F(xiàn)2斷層的7個(gè)對(duì)接區(qū)域參數(shù)分別進(jìn)行計(jì)算：S1砂巖ISGR分布在12.4%～30.4%，平均為22.2%；S2砂巖ISGR分布在31.5%～42.4%，平均為35.7%（見表1）。由表1可以看出，ISGR值的高低與斷層斷距正相關(guān)，F(xiàn)2斷層的封閉能力強(qiáng)于F1斷層，A14斷塊的控圈斷層為F1。

2.5 封閉下限確定與封閉性評(píng)價(jià)

由于ISGR反映了斷裂帶中斷層巖泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)，根據(jù)油田明下段生產(chǎn)、測(cè)壓及DST測(cè)試資料確定該層位不具備滲透能力儲(chǔ)層的泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)下限，即代表了ISGR在該層系的封閉下限。

圖5a是壓力測(cè)試點(diǎn)泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)與孔隙度關(guān)系，當(dāng)孔隙度大于等于20%，泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)小于等于35%時(shí)，對(duì)應(yīng)點(diǎn)為滲透點(diǎn)，在此之外為致密點(diǎn)。

圖5 BZ29-4油田明下段孔隙度與泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)交會(huì)圖

由油田DST測(cè)試取樣點(diǎn)處孔隙度與泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)交會(huì)圖可以看出（見圖5b），有產(chǎn)出的點(diǎn)都落在孔隙度大于等于20%、泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)小于等于35%范圍內(nèi)，據(jù)此確定該區(qū)域斷層側(cè)向封閉下限為ISGR大于等于35%。根據(jù)F1，F(xiàn)2斷層7個(gè)砂巖對(duì)接區(qū)參數(shù)計(jì)算結(jié)果，S1，S2區(qū)域參數(shù)大部分低于封閉下限值，斷層處于開啟狀態(tài)，既包括同期砂體對(duì)接不封閉，也包括非同期砂巖對(duì)接不封閉。F2斷層3個(gè)區(qū)域的參數(shù)值均大于封閉的下限值，其側(cè)向是封閉的。據(jù)此認(rèn)為A14斷塊的1404砂體與東塊預(yù)測(cè)砂體可能為同一油水系統(tǒng)。

3 動(dòng)態(tài)驗(yàn)證及開發(fā)應(yīng)用

開發(fā)階段，動(dòng)態(tài)資料可以用來進(jìn)一步驗(yàn)證地質(zhì)研究結(jié)果的可靠性?；谖镔|(zhì)平衡法［18］，利用油井生產(chǎn)的壓力資料對(duì)A14斷塊動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量進(jìn)行了計(jì)算，根據(jù)斷塊的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，得到地層壓力與累計(jì)產(chǎn)油量的關(guān)系。隨著原油采出，地層壓力由原始靜壓15 MPa持續(xù)下降至10 MPa，儲(chǔ)量最終穩(wěn)定在290×104m3，為容積法地質(zhì)儲(chǔ)量的1.5倍。根據(jù)斷層封閉研究結(jié)果，若F1斷層側(cè)向開啟，斷塊兩側(cè)為統(tǒng)一油水界面（OWC）-1 423.0 m，據(jù)此增加?xùn)|塊預(yù)測(cè)儲(chǔ)量后，與動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量吻合較好。

在研究結(jié)果支撐下，對(duì)油田內(nèi)部開展了滾動(dòng)勘探評(píng)價(jià)，在A14斷塊東側(cè)斷塊鉆探了開發(fā)評(píng)價(jià)井A20井，西側(cè)鉆探了A17S2井，其中A17S2井在F2斷層下降盤鉆遇與1404砂體同期的1426砂體，揭示油水界面為-1 413.4 m，與1404砂體油水界面-1 423.0 m相差9.6 m，證實(shí)具有不同的油水系統(tǒng)，F(xiàn)2斷層為封閉狀態(tài)（見圖6）。

圖6 研究區(qū)明化鎮(zhèn)組下段砂體對(duì)比

A20井在F1斷層下降盤鉆遇與1404砂體同期的1426砂體，未鉆遇到油水界面。對(duì)A20井隨鉆測(cè)壓發(fā)現(xiàn)，在1426砂體上地層壓力明顯偏離原始地層壓力曲線。分析認(rèn)為，這是1426砂體通過F1斷層與西側(cè)A14井區(qū)連通被動(dòng)用導(dǎo)致的，驗(yàn)證了F1斷層側(cè)向開啟的地質(zhì)認(rèn)識(shí)。據(jù)此，根據(jù)A14斷塊油水界面確定1426砂體油水界面為海拔-1 423.0 m，較A20井油水界面下推19.0 m，探明儲(chǔ)量較原預(yù)測(cè)儲(chǔ)量增加50×104m3。后期該斷塊可增加1口注水井，進(jìn)一步提高采收率，增加可采儲(chǔ)量。

4 結(jié)論

1）泥巖涂抹研究是評(píng)價(jià)斷層封閉性的重要方法，針對(duì)新近系巖性-構(gòu)造油藏，通過砂體描述技術(shù)，有效地提高了斷層Allan圖解的可靠性，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行斷層巖封閉參數(shù)計(jì)算，并考慮封閉下限以及動(dòng)態(tài)資料的驗(yàn)證，能夠較為客觀、準(zhǔn)確地描述斷層封閉性。

2）BZ29-4油田斷層在側(cè)向存在3種巖性對(duì)接模式。其中，砂泥巖對(duì)接具有較強(qiáng)的封閉性，同期砂巖對(duì)接與非同期砂巖對(duì)接可通過計(jì)算ISGR并結(jié)合封閉下限值判斷其封閉性。研究發(fā)現(xiàn)，A14斷塊F1斷層側(cè)向?yàn)殚_啟狀態(tài)，F(xiàn)2斷層為封閉狀態(tài)，通過2口評(píng)價(jià)井鉆探證實(shí)了該方法的可靠性。

3）斷層側(cè)向封閉性研究中，應(yīng)更多關(guān)注斷層斷距與儲(chǔ)層厚度變化：當(dāng)儲(chǔ)層較厚，斷距較小時(shí)，泥巖涂抹效果差，可能造成斷層不封閉；反之，斷層封閉性較強(qiáng)。