渤海P油田限制性高彎度曲流河儲層砂體構(gòu)型研究

楊 青 汪利兵 劉建華 孟云濤 姚元戎 宋學(xué)鋒

(中海石油(中國)有限公司天津分公司 渤海石油研究院, 天津 300459)

0 前 言

由于河道頻繁遷移、切割及疊置，因此河流相儲層的非均質(zhì)性較強(qiáng)。學(xué)者們對于河流相儲層構(gòu)型的表征問題進(jìn)行了深入研究，利用露頭與現(xiàn)代沉積統(tǒng)計(jì)資料總結(jié)了大量的經(jīng)驗(yàn)公式，并在密井網(wǎng)條件下提出了層次約束、模式擬合、多維互動的儲層構(gòu)型研究方法[1-2]。海上油田通常井網(wǎng)布置稀疏、井距較大，在此條件下開展曲流河儲層構(gòu)型表征研究的難度較大。已有學(xué)者利用地震屬性、地震反演、地震正演等多種技術(shù)，結(jié)合測井資料識別單一曲流帶及內(nèi)部點(diǎn)壩，提出了“井震結(jié)合”的曲流河構(gòu)型解剖方法[3-5]。

對儲層內(nèi)部構(gòu)型進(jìn)行精細(xì)研究與表征，是中高含水期油田剩余油挖潛的重要手段。目前，渤海油田大多已進(jìn)入高含水階段，其中P油田新近系館陶組、明化鎮(zhèn)組具有采出程度較低、剩余油分布模式復(fù)雜等特點(diǎn)。本次研究將充分利用P油田的測井曲線資料，按照“側(cè)向劃界、垂向分期”的思路開展油田儲層構(gòu)型研究，重點(diǎn)識別和預(yù)測研究區(qū)的點(diǎn)壩、廢棄河道、末期河道，并精細(xì)刻畫明化鎮(zhèn)組L32小層單河道砂體沉積微相分布范圍及發(fā)育模式。

1 研究區(qū)概況

P油田位于渤海灣盆地東部渤南低凸起帶中段的東北端，處于郯廬斷裂帶，是在基底隆起背景上發(fā)育起來、受兩組近南北向走滑斷層控制的斷裂背斜(見圖1)[6]。P油田含油儲層地層為明化鎮(zhèn)組至館陶組，在此以明化鎮(zhèn)組L32小層為例開展精細(xì)儲層構(gòu)型解剖。

明化鎮(zhèn)組沉積時(shí)期的古地貌特征表明P油田所處地勢較為平緩，其測井相也表明明化鎮(zhèn)組沉積基準(zhǔn)面整體位于中長期上升半旋回。根據(jù)巖心顏色，L32小層的泥巖為雜色泥巖，沉積環(huán)境逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槿踹€原 — 弱氧化的河湖過渡環(huán)境，巖心具有明顯的底沖刷、平行層理及邊灘滑塌泥礫等特征，廢棄河道等微相測井相明顯，屬于曲流河沉積[7-9]。

2 曲流河儲層構(gòu)型研究

2.1 建立精細(xì)地層格架

首先，應(yīng)用數(shù)模建模一體化軟件Petrel實(shí)現(xiàn)井震標(biāo)定和時(shí)深標(biāo)定；其次，利用定向井聯(lián)合地震資料開展以小層為單元的儲層精細(xì)對比，建立地震等時(shí)格架，以確保地震解釋層位、井上分層的真實(shí)性與可靠性，為后續(xù)提取地層屬性，建立等時(shí)地層切片，精細(xì)刻畫點(diǎn)壩、末期河道等遮擋界面奠定基礎(chǔ)。

圖1 P油田構(gòu)造位置及地層特征綜合柱狀圖

在油田持續(xù)開發(fā)過程中，需厘定單河道砂體分布特征及發(fā)育模式，以助于油田剩余油挖潛。曲流河點(diǎn)壩沉積是研究區(qū)優(yōu)質(zhì)儲層的基礎(chǔ)，同時(shí)也是曲流河沉積的主體，其形成主要源于曲流河側(cè)向的侵蝕 — 加積作用。點(diǎn)壩沉積明顯呈現(xiàn)粒度向上變細(xì)、沉積規(guī)模向上變小的正韻律或復(fù)合韻律特點(diǎn)。正韻律底部為沖刷面，可見河床負(fù)載的礫石、粗砂、泥礫及植物碎屑等；下部主要為砂質(zhì)沉積，由下向上粒度變細(xì)，向頂部過渡形成細(xì)粉砂 — 泥質(zhì)沉積，表明水動力逐漸減弱。點(diǎn)壩沉積測井曲線為鋸齒狀鐘形或箱形自然伽馬曲線，幅度較大的光滑鐘形或箱形自然電位曲線，“雙軌”微電極曲線，在側(cè)積層發(fā)育處可見曲線回返特征。

不同成因的砂體在巖性、電性和水平剖面幾何形態(tài)上均有所差異。根據(jù)密井網(wǎng)條件下豐富的實(shí)鉆資料，結(jié)合高彎度曲流河演化的特點(diǎn)、各井點(diǎn)的測井曲線形態(tài)及空間上的組合特點(diǎn)，以及地震剖面模型和正演模型，可對河道砂體各沉積相分布模式進(jìn)行綜合分析[10]。根據(jù)曲流河沉積特征，分析以下5種主要砂體切疊模式及其連通性(見圖2)。

(1) 堤岸 — 點(diǎn)壩單向側(cè)積。在曲流帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)中形成了廢棄河道，這表明同期點(diǎn)壩發(fā)育結(jié)束。因此，識別廢棄河道是尋找單河道砂體邊界的關(guān)鍵。

(2) 點(diǎn)壩切疊河道。在點(diǎn)壩切疊早期，由于切疊作用導(dǎo)致廢棄河道被破壞，遮擋性變?nèi)?，因此兩期點(diǎn)壩砂體之間可能呈連通狀態(tài)。正演波形與實(shí)際地震軸一致，均出現(xiàn)了明顯的中斷情況。但由于地震資料分辨率不足，地震軸中斷不代表砂體一定不連通，對于砂體的連通性還需根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)動態(tài)資料進(jìn)行判斷。

(3) 點(diǎn)壩切疊點(diǎn)壩。成因相同的兩個(gè)或多個(gè)點(diǎn)壩砂體，受其沉積古地形、沉積能量的微弱差別及河道改道、廢棄時(shí)間差異的影響，因此，在點(diǎn)壩頂?shù)讓游簧蠝y井響應(yīng)及地震響應(yīng)會存在一定差異。根據(jù)這一現(xiàn)象，即可判別該砂體是否為兩期點(diǎn)壩互相切疊。同時(shí)，與單期點(diǎn)壩沉積砂體相比，兩期點(diǎn)壩發(fā)生切疊所形成的砂體相對更厚，砂體間的連通性較好。正演模型地震響應(yīng)特征與實(shí)際地震波形一致，切疊區(qū)域的橫向軸能量變?nèi)?，但不會出現(xiàn)明顯的中斷情況。

(4) 河道切疊河道。晚期廢棄河道切疊早期廢棄河道，遮擋性強(qiáng)，兩期砂體之間不連通。正演波形和地震剖面一致，橫向軸均出現(xiàn)了明顯的中斷情況。

(5) 河道切疊點(diǎn)壩。晚期廢棄河道切疊早期點(diǎn)壩，早期點(diǎn)壩被廢棄河道破壞，兩期砂體之間不連通。正演模型中的波形明顯中斷，地震軸能量變?nèi)酢?/p>

圖2 河道砂體切疊模式及正演模型

廢棄河道與點(diǎn)壩砂體在巖性和物性方面存在較大差異，因此兩者之間可形成有效的滲流屏障作為單河道砂體的邊界，以遮擋兩側(cè)砂體間流體的運(yùn)移互換[11]。采用均方根振幅屬性提取法，可在平面上根據(jù)屬性的強(qiáng)度較好地識別各類構(gòu)型單元[12]。強(qiáng)振幅屬性反射區(qū)域多為點(diǎn)壩砂體沉積，而弱振幅屬性反射區(qū)為廢棄河道、末期河道或河道間泥質(zhì)沉積，同時(shí)可結(jié)合井間沉積模式最終確定沉積微相類型。

(1) 廢棄河道。在河道演變過程中，隨著時(shí)間的推移河道曲率逐漸增大，河床上、下游高度會逐漸接近。當(dāng)洪水沖出河道形成決口時(shí)，就會出現(xiàn)廢棄河道。在曲流河截彎取直過程中，廢棄的曲流河段有可能形成牛軛湖，其自然電位曲線表現(xiàn)為近泥巖基線的低幅度微齒狀，微電極曲線表現(xiàn)為低幅度，略呈鋸齒狀。廢棄河道在剖面上呈“頂平底突”的楔形，在平面上點(diǎn)壩邊緣處呈月牙形。

(2) 末期河道。在曲流河沉積過程中河道不斷演化，曲率逐漸增大，上游河流決口改道，使整條河流廢棄而形成末期河道，測井相特征與廢棄河道相似。該微相的出現(xiàn)代表這一期砂體沉積結(jié)束，其形態(tài)和規(guī)模保持著原有曲流河道的輪廓。根據(jù)點(diǎn)壩砂體的位置就可以推斷出末期河道的位置，且由于同一河道中末期河道的形成晚于廢棄河道，因此可進(jìn)一步區(qū)分廢棄河道及末期河道。

3 限制性曲流河沉積模式分析及應(yīng)用

3.1 限制性曲流河沉積模式

等時(shí)地層體屬性切片法，是以層序地層學(xué)為基礎(chǔ)對地震屬性進(jìn)行提取。該方法是基于Petrel一體化軟件，以地震解釋層位為基礎(chǔ)截取相應(yīng)厚度的地震數(shù)據(jù)，按照所設(shè)置切片數(shù)目均勻等分地震體，最終提取出的不同時(shí)深地震屬性代表著不同沉積時(shí)期的砂體發(fā)育模式[13-15]。

在此，針對L32砂體進(jìn)行等時(shí)地層體屬性切片，還原其小層發(fā)育過程。根據(jù)沿層切片分析，將L32砂體分為3個(gè)發(fā)育階段，分期次還原沉積模式(見圖3)。沉積早期河道較窄，曲率較小，砂體沉積規(guī)模也較?。怀练e中期受曲化影響，河道遷移頻繁，中部區(qū)域不斷截彎取直，點(diǎn)壩發(fā)育形成優(yōu)勢儲層；沉積晚期水流減弱，點(diǎn)壩規(guī)模和厚度變小。

綜合地震屬性切片及儲層構(gòu)型研究，認(rèn)為L32小層河道中部點(diǎn)壩發(fā)育，砂體較厚，且分布范圍廣，為該小層優(yōu)勢布井區(qū)域，河道南、北兩側(cè)的砂體規(guī)模及厚度均小于河道中部。利用地質(zhì)知識庫的約束，結(jié)合地震特征、單井解剖完成了單河道砂體刻畫，發(fā)現(xiàn)L32小層沉積時(shí)期發(fā)育了一條限制性高彎度曲流河。

本項(xiàng)目合作單位(長江大學(xué)儲層構(gòu)型研究實(shí)驗(yàn)室)成功地將該沉積模式在水槽實(shí)驗(yàn)中予以還原。實(shí)驗(yàn)總時(shí)長設(shè)計(jì)為7 天，在第3天即形成限制性高彎度曲流河。限制性窄條帶狀河道構(gòu)成砂體骨架，點(diǎn)壩砂體平面展布限定在一定范圍內(nèi)，呈條帶狀發(fā)育。此次水槽實(shí)驗(yàn)顯示，限制性的高彎度曲流河砂體厚度較薄、連續(xù)性較差，而非常規(guī)的高彎度曲流河多成聯(lián)片疊置發(fā)育，砂體較厚、連續(xù)性較好。末期河道將河道砂體切割為4個(gè)獨(dú)立單元后形成滲流屏障，廢棄河道發(fā)育于點(diǎn)壩砂體邊部，也可作為河道砂體的邊界。

圖3 L32小層沿層切片地震屬性圖

在L32小層限制性高彎度曲流河沉積模式中，廢棄河道、末期河道切割點(diǎn)壩砂體，將該區(qū)塊分為4個(gè)獨(dú)立單元。切疊模式分析顯示，不同單元之間由于末期河道遮擋而導(dǎo)致連通性較差，油田生產(chǎn)資料也顯示各單元動態(tài)生產(chǎn)特征不一致，注采不受效。結(jié)合L32小層曲流河儲層特點(diǎn)，分析認(rèn)為砂體厚度有一定規(guī)模，但連通性較差，可利用水平開發(fā)井進(jìn)行生產(chǎn)[16-17]。根據(jù)L32小層砂體構(gòu)型平面圖進(jìn)行布井，有效地規(guī)避了井控儲量低、注采不連通等風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié) 語

為了應(yīng)對渤海P油田開發(fā)中面臨的砂體分布模式不明確、井間連通性不明確、生產(chǎn)動態(tài)矛盾等問題，展開單砂體儲層構(gòu)型精細(xì)解剖。

渤海P油田明化鎮(zhèn)組沉積時(shí)期，古地貌趨于平緩，沉積基準(zhǔn)面整體位于中長期上升半旋回。L32小層沉積時(shí)期，沉積環(huán)境為弱還原 — 弱氧化的河湖過渡環(huán)境，巖心具有明顯的底沖刷、平行層理及邊灘滑塌泥礫等特征，廢棄河道等微相測井相明顯，屬于典型的曲流河沉積。L32層主要發(fā)育點(diǎn)壩、廢棄河道、末期河道、泛濫平原等4種沉積微相類型，有5種砂體切疊模式。L32小層沉積整體呈一條限制性的高彎度曲流河，該曲流河為準(zhǔn)平原化地貌條件下低彎度限制性河道內(nèi)部發(fā)育的高彎度曲流河。