張 嵐，張建民，王 寧，郭 誠(chéng)，劉英憲

(中海油(中國(guó))有限公司天津分公司，天津 塘沽 300452)

SZ油田開發(fā)中后期相控儲(chǔ)層精細(xì)表征研究

張 嵐，張建民，王 寧，郭 誠(chéng)，劉英憲

(中海油(中國(guó))有限公司天津分公司，天津 塘沽 300452)

SZ油田已進(jìn)入開發(fā)中后期的高含水階段，為進(jìn)一步描述儲(chǔ)層分布規(guī)律，以高分辨率層序地層學(xué)理論為基礎(chǔ)，采用巖心、測(cè)井、地震資料和生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料等方法，對(duì)SZ油田東營(yíng)組下段的層序地層及基準(zhǔn)面旋回界面、洪泛面的成因類型進(jìn)行綜合研究，建立了中短期旋回層序地層框架。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行短期層序?yàn)閱卧牡葧r(shí)地層對(duì)比，同時(shí)劃分單井沉積微相并描述小層單元內(nèi)沉積微相特征。應(yīng)用層序地層學(xué)和相控儲(chǔ)層建模技術(shù)，建立能精細(xì)表征儲(chǔ)層非均質(zhì)特征的地質(zhì)預(yù)測(cè)模型，并利用油藏?cái)?shù)值模擬對(duì)油田壓力、含水率進(jìn)行歷史擬合，擬合結(jié)果與油田實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)吻合較好，表明利用層序地層學(xué)及相控地質(zhì)建模技術(shù)可為油田中后期綜合調(diào)整及挖潛提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。

開發(fā)中后期;高分辨率層序地層學(xué);等時(shí)地層格架;儲(chǔ)層建模;SZ油田

引言

SZ油田位于渤海遼東灣海域遼西低凸起中段，構(gòu)造形態(tài)為北東走向的半背斜。該油田主力含油層段為古近系東營(yíng)組下段，埋深為1 300～1 600 m，儲(chǔ)層為湖相三角洲沉積。流體分布受構(gòu)造、巖性雙重因素控制，為在縱橫向上存在多個(gè)油氣水系統(tǒng)的構(gòu)造層狀油氣藏。油田分Ⅰ期和Ⅱ期開發(fā)，Ⅰ期從1993年至1997年陸續(xù)投產(chǎn)，Ⅱ期于2000年至2001年投產(chǎn)，采用反九點(diǎn)法注采井網(wǎng)，日產(chǎn)油為9 300 m3/d，綜合含水為68%，采油速度為1.1%，采出程度為13.3%。目前面臨的主要問題是層間矛盾突出，注水突進(jìn)明顯，含水上升加快，各油層的動(dòng)用狀況差異明顯，產(chǎn)量遞減較快。為了解決這一突出問題，進(jìn)一步描述儲(chǔ)層縱、橫向分布特征，完善對(duì)沉積體系及沉積微相精細(xì)研究，加強(qiáng)在高分辨率層序地層學(xué)理論指導(dǎo)下儲(chǔ)層精細(xì)表征研究，為油田中后期綜合調(diào)整、完善注采井網(wǎng)及剩余油挖潛提供地質(zhì)依據(jù)。

1 層序地層劃分與對(duì)比

層序地層劃分主要通過基準(zhǔn)面旋回變化來確定，首先根據(jù)區(qū)域不整合面和大型底沖刷面的發(fā)育特點(diǎn)，結(jié)合鉆井、測(cè)井資料和地震資料剖面上的響應(yīng)特征及其旋回疊加樣式，劃分出長(zhǎng)期旋回和中期旋回，短期旋回的劃分要依據(jù)巖心、鉆井和測(cè)井剖面中的地層幾何形態(tài)與接觸關(guān)系，并結(jié)合巖石粒度、厚度、構(gòu)造等和巖相序列等資料，層序地層劃分是建立等時(shí)地層框架的前提和基礎(chǔ)，決定了等時(shí)地層單元及小層砂體對(duì)比的精度。

在進(jìn)入油田中后期開發(fā)階段，短期旋回層序是油藏開發(fā)調(diào)整的最小單元，因此，層序地層劃分的首要任務(wù)是準(zhǔn)確有效地識(shí)別短期旋回。首先識(shí)別出構(gòu)造不整合面、大型侵蝕沖刷面和最大洪泛面等具有特殊成因意義的界面，在此基礎(chǔ)上，利用鉆井巖性標(biāo)志或典型巖－電模式等手段識(shí)別和劃分短期旋回層序界面，以此完成層序地層的劃分。依據(jù)上述思路和方法，識(shí)別出東下段多個(gè)短期旋回層序界面，為等時(shí)地層劃分和對(duì)比打下基礎(chǔ)。

2 層序地層格架的建立

等時(shí)地層對(duì)比是油田高效合理開發(fā)的基礎(chǔ)，同時(shí)也是油氣藏中后期開發(fā)的難點(diǎn)［1－2］。本次層序地層學(xué)研究主要是為油田中后期開發(fā)階段建立更高精度的等時(shí)地層格架。依據(jù)高分辨率層序?qū)W與

沉積動(dòng)力學(xué)原理，以轉(zhuǎn)換面為優(yōu)選等時(shí)地層對(duì)比位置進(jìn)行東營(yíng)組下段聯(lián)井剖面地層劃分和對(duì)比，建立高精度的等時(shí)地層格架，并在等時(shí)地層格架內(nèi)完成小層砂體或單砂體為單元的對(duì)比，大大提高了儲(chǔ)層對(duì)比的精度和準(zhǔn)確度。

2.1 層序地層精細(xì)對(duì)比

該方法進(jìn)行小層砂體等時(shí)追蹤對(duì)比的操作流程是:①將鉆井資料與地震資料相結(jié)合，制作合成地震記錄，建立地質(zhì)分層與地震反射界面的關(guān)系，將測(cè)井層序劃分的中長(zhǎng)期旋回標(biāo)定在地震剖面上，在井震約束下進(jìn)行層序劃分和識(shí)別，建立中長(zhǎng)期旋回的等時(shí)地層格架;②利用測(cè)井資料垂向分辨率高的特點(diǎn)，依據(jù)層序地層劃分原理對(duì)油組進(jìn)行短期旋回的小層砂體細(xì)分，確定各小層砂體的旋回結(jié)構(gòu)類型、沉積序列，同時(shí)引入生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料分析砂體的連通性，調(diào)整小層砂體分層;③在中期等時(shí)地層格架中，根據(jù)中期旋回或者其上下較強(qiáng)的同相軸作為控制，利用鉆井資料進(jìn)行短期旋回的劃分，確定各相鄰?fù)趯有虻南嘧兲卣骱蛯?duì)比關(guān)系，以二分時(shí)間單元分界線作為多旋回對(duì)比的等時(shí)標(biāo)志，對(duì)單砂體進(jìn)行等時(shí)地層對(duì)比(圖1)。

圖1 高分辨率層序地層格架下的小層砂體等時(shí)對(duì)比

2.2 相序組合

相序組合關(guān)系與基準(zhǔn)面和沉積環(huán)境彼此間成因聯(lián)系極為密切，由相似巖性、巖相地層疊加組成的韻律性湖進(jìn)—湖退沉積序列，是分析水動(dòng)力和地層疊加樣式過程的基礎(chǔ)。隨著基準(zhǔn)面的變化，沉積環(huán)境中的相序［3－4］、相組合和相類型也有顯著區(qū)別?；鶞?zhǔn)面變化過程中不同沉積微相形態(tài)及類型能夠指示基準(zhǔn)面的不同位置，應(yīng)用沉積相來研究基準(zhǔn)面旋回的變化。研究區(qū)最常見的短期旋回相序組合關(guān)系有:短期基準(zhǔn)面上升過程反映了水體變深發(fā)生退積的湖進(jìn)過程，相序組合關(guān)系表現(xiàn)為水下分流河道—前三角洲泥或分流間灣微相的疊加;基準(zhǔn)面下降和水體變淺反映了發(fā)生進(jìn)積的湖退過程，表現(xiàn)為前三角洲泥或分流間灣—河口砂壩(遠(yuǎn)砂壩或席狀砂)的疊加過程(圖2)。

2.3 沉積體系演化

基準(zhǔn)面變化對(duì)沉積微相有較好的控制作用，反映了原始的沉積環(huán)境和沉積物的保存程度隨時(shí)間、空間的變化［5］。因此，在層序地層格架內(nèi)砂體對(duì)比的基礎(chǔ)上，對(duì)三角洲沉積體系及演化規(guī)律與基準(zhǔn)面變化進(jìn)行了分析研究(圖3)。該研究區(qū)三角洲前緣砂體的演化特征:基準(zhǔn)面上升期半旋回，垂向上表現(xiàn)為退積沉積序列，此時(shí)水下分流河道非常發(fā)育，伴隨著基準(zhǔn)面的上升，A/S比值逐漸增大，基準(zhǔn)面相對(duì)較高，由下向上短期基準(zhǔn)面旋回厚度減小，沉積物少，砂巖分布范圍減小，開始向陸遷移，主要發(fā)育以濱淺湖為主的沉積環(huán)境，此時(shí)河道規(guī)模逐漸縮小，直至消失，由三角洲前緣亞相向上逐漸進(jìn)入前三角洲湖相泥巖亞相，此時(shí)水體最深?；鶞?zhǔn)面下降期半旋回，垂向上總體表現(xiàn)為進(jìn)積沉積序列，伴隨著基準(zhǔn)面的下降，A/S比值減小，沉積物增加并向湖盆中心方向進(jìn)積，砂巖分布范圍和厚度增大，分流河道規(guī)模逐漸變大，延伸至湖盆中心，從而形成較大規(guī)模的進(jìn)積三角洲沉積體系。

由于不同的A/S值控制儲(chǔ)層砂體類型，故基準(zhǔn)面升降、A/S值大小的變化控制著三角洲前緣儲(chǔ)層砂體分布規(guī)律。根據(jù)研究區(qū)三角洲前緣砂體和旋回類型的分布演化特征，總結(jié)了三角洲前緣沉積體系演化規(guī)律(圖3)。因此運(yùn)用基準(zhǔn)面旋回原理，對(duì)三角洲前緣儲(chǔ)層砂體進(jìn)行精細(xì)劃分和描述，大大提高了儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的精度和準(zhǔn)確性。同時(shí)利用相控建模技術(shù)為井間儲(chǔ)層物性參數(shù)的預(yù)測(cè)提供約束條件，也為油田中后期剩余油分布研究打下基礎(chǔ)。

圖2 三角洲短期旋回組合及沉積相序劃分

圖3 SZ油田東營(yíng)組0—3小層砂體發(fā)育及沉積相演化

2.4 沉積微相模擬

沉積微相是構(gòu)成儲(chǔ)層砂體的基本成因單元，將儲(chǔ)層按沉積微相進(jìn)行劃分，有利于定量描述主要滲流單元［6］。根據(jù)測(cè)井曲線在各沉積微相中的不同響應(yīng)特征，對(duì)各單井進(jìn)行沉積微相分析，同時(shí)考慮各微相之間的接觸關(guān)系和相序組合，在砂體厚度等值線圖和沉積相序的約束下繪制各個(gè)小層沉積微相平面展布圖，同時(shí)利用生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料，對(duì)沉積相的平面展布、連通性等進(jìn)行定量分析。然后，對(duì)校正后的沉積微相平面圖件進(jìn)行數(shù)字化，利用單井沉積微相、數(shù)字化沉積微相圖和生產(chǎn)動(dòng)態(tài)揭示的連通性進(jìn)行序貫高斯模擬，建立研究區(qū)沉積微相分布模型(圖4)。

圖4 SZ油田三維沉積微相模型

3 儲(chǔ)層精細(xì)定量表征研究

3.1 相控儲(chǔ)層參數(shù)模型

儲(chǔ)層物性參數(shù)建模采用沉積微相控制，并約束巖性物性參數(shù)的空間展布規(guī)律。相控建模方法要充分利用研究者對(duì)地質(zhì)模式和地質(zhì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)，提高地質(zhì)因素和地質(zhì)趨勢(shì)對(duì)于屬性參數(shù)模型的控制約束作用。

首先對(duì)鉆井?dāng)?shù)據(jù)離散化處理，采用序貫指示模擬方法求取各沉積微相的變差函數(shù)，建立短期層序旋回下的沉積微相，根據(jù)相控建模原則，采用井震協(xié)同約束方法分別建立孔隙度、滲透率及含油飽和度參數(shù)模型［7－9］(圖5)。在此基礎(chǔ)上，通過開展油藏?cái)?shù)值模擬研究，在高分辨率層序地層格架內(nèi)深入分析流體滲流規(guī)律和剩余油分布規(guī)律，為高含水油田中后期開發(fā)、制訂高效挖潛措施提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。

圖5 SZ油田三維孔隙度模型

3.2 模型的動(dòng)態(tài)響應(yīng)

儲(chǔ)層地質(zhì)模型是油藏?cái)?shù)值模擬研究的基礎(chǔ)，而數(shù)值模擬研究又可通過歷史擬合等手段來評(píng)價(jià)地質(zhì)模型的可靠性。通過生產(chǎn)動(dòng)態(tài)和歷史擬合相結(jié)合，可靠的動(dòng)態(tài)模擬與不確定性的靜態(tài)模型的吻合程度分析，使地質(zhì)模型更接近油藏實(shí)際地質(zhì)情況，更準(zhǔn)確地反映地下流體的分布規(guī)律。地質(zhì)儲(chǔ)量是油田開發(fā)的物質(zhì)基礎(chǔ)和前提，地質(zhì)儲(chǔ)量的準(zhǔn)確與否關(guān)系到油藏?cái)?shù)值模擬過程中歷史擬合的成?。?0］。首先，按地質(zhì)小層進(jìn)行儲(chǔ)量分區(qū)，通過平衡卡和飽和度端點(diǎn)計(jì)算各小層的地質(zhì)儲(chǔ)量，儲(chǔ)量擬合結(jié)果與容積法計(jì)算儲(chǔ)量誤差在5%左右。歷史擬合的工作制度是以所有生產(chǎn)井定地面產(chǎn)油量來擬合油田、區(qū)塊和單井的地層壓力、含水、氣油比和流壓。根據(jù)油田的實(shí)際情況，首先，因?yàn)楦髌脚_(tái)投產(chǎn)時(shí)間不同，進(jìn)行壓力的擬合。油田生產(chǎn)初期的單井測(cè)壓數(shù)據(jù)不能代表全油田地層壓力。因此，壓力的擬合主要進(jìn)行單井靜壓擬合，通過調(diào)整井點(diǎn)附近的滲透率進(jìn)行擬合(圖6)。其次，進(jìn)行含水率的擬合。油田和區(qū)塊的含水率擬合主要是通過調(diào)整油水相對(duì)滲透率曲線，而對(duì)含水率的準(zhǔn)確擬合則通過單井?dāng)M合實(shí)現(xiàn)。擬合單井含水率時(shí)，主要調(diào)整井點(diǎn)附近滲透率以及注采井間的連通率，通過對(duì)相滲曲線的調(diào)整，使計(jì)算含水和實(shí)際含水大體一致。通過擬合計(jì)算，模擬計(jì)算的含水率基本與油田實(shí)際含水率變化趨勢(shì)基本吻合(圖6)。歷史擬合結(jié)果表明，依據(jù)高分辨率層序地層學(xué)及相控模式約束所建立的儲(chǔ)層地質(zhì)模型較準(zhǔn)確地反映了地下儲(chǔ)層的非均質(zhì)性，從生產(chǎn)動(dòng)態(tài)響應(yīng)資料也驗(yàn)證了地質(zhì)模型的可靠性和適用性。

圖6 SZ油田A09井壓力擬合和全油田含水率歷史擬合曲線

4 結(jié) 論

(1)利用SZ油田豐富詳實(shí)的靜、動(dòng)態(tài)資料，在高分辨率層序地層學(xué)思想指導(dǎo)下，采用井震結(jié)合一體化相控儲(chǔ)層精細(xì)表征技術(shù)，建立了三維儲(chǔ)層地質(zhì)模型。通過油藏?cái)?shù)值模擬研究，證實(shí)了相控儲(chǔ)層地質(zhì)建模的精準(zhǔn)性和適用性，大大縮短了開發(fā)井歷史擬合的周期，為油田調(diào)整方案的編制贏得了時(shí)間。

(2)以小層沉積單元為儲(chǔ)層模擬對(duì)象，應(yīng)用相控儲(chǔ)層精細(xì)表征技術(shù)，建立高精度儲(chǔ)層屬性參數(shù)預(yù)測(cè)模型。新鉆調(diào)整井的實(shí)施證實(shí)，開發(fā)井均鉆遇較厚油層，加深了中后期油田地質(zhì)模式及剩余油認(rèn)識(shí)，完善了油田的注采井網(wǎng)，明顯改善了注采連通效果，為油田的中后期綜合調(diào)整及剩余油挖潛提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。

(3)SZ油田生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料表明，依據(jù)油藏?cái)?shù)值模擬進(jìn)行壓力及含水率等歷史擬合與實(shí)際生產(chǎn)吻合程度較高，表明在高分辨率層序地層學(xué)指導(dǎo)下建立的三維儲(chǔ)層精細(xì)模型能夠真實(shí)地反映地下儲(chǔ)層非均質(zhì)和儲(chǔ)層連通特征。

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編輯 林樹龍

TE33

A

1006－6535(2012)04－0056－05

10.3969/j.issn.1006－6535.2012.04.014

20111104;改回日期:20120306

國(guó)家重大專項(xiàng)“海上大井距多層合采稠油油藏剩余油分布驅(qū)油實(shí)驗(yàn)研究”(2008ZX05024)

張嵐(1977－)，男，工程師，2005年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)油氣田開發(fā)專業(yè)，現(xiàn)主要從事儲(chǔ)層地質(zhì)建模研究工作。