胡曉慶,范廷恩,王 暉,趙衛(wèi)平,張宇焜,牛 濤,肖大坤,張顯文

(中海石油 研究總院，北京 100027)

厚層復(fù)雜巖性油藏的儲(chǔ)層精細(xì)表征及對(duì)開發(fā)的影響
——以渤海灣石臼坨地區(qū)A油田沙一、沙二段油藏為例

胡曉慶,范廷恩,王 暉,趙衛(wèi)平,張宇焜,牛 濤,肖大坤,張顯文

(中海石油 研究總院，北京 100027)

渤海灣石臼坨地區(qū)A油田沙一、沙二段油藏是近年來(lái)少見(jiàn)的海上復(fù)雜巖性、高產(chǎn)厚層油藏，其儲(chǔ)層普遍發(fā)育灰質(zhì)砂巖、鮞粒白云巖、白云質(zhì)砂巖等6類巖性。針對(duì)該油田儲(chǔ)層巖性復(fù)雜、中-深層儲(chǔ)層地震資料品質(zhì)較差、評(píng)價(jià)井井距大、扇三洲儲(chǔ)層表征難度大、儲(chǔ)層空間分布認(rèn)識(shí)不清等難點(diǎn)，應(yīng)用元素俘獲譜(ECS)測(cè)井、巖心、分析化驗(yàn)和地震等資料，采用井-震聯(lián)合技術(shù)路線，建立了厚層復(fù)雜巖性油藏的儲(chǔ)層精細(xì)表征“四步法”技術(shù)體系，即：基于巖石相的儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)技術(shù)、基于古地貌分析的沉積模式研究技術(shù)、精細(xì)等時(shí)沉積地層格架的構(gòu)建方法和基于相控約束的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法?；谠摷夹g(shù)體系，將沙一、沙二段儲(chǔ)層縱向精細(xì)化為5期砂體，并識(shí)別出每期砂體的平面分布，同時(shí)預(yù)測(cè)了不同類型儲(chǔ)層的空間展布。據(jù)此優(yōu)化了鉆探部署，從降低開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)、提高投資效益考慮，有針對(duì)性地暫緩砂體尖滅位置附近的9口開發(fā)井鉆探，并優(yōu)選Ⅰ類儲(chǔ)層Ⅰ-2砂層作為優(yōu)先開發(fā)儲(chǔ)層。該技術(shù)體系可為類似油田的可動(dòng)用儲(chǔ)量分析、層系劃分及井網(wǎng)優(yōu)化等提供技術(shù)支撐。

厚層；復(fù)雜巖性；古地貌；沉積模式；等時(shí)格架;儲(chǔ)層分類；渤海灣盆地

渤海灣盆地石臼坨凸起周邊富集了我國(guó)多個(gè)重要的含油氣盆地，古近系中深層儲(chǔ)集體廣泛發(fā)育，為渤海海域增儲(chǔ)上產(chǎn)起到重要作用[1-3]。但渤海海域古近系油田埋藏較深、地震資料品質(zhì)低、評(píng)價(jià)井少，勘探評(píng)價(jià)階段儲(chǔ)層預(yù)測(cè)研究多為宏觀的區(qū)域性沉積體系及沉積相類型的研究，難以滿足開發(fā)的需求[4-6]。目前針對(duì)海上古近系砂巖油藏的開發(fā)，雖然已形成了儲(chǔ)層描述相關(guān)技術(shù)，但是受構(gòu)造類型和沉積類型多樣化的影響，儲(chǔ)層復(fù)雜多變，海上中深層油田開發(fā)的儲(chǔ)層描述仍然是一大難題[7-9]。

本文以渤海灣石臼坨地區(qū)沙河街組一段、二段(沙一、沙二段)A油田為例，以預(yù)測(cè)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層分布，推動(dòng)邊際油田開發(fā)為目標(biāo)，綜合運(yùn)用元素俘獲譜(ECS)測(cè)井、巖心、分析化驗(yàn)和地震等資料，開展儲(chǔ)層巖性識(shí)別、沉積模式、等時(shí)地層格架和儲(chǔ)層預(yù)測(cè)等研究，以確定A油田沙一、沙二段油藏的儲(chǔ)層空間分布和優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層范圍，提出有效的開發(fā)建議，為海上油田的高效開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

1 問(wèn)題的提出

A油田位于渤海灣盆地石臼坨凸起東傾末端北側(cè)斷層下降盤的斷坡帶上，主力含油層位為沙一、沙二段。受古地貌和沉積物源的影響，該油田不同于同一區(qū)域范圍內(nèi)的古近系儲(chǔ)層，是近年來(lái)渤海灣發(fā)現(xiàn)的比較少見(jiàn)的高產(chǎn)厚層、復(fù)雜巖性油藏[10-12]，其測(cè)試產(chǎn)量可達(dá)1 000 m3/d。由于地質(zhì)條件極其復(fù)雜，儲(chǔ)層存在“雜”、“低”、“厚”、“變”的特點(diǎn)：①巖性復(fù)雜，A2井區(qū)(A-1井、A-2井和A-6井)為常見(jiàn)的長(zhǎng)石巖屑砂巖，A4井區(qū)(A-4井和A-5井)包括有灰質(zhì)砂巖、鮞粒白云巖、白云質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)砂礫巖、砂巖和砂礫巖；②物性差，占探明儲(chǔ)量66%的A4井區(qū)平均滲透率為4.5×10-3μm2；③油層累加厚度高達(dá)200 m，內(nèi)部隔夾層不發(fā)育，單油層厚度達(dá)130 m；④橫向厚度變化快，砂巖厚度分布為60～330 m。勘探評(píng)價(jià)階段，受地震資料品質(zhì)、研究時(shí)間等因素的限制，對(duì)儲(chǔ)層空間分布認(rèn)識(shí)不清，按照構(gòu)造層狀模式把不同巖性組合段作為同一單元計(jì)算儲(chǔ)量，單個(gè)開發(fā)單元規(guī)模達(dá)到3 000多萬(wàn)方。但在油田開發(fā)階段，若按照構(gòu)造層狀模式采用常規(guī)的規(guī)則井網(wǎng)開發(fā)，勢(shì)必使得該油田的開發(fā)存在較大不確定性，可能造成早期大量的風(fēng)險(xiǎn)投資。因此，為了能夠合理開發(fā)此類厚層復(fù)雜巖性油藏，有必要深入研究，解決儲(chǔ)層空間分布問(wèn)題以及優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層分布范圍。

2 儲(chǔ)層精細(xì)表征方法的建立

針對(duì)A油田的復(fù)雜地質(zhì)特點(diǎn)，形成厚層復(fù)雜巖性油藏的儲(chǔ)層精細(xì)表征研究思路和方法(圖1)。該技術(shù)體系包括以下4個(gè)方面：

1) 基于巖石相的儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)，綜合ECS測(cè)井、巖心、薄片、陰極發(fā)光、X-衍射等資料，識(shí)別復(fù)雜巖性，建立基于巖石相的滲透率解釋模型，結(jié)合微觀特征，提出儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，以確定單井縱向上的儲(chǔ)層類別。

2) 基于古地貌分析的沉積模式研究，在區(qū)域地質(zhì)背景基礎(chǔ)上，通過(guò)層拉平和三維可視化，分析古地貌，進(jìn)一步結(jié)合巖心薄片、分析化驗(yàn)、測(cè)井和地震等資料，明確各井區(qū)的沉積模式。

3) 精細(xì)等時(shí)沉積地層格架的構(gòu)建，綜合巖性、電性、沉積旋回和地震層序的特征，建立儲(chǔ)層精細(xì)對(duì)比剖面，以“先大后小，分級(jí)控制，逐級(jí)細(xì)化”為原則，剖、平面互動(dòng)進(jìn)行精細(xì)沉積地層格架構(gòu)建，解決儲(chǔ)層垂向疊置問(wèn)題。

4) 基于相控約束的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)，以精細(xì)地層格架為單元，分析地震相，并利用地層切片技術(shù)獲取依靠地震同相軸難以解釋的層位，進(jìn)而提取多種地震屬性，結(jié)合沉積演化規(guī)律，確定不同期次砂體的平面展布范圍。

綜合單井縱向儲(chǔ)層分類結(jié)果和儲(chǔ)層垂向、平面的展布，可有效預(yù)測(cè)出不同類型儲(chǔ)層的空間展布，為油田優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)和高效開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

圖1 研究思路和技術(shù)路線

3 儲(chǔ)層精細(xì)表征“四步法”技術(shù)體系

3.1 基于巖石相的儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)

A4井區(qū)在陸源碎屑沉積和碳酸鹽巖沉積多相共存的背景下，陸源碎屑與鮞粒、生物碎屑等不同程度的混合形成了空間上復(fù)雜的巖性組合。首先利用元素俘獲譜測(cè)井(ECS)宏觀判斷巖性礦物組合，結(jié)合豐富的巖心、薄片、陰極發(fā)光、掃描電鏡資料，微觀確定巖石類型，將厚層儲(chǔ)層巖性進(jìn)行垂向細(xì)分，包括5個(gè)巖性段6

圖2 A油田A-5井單井巖性識(shí)別及儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)

大類巖性，灰質(zhì)砂巖、鮞粒白云巖、白云質(zhì)砂巖、砂巖、砂礫巖和凝灰質(zhì)砂礫巖(圖2)。然后在巖性識(shí)別的基礎(chǔ)上，通過(guò)核磁共振測(cè)井技術(shù)合并同類巖性段，按同類巖性重構(gòu)孔滲關(guān)系，獲取較為精確的滲透率。最后，綜合巖性、物性和微觀特征，提出厚層復(fù)雜儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(表1)，共計(jì)分為3類(Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類)。從而識(shí)別出井點(diǎn)縱向上的儲(chǔ)層類別。

3.2 基于古地貌分析的沉積模式研究

古近系儲(chǔ)層往往受古地貌控制，儲(chǔ)層橫向變化非常快，古地貌分析也是沉積模式研究的基礎(chǔ)[13-16]。通過(guò)沙一、沙二段沉積前古地貌的恢復(fù)，A油田沉積初期整體具有溝梁相間的特征，其中A2井區(qū)古沖溝較淺，地勢(shì)相對(duì)平坦，物源主要來(lái)自西部的428西凸起；東部A4井區(qū)所處的古沖溝較深，坡度最大，物源主要來(lái)自南部的428東凸起(圖3)。在古地貌基礎(chǔ)上，進(jìn)一步結(jié)合巖心薄片、分析化驗(yàn)、測(cè)井和地震等資料，明確A2井區(qū)為緩坡扇三角洲沉積、A4井區(qū)為陡坡扇三角洲沉積，整體上呈現(xiàn)水進(jìn)過(guò)程。

表1 A-油田儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

圖3 A油田沙一、沙二段沉積前古地貌恢復(fù)

3.3 精細(xì)等時(shí)沉積地層格架的構(gòu)建

等時(shí)沉積地層格架的構(gòu)建，可為古地貌分析、地震屬性提取等提供基礎(chǔ)，同時(shí)也需要沉積模式的指導(dǎo)。扇三角洲儲(chǔ)層橫向變化快，其格架的建立存在較大困難，需要井震緊密結(jié)合，遵循“先大后小，分級(jí)控制，逐級(jí)細(xì)化”為原則。首先通過(guò)旋回對(duì)比、巖性、油水關(guān)系、地震層序，將沙一、沙二段細(xì)分為Ⅰ油組、Ⅱ油組和Ⅲ油組，Ⅰ油組地層與Ⅱ油組界面呈現(xiàn)明顯的上超接觸，Ⅲ油組底面與下伏地層呈明顯不整合接觸，為地震易識(shí)別的層序界面。然后依據(jù)波組特征和巖性組合的差異，將Ⅰ油組細(xì)分為Ⅰ-1砂層組、Ⅰ-2砂層組和Ⅰ-3砂層組，可識(shí)別Ⅰ-2砂層組和Ⅰ-3砂層組界面，進(jìn)而剖、平互動(dòng)，構(gòu)建精細(xì)沉積地層格架，解決厚層儲(chǔ)層垂向疊置復(fù)雜難題(圖4)。

3.4 基于相控約束的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

A油田主力目的層沙一、沙二段，砂巖段集中，主要發(fā)育扇三角洲沉積，對(duì)應(yīng)的地震反射特征為雜亂、不連續(xù)反射(圖4)，與湖相泥巖的平行反射明顯不同。但僅僅根據(jù)地震相橫向的變化，追蹤同相軸確定沉積體系邊界比較難實(shí)現(xiàn)。而在地震垂向分辨率很低的情況下，地層切片演繹，可彌補(bǔ)垂向分辨率的不足[17]。因此，在已有的精細(xì)地層格架內(nèi)，采用地層切片演繹技術(shù)，獲取Ⅲ油組和Ⅰ-1砂層組的層位。然后在格架的控制下，提取多種地震屬性，以沉積演化規(guī)律作為控制，優(yōu)選可以反映地質(zhì)規(guī)律的地震屬性，以確定砂體平面分布范圍。最后結(jié)合單井相、連井相等沉積特征，確定不同期次砂體的沉積相平面展布(圖5)。整體上呈現(xiàn)為水進(jìn)過(guò)程，砂體范圍逐漸縮小。其中在Ⅰ-2砂層組沉積時(shí)期，氣候溫暖潮濕，碳酸鹽含量高，砂體在物源供給間歇期受到湖水的不斷改造， A-5井發(fā)育以鮞粒白云巖為主的灘壩沉積，A-4井發(fā)育以白云質(zhì)砂巖為主的扇三角洲沉積，鮞粒、生屑和少量陸源碎屑共生，改善了儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能。

圖4 A油田沙一、沙二段井-震聯(lián)合連井剖面

圖5 A油田沙一、沙二段各砂組沉積相平面展布

圖6 A油田基于儲(chǔ)層新認(rèn)識(shí)的沙一、沙二段油藏剖面

4 開發(fā)指導(dǎo)意義

4.1 精細(xì)描述儲(chǔ)層，降低油田開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)

勘探評(píng)價(jià)階段，A油田A4井區(qū)按照構(gòu)造法計(jì)算儲(chǔ)量，即直接在構(gòu)造圖上采用油水界面圈定含油范圍，認(rèn)為儲(chǔ)層橫向分布范圍較廣。若按照此模式，則會(huì)在含油范圍內(nèi)均勻部署井網(wǎng)。但通過(guò)精細(xì)描述儲(chǔ)層后，對(duì)沙一、沙二段扇三角洲儲(chǔ)層進(jìn)行了重新認(rèn)識(shí)，綜合分析認(rèn)為A4井區(qū)屬于構(gòu)造-巖性油藏(圖6)，開發(fā)方案編制中考慮此風(fēng)險(xiǎn)減少了約20%的動(dòng)用儲(chǔ)量，且A-4井西側(cè)和A-5井東側(cè)存在巖性尖滅，建議暫時(shí)取消巖性尖滅線范圍外的9口開發(fā)井的部署，并部署1～2口兼評(píng)價(jià)開發(fā)井以先期評(píng)價(jià)儲(chǔ)層范圍，從而降低儲(chǔ)層認(rèn)識(shí)不清帶來(lái)的開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)投資。

4.2 預(yù)測(cè)儲(chǔ)層富集區(qū)，尋找油田開發(fā)甜點(diǎn)

勘探評(píng)價(jià)階段，受地震資料品質(zhì)的限制，縱向上對(duì)沙一、沙二段未進(jìn)行細(xì)分，籠統(tǒng)地將不同巖性的組合段作為一個(gè)單元計(jì)算儲(chǔ)量，油田開發(fā)難。但通過(guò)復(fù)雜巖性識(shí)別、精細(xì)等時(shí)地層格架構(gòu)建、地震屬性分析、沉積演化等研究，明確了A-4井區(qū)5期砂體垂向上的疊置關(guān)系和平面上的展布。認(rèn)為Ⅰ-2砂層組時(shí)期，砂體受湖水改造作用強(qiáng)，其儲(chǔ)集性能得到了改善，是A-4井區(qū)的最佳儲(chǔ)層。物性分析結(jié)果也表明，Ⅰ-2砂層物性最好，平均孔隙度為17%，平均滲透率15×10-3μm2； Ⅱ油組、Ⅲ油組和Ⅰ-3砂層物性次之，平均孔隙度為14%，平均滲透率(4～9)×10-3μm2；Ⅰ-1砂層物性最差，平均孔隙度為11%，平均滲透率0.2×10-3μm2。因此，建議優(yōu)先開發(fā)Ⅰ-2砂層，帶動(dòng)其他層的開發(fā)，為油田的“儲(chǔ)量動(dòng)用”、“整體部署，分布實(shí)施”等策略的制定提供依據(jù)。

5 結(jié)論

1) 通過(guò)復(fù)雜巖性識(shí)別、儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)、沉積模式分析、等時(shí)地層格架構(gòu)建和相控約束儲(chǔ)層預(yù)測(cè)等深入的研究，有效刻畫出A油田沙一、沙二段油藏5期砂體的空間展布，解決了厚層復(fù)雜儲(chǔ)層描述難的問(wèn)題，可為同類油氣田的儲(chǔ)層研究提供一種新思路。

2) 基于精細(xì)儲(chǔ)層表征成果，認(rèn)為A油田沙一、沙二段油藏屬于構(gòu)造-巖性油藏模式，提出砂體尖滅位置附近的9口開發(fā)井暫緩鉆探的建議，在開發(fā)過(guò)程中應(yīng)充分考慮儲(chǔ)層連通性的風(fēng)險(xiǎn)，制定規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的應(yīng)對(duì)措施。

3) 綜合單井縱向儲(chǔ)層分類結(jié)果和不同期次砂體沉積分析，有效預(yù)測(cè)了優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的富集區(qū)帶，主要集中于Ⅰ類儲(chǔ)層較為發(fā)育的Ⅰ-2砂層組，為厚層油藏的層系劃分、井型選擇和井網(wǎng)部署提供有利依據(jù)。

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(編輯 張亞雄)

Fine characterization of thick reservoirs with complex lithologies and its influence on oil recovery—A case from reservoirs of the 1stand 2ndMembers of Shahejie Formation in A oilfield, Shijiutuo uplift in Bohai Bay Basin

Hu Xiaoqing,Fan Tingen,Wang Hui,Zhao Weiping,Zhang Yukun,Niu Tao,Xiao Dakun,Zhang Xianwen

(CNOOCResearchInstitute,Beijing100027,China)

The 1stand 2ndMembers of Shahejie Formation in A oilfield in Shijiutuo uplift,Bohai Bay Basin,are rare proli-fic thick reservoirs with complex lithologies.Six lithologies are identified,mainly including limy sandstones,oolitic dolomites,dolomitic sandstones.There are various factors challenging reservoir description of the A oilfield,including complex lithologies,poor quality of seismic data,and sparse appraisal wells,large difficulty of fan delta reservoir description,and poor understanding of reservoir spatial distribution.This paper applied a well-logging and seismic comprehensive method,i.e.‘four step’ method,using ECS logging,core and seismic data.It consists of reservoir rock typing based on sedimentary facies,sedimentary modeling based on paleo-geomorphy restoration,reservoir framework reconstructing based on fine isochronous stratigraphy and reservoir prediction based on facies constraints.By using this four step method,sandbodies of 5 phases are identified and mapped in the 1stand 2ndMembers of Shahejie Formation.In addition,good-quality reservoirs are predicted by using seismic technique,and 9 new development wells are proposed for emplacement on the Ⅰ-2 sand body with type Ⅰ reservoirs.This ‘four step’ method is very useful in estimating producible oil reserves,layer division,and well pattern optimization in similar oilfields.

thick-layer,complex lithology,paleo-geomorphology,sedimentary model,isochronous stratigraphy,reservoir typing,Bohai Bay Basin

2014-11-03;

2015-07-20。

胡曉慶(1982—)，女，高級(jí)工程師，儲(chǔ)層地質(zhì)。E-mail：huxq@cnooc.com.cn。

0253-9985(2015)05-0835-07

10.11743/ogg20150516

TE122.2

A