別旭偉 許賽男 孫藏軍 汪 躍 吳浩君

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司 天津 300459)

湖相碳酸鹽巖是國(guó)內(nèi)外沉積學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一，近十幾年來(lái)，眾多學(xué)者對(duì)其做了一定的研究，但僅局限于儲(chǔ)層微觀特征及宏觀沉積模式，在勘探階段具有一定實(shí)效[1-6]。湖相碳酸鹽巖一般具有地質(zhì)埋藏深、儲(chǔ)層厚度薄的特點(diǎn)，在地震資料品質(zhì)差、反射結(jié)構(gòu)不清楚的情況下，利用常規(guī)地質(zhì)-地震等綜合手段無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)儲(chǔ)層分布。渤海沙南凹陷BZ油田沙一段底部發(fā)育湖相生屑云巖，儲(chǔ)層平均孔隙度為29.2%，平均滲透率為227.3 mD，為高孔中滲儲(chǔ)層。勘探評(píng)價(jià)階段，認(rèn)為研究區(qū)生屑云巖呈環(huán)帶狀分布，連通性好。按照該沉積模式，BZ油田進(jìn)行了儲(chǔ)量申報(bào)、ODP(油田總體開發(fā)方案)設(shè)計(jì)與實(shí)施。然而，通過(guò)近7年的生產(chǎn)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)各井區(qū)生產(chǎn)差異較大，比如A4井與A5井地層壓力分別下降6.0和15.0 MPa，且各井生產(chǎn)特征與ODP明顯不符，說(shuō)明生屑云巖儲(chǔ)層展布特征遠(yuǎn)較ODP認(rèn)識(shí)復(fù)雜。本文利用豐富的油田開發(fā)資料(壓力、產(chǎn)量及PVT實(shí)驗(yàn)等數(shù)據(jù))，結(jié)合物質(zhì)平衡法重新認(rèn)識(shí)BZ油田生屑云巖展布特征，以指導(dǎo)油田開發(fā)調(diào)整。

1 BZ油田生屑云巖展布特征再認(rèn)識(shí)

BZ油田有著豐富的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料(壓力、產(chǎn)量及PVT實(shí)驗(yàn)等數(shù)據(jù))，結(jié)合廣義物質(zhì)平衡法，重新計(jì)算出各井區(qū)儲(chǔ)量，得到生屑云巖的發(fā)育規(guī)模。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合古地貌研究、生屑云巖發(fā)育規(guī)律，從縱向及平面上，對(duì)生屑云巖的展布規(guī)律進(jìn)行精細(xì)解剖。最后，利用調(diào)整井成功評(píng)價(jià)并落實(shí)生屑云巖展布特征及潛力規(guī)模，實(shí)現(xiàn)了較好的經(jīng)濟(jì)效益。研究流程見圖1。

1.1 利用廣義物質(zhì)平衡法預(yù)測(cè)生屑云巖發(fā)育規(guī)模

廣義物質(zhì)平衡法由Walsh[7]于1995年提出，計(jì)算公式見式(1)，該方法可應(yīng)用于包括黑油、干氣藏、揮發(fā)油氣藏和凝析氣藏在內(nèi)的所有油氣藏，并且在埕島等油田取得了較好的應(yīng)用效果[8-11]。

N[Boi(1-RvRs)-(Bg-RvBo)Rsi-(Bo-RsBg)]+

Np[Bo(1-RvRps)+(Rps-Rs)Bg]=0

(1)

式(1)中：N為原油原始地質(zhì)儲(chǔ)量，m3；Boi為原油原始地層體積系數(shù)，m3/m3；Rv為揮發(fā)油氣比，m3/m3；Rs為溶解氣油比，m3/m3；Bg為天然氣地層體積系數(shù)，m3/m3；Bo為原油地層體積系數(shù)，m3/m3；Rsi為原始溶解氣油比，m3/m3；Np為原油累計(jì)產(chǎn)量，m3；Rps為累積生產(chǎn)氣油比，m3/m3。

圖1 BZ油田生屑云巖展布特征再認(rèn)識(shí)研究流程

對(duì)于定容封閉油藏，油井投產(chǎn)初期壓降程度較小，壓力波未達(dá)到油藏邊界，計(jì)算的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量反映的是壓力波波及范圍內(nèi)儲(chǔ)層的情況；隨著采出程度的增加，計(jì)算的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量逐漸增大，當(dāng)壓力波達(dá)到油藏邊界后，動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量數(shù)值趨于穩(wěn)定。圖2為BZ油田各井區(qū)不同階段累產(chǎn)油與動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量關(guān)系圖，可以看出， BZ油田各井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算值目前已趨于穩(wěn)定。

圖2 BZ油田各井區(qū)不同階段累產(chǎn)油與動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量關(guān)系

圖3 利用壓降差異性預(yù)測(cè)BZ油田各井區(qū)劃分圖

根據(jù)BZ油田各開發(fā)井壓降的差異性(圖3a)，并結(jié)合沙一段生屑云巖頂面構(gòu)造圖，將油田分為5個(gè)井區(qū)(圖3b)。A2s井在關(guān)井時(shí)監(jiān)測(cè)地層壓力仍持續(xù)下降，且與A9井壓力下降趨勢(shì)一致，表明其生屑云巖儲(chǔ)層連通為同一井區(qū)，其余4口開發(fā)井均為獨(dú)立的儲(chǔ)量單元。

利用廣義物質(zhì)平衡法計(jì)算了不同時(shí)間階段各井區(qū)的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量，并與容積法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比(表1)。可以看出， A1、A5、A6、A2s/A9等4個(gè)井區(qū)2種計(jì)算結(jié)果的相對(duì)誤差均在0.9%以內(nèi)，表明廣義物質(zhì)平衡法在研究區(qū)是適用的，但A4井區(qū)相對(duì)誤差較大，說(shuō)明 A4井區(qū)可能具有較大的潛力。根據(jù)廣義物質(zhì)平衡法計(jì)算的A4井區(qū)582×104m3的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量反推，重新厘定了該井區(qū)的含油面積(圖4)，據(jù)此預(yù)測(cè)的生屑云巖儲(chǔ)層發(fā)育規(guī)模比早期認(rèn)識(shí)擴(kuò)大了7.37 km2。為落實(shí)預(yù)測(cè)結(jié)果的可靠性，重點(diǎn)對(duì)A4井區(qū)生屑云巖儲(chǔ)層空間展布特征進(jìn)行了精細(xì)表征。

表1 BZ油田容積法與廣義物質(zhì)平衡法動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算結(jié)果

注：相對(duì)誤差*為廣義物質(zhì)平衡法2016年結(jié)果和容積法之間的誤差。

圖4 利用廣義物質(zhì)平衡法新繪的BZ油田含油面積

1.2 生屑云巖展布特征再認(rèn)識(shí)

通過(guò)分析研究區(qū)的古地貌特征并結(jié)合生屑云巖發(fā)育的古生態(tài)環(huán)境特征，從縱向及平面上，對(duì)研究區(qū)生屑云巖儲(chǔ)層進(jìn)行精細(xì)解剖。

1.2.1生屑云巖儲(chǔ)層垂向演化特征

BZ油田鉆井揭示發(fā)育生屑云巖的古地貌最大高程差為85 m，且壓力資料顯示古地貌高程差60 m的A2s與A9井生屑云巖具有連通性(圖5)。已有研究表明，適合底棲腹足螺類生物生存的水深在15 m左右[12]。 經(jīng)統(tǒng)計(jì)，研究區(qū)已鉆井生屑云巖中部位置與潛山頂面的距離為9～25 m，平均約17 m(表2)，這也可以近似代表研究區(qū)沙一段底部螺類生物發(fā)育時(shí)古水深約17 m。

圖5 BZ油田沙一段頂拉平后目的層對(duì)比圖

井號(hào)距潛山頂面距離/m井號(hào)距潛山頂面距離/mA918A411A119A617119220A2s25A818A59

綜合認(rèn)為,研究區(qū)沙一段底部沉積期水體環(huán)境對(duì)螺類生物繁殖有利，此時(shí)區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定且古隆起并未完全淹沒于水下，隨著湖盆水體在持續(xù)穩(wěn)定擴(kuò)張的過(guò)程中，生屑灘沿古隆起帶呈退積-超覆模式(圖6)，從而造成研究區(qū)在古地貌緩坡帶高程差較大范圍內(nèi)，均有生屑云巖發(fā)育且存在疊合連通。

圖6 BZ油田沙一段底部生屑灘沿緩坡帶沉積模式

1.2.2生屑云巖儲(chǔ)層平面展布特征

研究區(qū)沙一段沉積時(shí)期構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定，是一個(gè)連續(xù)沉積過(guò)程，剝蝕量相對(duì)較小，采用地層殘余厚度計(jì)算及去壓實(shí)恢復(fù)等技術(shù)手段進(jìn)行相對(duì)古地貌恢復(fù)。結(jié)果表明，BZ油田沙一段生屑云巖沉積時(shí)期前，古地貌可以劃分為緩坡、構(gòu)造脊、陡坡、凸起與深凹槽等5種微構(gòu)造類型(圖7)。受古地貌形態(tài)影響，生屑灘在平面上呈現(xiàn)以下分布特征(表3)。

生屑灘主要發(fā)育區(qū)：位于開闊湖盆的古地貌緩坡帶，該區(qū)域沙一段厚度100～240 m，坡度7°～12°。在湖盆水體持續(xù)擴(kuò)張的過(guò)程中，該區(qū)域始終保持寬緩斜坡的古地形，湖盆水體開闊，水體循環(huán)通暢，水動(dòng)力強(qiáng)，適合螺類生物的生存與長(zhǎng)期繁盛，比如A4井區(qū)東北方向的緩坡帶(圖7)，動(dòng)態(tài)資料證實(shí)此區(qū)域壓力下降幅度最小(圖3)。

生屑灘次發(fā)育區(qū)：分古地貌局限湖灣區(qū)和在局限湖盆背景下的緩坡帶2種情況(圖7)，該區(qū)域沙一段沉積期古坡度5°～14°。類型一,局限湖灣區(qū)，如A5井區(qū)，該區(qū)域沙一段地層厚度60～100 m,古地貌上四面皆高，螺類死亡后，螺殼被湖流搬運(yùn)后更易在湖灣區(qū)堆積，這也造成了平面上不易于其他緩坡帶生屑灘體之間的連通(圖7)。類型二,局限湖盆背景下的緩坡帶，如A1和A6井區(qū)，湖盆水體能量相對(duì)較弱，循環(huán)較差，所以螺類生物相對(duì)欠發(fā)育，動(dòng)態(tài)資料證實(shí)地層壓力下降較大(圖3)。此外，緩坡帶內(nèi)構(gòu)造脊的存在會(huì)造成湖盆岸線性質(zhì)的不同，從而影響著螺殼的最終分布。早期螺類生物沿湖岸線呈帶狀分布，死亡之后由于受到湖浪及沿岸流的改造，會(huì)沿著構(gòu)造脊兩邊凹型地帶堆積，但在構(gòu)造脊上受湖浪改造影響，難以沉積生物碎屑，從而導(dǎo)致構(gòu)造脊兩邊堆積的生屑不連通。如研究區(qū)A1和A9井區(qū)儲(chǔ)層古地貌同在一個(gè)緩坡帶上，但是中間構(gòu)造脊的存在使兩者不連通(圖7)，并且動(dòng)態(tài)資料證實(shí)不連通(圖3)。

圖7 BZ油田沙一段沉積期前古地貌圖

生屑灘不發(fā)育區(qū)：位于古地貌陡坡、凸起及深凹槽區(qū)。這些區(qū)域沙一段底部地層坡度為18°～22°。由于凸起陡坡帶易暴露地表，局部可以提供物源導(dǎo)致水體不清澈而影響到生物繁殖，從而造成這些區(qū)域都不利于螺類生物的生存聚集。凹槽區(qū)由于坡陡，隨著湖盆水體逐漸加深，底棲生物賴以附著的基底容易被快速淹沒，如深凹槽陡坡的3井區(qū)，該區(qū)域沙一段地層厚度160～220 m，水體擴(kuò)張過(guò)程中，該區(qū)域水體循環(huán)較差，水動(dòng)力較弱，以沉積灘間泥質(zhì)灰?guī)r、泥巖為主(圖7)。

以上研究結(jié)果表明，研究區(qū)生屑灘受到古地貌影響，主要發(fā)育于水進(jìn)過(guò)程中的古地貌緩坡帶，且儲(chǔ)層平面展布受到古地貌凸起帶、構(gòu)造脊的分割而呈片狀且不連通分布模式，沉積微相平面圖見圖8。

圖8 BZ油田沙一段生屑云巖儲(chǔ)層平面沉積相新圖

2 應(yīng)用效果

通過(guò)上述研究可知，A4井區(qū)處于渤中凹陷開闊湖盆邊緣西南端，具有大范圍寬緩斜坡帶的古地貌背景，為底棲螺類生物的生存繁盛提供了有利條件。隨著湖盆水體的持續(xù)擴(kuò)張，該區(qū)域水體循環(huán)通暢，氧氣充分，適合生物的生存繁盛，具有較大的滾動(dòng)擴(kuò)邊潛力。2016年，在A4井區(qū)東側(cè)構(gòu)造低部位，分別部署兩口調(diào)整井A3和A8井(圖9),實(shí)鉆生屑云巖分別為1.0、7.6 m，驗(yàn)證了研究區(qū)沙一段底部生屑云巖沉積新模式的準(zhǔn)確性，使沙一段生屑云巖新增探明石油儲(chǔ)量近400×104t，為油田穩(wěn)定生產(chǎn)提供了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。

圖9 BZ油田沙一段調(diào)整井部署圖

3 結(jié)論

1) 渤海沙南凹陷BZ油田沙一段底部湖相生屑云巖，縱向上，隨著湖盆水體持續(xù)擴(kuò)張，生屑灘沿古隆起帶呈退積-超覆模式；平面上，生屑灘受古地貌影響，主要發(fā)育于水進(jìn)過(guò)程中的古地貌緩坡帶，儲(chǔ)層平面展布受到古地貌凸起帶、構(gòu)造脊的分割而呈片狀且不連通分布模式。

2) 采用廣義物質(zhì)平衡方法并結(jié)合古地貌研究和古生態(tài)環(huán)境恢復(fù)，反向預(yù)測(cè)了研究區(qū)的生屑云巖發(fā)育規(guī)模；實(shí)際鉆探結(jié)果表明，BZ油田沙一段新增探明石油儲(chǔ)量近400×104t。本文方法可為類似地質(zhì)特征的湖相生屑云巖儲(chǔ)層精細(xì)刻畫提供新思路。

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