羅憲波 劉彥成 申春生 康 凱 劉 壘

(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)

渤海灣盆地中的LPX油田是油氣儲量達(dá)10億噸級的海上特大型整裝油田，屬典型的薄互層狀稠油油藏，埋藏淺、成藏晚、儲量大、儲層非均質(zhì)性強(qiáng)、縱向流體差異大。油田開發(fā)初期追求單井產(chǎn)能，采用稀井網(wǎng)、大井距、多層合注合采的開發(fā)模式，中高含水期后平面、層間、層內(nèi)“三大矛盾”突出，油田含水上升快、產(chǎn)能自然遞減率大、水驅(qū)采收率低，綜合調(diào)整面臨巨大挑戰(zhàn)。

油田開發(fā)的綜合調(diào)整主要有3種方式[1-6]：一是平面調(diào)整，通過井網(wǎng)加密來挖潛，關(guān)鍵在于對構(gòu)造進(jìn)行精細(xì)解釋；二是層內(nèi)調(diào)整，通過定向井+水平井聯(lián)合挖潛，關(guān)鍵在于明確砂體尺度與井網(wǎng)的匹配關(guān)系；三是層間調(diào)整，通過細(xì)分開發(fā)層系，減緩層間干擾，提高儲量動用程度，關(guān)鍵在于層系劃分界限下的干擾系數(shù)定量表征和產(chǎn)能評價。從LPX油田復(fù)雜構(gòu)造影響下的薄互儲層特征和多層合采開發(fā)狀況來看，要實現(xiàn)油田開發(fā)效果與經(jīng)濟(jì)效益最大化的目標(biāo)，則需同時破解構(gòu)造精細(xì)解釋、儲層精準(zhǔn)預(yù)測和產(chǎn)能定量評價的問題。為此，近年來以提高油田儲量動用程度和采收率為目標(biāo)，以構(gòu)造解釋和薄互儲層描述為基礎(chǔ)，以層系重組和井網(wǎng)重構(gòu)為途徑，探索形成了一套系統(tǒng)的薄互層油藏開發(fā)調(diào)整關(guān)鍵技術(shù)。

1 氣云區(qū)影響下的多級次斷裂刻畫技術(shù)

鑒于LPX油田的地震資料品質(zhì)差、斷裂系統(tǒng)復(fù)雜，建立氣云低速帶的高精度速度模型，提出“早期壘-塹、晚期走滑”的構(gòu)造演化模式，對油田復(fù)雜構(gòu)造帶進(jìn)行多級次斷裂刻畫，提高對全區(qū)斷層識別和歸位的精度；對氣云區(qū)走滑斷層及其伴生次級斷層進(jìn)行系統(tǒng)刻畫，更新了油田斷裂系統(tǒng)，為合理制定綜合調(diào)整方案提供了可靠依據(jù)。

1.1 氣云區(qū)內(nèi)的速度場建模

在LPX油田，氣云導(dǎo)致地震波場復(fù)雜、原始地震信噪比低、資料品質(zhì)差。研究發(fā)現(xiàn)，氣云區(qū)內(nèi)潛波信息往往以初至波的形式出現(xiàn)，易于拾取，射線密度能夠滿足反演需求?；跐摬芰块_展速度分析，構(gòu)建氣云區(qū)附近的淺層速度模型，并以此為初始速度模型開展偏移速度分析，從而構(gòu)建了氣云低速帶的高精度速度模型(見圖1a)，所得成像質(zhì)量有明顯改善(見圖1b)。

1.2 高分辨率頻譜不連續(xù)性斷裂檢測

在重新處理資料和構(gòu)造演化模式的基礎(chǔ)上，探索適用于油田斷裂分析的頻率域多尺度斷裂檢測技術(shù)。通過高分辨率頻譜分解算法，生成一系列單頻體，并得到相應(yīng)的振幅體和相位體。對不同頻率的振幅體和相位體進(jìn)行邊緣增強(qiáng)，識別不同頻率上波形、相干、曲率等多種優(yōu)選的不連續(xù)性屬性。運用自適應(yīng)的主成分分析法，計算得到反映不同尺度的斷裂屬性體，作為最終的綜合斷裂檢測數(shù)據(jù)體。與常規(guī)的斷層識別方法相比，新技術(shù)提高了斷層解釋的精度和效率，對斷層的反映清晰、準(zhǔn)確，可解釋性強(qiáng)(見圖2)，可以更充分地利用三維地震資料的信息。

圖1 氣云低速帶偏移速度模型和地震成像剖面示意圖

在LPX油田的綜合調(diào)整過程中應(yīng)用斷裂檢測新技術(shù)，精細(xì)解釋和優(yōu)化斷層12條，指導(dǎo)井位優(yōu)化調(diào)整10井次，提供精細(xì)斷點預(yù)測和施工風(fēng)險提示18井次，為完成井位部署及其精準(zhǔn)實施奠定了堅實的基礎(chǔ)。

2 “源-匯”耦合的限制型淺水三角洲儲層描述技術(shù)

LPX油田新近系館陶組沉積物源復(fù)雜，薄互儲層發(fā)育(厚度小于5 m的儲層占75%)，不同油組沉積厚度存在差異。研究提出了限制型淺水三角洲沉積模式，通過分析“源-匯”耦合控砂機(jī)制，開展基于過程響應(yīng)的沉積演化，改進(jìn)時深標(biāo)定下的砂組刻畫方法，建立基于“源-匯”耦合控砂機(jī)制的淺水三角洲薄互儲層精細(xì)表征技術(shù)。克服了地震資料分辨率低、沉積模式認(rèn)識不清等難點問題，在LPX油田儲層預(yù)測中取得了突破性進(jìn)展。

2.1 淺水三角洲儲層成因認(rèn)識

結(jié)合LPX油田雙物源和古地貌的雙重限定作用，建立基于“源-匯”耦合的限制型淺水三角洲沉積模式(見圖3)，突破傳統(tǒng)有關(guān)淺水三角洲沉積認(rèn)識的局限，進(jìn)一步明確了油田館陶組儲層展布規(guī)律。

鑒于“源-匯”的時空疊加影響，通過“古地貌和水動力”控砂理論，明確了局部古地貌對淺水三角洲儲層的重要控制作用。同時，結(jié)合巖心、測井、地震和動態(tài)資料，建立了LPX油田館陶組主力層的沉積模式(見圖4)。

圖4 館陶組淺水三角洲沉積相

2.2 砂組儲層刻畫

LPX油田薄互儲層發(fā)育、井斜大、VSP資料少，利用傳統(tǒng)的Han公式進(jìn)行時深標(biāo)定存在較大誤差，從而制約了儲層預(yù)測精度。針對具有可靠聲波測井?dāng)?shù)據(jù)的井，綜合考慮巖石物理和多項儲層參數(shù)如泥質(zhì)含量、有效孔隙度和含水飽和度等，改進(jìn)Han縱波時差公式，并利用聲波曲線重構(gòu)技術(shù)優(yōu)化油田部分區(qū)域的速度模型，從而大幅度提高了時深標(biāo)定精度。在LPX油田進(jìn)行了薄互儲層砂組層次預(yù)測，對儲層厚度的預(yù)測精度由平均81%提高到了平均90%(見表1)；模型擬合精度提高了15%。

表1 薄互層砂組儲層厚度預(yù)測精度

2.3 薄互儲層多級次建模及模型融合

LPX油田屬于大型復(fù)雜斷塊油田，平面劃分22個區(qū)塊，縱向細(xì)分47個小層，各區(qū)塊、層位資料特征差異非常大，且經(jīng)過15年的開發(fā)，積累了大量的動態(tài)與靜態(tài)資料和基于不同角度的儲層研究成果?；谌魏我环N單一資料或研究成果的地質(zhì)模型，都無法對油田進(jìn)行全面準(zhǔn)確的描述。因此，采用了分級約束的辦法來實現(xiàn)三維地質(zhì)模型精確描述。

首先，應(yīng)用地震屬性資料、井點資料和生產(chǎn)動態(tài)資料，通過多資料耦合而建立精細(xì)單砂體平面分布模型；以單砂體平面分布模型為平面約束條件，與實鉆儲層垂向分布耦合，建立儲層三維趨勢模型；以三維趨勢模型立體約束，建立巖相模型。

其次，考慮到LPX油田核心部位存在氣云區(qū)，地震資料品質(zhì)差，但鉆井資料豐富，部分主力層位有構(gòu)型解剖成果；油田邊部氣云區(qū)外井點較少，但地震資料品質(zhì)較好，部分層位有地震砂描資料，于是根據(jù)確定性資料分別建立局部構(gòu)型解剖模型和地震砂描模型。即：利用立體趨勢約束建立基礎(chǔ)模型，利用砂描成果建立三維砂描模型，利用密井網(wǎng)資料建立三維構(gòu)型模型。將3種模型有機(jī)融合于一體，提高儲層精細(xì)表征的精度和效果。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，這種針對薄互儲層的多級次建模及差異化模型融合技術(shù)，極大地提高了儲層研究效率，也提高了儲層預(yù)測精度和模型擬合精度。

3 基于層間干擾定量表征的產(chǎn)能評價技術(shù)

產(chǎn)能評價是伴隨油田開發(fā)過程的一項十分重要的基礎(chǔ)工作。LPX油田開發(fā)采用的是層系合注合采模式，多層開采模式下的產(chǎn)能預(yù)測已十分困難，而且油田的薄互儲層較為發(fā)育、縱向流體差異大、層間水驅(qū)不均，中高含水期后層間干擾又十分嚴(yán)重。研究表明，薄層比例、流度差異(流體性質(zhì)差異與儲層物性級差的綜合表征)和壓力狀況等因素，是控制層間干擾系數(shù)的關(guān)鍵。因此，基于巖心實驗、數(shù)值模擬和油藏工程方法，將影響層間干擾系數(shù)的單一因素(如薄層比例、滲透率差異、壓力差異)進(jìn)行定量表征，繪制薄互儲層層間干擾系數(shù)定量表征圖版，并將其運用于產(chǎn)能預(yù)測模型中。

海上多層砂巖油藏早期通常采用定向井開發(fā)。在其無水采油期，產(chǎn)能計算公式主要有裘比公式、Cinco-Ley公式、Besson公式和Vandervlis公式等[7]。其中最常用的單層產(chǎn)能預(yù)測模型是Vandervlis公式，如式(1)。

(1)

式中：Q—— 日產(chǎn)油量，m3d；

Kair—— 儲集層空氣滲透率，μm2；

Kro—— 油相相對滲透率；

h—— 有效厚度，m；

Δp—— 生產(chǎn)壓差，MPa；

μo—— 原油黏度，mPa·s；

Bo—— 地層原油體積系數(shù)；

rwe—— 有效井筒半徑，m；

rev—— 供給半徑，m；

Sθ—— 井身結(jié)構(gòu)表皮系數(shù)；

Sd—— 完井表皮系數(shù)。

在Vandervlis公式的基礎(chǔ)上考慮層間干擾系數(shù)，建立多層產(chǎn)能預(yù)測模型。首先，考慮實際生產(chǎn)中部分薄層連通性較差、平面展布范圍有限，引入薄層比例干擾系數(shù)?，F(xiàn)有井網(wǎng)條件下，薄層比例越大則干擾越嚴(yán)重。結(jié)合油田實際區(qū)域的薄層比例，計算該區(qū)域的薄層干擾系數(shù)。

其次，在對多層砂巖油藏初期不含水階段滲流能力表征的基礎(chǔ)上，在中高含水期關(guān)鍵是描述層間干擾的影響。借鑒文獻(xiàn)[7]采用的層間干擾系數(shù)研究方法，結(jié)合研究區(qū)的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，建立水淹后滲透率級差引起的層間干擾系數(shù)表達(dá)式，如式(2)。

(2)

式中：αo—— 產(chǎn)油干擾系數(shù)；

Kmax—— 最大空氣滲透率，μm2；

Kmin—— 最小空氣滲透率，μm2；

fw—— 含水率。

此外，結(jié)合研究區(qū)縱向?qū)娱g壓力差異的特點，基于礦場MDT隨鉆測壓數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，對于儲層厚度、生產(chǎn)壓差、隨鉆測試壓力等變量對壓力干擾系數(shù)的影響規(guī)律進(jìn)行相關(guān)性分析，從而確定適用于研究區(qū)的層間壓力干擾系數(shù)，其表達(dá)式如式(3)。

(3)

式中：β—— 壓力干擾系數(shù)；

h虧—— 虧壓層厚度，m；

h超—— 超壓層厚度，m；

p虧—— 虧壓層壓力，MPa；

p超—— 超壓層壓力，MPa；

pi—— 單層壓力，MPa；

Δpi—— 生產(chǎn)壓差，MPa。

聯(lián)立式(1)(2)(3)，獲得多層砂巖油藏中高含水期的定向井產(chǎn)能Jo計算公式：

(4)

式中：γ—— 薄層干擾系數(shù)。

此方法成功應(yīng)用于LPX油田綜合調(diào)整方案產(chǎn)能設(shè)計中。從統(tǒng)計的油田已投產(chǎn)10口井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)來看，考慮層間干擾系數(shù)的產(chǎn)能預(yù)測方法得到的預(yù)測結(jié)果準(zhǔn)確度較高，平均預(yù)測精度達(dá)90%。

4 結(jié) 語

渤海灣盆地的LPX油田為典型的薄互層狀稠油油藏。為提高油田儲量動用程度和采收率，近年來以構(gòu)造解釋和薄互儲層描述為基礎(chǔ)，以層系重組和井網(wǎng)重構(gòu)為途徑，探索形成了一套比較系統(tǒng)的薄互層油藏開發(fā)調(diào)整技術(shù)。首先，建立了氣云低速帶的高精度速度模型，形成了適應(yīng)復(fù)雜構(gòu)造帶的多級次斷裂刻畫技術(shù)，改變了油田沿用多年的構(gòu)造斷裂模式。其次，對油田新近系館陶組沉積模式及儲層主控因素開展研究，提出了限制型淺水三角洲沉積模式，改進(jìn)時深標(biāo)定下的砂組刻畫方法，建立了基于“源-匯”耦合下的淺水三角洲薄互儲層精細(xì)表征技術(shù)。同時，基于巖心實驗和油藏工程方法，將影響層間干擾系數(shù)的單一因素進(jìn)行定量表征，并將其用于產(chǎn)能預(yù)測模型，提高了產(chǎn)能預(yù)測精度。LPX油田在綜合調(diào)整過程的技術(shù)探索成果，對薄互層砂巖油藏開發(fā)具有借鑒意義。