趙全國 李國良 房金偉 王金友 邱丙靜 孫 皓

(①中國石油渤海鉆探油氣合作開發(fā)分公司；②中國石油渤海鉆探第二錄井公司)

0 引 言

蘇里格氣田屬于低壓巖性氣藏[1-2]，壓力系數(shù)普遍小于1，蘇A區(qū)塊壓力系數(shù)介于0.60～0.99。低壓形成的因素很多，有地質(zhì)、物理、地球化學(xué)和動(dòng)力學(xué)等多方面因素，共同作用致使氣藏被厚層致密欠壓實(shí)泥巖封閉，形成了典型的低壓封存箱。石盒子組上部欠壓實(shí)泥巖地層為頂蓋，山西組、太原組、本溪組欠壓實(shí)泥巖地層為底封，致使主要目的層盒8段、山1段形成低壓氣藏。蘇A區(qū)塊目前鉆遇氣層在石盒子組盒2段到山西組，而盒2段到盒7段以及山2段氣層鉆遇率均值為5.47%，說明封存效果很好。地層水滯留泥巖中，增強(qiáng)了泥巖的封閉性，但也使這些地層內(nèi)流體存在過剩壓力，過剩壓力可以在完鉆井的基礎(chǔ)上通過等效深度法計(jì)算。研究發(fā)現(xiàn)過剩壓力對(duì)油氣運(yùn)聚有導(dǎo)向作用[3-4]，因此如果能夠獲知未動(dòng)用區(qū)的過剩壓力，就能為未動(dòng)用區(qū)評(píng)價(jià)目標(biāo)優(yōu)選提供有利依據(jù)。

1 過剩壓力計(jì)算

蘇A區(qū)塊異常壓力主要是在壓實(shí)過程中產(chǎn)生的，可以通過單井測(cè)井曲線運(yùn)用等效深度法進(jìn)行計(jì)算。從單井標(biāo)準(zhǔn)測(cè)井曲線中篩選出泥巖段深度(H)、聲波時(shí)差(AC)、密度(ρ)3項(xiàng)參數(shù)，利用正常壓實(shí)泥巖深度與聲波時(shí)差回歸(圖1)，求出斜率K和截距C，公式如下：

ln(AC)=KH+C

(1)

平衡深度法原理是：如果目標(biāo)層某一點(diǎn)A與正常壓實(shí)地層深度上某一點(diǎn)B的聲波時(shí)差接近，那么地層被壓實(shí)的程度就接近，地層骨架承擔(dān)的力接近，即該兩點(diǎn)深度等效(圖1)，兩個(gè)深度點(diǎn)間的地層重荷由地層流體承擔(dān)，因而引起地層高壓[5-10]。根據(jù)公式(1)可以計(jì)算欠壓實(shí)泥巖A點(diǎn)(垂直深度H)等效點(diǎn)B的垂直深度H0，欠壓實(shí)泥巖A點(diǎn)地層壓力p由等效靜水壓力和靜巖壓力組成，即公式：

圖1 蘇A-33-31井聲波時(shí)差與深度關(guān)系

p=0.009 8ρwH0+0.009 8ρk(H-H0)

(2)

式中：ρw為地層水密度，g/cm3；ρk為地層巖石密度，g/cm3；H為A點(diǎn)處垂直深度，m；H0為B點(diǎn)處垂直深度，m。

欠壓實(shí)泥巖A點(diǎn)處過剩壓力Δp計(jì)算公式為：

Δp=p-0.009 8ρwH

(3)

根據(jù)上述計(jì)算公式，利用單井測(cè)井曲線數(shù)據(jù)，完成蘇A區(qū)塊石盒子組盒2段363口井欠壓實(shí)泥巖段地層過剩壓力的計(jì)算。

2 過剩壓力與地震屬性相關(guān)性

蘇A區(qū)塊過剩壓力最大值首先出現(xiàn)在盒1+2段，表現(xiàn)為聲波時(shí)差增大，嚴(yán)重偏離泥巖正常壓實(shí)回歸線，與下部盒3段形成明顯波阻抗差界面，在地震剖面上表現(xiàn)為強(qiáng)振幅反射，過剩壓力與地震反射有關(guān)。

2.1 層位標(biāo)定與追蹤

層位標(biāo)定是井與地震連接的紐帶，是時(shí)深轉(zhuǎn)換的橋梁，準(zhǔn)確的層位標(biāo)定有利于井震資料結(jié)合與印證。層位標(biāo)定首先除去測(cè)井曲線(主要是聲波時(shí)差曲線和密度曲線)野值，選用Ricker、Klauder、Butterworth等不同子波，然后選取與地震剖面相吻合的頻率分別進(jìn)行標(biāo)定對(duì)比，最終采用了井震對(duì)比效果最好的Ricker子波(圖2)，對(duì)工區(qū)內(nèi)鉆井進(jìn)行了合成地震記錄標(biāo)定。

圖2 蘇A-33-31井地震合成記錄

石千峰組底部發(fā)育一套含礫砂巖，在測(cè)井曲線上與下伏石盒子組頂部的砂泥互層地層存在一明顯的臺(tái)階，由石千峰組進(jìn)入下部石盒子組對(duì)應(yīng)地震反射應(yīng)該為一套高速砂巖進(jìn)入低速泥巖的波谷反射，盒8段底部含氣砂巖發(fā)育，地震上表現(xiàn)為中到較強(qiáng)波峰反射。盒1+2段地層欠壓實(shí)明顯，區(qū)域普遍存在，地震上呈現(xiàn)低速，盒2段底界整體表現(xiàn)為波峰反射，橫向連續(xù)性好，易于追蹤解釋，可以在地震測(cè)線上完成盒2段追蹤解釋(圖3)。

圖3 蘇A區(qū)塊二維地震測(cè)線L062533解釋成果剖面

2.2 屬性提取與相關(guān)性研究

根據(jù)地震層位解釋，利用地震軟件開10 ms時(shí)窗提取均方根振幅(RMS)、最大能量、反射頻率等屬性，提取363個(gè)井點(diǎn)屬性值與過剩壓力組成數(shù)據(jù)組，通過開展相關(guān)性研究，發(fā)現(xiàn)均方根振幅與過剩壓力相關(guān)性較好(圖4)。

圖4 過剩壓力與均方根振幅(RMS)相關(guān)性散點(diǎn)圖

3 過剩壓力與氣體富集關(guān)系

根據(jù)過剩壓力與地震均方根關(guān)系，在地震屬性約束下能夠?qū)崿F(xiàn)過剩壓力平面預(yù)測(cè)，進(jìn)而開展井點(diǎn)處過剩壓力與氣體富集關(guān)系研究。

3.1 過剩壓力預(yù)測(cè)

計(jì)算過剩壓力井點(diǎn)363個(gè)，扣除平面控制井點(diǎn)16個(gè)做為備用驗(yàn)證點(diǎn)，利用剩余347個(gè)井點(diǎn)做基點(diǎn)，采用均方根振幅平面圖約束，通過高斯隨機(jī)函數(shù)模擬方法實(shí)現(xiàn)了蘇A區(qū)塊全區(qū)過剩壓力預(yù)測(cè)(圖5)。

過剩壓力預(yù)測(cè)值能否滿足生產(chǎn)需要驗(yàn)證，從過剩壓力預(yù)測(cè)平面圖讀取預(yù)留16個(gè)井點(diǎn)過剩壓力值(圖5紅圈標(biāo)示井點(diǎn))，與計(jì)算值對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，誤差值為-0.6～0.5 MPa，誤差百分比為-2.44%～2.10%(表1)，誤差百分比絕對(duì)值均在5%以內(nèi)，預(yù)測(cè)值能夠準(zhǔn)確反映井點(diǎn)過剩壓力值的大小，可以運(yùn)用在生產(chǎn)實(shí)踐中。

圖5 蘇A區(qū)塊過剩壓力預(yù)測(cè)平面分布

表1 控制井點(diǎn)過剩壓力計(jì)算值與預(yù)測(cè)值分析數(shù)據(jù)

3.2 過剩壓力與氣體富集關(guān)系

通過過剩壓力與單井動(dòng)靜態(tài)參數(shù)關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)，過剩壓力小有利于氣體富集。

3.2.1 過剩壓力與單井產(chǎn)量關(guān)系

投產(chǎn)時(shí)間大于五年的井能夠利用RTA軟件通過生產(chǎn)擬合預(yù)測(cè)最終累產(chǎn)氣量，累產(chǎn)氣量大小可反映單井生產(chǎn)能力，和井區(qū)氣體相對(duì)富集程度。優(yōu)選投產(chǎn)時(shí)間大于五年的275口井，通過生產(chǎn)擬合完成累產(chǎn)氣量預(yù)測(cè)，然后做過剩壓力和累產(chǎn)氣量散點(diǎn)圖(圖6)。圖中散點(diǎn)看似無規(guī)律性或者規(guī)律性很差，過剩壓力與氣體富集無明顯相關(guān)性，但實(shí)際上反映出，累產(chǎn)氣量大的井過剩壓力偏小，過剩壓力大的井累產(chǎn)氣量少，因此過剩壓力偏小有利于氣體富集。

圖6 過剩壓力與累產(chǎn)氣量散點(diǎn)分布

3.2.2 過剩壓力與富集區(qū)分布

目前開發(fā)程度較高的中北部、西北部及中部富集區(qū)均出現(xiàn)在過剩壓力低值區(qū)(圖5)。

中北部富集區(qū)過剩壓力最大值為27.5 MPa，最小值為23.0 MPa，界限壓力值25.0 MPa，將小于界限壓力值的面積46.6 km2細(xì)分為三個(gè)低值區(qū)中心，分別是蘇A-32-11井區(qū)、蘇A-38-25井區(qū)、蘇A-32-23井區(qū)，呈倒品字分布。三個(gè)井區(qū)位于界限值以下，現(xiàn)有完鉆井75口，鉆遇氣層累計(jì)厚度752.30 m，平均單井鉆遇氣層厚度10.03 m，靜態(tài)Ⅰ+Ⅱ類井比例92.0%，遠(yuǎn)高于蘇里格氣田的平均水平(約85.0%)。

西北部富集區(qū)過剩壓力最大值為27.0 MPa，最小值為23.0 MPa，界限壓力值25.5 MPa，將小于界限壓力值的面積55.6 km2細(xì)分為兩個(gè)低值區(qū)中心，分別是蘇A-39-10井區(qū)、蘇A-42-2井區(qū)，呈不規(guī)則“啞鈴”狀北東至南西向分布。兩個(gè)井區(qū)界限值以下現(xiàn)有完鉆井82口，鉆遇氣層累計(jì)厚度914.4 m，平均單井鉆遇氣層厚度11.29 m，靜態(tài)Ⅰ+Ⅱ類井比例90.2%；其周圍過剩壓力高于25.5 MPa區(qū)域有完鉆井18口，鉆遇氣層累計(jì)厚度125.10 m，平均單井鉆遇氣層厚度6.95 m，靜態(tài)Ⅰ+Ⅱ類井比例66.7%。過剩壓力低值區(qū)完鉆井效果明顯好于高值區(qū)的井。

中部富集區(qū)過剩壓力最大值為28.5 MPa，最小值為22.5 MPa，界限壓力值25.0 MPa，將小于界限壓力值的面積57.43 km2，細(xì)分為南北兩個(gè)低值區(qū)中心和中間相對(duì)低值連接紐帶，連接紐帶因?yàn)楹?段儲(chǔ)層物性差而普遍含氣性偏差，盡管山西組氣層和盒4段淺層含氣局部富集，但因其儲(chǔ)層和含氣性變化大而實(shí)施鉆井?dāng)?shù)有限。過剩壓力值低于25.0 MPa區(qū)域現(xiàn)有完鉆井77口，鉆遇氣層累計(jì)厚度752.50 m，平均單井鉆遇氣層厚度9.90 m，靜態(tài)Ⅰ+Ⅱ類井比例89.6%。該區(qū)氣層發(fā)育相對(duì)集中，單層厚度大，目前單井平均累產(chǎn)氣量2 484×104m3，累產(chǎn)氣量大于2 000×104m3的井占48.1%，區(qū)塊高產(chǎn)井主要集中在該區(qū)。

4 未動(dòng)用區(qū)有利目標(biāo)優(yōu)選

鑒于上述研究認(rèn)識(shí)：過剩壓力低值區(qū)有利于氣體富集，蘇A區(qū)塊未動(dòng)用區(qū)有四個(gè)有利目標(biāo)：東北偏中部、東南部、中西部和西南部。

東北偏中部過剩壓力最大值28.5 MPa，最小值22.5 MPa，界限壓力值25.0 MPa，小于界限壓力值的區(qū)域由三個(gè)低值中心組成，南北向疊置分布，面積為29.45 km2。

東南部過剩壓力最大值28.0 MPa，最小值23.5 MPa，界限壓力值25.0 MPa，小于界限壓力值的區(qū)域共32.77 km2，由四個(gè)低值中心組成，東部?jī)蓚€(gè)南北向疊置排列，南部?jī)蓚€(gè)東西向分布。

中西部過剩壓力最大值28.0 MPa，最小值24.0 MPa，界限壓力值25.5 MPa，小于界限壓力的區(qū)域共13.26 km2，有兩個(gè)低值中心，分別位于帶狀兩端。

西南部過剩壓力最大值28.0 MPa，最小值22.5 MPa，界限壓力值25.0 MPa，小于界限壓力的區(qū)域共45.93 km2，呈兩個(gè)長條串珠狀展布。

5 應(yīng)用驗(yàn)證

在蘇A區(qū)塊東北部有利目標(biāo)區(qū)內(nèi)部署評(píng)價(jià)井蘇A-37-39X井，預(yù)測(cè)過剩壓力值24.1 MPa，實(shí)鉆氣層11.5 m/4層(圖7)，試氣獲產(chǎn)1.42×104m3/d工業(yè)氣流，取得較好應(yīng)用效果。實(shí)際計(jì)算過剩壓力值24.3 MPa，與預(yù)測(cè)過剩壓力相符。后續(xù)在過剩壓力低值區(qū)部署滾動(dòng)開發(fā)井10口，助力產(chǎn)能有效接替。

圖7 蘇A-37-39X井測(cè)錄井綜合圖

6 結(jié) 論

(1)蘇里格氣田上石盒子組盒1+2段地層聲波時(shí)差異常普遍存在，反映泥巖地層存在過剩壓力，地震存在波阻抗差界面，地震剖面強(qiáng)波峰反射，過剩壓力與地震均方根振幅有較好相關(guān)性，井震結(jié)合實(shí)現(xiàn)了未動(dòng)用區(qū)過剩壓力預(yù)測(cè)。

(2)過剩壓力對(duì)氣藏富集有導(dǎo)向作用，過剩壓力偏小有利于氣體富集，蘇A區(qū)塊中北部、西北部及中部三個(gè)已知富集區(qū)均發(fā)育在過剩壓力相對(duì)低值區(qū)。

(3)蘇A區(qū)塊未動(dòng)用區(qū)有四個(gè)過剩壓力相對(duì)低值區(qū)，是氣體富集相對(duì)有利區(qū)，是實(shí)施評(píng)價(jià)和滾動(dòng)開發(fā)優(yōu)勢(shì)潛力目標(biāo)。