劉性全

（中國(guó)石油大慶油田國(guó)際勘探開(kāi)發(fā)公司，黑龍江 大慶 163514）

0 引 言

肇州油田位于松遼盆地北部，目的層為葡萄花油層，發(fā)育三角洲前緣亞相，砂泥薄互層發(fā)育，平面上砂體相變快，采用直平聯(lián)合井網(wǎng)開(kāi)發(fā)，水平井井?dāng)?shù)多且重復(fù)鉆遇多個(gè)小層，平均單井鉆遇含油砂巖段10 個(gè)，致使水平井砂體類型及邊界刻畫(huà)難度大。近年來(lái)，在水平井測(cè)井解釋［1］、地質(zhì)導(dǎo)向［2‐4］、產(chǎn)能開(kāi)發(fā)［5‐8］及數(shù)值模擬［9‐10］領(lǐng)域取得了一定成果，在薄油層水平井砂體刻畫(huà)方面，根據(jù)直井、水平井測(cè)井曲線對(duì)比，明確了水平井砂體的層位歸屬［11］，并根據(jù)周圍直井的沉積微相類型，利用沉積模式繪圖法描述水平井區(qū)的砂體展布情況。由于研究區(qū)平面砂體變化快，水平井鉆遇的單段砂巖發(fā)育多個(gè)小層，單純依靠直井的模式繪圖法不能準(zhǔn)確地表述水平井砂體微相類型和鉆遇的砂巖邊界［12‐16］，導(dǎo)致水平井區(qū)儲(chǔ)層描述結(jié)果常與實(shí)際情況不符，對(duì)生產(chǎn)指導(dǎo)意義不足。

本文重點(diǎn)開(kāi)展了薄油層水平井井段類型劃分，以典型巖心描述為基礎(chǔ)，結(jié)合測(cè)井曲線校直，建立巖電關(guān)系、水平井微相類型定量參數(shù)識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)及測(cè)井相模式。利用三維砂體預(yù)測(cè)方法，明確水平井井軌與砂體接觸模式，分段識(shí)別砂體邊界，直平、井震聯(lián)合，精細(xì)刻畫(huà)水平井區(qū)砂體展布，解決了水平井因井型影響無(wú)法直接應(yīng)用測(cè)井曲線進(jìn)行判相及砂體邊界識(shí)別不準(zhǔn)確的難題，實(shí)現(xiàn)薄油層水平井區(qū)砂體的精準(zhǔn)刻畫(huà)，為水平井開(kāi)發(fā)調(diào)整提供了地質(zhì)依據(jù)。

1 薄油層水平井沉積相識(shí)別方法

研究區(qū)薄互層發(fā)育，水平井水平段長(zhǎng)且重復(fù)鉆遇多個(gè)小層。由于井型不同，平直的水平段測(cè)井曲線旋回特征不明顯，無(wú)法直接應(yīng)用測(cè)井曲線進(jìn)行沉積相判別。利用水平井分段技術(shù)，分井段利用水平井沉積相判相標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)井曲線對(duì)比結(jié)合加密井?dāng)?shù)據(jù)驗(yàn)證等技術(shù)，綜合判別水平井沉積相類型。

1.1 水平井段類型劃分

受鉆進(jìn)方向及井型影響，水平井測(cè)井曲線存在深度反向、旋回特征不明顯等現(xiàn)象，因此根據(jù)水平井井軌鉆進(jìn)方向、井軌與地層位置關(guān)系，對(duì)水平段類型進(jìn)行劃分，共分為3 類9 種水平井段類型。第1 類為軌跡與地層交叉井段，分別為頂入底出OB下行（圖1 （a）） 和底入頂出OT上行（圖1（b））2 種，可區(qū)分垂向不同小層砂體。此類型測(cè)井曲線旋回特征較明顯（圖1（c）ab、cd段）。由于測(cè)井曲線沿井軌鉆進(jìn)方向測(cè)量，底出OB段測(cè)井曲線為深度正向測(cè)井曲線，頂出OT段測(cè)井曲線存在垂直深度反向。第2 類為軌跡與地層平行水平井段，同層砂體側(cè)入側(cè)出OS井段（圖1（d）），可區(qū)分橫向不同砂體，該段水平井測(cè)井曲線平直，旋回特征不明顯（圖1（c）bc段）。第3 類為層內(nèi)轉(zhuǎn)折組合井段（圖1（e）），可區(qū)分垂向及橫向砂體，分為6 種類型。包含下行―平行DPS段、下行―上行D1UD2段、上行―平行U1P1S1段、上行―下行UD2P2段、平行―下行P2S2D3段、平行―上行P3S3U3段。

圖1 水平井段類型及測(cè)井曲線Fig.1 Horizontal section types and logging curves

1.2 水平井測(cè)井曲線校直

水平井沿水平方向鉆進(jìn)深度大，導(dǎo)致測(cè)量深度下的水平井曲線比直井要長(zhǎng)，旋回特征不明顯，不能直接反映垂向儲(chǔ)層沉積特征，無(wú)法直接利用測(cè)井相模式進(jìn)行沉積微相識(shí)別。根據(jù)水平井井軌井斜及地層傾角、傾向等數(shù)據(jù)及其幾何學(xué)特征，建立水平井測(cè)量深度與垂直深度關(guān)系，得到式（1）

式中：H2——水平井測(cè)井曲線垂深，m；αi——水平井井斜角，（°）；Li——水平井測(cè)井曲線測(cè)量深度，m。

用此公式將測(cè)量深度對(duì)應(yīng)的水平井測(cè)井曲線，通過(guò)投影，轉(zhuǎn)換到垂直深度環(huán)境的測(cè)井曲線，得到類直井段的測(cè)井曲線。受地層傾角的影響，校直后的測(cè)井曲線，仍然與實(shí)際地層厚度存在偏差，為此，需將校直后的水平井測(cè)井曲線再縮放到直井段長(zhǎng)度。對(duì)于地層傾角小于90°且井斜角小于90°，沿地層傾向鉆進(jìn)的水平井段，測(cè)井曲線長(zhǎng)度大于地層垂厚，需要進(jìn)行壓縮校正（圖2（a）），校正公式為

式中：H3——地層垂厚，m；D——水平井水平段水平位移偏移量，m；θ——地層傾角，（°）。

對(duì)于地層傾角大于90°且井斜角大于90°，逆地層傾向鉆進(jìn)的水平井段，校直后的曲線長(zhǎng)度小于地層垂厚，需要進(jìn)行拉伸校正（圖2（b）），校正公式為

圖2 水平井曲線校直Fig.2 Correction of horizontal well log

1.3 水平井測(cè)井相模式及沉積微相參數(shù)表建立

對(duì)研究區(qū)內(nèi)直井取心井沉積特征進(jìn)行分析，葡萄花油層屬于三角洲前緣亞相沉積。對(duì)研究區(qū)的2口取心水平井進(jìn)行巖心歸位，開(kāi)展巖心觀察描述，從巖性、構(gòu)造、泥巖顏色和特殊含有物等方面綜合分析巖相特征，共識(shí)別出5 種沉積微相。

（1）水下分流河道。巖性為細(xì)粉砂巖、粉砂巖，以粉砂巖為主，河道底部有明顯的沖刷突變面，含泥礫，巖性粗、含油性好，呈楔狀、槽狀交錯(cuò)層理（圖3（a））。電性呈正韻律特征，曲線齒少，較平滑，呈典型鐘形、箱形，底部高幅突變、頂部漸―突變。自然伽馬小于70 API，電阻率為18~45 Ω·m。

圖3 平3井巖心照片F(xiàn)ig.3 Core photos of Well Ping 3

（2）主體厚層席狀砂。巖性為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂，以粉砂巖為主，具小型交錯(cuò)層理（圖3（b））。電性上，曲線有齒，起伏多，自然伽馬為70~80 API，電阻率為12~18 Ω·m，曲線頂?shù)淄蛔?，中幅、單指狀或指狀互層、薄層?/p>

（3）主體薄層席狀砂。巖性以泥質(zhì)粉砂巖為主，含泥質(zhì)夾層，具波狀層理（圖3（c））。電性上，曲線有齒，起伏多，自然伽馬為80~90 API，電阻率為12~18 Ω·m，曲線頂?shù)淄蛔?，中低幅、單指狀或指狀互層、薄層?/p>

（4）非主體席狀砂。巖性以泥質(zhì)粉砂巖為主，呈砂泥薄互層發(fā)育，多發(fā)育斜層理（圖3（d））。電性上，自然伽馬為90~115 API，電阻率為5~12 Ω·m，曲線頂?shù)淄蛔?，極低幅度、單指狀或指狀互層、極薄層。

（5）席間泥。以灰綠、綠灰、灰甚至黑灰色水平、水平波狀、塊狀層理泥巖為主，有具湖相層理的粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖等（圖3（e）），自然伽馬大于115 API，電阻率小于5 Ω·m，曲線呈低幅度，直線形。

根據(jù)巖心沉積微相描述結(jié)果及對(duì)應(yīng)水平井井段隨鉆自然伽馬、電阻率與含油特征，綜合建立了水平井微相類型定量參數(shù)識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)（表1）。根據(jù)巖心描述結(jié)果及校直后水平井測(cè)井曲線形態(tài)，建立巖電關(guān)系，明確5 種水平井測(cè)井相模式特征（圖4）。

圖4 沉積微相類型及特征Fig.4 Sedimentary microfacies types and characteristics

表1 水平井定量參數(shù)沉積微相識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sedimentary microfacies identification criteria for quantitative parameters of horizontal wells

1.4 水平井沉積相識(shí)別

受水平井軌跡及地層傾角影響，不同水平井井段測(cè)井響應(yīng)特征不同，分類明確水平井的判相方法（圖5）。第1 類軌跡與地層交叉的水平井段，測(cè)井曲線存在起伏，校直后旋回特征可見(jiàn)，利用測(cè)井相特征模式進(jìn)行沉積微相識(shí)別。其中下行底出OB段，利用曲線正層序進(jìn)行微相識(shí)別，如平3 井第3 段砂巖（圖5（a）），校直后測(cè)井曲線為正韻律（圖5（b）），判定為主體薄層席狀砂。上行頂出井段，將校直后測(cè)井曲線按深度反轉(zhuǎn)后，利用反層序進(jìn)行微相識(shí)別。第2 類軌跡與地層近平行的井段，曲線平直，無(wú)明顯的旋回特征，根據(jù)微相參數(shù)表，進(jìn)行微相識(shí)別。如平3 井第6 段砂巖（圖5（c）），深度在2 044~2 092 m，自然伽馬為52~70 API，電阻率為18~30 Ω·m，判定為河道砂，深度在2 092~2 177 m、2 177~2 232 m，依次判定為主體薄層席狀砂、河道砂。第3 類組合井段，根據(jù)水平井隨鉆方位自然伽馬成像，確定軌跡穿層形態(tài)，判斷鉆進(jìn)方向是否改變，進(jìn)而對(duì)組合井段進(jìn)行分段，然后按1、2 類識(shí)別方法分段進(jìn)行微相判別。

圖5 平3井沉積微相識(shí)別Fig.5 Sedimentary microfacies identification of Well Ping 3

水平井一維沉積相識(shí)別重點(diǎn)考慮了水平井分段及類型、類直井―直井校直厚度、相應(yīng)校直測(cè)井旋回類型、水平井定量參數(shù)沉積微相識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)，使水平井微相識(shí)別更準(zhǔn)確。

2 水平井薄儲(chǔ)層描述方法

葡萄花油層平面相變快，且水平井重復(fù)鉆遇多個(gè)小層，砂體邊界識(shí)別困難，為此利用地震反演約束巖性建模技術(shù)及沉積相邊界三維刻畫(huà)技術(shù)，精細(xì)刻畫(huà)水平井區(qū)儲(chǔ)層發(fā)育情況。

2.1 井震結(jié)合砂體預(yù)測(cè)

葡萄花油層層薄，地震分辨率低，儲(chǔ)層預(yù)測(cè)難度大。通過(guò)開(kāi)展精細(xì)構(gòu)造解釋，落實(shí)構(gòu)造特征，構(gòu)建沉積單元級(jí)精細(xì)反演框架模型；對(duì)測(cè)井曲線進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化及敏感性分析，優(yōu)選自然伽馬曲線開(kāi)展地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演，結(jié)合研究區(qū)沉積特征優(yōu)化反演變程參數(shù)，井震結(jié)合定量預(yù)測(cè)砂巖厚度?？紤]水動(dòng)力學(xué)，砂體物性變化應(yīng)符合漸變規(guī)律，根據(jù)反演預(yù)測(cè)成果，確定整體砂體展布方向，采用多方向變差函數(shù)模擬河道展布方向，與地震反演體約束建立砂巖模型，精細(xì)刻畫(huà)井間砂體展布，提高砂體預(yù)測(cè)精度。

2.2 水平井沉積相邊界確定

依據(jù)巖性模型模擬結(jié)果，明確井軌與砂巖接觸關(guān)系。對(duì)于井軌與地層平行，同層砂體側(cè)入、側(cè)出的井段，水平井鉆入、鉆出砂體處皆為砂體邊界即沉積相邊界（圖6），如EF段，水平井砂巖鉆遇邊界即為砂體平面展布邊界，確定為沉積相邊界。井軌與地層交叉的井段，如下行AB段、上行CD段，僅能確定沉積相類型，水平井鉆遇砂巖寬度（即水平井鉆入砂體點(diǎn)與鉆出砂體點(diǎn)的水平投影寬度）小于在水平井軌跡方向上的砂體平面實(shí)際寬度，即水平井鉆入砂體點(diǎn)與鉆出砂體點(diǎn)皆不是沉積相邊界，為此需根據(jù)巖性模型預(yù)測(cè)的成果確定沉積相邊界。

圖6 水平井巖性模型剖面Fig.6 Lithology model section of horizontal well

2.3 水平井區(qū)砂體刻畫(huà)方法

根據(jù)現(xiàn)代沉積學(xué)原理，從動(dòng)力學(xué)上看，受河流作用控制，河道砂沿物源方向呈枝狀展布；席狀砂受湖控影響，連片分布（圖7）。

圖7 平4井砂體描述Fig.7 Sandbodies characterization of Well Ping 4

對(duì)于水平井鉆遇層，應(yīng)用直井、水平井分段沉積相識(shí)別及邊界厘定結(jié)果，結(jié)合砂巖模型預(yù)測(cè)（圖7（a））結(jié)果，平面上進(jìn)行砂體方向指導(dǎo)，完善直平井微相組合關(guān)系，精細(xì)刻畫(huà)水平井分段砂體展布。如僅利用直井砂體刻畫(huà)方法的相帶圖，預(yù)測(cè)出非主體席狀砂、主體薄層席狀砂、主體河道砂3 種沉積相（圖7（b）），應(yīng)用水平井砂體刻畫(huà)方法后，逐一精準(zhǔn)刻畫(huà)出非主體席狀砂、主體薄層席狀砂、主體厚層席狀砂、主體河道砂4 種砂體的沉積相類型（圖7（c）），砂體展布更加精細(xì)。對(duì)于水平井未鉆遇的層，根據(jù)已鉆遇層的砂體寬度、寬厚比等定量參數(shù)，結(jié)合沉積模式，應(yīng)用“直井定相、地震定趨勢(shì)”的描述方法，精細(xì)描述未鉆遇層砂體展布。

水平井區(qū)砂體三維立體刻畫(huà)重點(diǎn)考慮了水平井確定的微相邊界、水平井與周圍直井的微相類型及組合關(guān)系、水平井相類型與地震反演砂體預(yù)測(cè)的匹配性，在研究區(qū)目的層單層砂厚0.5~3.0 m，井距為300~500 m 直平混合井網(wǎng)等條件下，較大程度提高了砂體預(yù)測(cè)精度。

3 水平井砂體刻畫(huà)方法驗(yàn)證

根據(jù)加密井測(cè)井曲線等資料驗(yàn)證水平井砂體刻畫(huà)成果。如利用直井描述方法刻畫(huà)葡Ⅰ層原沉積相帶，平5 井、平6 井均未識(shí)別出水下分流河道（圖8（a））；利用水平井分段判相技術(shù)在平5 井、平6 井識(shí)別出水下分流河道，再結(jié)合沉積相邊界三維刻畫(huà)、井震結(jié)合砂體刻畫(huà)技術(shù)，校正后的沉積相帶圖刻畫(huà)出了一條主體殘留河道（圖8（b））。

井區(qū)加密后，有3口加密直井測(cè)井曲線證實(shí)鉆遇該水下殘留河道（圖8（b）），驗(yàn)證了水平井儲(chǔ)層描述方法的準(zhǔn)確性。

圖8 葡Ⅰ層沉積相帶Fig.8 Sedimentary facies belts in Pu Ⅰlayer

4 結(jié) 論

（1）根據(jù)井軌跡與地層傾向在井軌跡面上的投影幾何關(guān)系，提出了水平井測(cè)井曲線類直井―直井校直方法，結(jié)合研究區(qū)典型水平井各微相測(cè)井響應(yīng)值等建立了水平井測(cè)井相模式及微相參數(shù)表。

（2）針對(duì)目的層層薄、變化快、水平井軌跡多樣等復(fù)雜條件，建立了基于水平段分類、測(cè)井相模式、微相參數(shù)表的薄互層水平井沉積微相識(shí)別方法，實(shí)現(xiàn)了水平井分段精細(xì)微相識(shí)別。

（3）針對(duì)水下河道及薄層砂層薄、橫向變化快、井間難預(yù)測(cè)等難點(diǎn)，發(fā)展了水平井平直結(jié)合的定相定界及砂體展布刻畫(huà)方法，實(shí)現(xiàn)了水平井區(qū)砂體展布的精準(zhǔn)刻畫(huà)。

（4）通過(guò)加密井?dāng)?shù)據(jù)驗(yàn)證了水平井砂體刻畫(huà)方法的準(zhǔn)確性，通過(guò)加密井?dāng)?shù)據(jù)驗(yàn)證了水平井砂體刻畫(huà)方法的準(zhǔn)確性，為相似區(qū)塊的水平井儲(chǔ)層提供了參考。