曹龍，王少鵬，高鵬宇，張嵐，岳紅林

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452）

0 引言

近年來，隨著渤海油田三維地震資料品質的提升，新近系巖性-構造油藏的砂體形態(tài)、邊界、厚度等沉積細節(jié)通過砂體描述技術被刻畫出來［11-12］，為進行斷層附近砂體預測及斷層泥巖比率參數(shù)（ISGR）的計算提供了幫助。因此，本文在前人研究基礎上，提出利用高分辨率地震資料、鉆井資料及生產測試資料，通過建立斷層Allan圖解，計算ISGR并確定其封閉下限以判斷斷層的側向封閉性。

1 地質背景

BZ29-4油田位于渤海南部黃河口凹陷東洼北緣，是渤南凸起披覆斷裂背斜構造和邊界大斷層下降盤組成的復雜斷塊構造［13-15］。構造區(qū)內斷層性質均為正斷層，主控斷層延伸距離較遠，控制圈閉的主要構造格局，其余斷層為主控斷層派生的小斷層，使圈閉進一步復雜化［14］。BZ29-4油田的主要含油層系為新近系明化鎮(zhèn)組下段（簡稱明下段），油藏埋深為800～1 500 m，儲層為淺水三角洲前緣分流河道沉積，油藏類型主要為巖性-構造油藏。其中，A14斷塊為3條斷層（F1—F3）所夾持形成的地壘構造，斷層延伸范圍為0.8～1.7 km，圈閉面積為0.7 km2，主力產層為明下段1404砂體。砂體上5口開發(fā)井鉆遇儲層厚度為12.4～14.6 m，初期日產油978 m3，目前含水率為30.5%，油井遞減率與含水率均低于預期，這可能與斷層的側向封閉性有關。

2 斷層側向封閉性

2.1 基于泥巖涂抹參數(shù)評價方法

斷層在形成過程中，斷裂帶的母巖通過剪切、擠壓等作用力形成的斷層巖對斷層的封閉起主導作用［5］，編制控圈斷層Allan圖解可定性判斷斷層封閉性強弱。進一步結合毛細管壓力，通過計算控圈斷層所封閉的最大烴柱高度，可達到定量評價的目的［6-7］。

斷裂帶中的斷層巖是否具有足夠的遮擋能力是斷層封閉的關鍵。據此，多位學者提出了多種表征斷裂帶涂抹效果與斷層巖遮擋能力的方法。其中，Yiedling提出的ISGR是公認的預測斷裂帶中細粒物質的填充與涂抹效果最好的參數(shù)，它綜合考慮了斷層兩盤在摩擦過程中圍巖對斷層巖形成的貢獻，計算的泥質體積分數(shù)結果與野外實測標定的符合程度最高［16-21］，表達式為

式中：Vi為不同巖性段泥質體積分數(shù)；Δzi為不同巖性段厚度，m；t為斷層斷距，m；i為巖性段序號。

泥巖涂抹研究中，建立可靠的斷層Allan圖解并通過Allan圖解準確計算ISGR是保證研究結果真實可靠的關鍵。對于新近系巖性-構造油藏，砂體描述方法能夠實現(xiàn)斷層附近砂體形態(tài)、厚度等特征的精細刻畫［11-12］，為斷層Allan圖解的建立及ISGR的定量計算提供了幫助。同時，在已開發(fā)油田，利用豐富的生產測試資料，確定該地區(qū)ISGR參數(shù)的封閉下限，進一步提高了研究結果的可靠性。因此，本研究所提出的斷層封閉性評價流程為：1）利用高分辨率地震資料、鉆井資料，通過砂體描述刻畫出斷層附近砂體的空間展布形態(tài)，建立可靠的斷層Allan圖解；2）通過Allan圖解識別斷層兩盤砂巖對接區(qū)為潛在的斷層側向滲漏區(qū)域，計算該區(qū)域ISGR；3）根據油田生產測試資料確定ISGR在該區(qū)域的封閉下限，以判斷砂巖對接區(qū)側向是否封閉，再結合封閉性研究成果開展油水關系分析與滾動勘探評價，并指導油田滾動勘探評價。。

2.2 高精度砂體描述

砂體描述（簡稱砂描）是結合地質認識，在井資料約束下，利用地震資料描述砂體的邊界、厚度及構造形態(tài)的技術方法。BZ29-4油田地震數(shù)據采用疊前深度偏移處理，主頻為40 Hz，該資料能夠準確識別砂體的厚度為10.7 m（1/4視波長）。砂體描述的反演方法為約束稀疏脈沖波阻抗反演。首先，通過巖石物理交會分析確定儲層與非儲層的識別標志；然后，應用地震解釋層位和斷層構建三維地層格架作為初始模型，進行精細標定并提取反演子波，開展多井約束反演，得到波阻抗體并與實鉆井的結果進行標定；最后，當波阻抗體與實鉆儲層情況吻合（見圖1），才能將反演結果應用于砂體描述。

圖1 1404砂體地震剖面

砂描過程中，從已鉆井點出發(fā)，利用波阻抗反演體追蹤砂體的頂、底面，參考沉積認識確定砂體的形態(tài)與邊界，將地震反射能量弱的區(qū)域作為砂體有效儲層尖滅邊界。該方法所描述的砂體空間展布形態(tài)為斷層附近儲層精細刻畫奠定了基礎。

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2.3 斷層Allan圖解的建立

砂描刻畫出斷層附近的砂體邊界、厚度及構造形態(tài)，將砂體分布投影至斷面，作為斷層一盤的巖性分布，再通過斷距的變化，得到斷層兩盤的巖性對接關系，即斷層Allan圖解。以F1斷層為例，具體步驟為：1）在1404砂體頂、底面構造圖上，在F1斷層上由南至北等間距選取16條垂直于斷層走向的測線，結合地震反演剖面，分別讀取測線與斷層下盤的砂體在斷點處的頂、底面海拔，投影至斷層面，作為斷層下盤在斷面上的砂泥巖分布預測；2）統(tǒng)計16條測線與F1斷層垂直交點處的斷距；3）根據斷距的變化將斷層下盤的砂泥巖分布也投影至斷層面，從而建立斷層兩盤的巖性對接關系。相比常規(guī)方法，砂描方法能更加準確地描述出斷層附近砂體空間分布，所建立的Allan圖精度更高。

根據上述步驟建立了F1，F(xiàn)2斷層Allan圖解（見圖2）?？梢钥闯?，F(xiàn)1斷層存在4個砂巖對接區(qū)域，編號為S1—S4，F(xiàn)2斷層存在3個砂巖對接區(qū)域，編號為S5—S7。進一步劃分為3種對接模式（見圖3）。

圖2 A14斷塊斷層對接Allan圖

3種對接模式為：1）砂泥巖對接。斷層一盤砂巖與另一盤泥巖對接，泥巖起遮擋作用，斷層封閉能力最強（見圖3a）。2）非同期砂巖對接。斷距大，斷層完全斷開同期砂巖，但非同期砂巖發(fā)生了對接，封閉性不確定（見圖3b）。F1斷層中部的對接區(qū)域S3，S4發(fā)育這種對接模式，對接長度約700 m，F(xiàn)2斷層的S5—S7均為非同期砂巖對接。3）同期砂巖對接。斷距小于砂巖厚度，斷層不足以完全錯斷砂巖，斷層兩盤同期沉積的砂巖發(fā)生對接，是否封閉取決于該區(qū)域斷層巖的封閉性（見圖3c）。F1斷層北端對接區(qū)域為S1，S2發(fā)育這種對接模式，對接長度約500 m。

圖3 A14斷塊斷層兩盤3種對接模式

2.4 泥巖涂抹參數(shù)的獲取

砂巖對接區(qū)在側向是否封閉，取決于2個對接區(qū)之間形成的斷層巖是否封閉，通過求取該區(qū)域的ISGR來表征斷層巖的封閉性。由式（1）可知，ISGR是斷裂帶中作用于某一點處的不同巖層厚度與對應泥質體積分數(shù)及斷距的函數(shù)。根據木桶原理，斷層是否封閉取決于斷面上ISGR的最小值。對某條斷層或某個層位只求取一個ISGR參數(shù)值或平均值并不能反映該條斷層封閉性。通過進一步分析可知，同一對接區(qū)域內的巖性，橫向分布是穩(wěn)定的，即泥質體積分數(shù)在橫向是穩(wěn)定分布的，根據式（1），ISGR值的大小取決于作用于斷裂帶中該點砂泥巖的累計厚度，對于斷層帶砂巖對接區(qū)某一點，斷距是確定的，對接區(qū)域上邊界斷層作用的累計厚度最大，而下邊界斷層作用的累計厚度最小，因此，只要分別求得上、下對接邊界上的參數(shù)值，其余值則分布在該區(qū)間。以F1斷層的S2區(qū)域為例，利用自然伽馬、中子密度測井解釋F1斷層附近鉆遇井的泥質體積分數(shù)；用距S2區(qū)域最近的A10井進行巖層厚度與泥質體積分數(shù)標定。S2砂巖不同對接點的對接模式：E點為S2的起始對接點，其斷層巖的供給層段厚度分別為Δz1（砂巖），Δz2（泥巖）及Δz3（砂巖），F(xiàn)，G點分別為同一平面位置的上、下對接點（見圖4），根據式（1）就可以求取E，F(xiàn)，G點處的ISGR值。

圖4 S2砂巖對接區(qū)I SGR參數(shù)計算模式

對F1，F(xiàn)2斷層的7個對接區(qū)域參數(shù)分別進行計算：S1砂巖ISGR分布在12.4%～30.4%，平均為22.2%；S2砂巖ISGR分布在31.5%～42.4%，平均為35.7%（見表1）。由表1可以看出，ISGR值的高低與斷層斷距正相關，F(xiàn)2斷層的封閉能力強于F1斷層，A14斷塊的控圈斷層為F1。

2.5 封閉下限確定與封閉性評價

由于ISGR反映了斷裂帶中斷層巖泥質體積分數(shù)，根據油田明下段生產、測壓及DST測試資料確定該層位不具備滲透能力儲層的泥質體積分數(shù)下限，即代表了ISGR在該層系的封閉下限。

圖5a是壓力測試點泥質體積分數(shù)與孔隙度關系，當孔隙度大于等于20%，泥質體積分數(shù)小于等于35%時，對應點為滲透點，在此之外為致密點。

圖5 BZ29-4油田明下段孔隙度與泥質體積分數(shù)交會圖

由油田DST測試取樣點處孔隙度與泥質體積分數(shù)交會圖可以看出（見圖5b），有產出的點都落在孔隙度大于等于20%、泥質體積分數(shù)小于等于35%范圍內，據此確定該區(qū)域斷層側向封閉下限為ISGR大于等于35%。根據F1，F(xiàn)2斷層7個砂巖對接區(qū)參數(shù)計算結果，S1，S2區(qū)域參數(shù)大部分低于封閉下限值，斷層處于開啟狀態(tài)，既包括同期砂體對接不封閉，也包括非同期砂巖對接不封閉。F2斷層3個區(qū)域的參數(shù)值均大于封閉的下限值，其側向是封閉的。據此認為A14斷塊的1404砂體與東塊預測砂體可能為同一油水系統(tǒng)。

3 動態(tài)驗證及開發(fā)應用

開發(fā)階段，動態(tài)資料可以用來進一步驗證地質研究結果的可靠性?；谖镔|平衡法［18］，利用油井生產的壓力資料對A14斷塊動態(tài)儲量進行了計算，根據斷塊的生產數(shù)據，得到地層壓力與累計產油量的關系。隨著原油采出，地層壓力由原始靜壓15 MPa持續(xù)下降至10 MPa，儲量最終穩(wěn)定在290×104m3，為容積法地質儲量的1.5倍。根據斷層封閉研究結果，若F1斷層側向開啟，斷塊兩側為統(tǒng)一油水界面（OWC）-1 423.0 m，據此增加東塊預測儲量后，與動態(tài)儲量吻合較好。

在研究結果支撐下，對油田內部開展了滾動勘探評價，在A14斷塊東側斷塊鉆探了開發(fā)評價井A20井，西側鉆探了A17S2井，其中A17S2井在F2斷層下降盤鉆遇與1404砂體同期的1426砂體，揭示油水界面為-1 413.4 m，與1404砂體油水界面-1 423.0 m相差9.6 m，證實具有不同的油水系統(tǒng)，F(xiàn)2斷層為封閉狀態(tài)（見圖6）。

圖6 研究區(qū)明化鎮(zhèn)組下段砂體對比

A20井在F1斷層下降盤鉆遇與1404砂體同期的1426砂體，未鉆遇到油水界面。對A20井隨鉆測壓發(fā)現(xiàn)，在1426砂體上地層壓力明顯偏離原始地層壓力曲線。分析認為，這是1426砂體通過F1斷層與西側A14井區(qū)連通被動用導致的，驗證了F1斷層側向開啟的地質認識。據此，根據A14斷塊油水界面確定1426砂體油水界面為海拔-1 423.0 m，較A20井油水界面下推19.0 m，探明儲量較原預測儲量增加50×104m3。后期該斷塊可增加1口注水井，進一步提高采收率，增加可采儲量。

4 結論

1）泥巖涂抹研究是評價斷層封閉性的重要方法，針對新近系巖性-構造油藏，通過砂體描述技術，有效地提高了斷層Allan圖解的可靠性，在此基礎上進行斷層巖封閉參數(shù)計算，并考慮封閉下限以及動態(tài)資料的驗證，能夠較為客觀、準確地描述斷層封閉性。

2）BZ29-4油田斷層在側向存在3種巖性對接模式。其中，砂泥巖對接具有較強的封閉性，同期砂巖對接與非同期砂巖對接可通過計算ISGR并結合封閉下限值判斷其封閉性。研究發(fā)現(xiàn)，A14斷塊F1斷層側向為開啟狀態(tài)，F(xiàn)2斷層為封閉狀態(tài)，通過2口評價井鉆探證實了該方法的可靠性。

3）斷層側向封閉性研究中，應更多關注斷層斷距與儲層厚度變化：當儲層較厚，斷距較小時，泥巖涂抹效果差，可能造成斷層不封閉；反之，斷層封閉性較強。