Wenjun Zhang, Libing Wang, Lin Li, Zhaohang Ran, Jianbin Han

Bohai Oilfield Research Institute, Tianjin Branch of CNOOC Ltd., Tianjin

Abstract

Keywords

1.引言

目前，渤海部分油田已逐步進(jìn)入中高含水開采階段，精細(xì)地層對(duì)比技術(shù)是開展儲(chǔ)層精細(xì)表征及后期油田治理、儲(chǔ)量挖潛的最基本、最重要的地質(zhì)研究關(guān)鍵技術(shù)。油田精細(xì)地層對(duì)比研究的方法發(fā)展到現(xiàn)在，前人累積了大量的研究成果，已經(jīng)逐步形成了許多行之有效的對(duì)比方法。傳統(tǒng)方法主要包括：“旋回對(duì)比、分級(jí)控制、相控約束、骨架閉合”等[1][2][3]。而20世紀(jì)80年代以來，國內(nèi)外也開始將高分辨率層序地層學(xué)分析方法廣泛應(yīng)用到地層對(duì)比當(dāng)中，形成了較為完善的一套地層對(duì)比模式和方法[4][5]。目前，隨著地震精細(xì)解釋技術(shù)的發(fā)展以及油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)的不斷完善，“井震結(jié)合，動(dòng)靜結(jié)合”的地層對(duì)比方法也逐步成熟[6][7]。而對(duì)于構(gòu)造較為復(fù)雜的油田，特別是對(duì)比難度更大的河流相油田，在運(yùn)用上述傳統(tǒng)方法進(jìn)行對(duì)比的過程中還存在較多的困難與矛盾，筆者在傳統(tǒng)地層對(duì)比方法的基礎(chǔ)上，以P油田為例，從模式分析的角度入手，闡述幾種具有復(fù)雜構(gòu)造背景的地層對(duì)比方法。

2.油田概況及存在問題

P油田構(gòu)造位于郯廬斷裂帶東支、渤南低凸起帶中段的東北端，是一個(gè)在基底隆起背景上發(fā)育起來的，受兩組近南北向走滑斷層控制的斷裂背斜。油田主體夾持在兩組走滑斷裂帶之間，一系列北東向及近東西向正斷層將研究區(qū)構(gòu)造形態(tài)進(jìn)一步復(fù)雜化。P油田主力含油層系發(fā)育于新近系明化鎮(zhèn)組下段及館陶組，新近紀(jì)開始，該區(qū)已進(jìn)入準(zhǔn)平原化時(shí)期，形成了一套以河流相為主的沉積體系。明化鎮(zhèn)組下段屬于曲流河沉積，館陶組為辮狀河沉積，儲(chǔ)層巖性為河流相沉積的陸源碎屑巖。

河流相油田在渤海及我國都占有相當(dāng)重要的地位。河流相儲(chǔ)層對(duì)比具有標(biāo)志層確定困難以及橫向相變快等特點(diǎn)，給對(duì)比造成了較大的難度。針對(duì)上述特點(diǎn)，我國學(xué)者總結(jié)了“切片對(duì)比、等高程對(duì)比”等針對(duì)河流相地層的對(duì)比方法，為攻克河流相地層精細(xì)對(duì)比的難關(guān)奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)[1][4][8]。P油田是一個(gè)構(gòu)造極其復(fù)雜的大型河流相油田，在運(yùn)用“切片對(duì)比、等高程對(duì)比”等河流相傳統(tǒng)地層對(duì)比方法時(shí)，在復(fù)雜構(gòu)造區(qū)域，如“高地層傾角區(qū)、位于氣云區(qū)的走滑斷裂帶、壘塹分界斷層區(qū)”(圖1)等存在著兩個(gè)主要的問題：① P油田東支走滑斷層帶大多都位于氣云區(qū)中，由于在井震標(biāo)定及斷點(diǎn)位置確定等方面缺乏地震資料的支持，地層對(duì)比難度較大；② 在對(duì)高地層傾角區(qū)及壘塹分界斷層附近的復(fù)雜構(gòu)造區(qū)域井進(jìn)行對(duì)比時(shí)，地層厚度異常變化，與河流相地層發(fā)育特點(diǎn)不符，對(duì)比難度較大。

Figure 1.The distribution of complex structural areas in P Oilfield圖1.P油田復(fù)雜構(gòu)造區(qū)分布圖

3.主要研究內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)

面對(duì)上述問題，旨在形成P油田復(fù)雜構(gòu)造帶精細(xì)地層對(duì)比模式，加深對(duì)比研究的精度和深度，為油田下部的低產(chǎn)、低效井治理，調(diào)整方案的編制與實(shí)施打下基礎(chǔ)。針對(duì)油田各種復(fù)雜構(gòu)造的影響，結(jié)合地質(zhì)、地震、測井、油藏各專業(yè)技術(shù)，從構(gòu)造、沉積、鉆井等方面總結(jié)了3種地層對(duì)比模式，形成復(fù)雜構(gòu)造河流相地層對(duì)比特色技術(shù)。

3.1.高傾角地層斜井對(duì)比技術(shù)

在海上油田的生產(chǎn)過程中，開發(fā)井大都從固定的海上平臺(tái)延伸到各個(gè)目的井區(qū)，由于該種工程原因常常會(huì)采用井斜較大的定向井對(duì)一些井區(qū)進(jìn)行開發(fā)，而在大井斜與較大的地層傾角的聯(lián)合影響下，會(huì)形成一種視厚度上的誤差，該誤差常常影響著海上油田地層對(duì)比的精度[9][10]。如圖2所示，A和B兩口井從不同平臺(tái)、不同方向同時(shí)鉆入一套厚度均勻的地層，在具有同樣的地層真實(shí)厚度(TST)的情況下，兩口井通過井斜直接所測得的井上視垂直厚度(TVD)是存在差異的，由此通過TVD深度剖面進(jìn)行地層對(duì)比的時(shí)候就會(huì)形成一種厚度上的誤差。該誤差與井斜、地層傾角以及井軌跡與地層傾向的空間關(guān)系都有聯(lián)系，一般與前兩者呈正相關(guān)。

Figure 2.The mode of inclined wells drilled in high dip formation圖2.斜井鉆入高傾角地層模式圖

通過對(duì)這幾種厚度與井斜角、方位角以及地層傾角等參數(shù)的關(guān)系分析后可以得到參數(shù)組合公式。通過計(jì)算，得到油田不同區(qū)域井的TST與TVD的比值是不同的：位于平臺(tái)邊緣井斜較大且具有高地層傾角的16區(qū)井的比值明顯小于1，最低甚至小于0.5，該類區(qū)域的誤差較大；而位于地層較平緩地區(qū)且離平臺(tái)較近井斜較小的4區(qū)的井，其比值則幾乎等于1，該類區(qū)域的誤差較小。此外，通過該計(jì)算結(jié)果繪制2種厚度的區(qū)域展布圖，還可以更加直觀地對(duì)比該誤差平面上的差異性，對(duì)誤差較大的區(qū)域進(jìn)行優(yōu)先矯正(圖3)。針對(duì)對(duì)比上的誤差，主要可以通過Petrel軟件編制相關(guān)算法得到TST與測井曲線數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而通過 TST的連井對(duì)比剖面進(jìn)行對(duì)比，矯正前的厚度異?，F(xiàn)象在矯正后得到了較好的修正(圖4)。

Figure 3.The plane distribution of 2 formation thickness圖3.兩種地層厚度平面展布圖

Figure 4.The correlation diagram of formation profile before and after the correction of well deviation error in high dip formation圖4.高傾角地層井斜誤差矯正前后地層剖面對(duì)比圖

3.2.氣云區(qū)走滑斷裂帶地層對(duì)比技術(shù)

由于P油田東支走滑斷裂帶主要處于氣云區(qū)中，在缺乏精細(xì)地震資料支持的情況下，區(qū)域構(gòu)造模式分析的指導(dǎo)作用尤為重要。P構(gòu)造區(qū)在新近紀(jì)-第四紀(jì)的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以來主要受右旋走滑應(yīng)力控制，在油田的核心區(qū)兩側(cè)形成了2條近南北向的走滑斷裂帶，而主體區(qū)則發(fā)育一系列北東-南西向或近東西向的正斷層，形成了一種“壘-塹”相間的構(gòu)造形態(tài)。部分學(xué)者分析認(rèn)為，該系列正斷層是隨大型走滑斷層形成的伴生斷層，而隨著油田地震重處理資料的逐步完善，結(jié)合構(gòu)造沉積演化規(guī)律，目前的研究認(rèn)識(shí)主要認(rèn)為：在區(qū)域弱走滑擠壓背景下，古近系泥巖基底受早期基底隆起和區(qū)域熱沉降差異作用，發(fā)生塑形形變，產(chǎn)生張性應(yīng)力，形成了該類正斷層，而斷層在新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)右旋走滑應(yīng)力的影響下被切割改造。當(dāng)斜井鉆遇切割的“錯(cuò)位區(qū)”時(shí)，在井上過走滑斷層的斷點(diǎn)處就會(huì)形成一種因原被切割的正斷層所形成的“假斷距”，明確該模式對(duì)研究區(qū)位于氣云區(qū)的東支走滑斷裂帶井的地層對(duì)比具有重要的指導(dǎo)意義(圖5)。

Figure 5.The pattern of cutting normal fault region of strike-slip fault圖5.走滑斷層切割正斷層區(qū)域模式圖

以研究區(qū)的B40ST01井及B45ST01井對(duì)比為例(圖6)，該井組位于氣云區(qū)內(nèi)的東支走滑斷層附近。早期的地層對(duì)比認(rèn)為，B45ST01井上不存在斷點(diǎn)，但其L80油組與鄰井對(duì)比性較差，由于該區(qū)位于氣云區(qū)，井上是否存在斷點(diǎn)難以通過地震資料確定。通過該井組周邊的斷層空間展布特征結(jié)合上述對(duì)比模式分析認(rèn)為，B45ST01井對(duì)比性差的原因是其鉆遇了走滑斷層切割正斷層所形成的錯(cuò)位區(qū)，從而形成了地層重復(fù)的“假斷距”所致，重復(fù)地層主要為L60與L70油組，而并非之前所認(rèn)為的下覆L80油組。通過該方法確定了之前對(duì)比中未能識(shí)別的井上鉆遇走滑斷層斷點(diǎn)，同時(shí)也可以確定由于氣云區(qū)認(rèn)識(shí)不清的走滑斷層位置，明確了該井?dāng)帱c(diǎn)與斷層的空間組合模式。

Figure 6.The application of comparison pattern of cutting normal fault of strike-slip fault圖6.走滑斷層切割正斷層對(duì)比模式

對(duì)于注水開發(fā)油田，隨鉆測壓數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)、示蹤劑資料以及水淹資料等油藏動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)是檢驗(yàn)砂體連通性及地層對(duì)比正確性的有效手段。上述引用的實(shí)例中，B40ST01井為注水井，B45ST01井為采油井，兩口井井距為270 m，B45ST01井投產(chǎn)在B40ST01井投注以后，B45ST01井初期含水率基本為0，投產(chǎn)近一年后也不超過10%，日產(chǎn)液量與日產(chǎn)油量也逐步下降呈衰竭生產(chǎn)的現(xiàn)象，充分說明了B45ST01井注水受效性較差，驗(yàn)證了兩口井之間存在斷層遮擋的現(xiàn)象，也佐證了上述對(duì)比方案的正確性。

3.3.基于區(qū)域同沉積作用研究的地層對(duì)比技術(shù)

河流相地層對(duì)比最為經(jīng)典的對(duì)比方法“等高程”法認(rèn)為，河道沉積其頂面距標(biāo)準(zhǔn)層(或某一等時(shí)面)應(yīng)有基本相等的“高程”，不同時(shí)期沉積的河道砂，其頂面“高程”應(yīng)不相同[8]。然而，在對(duì)研究區(qū)應(yīng)用“等高程”法進(jìn)行對(duì)比時(shí)，在部分區(qū)域總是發(fā)現(xiàn)一些地層厚度異常變化的區(qū)域。如圖7所示，P油田4區(qū)南處于一條壘塹分界斷層的下盤，位于塹塊區(qū)域，從一條沿區(qū)塊走向的近東西向?qū)Ρ绕拭嫔蟻砜?，該區(qū)塊地層厚度具有西薄東厚的特點(diǎn)，尤其以L50油組最為顯著，在河流相地層中一般不會(huì)存在地層厚度變化如此之大的現(xiàn)象。在最初的研究中推測，發(fā)生該現(xiàn)象的原因是在區(qū)域的西側(cè)存在一條小斷層，導(dǎo)致地層缺失，造成了地層厚度的差異，但由于缺乏其他資料(此處地震資料難以判識(shí)該斷層)及理論的支持，存在較大疑點(diǎn)。

Figure 7.Regional thickness difference of graben block in study area圖7.研究區(qū)塹塊區(qū)域地層厚度差異

針對(duì)產(chǎn)生該現(xiàn)象區(qū)域的構(gòu)造演化背景入手，P油田壘塹相間的構(gòu)造是在古近系泥巖基底之上受差異熱沉降作用逐步形成，形成時(shí)間主要為古近紀(jì)之后的新近紀(jì)-第四紀(jì)。結(jié)合整體的構(gòu)造沉降史，渤海盆地在新進(jìn)紀(jì)由古近紀(jì)的斷拗期轉(zhuǎn)變?yōu)檗窒萜?，館陶組幾乎覆蓋了整個(gè)盆地，為平原相沉積，表明盆地發(fā)生了整體沉降，同沉積斷層不發(fā)育，主要是熱沉降[11][12]。渤海盆地古近系由于斷陷作用發(fā)育了大量同沉積性質(zhì)的大斷層，從沙河街組三段沉積期開始即從中始新世開始，渤海發(fā)生了巨大變化，盆地進(jìn)一步拉張伸展，沉積區(qū)域擴(kuò)大，同沉積斷層活動(dòng)強(qiáng)烈，沿控盆斷裂定向分布著許多沖積扇、水下扇和扇三角洲[12][13]。如圖8所示，根據(jù)以上構(gòu)造演化背景分析，結(jié)合區(qū)內(nèi)地震資料，認(rèn)為渤海灣盆地雖然在新近紀(jì)同沉積作用不太發(fā)育，但由于主體區(qū)的古近系巨厚泥巖基底在新近紀(jì)-第四紀(jì)時(shí)期的弱走滑擠壓背景下發(fā)生了差異熱沉降作用，使得主要的新近系含油地層在沉積的時(shí)候形成了獨(dú)特的壘塹構(gòu)造。這些壘塹構(gòu)造分界的正斷層具有同沉積性質(zhì)，根據(jù)斷層發(fā)育的背景分析認(rèn)為其具有2種特點(diǎn)：一是斷層規(guī)模較小，無法與古近系、新近系發(fā)育的大型區(qū)域控沉積斷層相比，同沉積作用也不明顯；二是該類斷層發(fā)育具有期次性，由于斷層的發(fā)育成因以及規(guī)模導(dǎo)致該類斷層發(fā)育過程并不連續(xù)。

同沉積作用作為控制沉積的最為重要構(gòu)造運(yùn)動(dòng)之一，對(duì)沉積體的發(fā)育意義重大，最顯著的表現(xiàn)是斷層引起的地層沉積厚度差異[10][14][15]。研究區(qū)發(fā)育的壘塹分界斷層對(duì)附近的地層厚度具有明顯的控制作用，通過對(duì)周邊井的對(duì)比及地震資料研究認(rèn)為，主要有2種地層發(fā)育模式：① 塹塊較壘塊地層厚度厚，也就是同沉積斷層的下盤較上盤要厚；② 在塹塊區(qū)，也就是同沉積斷層的下盤，地層厚度隨斷距呈正相關(guān)關(guān)系，地層厚度在走向上有所差異。通過以上模式分析可以確定，上述4區(qū)南地層厚度的變化是由于同沉積作用所致，排除了可疑斷層的存在(圖7)。因此，在研究區(qū)這種斷裂發(fā)育且存在同沉積作用的區(qū)域，井上地層對(duì)比時(shí)需將同沉積作用造成的厚度差異及斷層造成的地層缺失或重復(fù)區(qū)分開來，以提高地層對(duì)比的精確性。

Figure 8.The tectonic pattern diagram between barrier graben phases and its reflection on seismic data in the study area圖8.研究區(qū)壘塹相間的構(gòu)造模式圖及其在地震資料上的反映

4.成果應(yīng)用

精細(xì)地層對(duì)比技術(shù)在油田低產(chǎn)、低效井治理以及難動(dòng)用儲(chǔ)量挖潛的工作中是最基礎(chǔ)、最重要的關(guān)鍵技術(shù)。總結(jié)了3種受復(fù)雜構(gòu)造控制的河流相地層對(duì)比方法，在P油田低效井治理及綜合調(diào)整方案的工作中得到了較好的應(yīng)用。

1)應(yīng)用高傾角斜井對(duì)比模式，在油田 16區(qū)鉆前井位優(yōu)化中完成了分層調(diào)整及儲(chǔ)層預(yù)測厚度再認(rèn)識(shí)工作。P油田16區(qū)井大多井斜較大，加之自身構(gòu)造較陡，導(dǎo)致常規(guī)連井對(duì)比剖面誤差較大，無法完成正常的對(duì)比工作。通過文中方法，矯正了20余口井的對(duì)比剖面，并且對(duì)這些井的儲(chǔ)層真實(shí)厚度進(jìn)行了矯正，有效提高了調(diào)整井儲(chǔ)層厚度預(yù)測精度。

2)應(yīng)用氣云區(qū)走滑斷裂帶地層對(duì)比模式，完成了P油田東支走滑斷裂帶部分低產(chǎn)、低效井的分層再認(rèn)識(shí)工作，明確部分井低產(chǎn)的原因是對(duì)比分層及構(gòu)造認(rèn)識(shí)不清，提出了側(cè)鉆等治理措施，得到了較好的開發(fā)效果；應(yīng)用該模式重新認(rèn)識(shí)了東支走滑斷層位置，為研究區(qū)開展鉆前井位優(yōu)化提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3)應(yīng)用基于區(qū)域同沉積作用研究的地層對(duì)比模式，完成了主體區(qū)同沉積斷層附近井的分層再認(rèn)識(shí)工作，結(jié)合地震資料修改了部分井上斷點(diǎn)以及斷層展布的認(rèn)識(shí)，為油田的綜合調(diào)整方案排除了區(qū)域上的開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。

5.結(jié)語

總結(jié)了3套針對(duì)受復(fù)雜構(gòu)造影響的河流相地層對(duì)比方法，完善了傳統(tǒng)河流相地層對(duì)比方法在復(fù)雜構(gòu)造區(qū)域應(yīng)用中的不足，在開發(fā)生產(chǎn)中的低效井治理、調(diào)整方案的編制及實(shí)施等研究中起到了較為關(guān)鍵的作用，證實(shí)了新方法的實(shí)用性。