梁成鋼 歐成華 張金風(fēng) 閆 博 陳依偉 王紅印 趙 軍

(1.中國(guó)石油新疆油田分公司 吉慶油田作業(yè)區(qū)，新疆 吉木薩爾 831700；2.西南石油大學(xué) 油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/石油與天然氣工程學(xué)院，成都 610500)

0 前 言

2018年，我國(guó)在準(zhǔn)噶爾盆地蘆草溝組成功地打造了湖相頁巖油勘探開發(fā)示范工程。此后，在三塘湖、吐哈、柴達(dá)木、鄂爾多斯等含油氣盆地的湖相地層中又相繼發(fā)現(xiàn)了滿足工業(yè)化生產(chǎn)要求的頁巖油資源，湖相頁巖油開發(fā)逐漸朝著規(guī)?；óa(chǎn)的方向發(fā)展[1-2]。通常，油氣建產(chǎn)區(qū)的小層精細(xì)構(gòu)造建模工作需要在大量直井多井對(duì)比的基礎(chǔ)上完成。但由于頁巖油建產(chǎn)區(qū)水平井較多、直井較少，因此在建模工作中必須針對(duì)直井和水平井進(jìn)行混合井型多井對(duì)比。按照此方法，研究人員基于水平井對(duì)比分析建立了海相頁巖小層構(gòu)造模型[3-5]。與海相頁巖相比，湖相頁巖具有埋深跨度、小層厚度變化較大以及縱橫向連續(xù)性差等顯著特點(diǎn)，其小層構(gòu)造的精細(xì)表征并不能完全采用海相頁巖小層構(gòu)造模型。

準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷在中二疊世沉積了蘆草溝組(P2l)湖相混合沉積地層，其埋藏深度為 2 340～4 500 m，頁巖小層厚度為2.06～43.04 m。該頁巖小層與國(guó)內(nèi)外其他湖相頁巖相類似，其厚度與縱橫向分布均表現(xiàn)出非均質(zhì)性[6-9]，因此，可作為典型案例來進(jìn)行構(gòu)造可視化精細(xì)建模研究。

在本次研究中，以吉木薩爾凹陷蘆草溝組的湖相頁巖油建產(chǎn)區(qū)為研究區(qū)，解析并依據(jù)頁巖小層的地質(zhì)特征進(jìn)行直井多井對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)小層構(gòu)造建模；同時(shí)，在頁巖油小層構(gòu)造格架的基礎(chǔ)上，通過水平井三維可視化小層對(duì)比分析，完成針對(duì)湖相頁巖油建產(chǎn)區(qū)小層構(gòu)造的精細(xì)表征。

1 基于直井對(duì)比的湖相頁巖小層構(gòu)造建模

1.1 典型湖相頁巖小層識(shí)別特征

研究表明，吉木薩爾凹陷蘆草溝組地層由湖泛面切分為下部的蘆一段(P2l1)和上部的蘆二段(P2l2)(見圖1)[6-9]。

圖1 研究區(qū)頁巖小層識(shí)別特征綜合評(píng)價(jià)圖

(3)蘆二段底部發(fā)育的湖泛面及其上下亞段間的相轉(zhuǎn)換面，也可作為小層對(duì)比的輔助標(biāo)志層。

1.2 湖相頁巖小層構(gòu)造格架建模

吉木薩爾凹陷蘆草溝組地層為一套處于咸化湖泊環(huán)境中，受機(jī)械、化學(xué)及生物等多種作用耦合疊加而沉積為細(xì)粒碎屑巖、夾云質(zhì)巖的混積巖[10-11]。在其形成過程中，古氣候、古沉積環(huán)境和沉積物均發(fā)生了較大的變化，這給小層的準(zhǔn)確識(shí)別和多井對(duì)比帶來了較大困難，采用單一方法難以滿足要求。

在此，依據(jù)上述頁巖油主產(chǎn)層小層識(shí)別特征，綜合采用標(biāo)志層控制、沉積旋回對(duì)比、測(cè)井響應(yīng)特征對(duì)比、厚度對(duì)比等多種方法，完成湖相頁巖小層構(gòu)造格架建模工作。首先，在地震地層框架的約束下，優(yōu)先選擇巖心、巖屑和測(cè)井資料豐富，且在本區(qū)域具有控制作用、地層出露齊全的直井作為關(guān)鍵井，建立小層對(duì)比的骨干剖面；然后，基于骨干剖面，構(gòu)建沿構(gòu)造走向/傾向的直井網(wǎng)格化對(duì)比剖面，拉網(wǎng)式進(jìn)行多井閉合對(duì)比。

圖2 研究區(qū)直井小層多井對(duì)比及小層構(gòu)造面疊合剖面圖

1.3 小層構(gòu)造格架模型問題分析

(1)地震資料的縱向分辨率難以滿足頁巖油主產(chǎn)層小層尺度精細(xì)表征的需要，且直井?dāng)?shù)量少、井距大；因此，應(yīng)用直井-地震結(jié)合技術(shù)預(yù)測(cè)小層井間構(gòu)造展布時(shí)，存在一定的誤差。

(2)直井-地震結(jié)合技術(shù)只能用于表征頁巖油小層格架的趨勢(shì)特征，而無法準(zhǔn)確表征頁巖油小層構(gòu)造的空間展布特征。

(3)當(dāng)直井-地震結(jié)合技術(shù)用于小層構(gòu)造的精細(xì)表征時(shí)，必須充分依賴水平井小層對(duì)比的相關(guān)成果。

2 基于水平井可視化對(duì)比的精細(xì)建模

2.1 水平井三維可視化小層對(duì)比

水平井可視化小層對(duì)比，是指對(duì)沿水平井軌跡各小層和已知對(duì)應(yīng)小層的識(shí)別特征進(jìn)行全面對(duì)比，從而確定水平井軌跡穿越各個(gè)小層的實(shí)際空間位置[3-5]，這需要借助三維可視化軟件來實(shí)現(xiàn)。其關(guān)鍵步驟如下：

(1)建立平面投影及垂直剖切面。建立沿水平井軌跡的平面投影及垂直剖切面。在三維可視化軟件的二維平面視窗中打開待對(duì)比水平井的水平段軌跡，沿水平段軌跡在二維平面視窗中畫線，選中畫好的線段，創(chuàng)建水平段軌跡的垂直剖切面。按照此方法，創(chuàng)建了吉木薩爾凹陷蘆草溝組所有完鉆水平井水平段軌跡的垂直剖切面。其中，典型水平井的三維可視化對(duì)比及剖面分布如圖3所示。

圖3 研究區(qū)典型水平井三維可視化小層對(duì)比及剖面分布

(3)拾取標(biāo)高數(shù)據(jù)。基于小層識(shí)別特征控制水平井軌跡穿層點(diǎn)，拾取上下小層界面標(biāo)高數(shù)據(jù)。在利用水平井軌跡穿層點(diǎn)控制和約束穿過小層的界面位置之后，還需要利用小層識(shí)別特征中的厚度信息，拾取各個(gè)穿層點(diǎn)上下所有小層界面的海拔標(biāo)高。只有這樣，才能保證所有小層界面的海拔標(biāo)高一致；否則，有可能出現(xiàn)小層界面交叉的現(xiàn)象。按照相關(guān)文獻(xiàn)中的方法[3-5]，拾取完鉆水平井軌跡穿層點(diǎn)上下小層界面標(biāo)高數(shù)據(jù)，其中WH4井的海拔標(biāo)高如圖3b所示。

2.2 湖相頁巖小層構(gòu)造精細(xì)建模

通過水平井三維可視化小層對(duì)比，在直井與小層構(gòu)造面完全匹配的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將水平井軌跡與研究區(qū)小層構(gòu)造面調(diào)整為一致。拾取源于水平井三維可視化小層對(duì)比的大量小層界面標(biāo)高數(shù)據(jù)(見表1)，并將這些數(shù)據(jù)與直井分層數(shù)據(jù)組合成新的數(shù)據(jù)集，采用多重網(wǎng)格逼近算法[12]完成小層構(gòu)造的精細(xì)建模工作。

表1數(shù)據(jù)顯示，依靠水平井三維可視化小層對(duì)比，每個(gè)小層均多出了1倍以上的標(biāo)高數(shù)據(jù)，極大地豐富了用于小層界面構(gòu)造建模的數(shù)據(jù)集。同時(shí)，利用水平井軌跡實(shí)現(xiàn)了對(duì)前述小層構(gòu)造的控制和約束，能更好地表征各個(gè)小層界面的起伏變化。以前述小層構(gòu)造格架為趨勢(shì)約束，以“直井+水平井”的小層界面標(biāo)高為主輸入數(shù)據(jù)，采用多重網(wǎng)格逼近算法建立吉木薩爾凹陷蘆草溝組蘆二段頁巖油主產(chǎn)層的小層構(gòu)造模型，實(shí)現(xiàn)了直井、水平井與小層構(gòu)造界面的完美匹配。

表1 研究區(qū)小層界面標(biāo)高數(shù)據(jù)

圖4 研究區(qū)頁巖油主產(chǎn)層小層精細(xì)構(gòu)造模型

2.3 小層精細(xì)構(gòu)造對(duì)水平井生產(chǎn)的影響

表2 研究區(qū)典型水平井軌跡穿越主產(chǎn)小層特征與單井生產(chǎn)數(shù)據(jù)

圖5 研究區(qū)水平井WHH1、WHH2的軌跡

由此可見，應(yīng)用精細(xì)雕刻的湖相頁巖小層構(gòu)造模型，能夠精確表征完鉆水平井軌跡穿越湖相頁巖的小層特征。對(duì)于待開發(fā)區(qū)域，應(yīng)用該精細(xì)模型有助于精確定位其中待實(shí)施水平井的軌跡，實(shí)現(xiàn)水平井的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)目標(biāo)；對(duì)于已部署實(shí)施的水平井，則有利于評(píng)估和控制影響其產(chǎn)出效果的關(guān)鍵地質(zhì)因素。

3 結(jié) 語

湖相頁巖油建產(chǎn)區(qū)直井少、水平井多，且主力產(chǎn)油小層結(jié)構(gòu)復(fù)雜、縱橫向分布零散，采用現(xiàn)有方法無法開展湖相頁巖油建產(chǎn)區(qū)小層構(gòu)造精細(xì)建模。在此，討論了以直井、水平井相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)精細(xì)建模的方法。建立了湖相頁巖小層識(shí)別特征模式，以湖相頁巖直井小層對(duì)比結(jié)果為基礎(chǔ)，結(jié)合水平井可視化對(duì)比獲得大量的小層界面標(biāo)高數(shù)據(jù)，進(jìn)而建立起精細(xì)的湖相頁巖油建產(chǎn)區(qū)小層構(gòu)造模型。

利用精細(xì)雕刻的湖相頁巖小層構(gòu)造，不僅有助于準(zhǔn)確定位待實(shí)施水平井的軌跡、實(shí)現(xiàn)水平井的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)目標(biāo)，而且還有利于評(píng)估和控制已部署實(shí)施水平井的產(chǎn)出影響因素。