AG  >> Vol. 9 No. 8 (August 2019)

    渤海湾盆地K油田复合砂体解剖及其对油田开发的意义
    The Anatomy of Compound Sand Body in K Oilfield of Bohai Basin and Its Significance for Oilfield Development

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作者:  

高玉飞,范廷恩,王盘根,樊鹏军,聂 研,鲜 地:中海石油研究总院有限责任公司,北京

关键词:
复合砂体精细刻画砂体分布模式Compound Sandbody Depict Sandbody Distribution Model

摘要:

K油田位于渤海海域南部,主力含油层位为新近系明化镇组,沉积相为浅水三角洲沉积,多期分流河道相互切割、交错叠置,纵横向展布状态十分复杂。该油田勘探评价阶段以层状构造油藏模式计算储量,储量单元边界不确定性强,储量在空间的分布并未确定,开发井位部署困难重重。本文以地震反演资料为基础,采用断、叠的纵横向砂描技术,结合浅水三角洲沉积储层分布规律,解剖复合砂体内部结构,确定了3种结构关系,落实了储量在空间上的分布状态,并此形成了针对复合砂体的3种分布模式采用不同井网开发的井位部署方法,有效提高了该油田的经济效益。

K oil field is located in the south of the Bohai Sea. The main oil-bearing strata are the Neogene Minghuazhen formation, and the sedimentary facies are shallow delta deposits. The distributary channels of multiple stages cut each other, crisscross and superpose, which makes the distribution in the vertical and horizontal very complex. In the exploration and evaluation stage of this oilfield, the reserves are calculated in the form of layered structural reservoirs. The boundary of the reserves unit is highly uncertain, and the distribution of reserves in space is not determined. In this paper, based on the seismic inversion data, the 3 types of structure relationship among sand bodies in the compound sand body have been analyzed using sand tracing technology, the distribution of the reserves on the space has been determined, and in view of the three distribution modes of composite sand bodies, different well patterns were adopted to develop, which effectively improved the economic benefits of the oilfield.

1. 前言

复合砂体是指多个单砂体在纵、横向叠置后形成的砂体组合体,其内部各个砂体间的分隔界限非常模糊,需通过地震资料与地质资料的结合综合分析、识别 [1] [2] [3] [4] 。

K油田位于渤海海域南部,主力含油层位为新近系明化镇组,沉积相为来自于西南方向的浅水三角洲沉积,多期分流河道相互切割、叠加导致砂体连片叠置,纵横向展布状态十分复杂。储量评价阶段该油田以构造法圈定了13个储量单元,计算探明储量4000余万吨,而砂体实际边界并未落实,储量在空间的分布并未确定。开发生产面临4个难题,一是本油田老地震资料品质较差,反演结果与钻井吻合程度差,无法进行砂体精细描述;二是在计算地质储量时,采用构造法计算,由于砂体边界不落实,往往采用井距之半作为边界,不仅地质储量和实际情况偏差较大,而且油气储量具体分布位置不确定,影响后期开发方案编制;三是不同侧积砂体之间横向接触和纵向叠置关系复杂,油水关系存在矛盾之处,连片砂体内部结构不清,导致砂体连通性难以落实,开发方案设计存在极强的不确定性。

与密井网条件下通过钻井、测井资料开展复合砂体构型解剖不同 [5] - [10] ,本文采用井震结合的方法,从查明不同砂体之间横向接触和纵向叠置关系入手,通过精细描述确定砂体边界,落实砂体连通性,为油田开发提供决策依据。

2. K油田地质特征

根据前人的区域研究成果 [1] [12] ,结合岩心上大量发育的块状层理-平行层理、底部冲刷面、以及杂色泥岩,证实本区沉积相类型为“浅水三角洲相”(图1)。

通过岩心与测井曲线的综合分析,本油田识别出3种沉积微相(图2):水下分流河道、河口坝、水下分流河道间沉积。各微相常表现出如下特征:

由于湖水的波浪作用比较弱,沉积微相主要为水下分流河道及分流河道沉积,河口坝和远砂坝不太发育。垂直物源方向砂体发育具有侧积迁移特征,从砂体描述可知侧积迁移特征为三角洲发育的朵叶体的摆动形成(图3);而顺物源方向砂体发育具有前积特征(图4)。

Figure 1. Sedimentary facies profile of coring section of Well 2 in K Oilfield

图1. K油田2井取心段沉积相剖面图

Figure 2. Single well logging facies model in K Oilfield

图2. K油田单井测井相模式

Figure 3. Typical sand body development profile in vertical source direction in K Oilfield

图3. K油田近垂直物源方向典型砂体发育剖面

Figure 4. Typical sand body development profile along provenance direction in K Oilfield

图4. K油田顺物源方向典型砂体发育剖面

3. 复合砂体精细解剖

利用反演数据体,结合本区的基本地质规律、钻井结果,对明化镇组下段目标砂体进行砂体进行精细刻画。

3.1. 砂体描述原则

砂体的精细刻画遵循2个原则:

断,反演体上,同相轴有明显断开的地方,反映砂体沉积的间断或者两期砂体的对头尖灭,确定为砂体边界(图5(A))。

叠,反演体上,同相轴叠加的地方,反映多期砂体的叠加,可以确定为砂体边界(图5(B))。

Figure 5. Principles of sand body characterization (A) break, (B) stack

图5. 砂体刻画原则(A)断,(B)叠

3.2. 复合砂体内部解剖

复合砂体内部解剖的关键是确定其内部单砂体的结构关系,通过单井分析及连井对比,K油田复合砂体内部结构类型可分为三种:不同期期砂体的纵向叠置、同期砂体的对头尖灭、纵向叠置与对头尖灭的混合。

3.2.1. 不同期砂体的纵向叠置

从单井测井曲线上看,该类砂体测井曲线以两期或者多期曲线的组合为显著特征(图6(A))。在地震砂描的过程中,受资料品质的影响,描述为一个复合砂体(图6(B))。如复合砂体1075,储量评价阶段作为一个储量单元计算储量,含油面积3.36 km2,复合砂体平均厚度6.2 m,B井砂岩厚度10.7 m,A井砂岩厚度2.4 m,砂体横向厚度变化较快,根据其纵向叠加特征,此复合砂体由两期砂体纵向叠置而成,平面砂体含油面积图仅显示该砂体外包络形态,砂体内部各期砂体的分布关系并未刻画出来。

(A)(B)

Figure 6. 1075 composite sand connected well profile and oil-bearing area map ((A) is connected well profile, (B) is oil-bearing area map)

图6. 1075复合砂体连井剖面图及含油面积图((A)为连井剖面图,(B)为含油面积图)

通过改善地震资料品质,提高地震分辨率 [4] [5] ,以此为基础开展地震反演,发现1075复合砂体由上下两期单砂体纵向叠置而成,复合砂体内部为隔层分隔,1号砂体平面分布范围较广,反映浅水三角洲一次洪水沉积,其水动力强沉积范围大,经过短暂的平静期,2号砂体沉积时又经历了一次小规模的洪水活动,但是该次活动相对于第一次洪水活动期水动力明显变弱,沉积砂体分布范围小沉积厚度也较小,下切作用弱,因此并没有将其下部泥岩切掉,与第一期砂体间以隔层分隔(图7(A))。遵循砂体描述的原则,将两期砂体精细刻画出来,其平面分布范围如图7(B)所示,与原复合砂体平面分布范围相比差别较大,砂体边界刻画更复合浅水三角洲发育模式。

(A)(B)

Figure 7. 1075 composite sand body distribution diagram at different stages after anatomy ((A) is inverse profile, (B) is internal structure diagram)

图7. 1075复合砂体解剖后不同期砂体分布示意图((A)为反演剖面图,(B)为不同期砂体平面分布图)

3.2.2. 同期砂体的对头尖灭

不同井上钻遇不同厚度的砂体,测井曲线呈钟形或箱形,储层描述过程中将其描述为一套砂体(图8)。如1139复合砂体,该砂体含油面积3.9 km2,平均厚度3.8 m,B井砂体厚度2.7 m,A井砂体厚度6.1 m,E井砂体厚度8.7 m。B井向A、E两井砂体厚度变化较大。在但是地震反演后发现(图9(A)~图9(C)),该复合砂体由两套砂体组成,B井发育1号砂体向E井和A井尖灭,A、E井发育2号砂体与1号砂体呈对头尖灭型不接触,因此B井砂体厚度与A/E两井差别较大。根据浅水三角洲发育特点,该类组合应是三角洲平原上两条同期分流河道形成的河道砂,由于浅水三角洲平原发育多条分流河道,不同河道形成的砂体在三角洲平原上呈对头尖灭状分布,2号砂体由主河道形成,由于宽度大、水动力强,形成砂体厚度也大、分布范围广,1号砂体由分支河道形成,河道宽度小,水动力弱,形成砂体厚度小,分布范围小如图9(D)所示。

(A)(B)

Figure 8. 1154 composite sand connected well profile and oil-bearing area map ((A) is connected well profile, (B) is oil-bearing area map)

图8. 1154复合砂体连井剖面图及含油面积图((A)为连井剖面图,(B)为含油面积图)

(A) (B) (C) (D)

Figure 9. 1139 Sand body distribution sketch map at different stages after dissection of composite sand body ((A), (B), (C) are inversion profiles, (D) is plane distribution maps of sand body at different stages)

图9. 1139复合砂体解剖后不同期砂体分布示意图((A)、(B)、(C)为反演剖面图,(D)为不同期砂体平面分布图)

3.2.3. 纵向叠置与对头尖灭的混合

多井钻遇钟形砂体,空间接触关系既有叠置又有尖灭,如复合砂体1241,在B、A、E三口井钻遇钟形砂体,但是A、E两口井上有两期砂体叠置现象,储量计算阶段将其作为一个复合砂体计算储量,认为两期砂体间发育泥岩夹层(图10),复合砂体含油面积5.0 km2。但是详细解剖后发现,该复合砂体由3套单砂体组成,1号砂体位于A井和E井的下部,2号砂体位于A井和E井上部,与1号砂体叠置,但是二者不连通,3号砂体与2号砂体属于同期砂体但是呈对头尖灭式不接触(图11(A)),根据砂体的分布边界刻画了砂体的平面,其含油面积分别为2.3 km2、3.2 km2、1.5 km2 (图11(B))。与上两类砂体不同,该类复合砂体既反映了不同期次砂体的纵向分布又反映了同期砂体的横向接触,说明浅水三角洲沉积的期次性及其平面流态的变化。该区浅水三角洲上的分流河道由于其水动力不如正常河道强,下切能力相对较弱,因此砂体纵向叠置但不切割,上下两期砂体往往不连通,而在平面上同期河道切割现象也不明显,河道砂体往往呈对头尖灭出现。

(A)(B)

Figure 10. 1241 complex sand connected well profile and oil-bearing area map ((A) is connected well profile and (B) is oil-bearing area map)

图10. 1241复合砂体连井剖面图及含油面积图((A)为连井剖面图,(B)为含油面积图)

4. 复合砂体解剖的意义

在油田的前期研究阶段解剖复合砂体的最终目的是为井位部署以及开发方案的编制提供依据 [11] [12] 。

K油田前期研究经历了两个阶段:

1) 复合砂体构型前,采用该规则井网布井,定向井开发,纵向兼顾多个油层,类比采收率23%,定向井55口,内部收益率仅有4%。

2) 复合砂体构型后,采用不规则井网,以水平井为主、定向井兼顾的方式开发,相同采收率,总井数减少为40口,砂体的精细刻画为水平井的部署奠定了基础:

① 对于纵向叠置的复合砂体,采用水平井 + 定向井综合开发,主力砂体以水平井开发为主,A2、A4定向井兼顾叠合小砂体,合注合采,保持注采井网完善,保证每个砂体的能量补充(图12(A));

② 对于对头尖灭的砂体,采用水平井开发,若对头尖灭距离不超过100 m则用水平井(B2)兼顾两个砂体(图12(B));

③ 对于纵向叠置与对头尖灭混合的砂体,采用水平井 + 定向井综合开发,以水平井为主,定向井为辅,定向井上下兼顾,尽量保证地层能量补充,优化井数和钻井顺序,先钻C3井进一步评价两套砂体纵向接触关系(图12(C))。

井数的减少不仅降低了钻完井投资,同时也使得海上钻井平台规模缩减,工程投资大幅降低,油田总体开发内部收益率由复合砂体构型前的4%提高到了12%。

(A)(B)

Figure 11. 1241. Graphic distribution of sand bodies in different stages after dissection of composite sand bodies ((A) is inversion profile, (B) is plane distribution map of sand bodies in different stages)

图11. 1241复合砂体解剖后不同期砂体分布示意图((A)为反演剖面图,(B)为不同期砂体平面分布图)

(A) (B) (C)

Figure 12. Deployment profiles of different types of composite sand bodies after dissection ((A) is vertical stacked sand body well position deployment profile, (B) is head-pinching sand body well position deployment profile, (C) is vertical stacked and head-pinching mixed sand body well position deployment profile)

图12. 不同类型复合砂体解剖后井位部署剖面图((A)为纵向叠置砂体井位部署剖面,(B)为对头尖灭砂体井位部署剖面,(C)为纵向叠置与对头尖灭混合型砂体井位部署剖面)

5. 结论

1) 渤海K油田浅水三角洲复合砂体内部结构样式主要有三种:不同期砂体的纵向叠置、同期砂体的横向尖灭、纵向叠置及横向尖灭的混合。

2) 纵向叠置的复合砂体可采用水平井 + 定向井综合开发,保证能量补充;

3) 横向尖灭的复合砂体可采用水平井开发,尖灭位置根据距离判断水平井是否穿过两个砂体;

4) 叠置与尖灭混合的复合砂体以定向井为主、水平井为辅开发,优化井数及钻井顺序;

5) 复合砂体解剖后,针对复合砂体不规则井网开发,减少了井数,降低了钻完井和工程投资规模,油田内部收益率由4%提高到了12%。

文章引用:
高玉飞, 范廷恩, 王盘根, 樊鹏军, 聂研, 鲜地. 渤海湾盆地K油田复合砂体解剖及其对油田开发的意义[J]. 地球科学前沿, 2019, 9(8): 720-730. https://doi.org/10.12677/AG.2019.98077

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