Question

中深层隐蔽油气藏滚动开发技术——以胜坨油田坨块沙二段砂组岩性油藏为例

Answer 1

袁庆　付艳　李德庆

摘要　胜坨油田沙三段下亚段—沙二段下亚段沉积时期，生储盖条件非常优越，易形成岩性油藏。随着勘探程度的不断提高，新区产能的建设也将面向中深层岩性油藏或一些特殊岩性体油藏，并从沉积模式的确定、滚动跟踪、测井约束反演以及多手段方案优化等方面，对油气田地下地质及开发方案的编制提出了新的要求，特别是开发阶段的地震储集层预测技术的应用，使中深层岩性油藏的开发成为可能。该文以坨142块滚动开发为例，对滚动跟踪、测井约束反演和相控储集层描述等技术的成功运用进行详细的阐述；并针对中深层隐蔽油气藏的复杂性，总结了一套完整的滚动开发技术。

关键词　中深层　隐蔽油气藏　滚动跟踪　测井约束反演　相控储集层描述

一、概况

目前，胜坨油田主体已进入特高含水期，正处于产量递减阶段。通过几轮的精细油藏描述发现，主力油组的剩余油分布零散，开采工艺要求高，仅靠挖潜稳产的难度很大。胜坨油田处于油气资源十分丰富并具有多种油气藏类型的复式油气聚集带，沙三段—沙二段下亚段沉积时期，来自北部陈家庄凸起和东部东营三角洲前缘河口坝沉积以及滑塌沉积的洪积扇、水下扇和浊积扇，形成了各类砂岩岩性油气藏。随着探区勘探程度的提高和勘探技术的进步，寻找该类隐蔽油气藏已成为增储稳产的重要目标。新区产能的建设也将面向中深层岩性油藏或一些特殊岩性体油藏。中深层隐蔽油气藏在胜坨油田开发初期个别井就已经钻遇，但由于勘探程度以及开发技术的制约，一直未能形成规模。开发阶段的地震储集层预测技术的应用，使中深层岩性油藏的快速开发成为可能。

“八五”以来，地震储集层预测技术在国内的应用发展较快，应用成果也比较显著。其中，测井约束地震反演技术代表了地震储集层预测技术发展的趋势。近几年，开发地震界以优化复杂岩性油藏开发部署，提高开发效果和经济效益为目标，开展了高精度的地震储集层预测研究，对于浅层（深度小于2000m）岩性油藏，地震储集层预测精度较高，在1口约束井/km²的情况下，地震储集层预测的深度误差一般小于5m，厚度误差一般小于3m。对于中深层油藏，地震储集层预测精度相对较差，但通过及时跟踪，滚动布井，对复杂岩性油藏的开发仍有较好的指导作用。

胜坨油田胜三区沙二段15砂组为三角洲前缘亚相河口坝沉积。1999年在解释该地区三维资料时发现了沙二段15砂组，从沙二段1～7油组加密井中，挑选了处于砂体有利部位的第一口关键井3-4-216井进行加深钻探，于沙二段151层钻遇油层1层10.2m，在沙二段15²层钻遇油层1层14.3m，并获工业油流，从而发现了该油藏。之后，利用该井的资料进行了第一次测井约束反演，并部署了第二批关键井坨142-1（取心）、坨142-2井，全部钻遇沙二段15砂组并获得工业油流，从而揭开了坨142块滚动开发的序幕。

坨142沙二段15砂组地层厚约150m，储集层发育于其上部，坨142井区构造简单，东北为胜北大断层，向西、向南为岩性尖灭，是一个倾向东南的单斜构造，地层倾角较陡，约8°，油层埋深2580～2800m，构造高差220m。该块经滚动开发，已探明含油面积2.3km²，地质储量560×10⁴t。

二、精细地质综合研究建立地质概念模型

1.沉积相确定

坨142砂体夹于暗色泥岩中，经岩心观察，结合薄片鉴定及区域沉积资料，认为该砂体属三角洲前缘亚相的河口砂坝，物源来自于东北部。砂体平面呈指状，向湖心方向加厚分叉。

（1）岩石特征

由坨142-1井的粒度资料分析，其岩石类型应属于含粉砂细砂岩，平均粒度中值0.13mmm，最大粒度中值0.245mm，最小粒度中值0.062mm；泥质含量6.2%，分选系数1.67，分选中等。

铸体薄片分析表明，砂岩中石英含量平均43%，长石含量27%，岩屑含量25%，岩石类型为长石岩屑砂岩，分选中—好，磨圆度为次棱角状，点—线胶结，反映了砂岩的成分成熟度及结构成熟度中等。

（2）沉积构造及生物化石

该砂体岩心中水平层理、波状交错层理和泥岩互层反映了三角洲前缘远砂坝的沉积特点；碳质夹层反映了静水的分支间湾沉积，螺化石的出现则印证了三角洲平原的分支间湾的存在。

（3）概率曲线与C-M图

该砂体S型的C-M图以及其中RS段的发育，表明了不随深度变化的完全悬浮的搬运方式（图1）；图2反映的是牵引流的概率分布。

2.地震相模式

地震相系指有一定分布范围的地震反射单元。其地震反射参数如反射结构、几何外形、振幅、频率、连续性和层速度，皆与相邻单元不同。对于沉积体而论，地震相可以理解为沉积相在地震反射剖面主要特征的总和。对沉积相进行精细研究之后，将之与地震反射剖面上的主要特征反复对比分析，认为坨142块的楔状的地震反射特征符合三角洲前缘亚相的河口砂坝。

3.电相模式

沙二段15砂组1砂体储集层岩性主要为粉细砂岩，岩性组合为反韵律，自然电位曲线以漏斗形为主，少数为箱形。沙二段15砂组2砂体储集层顶部的自然电位为钟形，岩性组合为正韵律；中下部以漏斗—箱形为主，岩性以夹细砂的粉细砂岩为主，岩性组合应为反韵律为主的复合韵律。

图1　坨142-1井沙二段15砂组样品 C-M图

图2　坨142-1井沙二段15砂组样品粒度概率分布图

综合以上特征相标志，可以确定沉积相类型；结合沉积相模式，在测井约束反演的解释过程中加以运用，保证了解释结果的合理性和可信性。

三、利用测井约束反演技术处理三维地震资料

测井约束地震反演是一种基于模型的波阻抗反演技术。这种方法利用测井资料，以地震解释的层位为控制，从井点出发进行外推内插，形成初始波阻抗模型；然后利用共轭梯度法，对初始波阻抗模型不断更新，使模型的合成记录最接近于实际地震记录，所得的波阻抗模型便是反演结果。

1.测井约束反演的可行性分析

坨142砂体为三角洲前缘河口坝沉积的储集体，储集层的速度为3550m/s，密度2.26g/m³，泥岩的速度为2990m/s，密度2.42g/m³，二者阻抗之差为787g/(m²·s）。坨142砂体埋藏深度2700m左右，平均单砂体厚度大于12m，在围岩足够厚的条件下，该地区地震资料在2700m深度可分辨砂体的最小厚度只有12m，进行测井约束反演有一定的难度。

目前，深层地震储集层预测技术在油田开发中的应用仍处于探索阶段，为了提高预测精度，有效地指导该地区的开发部署，特别是为了证实测井约束反演的可行性，通过正演模型验证地震同相轴的反射为砂体的反射，证实了坨142砂体的存在。

2.合理选取参数，滚动跟踪测井约束反演

坨142砂体自上而下精细划分为沙二段15砂组1～5砂体共5个独立的砂体，15¹、15²砂体厚度和分布规模相对大一些，对应地震剖面有较好的响应，而15³、15⁴、15⁵砂体的厚度和分布范围都比较小，受地震资料分辨率的限制，它们在地震剖面上均无响应。通过反演处理，仅对15¹、15²砂体的边界、形态和厚度变化进行了预测。

在预测过程中，从实际资料出发，精心制作合成地震记录，并且以实际井抽稀的方式优选各个参数，力求反演结果能更真实地反映地下地质情况。

由于该块储集层预测的地震地质条件相对较差，所以预测精度不高。为了有效地指导井位部署，对坨142块进行了6次滚动跟踪反演。根据第一次反演结果，部署了第一批关键井，完钻后发现砂体厚度和预测结果有一定的差别，便增加新井进行第二次反演，同样的原因，增加新井进行第三次反演。根据第三次储集层预测结果，结合地质和油藏工作，编制了年建产能10.2×10⁴t的方案并获通过。

方案实施过程中，边打井边跟踪，不仅利用反演剖面指导打井，同时还利用钻井资料对反演情况进行调整，以期下一次反演更切合实际。方案井实施完毕，钻井成功率为100%。其中，沙二段15砂组1砂体有9口井钻遇，平均有效厚度4m，沙二段15砂组2砂体有16口井钻遇，平均有效厚度12.7m。

利用方案实施后钻井资料，对坨142块进行了第四次反演，扩大了砂体面积，并重新编制了图件，结合地质以及油藏工程的新认识，增加了石油地质储量193×10⁴t。

第五、六次反演，再一次扩大砂体面积，又新增石油地质储量442×10⁴t，编制了年建产能14.1×10⁴t的扩边方案。

3.测井约束反演的精度分析

四次约束反演在中深层储集层的应用，结果虽好，但也存在一些问题：对于纵向上层较厚、横向上相变快、速度变化明显的储集层，反演以后没有显示，但其上、下的储集层均有显示，怎样正确建立其反映地层变化的初始波阻抗模型，如何给出合适的约束条件，还有待进一步加强研究工作。胜北大断层附近的储集层在反演剖面上呈现空白，说明地震资料的信噪比受断层的影响较大。

表1　测井约束反演预测精度表

从表1中可以看出，储集层厚度小于12m、大于8m的储集层反演结果为顶面界面较清晰，但厚度的确定不理想，说明中深层的纵向分辨率为12m以上。实践证明，测井约束反演在胜坨中深层储集层预测应用中是比较成功的，但也存在地震资料信噪比和分辨率在中深层降低的问题。

四、相控储集层解释技术在中深层储集层预测中的应用

中深层隐蔽油气藏的相控储集层解释技术是地震储集层预测技术中最重要的环节。其目的是利用建立的该油气藏的沉积模式、地震相模式，完成地震相与沉积相的相互转换、相互印证，再利用测井约束反演处理后的地震剖面对储集层进行描述、预测。因为地震相与沉积相的相互转换和相互印证的过程是个近似抽象的过程，由于地震相的多解性，特别是地震分辨率的限制及构造假象和地震速度陷阱等因素影响，它的成功取决于地质家的经验、以及各种资料的可信程度。因此，结合钻井、测井、地层、地球化学等资料，在确定各隐蔽油气藏的沉积相基础之上，建立岩心相、测井相、地震相的对应关系，克服地震相的多解性，提高隐蔽油气藏预测、描述的精度。遵循这一原则，相控储集层解释技术应做到地震与地质结合，宏观与微观结合、定性与定量结合。应用前人建立的沉积相模式对相同（相似）成因的油气藏建立相同（相似）的地震相模式，利用测井约束反演处理后的剖面对其加以描述与预测。

1.相控储集层解释技术的提出

胜北大断层附近的储集层在反演剖面上呈现空白，最早解释其为一个孤立的、向断层一侧很厚的一个楔状的砂体，和断层之间有200～300m的空白带，这和地质家头脑中的三角洲前缘亚相河口砂坝的相模式有一定的差距。确定沉积相之后，在河口坝的物缘方向、断层附近的空白带部署了一口滚动井，完钻后钻遇沙二段15砂组90余m。

图3　相控储集层预测技术流程

2.相控储集层解释技术的流程

结合钻井、测井、地层、地球化学等资料，在确定各隐蔽油气藏的沉积相基础之上，建立岩心相、测井相、地震相的对应关系，克服单纯使用地震相的多解性，以提高隐蔽油气藏预测、描述的精度。之后，经过正演的验证，才能将反演的结果应用于储集层的定量描述之中（图3）。

五、精选各项参数优化方案设计

油藏工程参数的优选直接关系到开发方案的合理编制和实施，因此，应采用多方法对其进行优化，通过对同类油藏的类比、经验公式以及数值模拟等方法对同一油藏工程参数进行合理的确定，以保障油藏的合理开发利用。

1.开发动态分析及认识

坨142块目前完钻井数共37口，投产29口井，初期平均单井产油31.3t/d，截至2000年5月1日，平均单井产油25.7t/d，平均动液面为1049.0m，累积采油22.93×10⁴t，不含水，采出程度2.54%。依据对29口试采井的动态资料分析，对油藏有以下认识：①油井初期产量较高，但递减较快；②油藏边底水能量不充足；③该块将有较长的无水采油期。

2.开发方式及开采方式

由于油藏边底水能量不足，天然能量主要是油藏弹性能量。利用数模方法计算坨142块弹性采收率仅为6.1%，依靠天然能量开采，采收率低；而注水开发与之相比，采收率可提高30%，因此，从提高采收率和经济效益两方面考虑，注水开发是此块较为合适的开发方式。

3.注水时机的优选

为了能够最大限度的利用地层能量开采，选择合理的注水时机非常关键。应用数模优化并结合生产压差和相邻区块进行分析，油井含水后须放大生产压差保持稳产，地层压力保持不宜太低。借鉴相邻区块坨7块11、12砂体转注前地层总压降为7MPa，故坨142块初步选定坨142块地层总压降为7MPa时转注，即地层压力保持在20MPa左右作为注水开发地层压力的保持水平。

目前，坨142块地层压力已接近其应保持的水平，而油井产量都有较大程度的递减，区块内油井的平均动液面低于1000m，说明边水能量供给不足，应该按原方案设计及时转注补充地层能量。

4.开发层系

根据层系划分与组合的一般原则，要保证层系有一定的油层厚度、地质储量和产能，层系内油层物性和油性差别较小，层系间有稳定的隔、夹层等，并以主力层为主要对象，兼顾次要层。坨142块主力砂体为沙二段的15²砂体，沙二段15¹、15³、15⁴⁺⁵砂体都有一定的储量，但规模较小。根据油藏地质及油藏工程综合研究，该油藏具有以下特点：①砂体间有稳定的隔层；②各砂体均有较高的产能；③各砂体都具有独立的油水系统；④砂体间原油性质有一定的差异；⑤具备一定的物质条件，沙二段151砂体储量为49×10⁴t，沙二段152砂体储量为584×10⁴t，沙二段153砂体储量为195×10⁴t，沙二段154+5砂体储量为74×10⁴t，分别占总储量的5.43%、64.74%、21.62%和8.21%。

因此该块具有分层开采的条件，根据以上原则，结合实际情况，将此块划分为3套层系进行开采：分别是沙二段15^1-2砂体、沙二段15³砂体、沙二段15⁴⁺⁵砂体。

5.井网井距

随着井网的加密，油田最终采收率和可采储量增加，而在井网加密到一定程度后，再加密井网，因可采储量的增加而产生的新增产值将小于增加的投资额。因此，合理井网密度就是加密井网增加后的新增产值与投资额相等时的井网密度。

依据以上思路，坨142块三套层系的合理井网密度计算结果为：沙二段15^1～2砂体，井网密度7.68口/m²，总井数44口，井距315m；沙二段15³砂体，井网密度5.65口/m²，总井数12口，井距360m；沙二段15⁴⁺⁵，井网密度3.27口/m²，总井数8口，井距490m。

6.产能的确定

（1）直井产能确定

依据试采井的资料测算，油井的生产压差为3.7～7.7MPa，参考相邻坨7块的实际生产压差为2.7～2.8MPa，由于该块渗透率等物性较坨7块差，综合考虑，坨142块生产压差取值4MPa。由试采资料分析，采油指数为1.97～18.34t/(d·MPa），每米采油指数应为0.179～1.22t/(d·MPa），平均采油指数为6.447t/(d·MPa），平均每米采油指数为0.55t/(d·MPa）。

考虑油藏要细分层系开采，因此每米采油指数应分层系进行测算，则沙二段15¹、15²、15³砂体采油指数分别为0.75、0.52、0.47、0.56t/(d·MPa）。

根据确定的生产压差和米采油指数分别计算了四个砂体的初期单井产能；沙二段151砂体10t/d，沙二段15²砂体20t/d，沙二段15³砂体20t/d，沙二段15⁴⁺⁵砂体10t/d。

（2）水平井产能确定

由于该块沙二段15³、15⁵砂体有底水，若采用水平井开采可有效的抑制底水锥进，控制含水上升，提高经济效益。按目前水平井筛选标准，该块沙二段15¹、15²、15³、15⁴⁺⁵砂体均符合水平井开采标准，由于沙二段15²砂体井网基本完善、沙二段15⁴⁺⁵砂体有利部位已为直井开发，因此选择沙二段15¹、15³砂体有利部位部署水平井开发。

水平井初期产能确定应依据静态参数，并利用水平井单井产能经验计算公式，经计算采油指数为33t/(d·MPa），考虑边底水影响，生产压差不宜过高，取值1.5MPa，则水平井产能为49.5t/d，取值40.0t/d。

7.方案部署及指标汇总

依据实际情况，应用胜坨油田常用的七点法井网，对该块进行了整体部署开发。部署总井数为65口，油井47口，其中利用老井19口，新井28口（水平井4口）。前三年年建产能23.5×10⁴t,10年后采出程度为20.12%，含水85.2%。

六、结束语

隐蔽油气藏的滚动开发技术是笔者针对胜坨油田中深层隐蔽油气藏开发方案编制的总结。坨142块沙二段15砂层岩性油藏滚动开发的研究，为类似的油气藏的滚动开发提供了成功的经验。对于中深层隐蔽油气藏的滚动开发，测井约束反演预测精度相对较差，必须通过及时跟踪，滚动布井，才能对复杂岩性油藏的开发起到了较好的指导作用。