复式油气藏立体滚动勘探研究与实践
摘要
关键词
复式油气藏;立体评价;滚动勘探;构造解释;辽河坳陷
正文
1引言
辽河断陷西部凹陷西斜坡中段,紧邻清水洼陷,深大断裂发育,成藏条件有利。但面临4个难点,主要是:(1)坡洼过渡带深大断裂周缘油气成藏规律认识不清;(2)砂体多期叠置,储层预测、油层识别难度大;(3)复式油气藏复杂结构井设计难;(4)油藏埋深大,多个难采区块零散分布,增储建产难度大。
“十三五”以来,科研人员立足西部凹陷西斜坡富油气区带,按照“难采二次评价与滚动勘探相结合”新思路,依托大比例编图,实现由平面连片向立体评价的转变,取得难采建产和滚动增储双丰收。累计动用难采储量650×104t,探明增储300×104t,新建产能28×104t。因此开展复式油气藏立体滚动勘探研究对实现增储建产有重要意义。
3成藏规律研究
研究区油气成藏受构造与沉积砂体双重因素控制,油藏类型包括构造油藏、岩性油藏以及岩性-构造油藏。宏观上, 油气分布受构造运动的控制,其中北东向主干断裂控制着油气富集区,近东西向次级断裂控制含油条带;微观上,砂体边界与构造高部位控制油气空间展布。
本文根据研究区油气藏的形成条件及特点,通过重识沉积储层特征、重研源储配置关系,实现重建油气成藏模式[2],将研究区的油气成藏基本模式总结为:陡缓控相、沟谷控砂、复式疏导、立体成藏。
3.1陡缓控相
沉积相是在特定的岩相古地理条件下的产物,沉积相研究主要涉及到物源区的岩性和位置、古构造、古水流方向等[3]。通过恢复和研究沉积相平面展布,可以分析沉积相形成时的古气候、物源区方向、古构造、湖盆水深变化、沉积物供给及水动力能量等多方面的沉积因素。通过研究沉积相的垂向演化,则可以分析盆地构造演化、湖盆基准面的升降和沉积物供给速率的变化[4]。
通过恢复古地貌,西部凹陷西斜坡总体上呈西缓东陡展布,在剖面上可划分为三个部分:缓坡带、坡洼过渡带、深陷带。受古地貌控制,物源区为西部凸起,西斜坡沙四段沉积相自NW至SE依次可以划分为:扇三角洲前缘、席状砂、滨浅湖。沙三段沉积相自NW至SE依次可以划分为:冲积扇相、湖底扇相、深湖相。
根据沉积模式演化图,发现物源供给具有从北西向南东逐渐迁移的过程。通过对沙四段和沙三段的沉积模式图的分析,可以发现研究区古地貌对沙河街组的沉积具有重要的控制作用。沙四段沉积时,盆地演化正处于断裂张陷期,凹陷在剖面上呈现西缓东陡的古地貌格局;同时断裂作用使湖盆开始扩张,但是此时的湖盆较小,断裂导致的构造差异升降较小,从而在靠近物源且坡度较缓的西侧斜坡上,沉积了分布范围小、厚度小的沙四段[5]。在此古地貌基础上,随着盆地演化到深陷期,断裂活动更加剧烈,湖盆扩张、深度加深,断裂导致的构造差异升降更大,从而在靠近物源且坡度较缓的斜坡上,广泛沉积了分布范围广、厚度大的沙三段。
总的来说,沙四期时,砂体的沉积展布受古地貌控制作用明显,主要发育扇三角洲前缘、席状砂、滨浅湖沉积;沙三期时,断裂活动加强,古地貌环境在断裂的影响下发生变化,但砂体的沉积展布同样受到古地貌因素的控制,在沙四段的沉积基础上发育冲积扇、湖底扇、深湖沉积。因此,可以认为:砂体展布受控于砂体发育的沉积环境,即西缓东陡的古地貌控制沉积体系时空展布。
3.2沟谷控砂
沟谷可分为在盆缘发育受断层控制的沟谷和由河道下切形成的沟谷。西部凹陷西斜坡北部主要发育数条由河道下切形成的沟谷,沟谷自西向东延伸,沟谷两侧则是相对于沟谷的隆起,构成隆起-沟谷-隆起的古地貌格局。
沙四段在沉积剖面上是隆起-沟谷-隆起的古构造格局。沙四段的砂体多发育于沟谷部位,发育砂体较厚,层数较多,在横向上连续性较好;隆起部位发育砂体较薄、层数较少。
顺着河道(沟谷)的延伸方向,砂体发育较为连续;垂向上,呈现泥砂互层。坡折带低部位,水流由高速变为低速,砂体在重力作用下,快速沉积,此处是砂体的有利沉积部位,砂体厚度往往最大。
综上可知,沟谷控砂的关键要素是:物源、沟谷、隆起和坡折带。研究区沉积相物源来源于断陷盆地西侧,其在搬运过程中会形成河道沟谷。受古地貌的影响,地层沉积具有填平补齐的性质,沟谷为河道,充填的砂体厚,隆起为浅滩,充填的砂体薄[5]。因此,沟谷在砂体沉积发育过程中既是输砂通道,也是砂体优先沉积充填的部位;尤其是坡洼转折带处由于处于低部位,沉积物运输速率降低,是砂体的有利沉积部位。基于“源-运-汇”配置分析,提出沟谷控砂,差异沉积的控砂机制。
3.3复式疏导
复式油气输导是多种运移方式在时间上的叠加和在空间上的复合,是中国断陷盆地油气运移的最大特征之一[6]。研究表明,辽河地区多是垂向运移和侧向运移的结合,西部凹陷西斜坡地区油气运移方式,由垂向运移体系和侧向运移体系两部分构成。垂向运移体系由沟通“源-储”的深大断裂构成;侧向运移体系则是由不整合面、高渗透率储层等组成。
研究区烃源岩生成的油气通过凹陷内发育的主干断裂和断层间的连通砂体,进行阶梯式垂向运移和侧向运移。运移的路径有2条,首先是沿断层进行垂向运移, 然后沿沙四段砂体及不整合面进行侧向运移, 两者相互交替。另一条运移途径是晚期生成的油气可沿着部分深大油源断层直接运移至沙三段和沙一+二段砂体中, 油气再通过砂体进行侧向运移,最终在砂体中的构造高部位聚集成藏。
在该地区发现的油气藏主要位于断裂附近,是断裂作为油气垂向运移通道的间接证据;另外,在沙四段、沙三段的不整合面附近发现多个油气藏则表明不整合面可以作为油气侧向运移的通道。
4立体滚动勘探实践
通过重研油气成藏规律,总结成藏模式,可以有效推动立体滚动勘探实践,发现有利勘探目标[7]。应用“陡缓控相、沟谷控砂、复式输导、立体成藏” 模式指导井位部署,滚动探井SB32-46井试油擒获百吨,SB31-47井累计钻遇油层厚度突破百米。在此基础上,为了实现建产,还需要攻关升级地球物理评价技术,精细、准确预测锁定有利区块储层的有利靶区、靶段,优化井位设计,最终实现对储量的开发、动用。
4.1.升级地球物理评价技术
在总结成藏模式后,最重要的工作是预测有利靶段。为了提高预测的准确、精细,需要加强对地球物理评价技术的研究和升级[8]。通过研究、应用升级后的地球物理技术,在研究区取得了良好效果,有利推动了后续建产工作。
4.1.1地震预测锁定靶区
(1)应用空变速度场分析技术,提高构造成图精度,圈闭钻探成功率由60%提高至80%
研究区具有构造起伏大、横向速度变化大的特点,为了解决该问题,需要应用空间速度场分析技术[9]。空间速度场分析技术的应用过程如下:根据工区内所有经过合成地震记录后井点的时-深对数据,建立初始时-深转换的精度分析,建立空间速度体[10]。应用井上时深关系,采用T/D table变速度方法,开展质量控制。初步通过时深表插值建立速度场,再以层位解释作为约束趋势,在其约束下,最终建立速度场。
通过应用空变速度场分析技术,建立较为精准的速度场,解决构造起伏大、横向速度变化大导致的构造成果预测不准的问题,由此提高构造成图精度,使圈闭钻探成功率由60%提高至80%。
(2)采用相控地质统计学反演技术,储层预测符合率由70%提升至85%
地质统计学反演方法是将传统的地质统计学技术和地震反演技术相结合,利用地震、测井等多种技术手段获得高精度反演结果的随机反演方法[10]。
相控地质统计学反演技术,即在沉积相的约束下开展地质统计学反演,反演结果不仅具有高分辨率的特征,且具有明确的地质意义[11]。地震波是一系列薄层组合调谐的结果,代表目的层纵向的岩性组合特征,进而可以表征沉积相的变化[12],由此来对地质统计学反演进行具有地质概念的约束,此时的反演结果不仅仅具有高分辨率的特征,而且高频成分是在地质概念的约束下反演出来的,所以反演结果的高频成果具有较强的确定性,在埋深3000m仍可识别5m以上的薄层砂体,提升了研究区井位的部署能力。
4.1.2 四性关系研究锁定靶段
四性关系研究,即从含油性、岩性、物性、电性这四个方面对储层进行分析。其中,含油性反映的是储层含油饱满程度,岩性是从岩石学角度对储层的认识,物性指的是储层的孔隙性和渗透性,电性包括储层电阻率和声波时差等[13]。通过四性关系研究,可以确定油层有效厚度,锁定含油地层靶段。
为持续拓展增储建产新领域,本文将结合西部凹陷西斜坡北部区块实际情况,对沙河街组储层的四性关系展开研究。并在此基础上,探索应用多类型储层测井评价技术,通过应用多元化资料、参数评价精细化、应用油层分层识别新标准等手段,更精准的识别油层、锁定靶段。
具体应用如下:
(1)深化四性关系研究。在传统四性关系研究的基础上,建立气测识别图版、引入地化分析指标,识别油层,实现定量评价含油性。
(2)参数评价精细化。通过分层建立孔、渗(有效孔隙度、有效渗透率)等参数测井解释模型,提高参数解释精度。分层开展“四性关系”研究,建立油层识别标准。
(3)应用油层分层识别标准,优化试油试采井段,选层射孔成功率由85%提高至100%。
4.2井轨迹优化设计
地面受河流、公路、稻田影响,很难做到单井单平台,同时地下发育多套含油层系,同一口井需兼顾多个靶点,设计难度大。开发实践表明,大平台、多层系、立体式布井模式是最高效的开发模式。
(1)以地质研究为主导,立足地质工程一体化的进行优化设计
越来越多的油气田勘探开发实践表明,“地质工程一体化是实现复杂油气藏效益勘探开发的必由之路”[14]。地质工程一体化是指以提高勘探开发效益为中心,以地质-储层综合研究为基础,通过优化钻完井设计、应用先进技术工艺全方位进行项目管理和组织施工,最大限度提高单井产量、降低成本,从而实现勘探开发效益的最大化[15]。
在研究区,对地质工程一体化的运用,是以地质研究为基础进行的。通过精细刻画地层三压力,RFT测试精准测压,优化钻井液性能,提高防卡防塌能力,实现稳定钻穿油气层厚度达101m,钻穿泥岩厚度达1000m。
通过分析地层结构和破裂压力数据,实现对井身结构和井眼轨迹的优化。表套下深由优化前的480m调整至优化后的1200m,有效固封馆陶易漏段。将井深剖面优化为“五段制”,分别为:直井段、增斜扭方位、稳斜段、降斜段、小井斜入靶;最大偏移距由200m增至1050m。
(2)统筹地上地下,超前谋划平台,形成“大井丛、多层系、立体式”布井模式
通过统筹了解地上地下情况,整体规划评价井、开发井,有序实施,将平台井数由3口增加至7口。评价井立足于杜家台油层,兼顾中浅层的莲花、兴隆台油层,实现一井多探。开发井通过优化井位轨迹,在大凌河、莲花、杜家台等油层设计多个靶点,实现开发兼探。
依托该模式进行井位轨迹优化后,同平台7口井,平均钻遇油层厚度50.3m,初期平均日产油23t,目前日产油85t,日产气4.5ⅹ104m3,单平台日产油气当量突破百吨。
5结论
(1)创新坡洼过渡带深大断裂周缘立体成藏模式,确定研究区为“陡缓控相-沟谷控砂-复式输导-立体成藏”成藏模式。
(2)实现复式油气藏地球物理评价技术体系升级,开展空变速度场分析,相控地质统计学反演和多类型储层测井精细评价研究,将圈闭钻探成功率由60%提高至80%,储层预测符合率由70%提升至85%,选层射孔成功率由85%提高至100%。
(3)攻克复式油气藏复杂结构井轨迹优化设计瓶颈,通过地质工程一体化优化设计,形成“大井丛、多层系、立体式”布井模式,实现一井多探、开发兼探。
6参考文献
[1] 王乔, 宋立新, 韩亚杰, 等. 辽河西部凹陷雷家地区古近系沙三段沉积体系及层序地层[J]. 岩性油气藏, 2021, 33(06):102-113.
[2] 丁旭光. 辽河西部凹陷东陡坡牛心坨地区沙四段油藏成藏模式研究[D]. 中国石油大学(北京), 2020.
[3] 李德江, 杨威, 谢增业, 等. 渝东石炭系岩相古地理及有利储集相带研究[J]. 断块油气田, 2009, 16(05): 1-3.
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作者简介:李渔刚(1986年),男,硕士学位,高级工程师,现就职于中国石油辽河油田分公司勘探开发研究院,从事油藏评价工作。
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