鹽家油田鹽22塊復(fù)雜砂礫巖儲(chǔ)層表征

董 越，張翔宇，侯加根，鄧 強(qiáng),3

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083；2.中國(guó)石油大學(xué)(北京)，北京 102200；3.振華石油控股有限公司，北京 100045)

0 引 言

鹽家油田鹽22塊位于東營(yíng)凹陷北帶東段、鹽16古沖溝南部[1]，主力油層為沙河街組沙四上亞段近岸水下扇砂礫巖儲(chǔ)層，構(gòu)造形態(tài)呈鼻狀構(gòu)造，總體由北向南傾，軸部中心位置在鹽22-43—鹽22-斜5井連線一帶，兩翼地層傾角為10～15 °。垂向上可以劃分為4個(gè)砂組[2]，儲(chǔ)層埋深為3 000～4 000 m，厚度為600～850 m，目前已經(jīng)成為東營(yíng)凹陷油氣開發(fā)的主要對(duì)象。在油藏開采過程中，通過儲(chǔ)層建模的方式分析儲(chǔ)層的分布、連通性等內(nèi)部非均質(zhì)性[3]，然而傳統(tǒng)的儲(chǔ)層表征與建模方法在砂礫巖油藏研究中具有一定的不適用性[3-6]，因此，急需建立一套在井網(wǎng)較稀的情況下，能夠有效表征層厚、非均質(zhì)性強(qiáng)的砂礫巖儲(chǔ)層的建模方法。針對(duì)上述問題，采用巖石相控建模的思路，提出了多概率函數(shù)最優(yōu)融合建模的方法。該文在建立垂向、平面、三維3個(gè)尺度的巖石相發(fā)育概率函數(shù)的基礎(chǔ)上，通過定義融合函數(shù)，使每個(gè)模型網(wǎng)格在建模過程中均受到了3個(gè)函數(shù)的共同控制，提高了建模精度，對(duì)砂礫巖油藏表征具有一定指導(dǎo)意義。

1 鹽22塊砂礫巖巖石相特征

1.1 巖石相類型

巖石相代表了特定沉積環(huán)境中，沉積特征相似的巖石類型組合。在儲(chǔ)層研究中，巖石相能夠反映儲(chǔ)層性質(zhì)的差異[7-8]。鹽22塊沙四上亞段砂礫巖儲(chǔ)層共識(shí)別出8小類巖心巖石相，并依據(jù)其物性特征歸為三大類(表1)。

1.1.1 中粗礫巖相

中粗礫巖相主要為無(wú)序中粗礫巖，一般見于內(nèi)扇主河道中，發(fā)育較為廣泛，厚度較大。但由于結(jié)構(gòu)成熟度及成分成熟度較低，儲(chǔ)層物性一般較差，孔隙度在2%以下，滲透率在4×10-3μm2以下，含油性差，為較差儲(chǔ)層。

表1 鹽22塊沙四上亞段巖心巖石相類型

1.1.2 砂礫巖相

砂礫巖相包含了中砂巖至細(xì)礫巖等4類巖心巖石相，一般發(fā)育于內(nèi)扇主水道至中扇辮狀水道，砂巖普遍含礫石。由于水動(dòng)力較強(qiáng)且雜基含量相對(duì)較低，因此,儲(chǔ)層質(zhì)量較好。孔隙度一般為6%～12%，滲透率為5×10-3～10×10-3μm2，含油性較好，為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。

1.1.3 泥巖相

泥巖相包含了泥巖至粉細(xì)砂巖等3類巖心巖石相，主要發(fā)育于外扇，其中暗色泥巖較為發(fā)育，體現(xiàn)其深水發(fā)育的特征，而物性很差，為非儲(chǔ)層。

1.2 巖石相測(cè)井識(shí)別

測(cè)井資料對(duì)于鹽22塊3類巖石相具有較好的區(qū)分性。聲波及深側(cè)向測(cè)井可以作為單井識(shí)別巖石相的依據(jù)。對(duì)60個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，鹽22塊中粗礫巖相儲(chǔ)層AC(聲波測(cè)井)小于200 μs/m，RLLD(深側(cè)向測(cè)井)大于50 Ω·m；砂礫巖相儲(chǔ)層AC為200～250 μs/m，RLLD為20～50 Ω·m；泥巖相地層AC大于250 μs/m，RLLD小于20 Ω·m。通過建立巖石相與測(cè)井資料的關(guān)系，在全區(qū)單井上識(shí)別3類巖石相，以此為進(jìn)一步的巖石相建模提供依據(jù)。

2 多概率函數(shù)最優(yōu)融合巖石相建模

傳統(tǒng)的巖石相、沉積相等離散型變量建模思路，在砂礫巖油藏研究中具有一定的不適用性。首先，砂礫巖油藏在橫向和垂向上相變較快，因此，單純依靠變差函數(shù)約束建模難以有效表征砂礫巖儲(chǔ)層的非均質(zhì)性；其次，鹽22塊沙四段埋藏深度較大、鉆井較少、井距較大，更增加了精細(xì)儲(chǔ)層表征的難度。

此次研究提出了多概率函數(shù)最優(yōu)融合巖石相建模的方法，以在建模過程中對(duì)巖石相的分布進(jìn)行約束。概率函數(shù)的值域分布于(0,1)，在統(tǒng)計(jì)地質(zhì)學(xué)中用于描述在空間某個(gè)位置，某一變量發(fā)育的概率值[9-20]。考慮到鹽22塊沙四上亞段砂礫巖油藏的資料情況，共建立了3個(gè)概率分布函數(shù)：①巖石相垂向分布概率函數(shù)，即在模型的每層網(wǎng)格中各類巖石相發(fā)育的概率值(即巖石相比例)，其結(jié)果來(lái)自先驗(yàn)地質(zhì)認(rèn)識(shí)(圖1a)；②巖石相平面分布概率函數(shù)，其建立主要依照地質(zhì)認(rèn)識(shí)提取的平面沉積相分布情況以及各類巖石相在不同沉積相中發(fā)育的統(tǒng)計(jì)結(jié)果(圖1b)；③各類巖石相的波阻抗概率分布函數(shù)(圖1c)。

圖1 巖石相垂向、平面、三維分布概率函數(shù)

應(yīng)用上述3個(gè)概率函數(shù)，結(jié)合鹽22塊三維地震波阻抗反演結(jié)果，可在建模過程中分別在垂向、平面、三維3個(gè)維度對(duì)井間網(wǎng)格點(diǎn)的巖石相模擬進(jìn)行約束，而重點(diǎn)是如何在某一網(wǎng)格點(diǎn)的巖石相模擬過程中，同時(shí)利用3個(gè)概率函數(shù)提供的信息。因此，定義P(u,k)為在空間任意一點(diǎn)u處，變量k(某一類型巖石相)發(fā)育的概率：

P(u,k)=F[P(u,k)vertical,P(u,k)horizontal,P(u,k)impedance]

(1)

式中：P(u,k)vertical為巖石相垂向分布概率函數(shù)；P(u,k)horizontal為巖石相平面分布概率函數(shù)；P(u,k)impedance為巖石相波阻抗分布概率函數(shù)。而F則為最優(yōu)融合算法。

最優(yōu)融合算法滿足：

(2)

式中：ur為任一已知巖石相信息的數(shù)據(jù)點(diǎn)(井點(diǎn)數(shù)據(jù))；kur為在該ur點(diǎn)所發(fā)育的巖石相類型；P(ur,kur)為ur點(diǎn)處kur的發(fā)育概率。

由式(1)、(2)可知，在任意一點(diǎn)u處，巖石相類型k發(fā)育的概率是3類概率體在該點(diǎn)發(fā)育巖石相類型k的概率的函數(shù)，且該函數(shù)滿足“在所有能夠進(jìn)行驗(yàn)證的已知點(diǎn)的誤差之和最小”的條件。通過F函數(shù)的應(yīng)用，可以在某一網(wǎng)格點(diǎn)進(jìn)行巖石相模擬時(shí)，同時(shí)利用3個(gè)概率函數(shù)所提供的概率信息。

3 儲(chǔ)層分布規(guī)律分析

砂礫巖油藏巖性復(fù)雜，儲(chǔ)層在橫向、垂向上變化極快，應(yīng)用井資料及地震資料進(jìn)行常規(guī)的儲(chǔ)層分布規(guī)律分析，難以對(duì)井間信息進(jìn)行約束，效果往往較差。因此，在上述多概率體最優(yōu)融合巖石相建模思路的指導(dǎo)下，應(yīng)用序貫高斯模擬的方法，建立了沙四上亞段的儲(chǔ)層巖石相模型，并應(yīng)用建模結(jié)果對(duì)鹽22塊沙四上亞段砂礫巖儲(chǔ)層分布規(guī)律進(jìn)行分析。

3.1 各砂組優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育規(guī)模

通過對(duì)沙四上亞段各砂組模型網(wǎng)格中的巖石相分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)各砂組儲(chǔ)層發(fā)育規(guī)模進(jìn)行了分析(表2)。由表2可知，各類巖石相在4個(gè)砂組中的分布具有一定規(guī)律性：I、II砂組泥巖相較為發(fā)育，整體巖性較細(xì)；IV砂組則整體巖性較粗，主要發(fā)育中粗礫巖相；III砂組砂礫巖相較其他幾個(gè)砂組相對(duì)發(fā)育。4個(gè)砂組在垂向上整體體現(xiàn)了正韻律的結(jié)構(gòu)，由下至上儲(chǔ)層粒度逐漸變細(xì)，這與近岸水下扇一般呈現(xiàn)退積垂向正旋回的特點(diǎn)是相互印證的。

表2 巖石相垂向分布比例

由4個(gè)砂組各類巖石相發(fā)育規(guī)模統(tǒng)計(jì)可知，I、II砂組沉積時(shí)期，鹽22塊主要處于近岸水下扇的外扇部位，儲(chǔ)層發(fā)育規(guī)模較小，以泥巖相為主。III、IV砂組儲(chǔ)層均較為發(fā)育，但特點(diǎn)不同：III砂組中優(yōu)質(zhì)的砂礫巖相較為發(fā)育，儲(chǔ)層質(zhì)量總體較高；而IV砂組則主要發(fā)育中粗礫巖相儲(chǔ)層，雖然其分布較廣，但由于中粗礫巖相儲(chǔ)層質(zhì)量較差，總體不如III砂組。

3.2 儲(chǔ)層平面分布規(guī)律

在鹽22塊沙四上亞段4個(gè)砂組中，III砂組儲(chǔ)層類型較好，是重點(diǎn)開發(fā)的層段，因此，重點(diǎn)解剖了III砂組的儲(chǔ)層平面及垂向分布特征。

圖2為III砂組中部的巖石相模型平面切片。由圖2可知，鹽22塊在III砂組主要發(fā)育2條多期疊置的分流水道，并在南部進(jìn)一步分流，其中，東部發(fā)育一條較細(xì)的分流水道，由北至西南斜向展布；西部發(fā)育一條較寬的分流水道，由北至東南展布；2條分流水道在北部相連，顯示了物源(鹽16古沖溝)對(duì)于該區(qū)儲(chǔ)層發(fā)育的控制作用。儲(chǔ)層性質(zhì)最好的砂礫巖相發(fā)育較為集中，在III砂組中發(fā)育4個(gè)較大的砂礫巖相儲(chǔ)集體，分別分布在鹽22—鹽22-13井、鹽22X3—鹽22X5井、鹽222X1井、鹽222—鹽22X2井。西部2個(gè)儲(chǔ)集體相距較近，內(nèi)部可能存在溝通現(xiàn)象，可以作為下一步開發(fā)的重點(diǎn)；東南部的儲(chǔ)集體僅有2口鉆井，而由于砂礫巖體內(nèi)部?jī)?chǔ)層變化快，非均質(zhì)性極強(qiáng)，因此，在該儲(chǔ)集體內(nèi)部極有可能存在由于滲流屏障導(dǎo)致的剩余油，可以作為進(jìn)一步開發(fā)的對(duì)象。

3.3 儲(chǔ)層垂向分布規(guī)律

過鹽22X3—鹽22井對(duì)模型切片，得到了鹽22塊西部較大儲(chǔ)集體的順物源巖石相模型剖面 (圖3)。由圖3可知，在該儲(chǔ)集體內(nèi)部，儲(chǔ)層垂向非均質(zhì)性極強(qiáng)，儲(chǔ)層整體雖然較厚但單層儲(chǔ)層厚度在10 m以下，且中粗礫巖相儲(chǔ)層和砂礫巖相儲(chǔ)層頻繁交互。儲(chǔ)層橫向展布規(guī)模也較小，在順物源方向上平均橫向展布為100～300 m，非均質(zhì)性較強(qiáng)，橫向上中粗礫巖相儲(chǔ)層和砂礫巖相儲(chǔ)層存在頻繁的對(duì)接。因此，鹽22塊儲(chǔ)層在垂向上的分布具有“整體厚、單層薄、橫向短”的特點(diǎn)。如果利用水平井進(jìn)行開發(fā)，通過井軌跡設(shè)計(jì)使水平井鉆入該較厚儲(chǔ)集體進(jìn)行開發(fā)，可能會(huì)取得良好的效果。

圖2鹽22塊沙四上亞段Ⅲ砂組巖石相模型平面切片

4 結(jié) 論

(1) 鹽22塊沙四上亞段可識(shí)別8種類型的巖心巖石相，并依據(jù)其物性特征，歸為三大類，分別為中粗礫巖相、砂礫巖相和泥巖相。

圖3鹽22塊沙四上亞段Ⅲ砂組巖石相模型剖面切片

(2) 砂礫巖相為鹽22塊物性最好的巖石相類型，其含油性好；中粗礫巖相儲(chǔ)集物性較差，含油性較差；泥巖相則為非儲(chǔ)層。

(3) 沙四上亞段砂礫巖體在垂向上呈現(xiàn)正旋回的特點(diǎn)，IV砂組主要發(fā)育中粗礫巖相，I、II砂組泥巖相發(fā)育，而III砂組優(yōu)勢(shì)的砂礫巖相較為發(fā)育。III砂組沉積時(shí)期受北部物源的影響主要發(fā)育2條主河道，由北向南展布，4個(gè)規(guī)模較大的砂礫巖相儲(chǔ)集體主要發(fā)育在水道中部及遠(yuǎn)端。儲(chǔ)層在垂向上的展布具有“整體厚、單層薄、橫向短”的特點(diǎn)。

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