斷塊油藏開發(fā)后期斷層識別方法

丁 娜

(中國石化江蘇油田分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇 揚州 225009)

斷層識別的傳統(tǒng)方法是在二維地震剖面上將同相軸不連續(xù)點連接成斷層線。在此基礎上，人們通常輔以多種物探手段，例如相干體分析、方差分析、邊緣檢測[1-2]、疊后目標處理、正演模型分析[3]和全三維解釋[4]等方法提高斷層識別的準確性和可靠性。上述手段在斷層識別中發(fā)揮了巨大作用，但它們都是基于地震資料展開的，因此，其斷層識別效果往往受到地震資料品質、算法可靠性以及參數(shù)設置誤差等因素的影響。

在油田開發(fā)生產(chǎn)中，充足的資料數(shù)據(jù)和相對深入的地質認識，可使人們在地質、物探和油藏工程等多學科綜合分析的基礎上，通過對開發(fā)矛盾的分析提高斷層識別精度[5]。此外，對處于開發(fā)后期的油田而言，僅靠地震資料識別出的斷層往往難以滿足生產(chǎn)需求[6-7]。

蘇北盆地高郵凹陷馬家嘴油田馬8斷塊于1986年投入開發(fā)。該塊油氣資源豐富，且儲層埋深較淺，但已處于開發(fā)后期，存在大部分井高含水、井間優(yōu)勢滲流通道明顯等問題。前人對馬8斷塊的斷層研究主要集中在相干體切片技術及屬性提取技術等方面[8]，尚未結合生產(chǎn)現(xiàn)狀對該塊開展系統(tǒng)分析，因此，該斷塊的油氣開發(fā)仍有較大提升空間。為進一步提高采收率，本次研究綜合利用地質、地震、測井和動態(tài)分析等資料，重新梳理了馬8斷塊斷層格局，取得了較好的開發(fā)效果。

1 概況

高郵凹陷位于蘇北盆地南部，東起吳堡低凸起，西至菱塘橋低凸起，南為通揚隆起，北接柘垛低凸起。馬家嘴油田位于高郵凹陷邵伯次凹西南，真②斷層與漢留斷裂帶之間[9]，由一系列受斷層控制以及被巖性復雜化的小型斷塊油藏組成(見圖1)。其中馬8斷塊位于近東西向的馬8斷層上升盤(見圖1)，是具有非統(tǒng)一油水界面的構造-巖性油藏。

圖1 蘇北盆地高郵凹陷馬家嘴油田E2d12頂面構造及馬8斷塊區(qū)域位置

高郵凹陷自下而上沉積了古近系阜寧組、戴南組等地層，其中戴南組自下而上分為戴一段E2d1和戴二段E2d2；戴一段可細分為三個亞段，戴二段可細分為五個亞段。馬8斷塊主力含油層系為E2d25、E2d21和E2d12，主要發(fā)育扇三角洲沉積[10]。

2 斷層綜合識別方法

馬8斷塊受馬8斷層主控，同時被多條近南北向次級斷層切割(見圖2)。

圖2 蘇北盆地高郵凹陷馬8斷塊E2d12頂面構造認識方案

斷塊內(nèi)部小斷層發(fā)育，構造較為復雜，并且由于地震資料品質較差，構造解釋往往存在多解性。針對地震資料品質不能滿足研究區(qū)開發(fā)后期斷層識別精度的現(xiàn)狀，本次研究一方面在大量開發(fā)井資料的基礎上，井震結合優(yōu)化地震解釋；另一方面以靜、動態(tài)矛盾為導向，進一步刻畫隱蔽性斷層；同時在三維空間內(nèi)優(yōu)化斷面形態(tài)，調(diào)整斷點位置。

2.1 利用測井資料指導地震解釋

2.1.1 跳出開發(fā)區(qū)塊，明確區(qū)域標志層特征，輔助地震解釋

區(qū)域標志層是地層對比及斷層識別等工作的基礎。三垛組沉積早期高郵凹陷曾遭受湖侵，發(fā)育一套幾乎全區(qū)分布的暗色泥巖標志層[11]，大致對應T23地震同相軸(見圖3)。但該套暗色泥巖在黃玨地區(qū)(馬家嘴地區(qū)以南)等盆地邊緣部位的部分井中發(fā)生相變。馬8地區(qū)構造復雜，地層變化較快，部分井中該套標志層特征不典型，這可能是相變造成，也可能是地層缺失。本次研究通過擴大研究范圍，明確了該泥巖標志層在馬8塊的沉積展布特征。

通過將馬8塊各井與周邊地區(qū)進行對比，認為三垛組暗色泥巖應當在馬家嘴地區(qū)穩(wěn)定發(fā)育，因此研究區(qū)部分井，例如cm21井的暗色泥巖缺失更可能是因為存在斷層，而非標志層發(fā)生了相變。以此為基礎指導了地震解釋(見圖3)，認為馬8斷塊邊界斷層東段應當向南外推(見圖2)。

圖3 蘇北盆地高郵凹陷馬8斷塊邊界斷層東段調(diào)整方案(剖面位置參見圖2)

2.1.2 細分地層，識別輔助標志層，指導小斷層解釋

測井資料的分辨率遠高于地震資料，因此在精細地層對比與準確時深標定的基礎上，可借助測井斷點位置指導地震斷層解釋。本次研究結合前人在馬8地區(qū)戴南組(E2d)的地層劃分方案，對全區(qū)30余口開發(fā)井進行了重新對比。根據(jù)沉積旋回、砂泥巖發(fā)育規(guī)律和各類測井曲線特征，明確了馬8斷塊內(nèi)存在諸如E2d24頂部發(fā)育的正旋回、E2d25中部GR值存在突變等特征(見圖4)，并識別出相應輔助標志層。最終將E2d24、E2d25、E1d11亞段各劃分為8個單層，將E2d12劃分為3個單層，共計27個單層。在上述分層約束下，明確了研究區(qū)E2d25-3、E2d21-4、E2d11-5、E2d12-1和E2d12-2等5個單層的砂體橫向相對穩(wěn)定，而其余層段連續(xù)性較差，并在此基礎上重新分析了各井斷點位置，從而指導地震解釋。通過上述方法，本次研究在馬8塊中部新增一條近北東—南西向的斷層，斷距約50 m(見圖2)。該條斷層將馬8塊分為南北兩個小塊(下文將介紹)，該條斷層亦得到了生產(chǎn)動態(tài)資料的驗證。

圖4 蘇北盆地高郵凹陷馬8斷塊E2d25亞段中部輔助標志層(剖面位置參見圖2)

2.2 利用動靜態(tài)矛盾落實隱蔽性斷層

隨著開發(fā)井的增多，地質認識不斷深入，而地層對比矛盾也會逐漸顯現(xiàn)，利用相鄰開發(fā)井的反復對比來發(fā)現(xiàn)矛盾是開發(fā)后期尋找潛力的方法之一。本次研究通過該方法發(fā)現(xiàn)了原先構造解釋中的一些問題，例如在m8p1井的水平段中(水平段向南鉆至馬8塊邊界斷層附近，見圖2)，原先解釋的斷層并不存在；cm8-7井E2d11頂部缺失部分高導標志層，應當加開斷層，等等(見圖2)。在上述認識的指導下，馬8斷塊主控斷層的西段應向北內(nèi)收，東段應向南外推(見圖2)。

此外，開發(fā)后期充足的動態(tài)資料也可幫助識別隱蔽斷層。隱蔽性斷層是指通過常規(guī)地震解釋難以識別，或通過地層對比難以明確的斷層[12]。本次研究從油水矛盾和生產(chǎn)動態(tài)特征等方面開展了分析。例如m8-18井的E2d11-5單層為水層，但深度淺于m17-1井的相應油層段，油水矛盾的存在表明有隱蔽斷層存在的可能(見圖2)；再比如距離較近的m13-4井、m16井和m17井3口井(見圖2)，僅憑地震資料很難開出斷層。但通過動態(tài)資料分析，發(fā)現(xiàn)m16井注水時m17井日產(chǎn)液量明顯上升；而m16井和m17井的轉注對m13-4井的生產(chǎn)卻沒有影響(見圖5)，因此認為m13-4井東部應存在隱蔽斷層(見圖2)。

圖5 蘇北盆地高郵凹陷馬8斷塊單井生產(chǎn)曲線

2.3 全三維解釋方法優(yōu)化斷點位置

傳統(tǒng)的斷層識別方法多依賴一維(井)和二維(地震剖面)手段開展。馬8斷塊受其復雜的構造特征和井震資料品質等客觀條件約束，僅依靠上述手段難以精確刻畫斷層。針對這一問題，本次研究利用Petrel軟件實現(xiàn)了三維空間可視化構造解釋(見圖6)。

通過將井上斷點投影至三維空間，除了可以有效調(diào)整原先不合理的斷點組合方案，還能通過微調(diào)部分井中的斷點位置(研究區(qū)部分層段旋回特征不典型，測井對比難以精確定位斷點位置)使斷面形態(tài)更加平滑。通過上述方法，本次研究共在m21等8口井中新開了斷層，并調(diào)整了m21等12口井的斷點位置。

圖6 蘇北盆地高郵凹陷馬8斷塊邊界斷層三維模型

3 馬8塊斷層新認識及應用效果

3.1 斷層調(diào)整方案

本次研究通過以上5種方法手段，重新梳理了馬8斷塊構造格局：整體而言馬8斷塊的邊界斷層西部應向北內(nèi)收，東部應當向南外推；同時馬8斷塊中間應增加一條北東—南西走向的隱蔽性斷層(見圖2)；此外，馬8斷塊內(nèi)部還可能發(fā)育其他小型隱蔽斷層。新的構造認識向南擴大了馬8斷塊面積，并且解釋了馬8斷塊南北地區(qū)的開發(fā)特征差異(南部較北部含水上升更快)，同時指明了下步挖潛方向。

3.2 斷層識別方法應用效果

馬8斷塊生產(chǎn)時間較長，現(xiàn)有采油井及注水井十余口，綜合含水84%，標定采收率38.4%，截至2017年9月，采出程度為31.6%，仍有提高空間。剩余油的形成受儲層的非均質性、注采井網(wǎng)和生產(chǎn)管理等因素控制，而構造新認識也可帶來新的潛力方向。

本次研究通過重新刻畫馬8斷塊邊界斷層形態(tài)，擴大了斷塊南部圈閉面積；同時由于馬8斷塊主力層系砂體發(fā)育且連續(xù)性較好，普遍具有單井累產(chǎn)較高的特征，因此認為本區(qū)南部應當存在剩余油富集區(qū)，由此設計實施的cm8-17井獲得成功，初期日產(chǎn)油4 t/d，證實了斷層外推的正確性。

此外，通過隱蔽性斷層的識別，結合注采井網(wǎng)現(xiàn)狀，研究認為馬8斷塊內(nèi)部仍然存在挖潛空間。例如馬8塊中部隱蔽性小斷層的上、下盤均可能存在未受注水波及的區(qū)域(斷層上升盤m13-4井以南，下降盤m16、m17井以北，等等，見圖2)，應當是剩余油富集區(qū)。

4 結論

(1)對于開發(fā)后期的老油田，隨著資料的不斷豐富，需要不斷深化構造認識，提高開發(fā)效果。通過老井復查，充分利用靜態(tài)和動態(tài)資料發(fā)現(xiàn)矛盾，以問題為導向，建立更加合理的構造解釋方案，是挖潛調(diào)整的有效手段。

(2)本次研究通過動靜結合、三維可視化解釋等多種手段，落實了斷點位置，重塑斷點組合并識別了隱蔽性斷層。該方法在分析馬8斷塊這種構造復雜且處于開發(fā)后期(資料充足)的油藏效果顯著，可在其他開發(fā)區(qū)塊推廣。