| 海上中深层断块油田滚动开发研究及实践——以J油田沙河街组为例 |
2. 中海石油(中国)有限公司天津分公司, 天津 300452
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渤海湾盆地受晚期构造运动影响,断层十分发育,构造总体比较破碎。随着勘探、开发程度的不断提高,投入开发的大中型油田越来越少,复杂断块油田逐渐成为渤海油田开发的主要对象。
受制于海上勘探作业成本及经济性等因素,断块油田仅有少数探井评价,储量探明程度相对较低,同时中深层油藏地震资料品质差[1]。开发阶段需要选用不同的技术组合进行评价研究,其关键是对老资料的反复认识[2],同时完成开发与滚动评价的任务,推进油田的持续开发。随着近些年断块油田开发技术积累及实践[3],目前渤海油田已形成较为成熟的断块油田滚动开发模式,获得了较好的开发效果和经济效益。
1 油田概况J油田主要含油层位为沙河街组,油藏埋深海拔-1 600~-1 900 m,构造上由一系列受走滑断裂控制的雁行排列断块组成,共6 个断块,单个断块含油面积小于1 km2,属于典型的中深层复杂断块油田(图 1)。沙河街组为扇三角洲沉积,储层横向变化快、叠置频繁,井网部署及实施难度大,6 个主要断块中仅J-1、J-2 和J-3 井三个断块部分层位有井证实,探明石油地质储量800×104 t,其余3 个断块的地质储量均未证实,估算潜力层位及断块储量规模1 000×104 t。总体看,沙河街组储层横向变化大,潜力规模较大,但分布零散,评价及开发难度较大。
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| 图 1 J油田沙河街组断块及原油分布图 |
2 储层展布规律研究 2.1 物源分析
重矿物作为砂岩碎屑物质的重要组成部分,随其他碎屑物质一起从物源区剥蚀、搬运、沉积。在搬运过程中,不稳定的重矿物随着搬运距离的增大而减少,而稳定重矿物的相对含量升高[4]。从探井及评价井的“金红石+ 锆石+ 电气石”稳定重矿物质量分数分析,J-2 井最高,达到30%,J-3、J-5井仅为9% 和3%,J-1、J-4 井为24% 和16%,可见J-1、J-2、J-4 井区距物源较远,J-3、J-5 井区距物源区较近。稳定矿物石英与不稳定矿物长石和岩屑的比值称为成熟系数,该值能够反映物源方向及搬运距离。对成熟系数进行统计,J-1、J-3 井分别为0.95 和1.16,J-2、J-4、J-5 井分别为1.40、1.62 和1.22,比值在0.95~1.62 范围之间,南北向变化较小,综合判断物源来自东部。
2.2 沉积主控因素分析 2.2.1 单井层序划分利用测井、录井等资料,选取沙河街组地层较全的井(1 井)进行层序及旋回的划分,图 2 为J-1 井层序旋回划分图,将沙河街组一、二段划分为1 个完整的三级层序、3 个体系域、4 个准层序组及12 个准层序。根据旋回及韵律特征,对每个小层的沉积微相进行划分,沙二段Ⅱ 油组以水下分流河道沉积为主,沙二段Ⅰ油组以河口坝沉积为主,沙一段总体以泥岩沉积为主,储层厚度较薄,主要以远砂坝和浅湖沉积为主。
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| 图 2 J-1 井地层层序及体系域划分 |
2.2.2 沉积主控因素分析
。候环境、构造运动、古地理格局和沉积基准面变化控制沉积体系演化[5],湖平面变化及物源供给是最为重要的影响因素。低位域主要发育在沙二段沉积时期,地层底界与下伏地层形成明显下超,显示沉积物向盆地推进的过程,地震反射特征为叠瓦状,早期受基底凹凸不平影响,具“填洼补平”沉积特征,晚期水体逐渐加深,沉积范围扩大。总体看,物源相对充足,沉积范围较小,受进积叠加的控制,储层厚度相对较大;水侵域主要发育在沙一段早期,水体快速加深,越过初始湖泛面,湖盆范围迅速扩大,沉积物向盆地边缘退覆沉积,总体表现为正韵律薄层沉积;高位域对应于沙一段晚期,湖平面缓慢下降,水体范围最大,以纵向加积和进积为主,沉积以泥岩为主,储层相对较薄。
2.3 储层展布规律研究 2.3.1 测井相分析通过岩心、薄片、粒度等资料分析,再结合测井资料的曲线形态进行标定,综合确定了沙河街组各井的测井相,共划分了5 种测井相,分别为微齿或光滑的箱型及钟形、漏斗型、幅度微齿或线型、指状或尖峰状和线型,分别对应于水下分流河道、河口坝、支流间湾、水下天然堤和前扇三角洲5 种沉积微相(表 1)。
| 表 1 沙河街组测井相与沉积微相类型及特征 |
2.3.2 地震相分析
地震相是指具有一定分布范围的、由地震反射层组成的三维地质单元,其反映地震属性的地震波形参数明显不同于相邻地区[6]。区别不同类型地震相的主要依据是地震反射的外部形状、内部结构以及反映其岩性变化的反射振幅、频率与连续性及其纵、横向变化特征,研究区大致可划分为杂乱、席状、透镜状和叠瓦状地震相。杂乱地震相为走滑断层边界附近受沉积和走滑双重控制的复杂带,一般储层不发育;席状地震相反映水进和高位体系域的稳定沉积,一般储层较薄,分布范围较广;透镜状地震相反映依附于沉积底面形态而充填沉积的厚层砂体,主要分布在沙二段早期;叠瓦状地震相代表低位晚期和水进期沉积的进积和退覆沉积,外形呈楔形,内部呈现叠瓦状,一般储层较发育(图 3)。
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| 图 3 J油田沙河街组地震相类型 |
2.3.3 储层展布规律
随着湖平面加深,沙二段至沙一段沉积中心逐渐向东推移,沉积范围逐渐增大。沙二段Ⅱ 油组为低位域早期沉积,湖盆范围较小,沉积物供给丰沛,以填挖补平沉积为主,发育水下分流河道和河口坝微相为主;沙二段Ⅰ油组为低位域晚期沉积,湖平面开始上升,水体缓慢加深,湖盆范围逐渐扩大,物源供给充足,形成向西多期叠加沉积,总体厚度较大,以发育河口坝微相为主;沙一段Ⅱ 油组为水进期沉积,水体快速加深,湖盆范围扩大,物源相对不足,以发育远砂坝微相为主;沙一段Ⅰ油组为高位期沉积,水体最深,物源供给严重不足,以泥岩沉积为主,储层厚度薄,受湖平面缓慢下降影响,晚期局部区域发育水下分流河道沉积,储层较厚(图 4)。
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| 图 4 J油田沙河街组沉积微相演化及分布图 |
3 断块油藏潜力分析及判别 3.1 区域油气成藏条件分析
勘探评价阶段,在J油田东块依附于走滑断层构造高部位自北向南钻探1 口预探井和4 口评价井,从而发现了东营组东二段、东三段及沙河街组沙一段、沙二段和沙三段油气层,平均收获油气层厚度为50.2 m,该评价结果进一步证实了研究区为一有利的含油气构造,具备良好的油气聚集条件,LZ 凹陷中部在沙河街组沉积时期为深断陷,沙河街组厚约4 000 m,大段烃源岩为油气成藏提供了丰富的油源[7],同时,大量排烃和成藏期均集中在东营组沉积末期,匹配关系好;物源区为东侧的胶辽隆起,有利储集相带在构造主体广泛分布,具备良好的储层条件;沙河街组沉积时期广泛发育多套高位期及水进期的纯泥岩,具有良好的盖层条件;受走滑断层控制,区内发育多条依附走滑断层的调节断层,这些断层与走滑断层共同组成多个断层圈闭,为油气聚集提供了有力场所;广泛发育的走滑调节断层与优质储层形成良好的复式油气运移通道;上部泥岩盖层与走滑大断层共同形成了顶部和侧向的遮挡,具备良好的保存条件。
3.2 基础地质资料分析 3.2.1 潜力分布及分类2油田沙河街组共有6 个断块/ 井区,5 个断块各有1 口探井,1 个断块无探井。油田存在四类潜力,第一类为相邻断块,断块无探井或探井未钻遇油层,但相邻断块证实含油,主要分布在J-4、J-5 及J-4 井南断块;第二类为层间潜力,即探井钻遇油层顶、底部潜力,主要分布在J-1、J-2、J-3井区,第三类为边部潜力,即探井钻遇最低油层底界之下的潜力,主要分布在J-3 井区;第四类为水层恢复潜力,即探井钻遇具有较好录井显示的油水同层、含油水层或水层,这些层的构造高部位具有较好潜力,主要分布在J-1、J-4 井区。
3.2.2 油柱高度统计在探井及前期开发井实钻结果分析基础上,对5 个井区单一油藏的油柱高度进行统计,平均油柱高度为210 m。其中,J-2 井区圈闭幅度较小,柱高度较低,仅30~40 m,J-1、J-3 井区油柱高度较大,分别为240 m和320 m,J-5 井区油柱高度为90 m。从油柱高度分布看,J-3 井区附近为油气聚集最有利的区域,油柱高度最大,向南北两侧油柱高度逐渐减小,但在油气运移路径上的潜力断块均具有较好的成藏条件。
3.3 压力资料分析利用电缆测压资料辅助开展砂体对比、确定油水界面,基本满足在探井数量有限情况下油田计算储量的要求[7]。利用取得的相同层位油层及水层的压力点开展回归分析,若不同层的油线平行,即为相同流体系统,反之为不同流体系统。利用油、水线交汇即可确定油水界面位置,从而可以判定是否存在潜力,也可计算潜力规模大小。例如,J-3井区沙二段Ⅰ油组未钻遇油水界面,油底为-1 814 m。利用沙二段Ⅰ、Ⅱ油组取得的合格油层和水层压力点开展压力回归分析,结果显示沙二段Ⅰ、Ⅱ油组为相同流体系统,油水界面为-1 858 m,因此沙二段Ⅰ油组油水界面较油底下推44 m,据此计算该油组油底下推潜力储量约图 5 J油田沙河街组油气聚集规律及成藏模式100×104 m3。
3.4 油气聚集规律及潜力分布从J油田潜力类型、油柱高度分布、压力资料分析看,沙河街组具有整体成藏的特点,相邻断块、层间、油底下推及水层恢复四种类型潜力可靠程度较高,但各断块油气规模大小不一,主要与沟通油源断层及油气运移方向密切相关。J-1、J-3 井区之间的断层向油源方向延伸最长,是油气向上运移的主要通道,两井区油柱高度最大,成为油气再分配的中转站,一部分沿着优质储集层向上倾方向运移,在南测的J-4、J-5 和J-4 井南区形成油气藏,但成藏规模逐渐变小,同时,受重力分异作用,轻质组分向高部位聚集,在充注断块内形成气顶,向南气顶规模逐渐增大;另一部分受断层活动影响继续向浅层运移,在东营组圈闭内二次成藏,由于运移路径较远,氧化作用增强,东营组原油以重质稠油为主(图 5)。
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| 图 5 J油田沙河街组油气聚集规律及成藏模式 |
4 断块油田滚动评价开发实践 4.1 潜力兼顾评价模式
章志英等提出,定向井、丛式井钻井技术的发展、采油工艺技术的进步是实现滚动开发目标的重要保证[8]。针对J油田沙河街组存在的潜力类型,利用海上定向井开发的优势,制定6 种兼顾挖潜模式开展滚动评价。层间潜力主要存在已钻油层顶或底部,通过优化井轨迹使之过路或加深评价潜力层位,结合储层展布规律研究成果,设计轨迹穿过较好的评价位置,若储层存在不确定性,适当增加领眼井;水层恢复潜力一般集中在已钻油层下部,存在一定隔夹层,一般与已钻油层为统一油水系统,只需在轨迹设计中增加少量进尺即可实现评价目的;边部潜力存在于油藏的构造低部位,一般在井网设计中部署注水井,评价该类储量需结合压力回归结果,通过优化注水井位置,准确评价油水界面位置及储量规模,同时要保证井网合理性;潜力断块评价无法依靠现有井网,需要利用带有评价性质的井或领眼,若同时存在多个目标,尽量兼顾评价以减小风险,若同时存在储层及油水界面两种不确定因素,需利用两口以上井逐一进行落实(图 6)。
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| 图 6 J油田滚动评价开发模式 |
4.2 J油田滚动评价效果
J油田沙河街组先后部署了9 口带有评价性质的开发井或调整井进行评价,共落实13 个潜力层位和3 个潜力断块,新增探明石油地质储量650×104 t。针对油田地质油藏情况变化及增加储量,为完善井网及有效动用新增储量,先后5 次进行随钻优化调整,共增加调整井15 口,预计增加可采储量100×104 t,油田采收率提高4.6%,并实现调整井当年产量贡献14×104 t,滚动开发取得较好效果。
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