儲層非均質性評價技術研究及應用——以潿洲A油田流一段為例

張 輝 李 茂 蔣利平 姜 平 楊瓊警

(1.中海石油(中國)有限公司湛江分公司; 2.中石油長慶油田分公司氣田開發處)

潿洲A油田位于南海北部灣盆地西北部(圖1),距廣西北海市約100 km,離潿洲島50 km[1]。該油田目的層有潿三段、流一段、流三段,其中潿三段于2007年投產,目前有5口井生產,生產形勢較好;流一段開發調整前只有1口水平井(WZA-A 6h井)進行試生產,目前日產油約90 m3;流三段由于埋藏較深、產能低、儲層變化復雜等原因目前還未開發。

圖1 潿洲A油田地理位置圖

對潿洲A油田評價井WZA-3井、W ZA-6井流一段進行了3次地層測試,WZA-3井在Ⅲ、Ⅴ油組測試分別獲得日產油50.5 m3和46.6 m3,W ZA-6井在Ⅴ油組測試獲得了日產油549.4 m3的高產工業油流;測試結果表明流一段儲層既有高產井也有低產井,產能變化大。2007年在 WZA-6井東南方向約90 m處部署了1口水平井(WZA-A 6h)進行試生產,截至目前累積產油7.0×104m3,壓力下降約7.6M Pa(圖2),反映了儲層供給能力較差,油藏有效動用范圍小。評價井WZA-6井試井解釋滲透率為1190 mD,試生產井W ZA-A 6h井試井解釋滲透率為16 mD,2口井均開采流一段Ⅴ油組砂體,且相距僅90 m,滲透率卻相差如此之大,說明本區儲層存在強非均質性。另外,流一段的巖性、儲層沉積特征等資料也均反映儲層具有較強的非均質性。如何對強非均質性儲層砂體進行描述并預測有效砂體的展布方向,進而指導開發井的合理部署,是經濟有效的進行油田開發調整的關鍵。

圖2 WZA-A6地層壓力、累積產油量、單位壓降采油量變化情況

1 儲層非均質性綜合評價及預測技術

以往對非均質性儲層進行評價分析時,首先是通過地層劃分與對比對目的層進行油組劃分,然后根據區域的物性關系進行目的層段的滲透率解釋來識別有效儲層厚度,最后對整個油組段進行反演來描述儲層的橫向展布并評價有利區塊。但是,由于以上的地層劃分與對比只到油組級別,沒有小層和砂體的劃分對比,加之根據區域層段確定的滲透率解釋模型往往太粗獷,據此確定的有效儲層滿足不了油田精細開發的需要,因此在這種地層對比與劃分和有效儲層解釋模型的基礎之上所進行的儲層反演沒有實際的指導意義。

本文所講的非均質性儲層綜合評價及預測技術首先依據層序地層分析原理[2]對研究區目的層進行小層或者砂體的劃分,這樣就確定了每個小層的橫向展布;其次根據本區600多個不同粒級巖心的孔隙度、滲透率分析結果對每種粒級巖性的孔滲關系進行回歸,并分別對細粒和中粒以上砂巖建立滲透率計算模型,由于細分粒級后的孔滲關系相關性強,這樣解釋的有效產能更加精確;最后根據確定的小層和有效產能進行反演預測儲層砂體在平面和縱向上的展布并確定合理的開發調整井井位。

1.1 精細的小層劃分與對比

依據流一段地層劃分標志和油組劃分原則,對研究區內鉆遇流一段的5口井進行了地層段、油組的劃分與對比。圖3為潿洲A油田流一段油組與小層劃分對比圖。首先依據層序地層分析原理[2]將流一段劃分為4個中期旋回和10個短期旋回,再結合巖性組合與沉積旋回組合自上而下劃分了5個油組和8套砂體,砂體橫向連通性較差,各個油組在平面上分屬不同的砂體,其中主力油組流一段Ⅴ油組又劃分為Ⅴ1和Ⅴ2兩個小層。精細的油組對比和小層劃分為后續更好的進行分小層滲透率解釋和儲層預測奠定了基礎。

圖3 潿洲A油田流一段油組與小層劃分對比圖

1.2 滲透率解釋模型研究

儲層滲透率是評價儲層供液能力的重要參數,從流一段儲層取心分析結果來看,層內滲透率差別極大,滲透率分布范圍為0.02～13832.69 mD,平均滲透率1871 mD。儲層滲透性主要受其孔隙度影響,但單一用孔隙度計算滲透率,相關性低,計算精度滿足不了儲層參數評價的需要[3]。為此,借助粒度分析資料對儲層滲透性的變化規律進行研究,分別建立中砂及以下粒級儲層與中砂以上粒級儲層滲透率計算模型。

(1)中砂及以下粒級儲層滲透率計算模型

對巖心分析樣品中中砂及以下粒級巖性樣品(59塊)的孔隙度與滲透率進行單相關分析,其相關關系式為

式(1)中:φ為孔隙度,%;K為滲透率,mD;R為模型相關系數。

(2)中砂以上粒級儲層滲透率計算模型

通過對WZ11-4N-6井巖心分析滲透率與聲波時差、自然伽馬、補償中子、密度測井等測井資料的單相關分析認為,密度與滲透率單相關性最好,單相關系數達到了0.811,其次為補償中子,單相關系數為0.682。

根據以上單相關分析結果,結合密度-補償中子組合能有效區分巖性的特點,利用多元回歸確定了中砂以上粒級儲層的滲透率計算模型為

式(2)中:D EN為巖石密度,g/cm3;CNL為補償中子,p.u。

為求取地層條件下儲層滲透率,根據 WZ11-4N-6井流一段13個樣品的覆壓實驗結果,建立了地層滲透率與巖心分析滲透率關系式,即

式(3)中:K地下為地層滲透率,mD;K地上為巖心分析滲透率,mD。

利用以上建立的儲層滲透率解釋模型,對流一段進行了滲透率解釋,確立了流一段縱向上滲透率的變化關系。根據模型解釋結果,縱向上流一段Ⅴ油組Ⅴ1小層儲層物性最好,孔隙度主要在16.0%～26.0%(平均值19.3%),滲透率主要在1130.7～5242.9 mD(平均值3405.0 mD),為中孔特高滲儲層,是有利的開發調整層系。

1.3 儲層反演及預測技術

對潿洲A油田三維偏移純波地震資料進行頻譜分析,流一段對應時段的主頻在30 Hz左右,有效頻寬為5～75 Hz,地震資料信噪比和分辨率較高,滿足反演的要求,能識別的最小砂層厚度為10 m;潿洲A油田各井流一段Ⅴ油組Ⅴ1小層厚度在13～26 m之間,平均厚度18.4 m,W ZA-6井區Ⅴ1小層厚度約26 m,因此有利于儲層反演。

潿洲A油田流一段成藏規律表明,構造和巖性是流一段油氣成藏的主控因素。由于流一段儲層非均質性強,井點資料少,搞清巖性、物性在平面上的展布及發育特征,有益于油田今后的勘探、開發。在對該區鉆井、測井、地震等資料深入分析的基礎上,采用常規反演和神經網絡多屬性預測技術相結合,對該區流一段Ⅴ油組儲層進行了預測描述工作。

在潿洲A油田流一段儲層反演中,首先開展了井約束波阻抗反演,在此基礎上開展了自然伽馬(GR)體的反演預測,圖4為 WZA-1井—WZA-6井連井GR體預測剖面。對預測的儲層參數體進行分析認為,Ⅴ油組Ⅴ1小層在反演剖面上橫向分布穩定,儲層變化清晰、分辨率高,與測井資料吻合好。

圖4 潿洲A油田WZA-1井—WZA-6井連井自然伽馬(GR)體預測剖面

神經網絡多屬性預測主要預測儲層的巖性、物性、電性及含油性等屬性,本次主要開展了對儲層孔隙度、滲透率、含油飽和度3種屬性的預測,圖5為潿洲A油田W ZA-1井—W ZA-6井連井滲透率體神經網絡預測剖面?？梢钥闯?預測結果和測井資料的吻合程度高,平均相關性在0.8左右。

圖5 潿洲A油田WZA-1井—WZA-6井連井滲透率體神經網絡預測剖面

圖6 潿洲A油田流一段Ⅴ油組Ⅴ1小層巖性神經網絡預測平面圖

圖6為潿洲A油田流一段Ⅴ油組Ⅴ1小層巖性神經網絡預測結果平面圖,可以看出,平面上流一段儲層變化特征清楚,有規律可尋,如Ⅴ1小層WZA-6井鉆遇主河道沉積,其巖性較粗,砂體較厚,WZA-2井鉆遇河道間沉積,主要以泥巖為主,符合實鉆情況。圖6較好地反映了潿洲A油田流一段的沉積和儲層發育特征,達到了儲層描述的精度。通過儲層反演較為直觀地刻畫了流一段Ⅴ油組Ⅴ1小層砂體的形態和儲層特征:流一段Ⅴ油組Ⅴ1小層砂體發育穩定,總體呈扇狀由南向北展布,巖性以粗、中、細砂巖為主;由WZA-1井向WZA-6井方向延伸區域的砂體巖性偏粗,呈朵葉狀由南向北展布,其規模最大,延伸距離最遠,為主河道沉積;由 WZA-5井向W ZA-3井方向延伸區域的砂體巖性偏細,也呈朵葉狀由南向北展布,規模次之,延伸距離亦次之,為水下分流河道沉積;W ZA-6井區砂體巖性偏粗,呈條帶狀由南向北展布,規模小,延伸距離短,屬另一支水下分流河道沉積體系,是挖潛的有利目標;W ZA-2井區砂體欠發育,為河道間沉積。

通過精細小層劃分對比、精確的滲透率解釋模型計算及儲層反演與預測確定了流一段Ⅴ油組Ⅴ1小層砂體在橫向上連通性較好,砂體分布面積約4.7 km2,砂體邊界主要以巖性邊界為主,為中高孔、中滲儲層,含油氣響應特征明顯;由于位于Ⅴ1小層東西兩側的WZA-3井和WZA-6井已獲工業油流,因而推測Ⅴ1小層含油可能性大,是調整挖潛的有利目標;同時也對砂體在平面上的展布方向進行了預測,根據預測結果提出了W ZA-6井區為有利的挖潛目標區,建議部署開發調整井進行挖潛。

2 應用效果

儲層預測研究表明,在 W ZA-6井區以東方向,潿洲A油田流一段Ⅴ油組Ⅴ1小層砂體發育,儲層物性好,具有較大的開發潛力,因此在 W ZA-6井東南部約600 m處部署了開發調整井 WZA-A 8井(圖7)對Ⅴ油組Ⅴ1小層進行開發生產。W ZA-A 8井設計為一口大斜度井,最大井斜為80.43°,斜深為2972.46 m,垂深為2205.10 m,主要生產W ZA-6井區的剩余探明儲量(約129.52×104m3),落實控制儲量116.49×104m3。

圖7 WZA-A8開發調整井示意圖

WZA-A 8井于2010年11月23日投產,目前產量穩定在200 m3/d(圖8),截至目前累積產油約2.3×104m3,取得了良好的經濟效益。目前的生產形勢表明本文提出的強非均質儲層評價及預測技術在潿洲A油田流一段應用中見到了初步效果。

圖8 WZA-A8井采油曲線圖

3 結論

依據層序地層分析原理所進行的小層劃分與對比是強非均質性儲層綜合評價的基礎。根據巖心物性關系以及測井數據建立的不同粒級儲層的滲透率解釋方法可靠,解釋的滲透率更加符合非均質性儲層縱向分布特征。根據確立的精細解釋模型解釋潿洲A油田流一段Ⅴ油組Ⅴ1小層為中孔特高滲組合,縱向上儲層物性最好,是有利的開發調整層系。利用常規反演和神經網絡預測技術相結合,對該油田流一段Ⅴ油組Ⅴ1小層進行了儲層反演及預測,結果顯示Ⅴ1小層砂體的縱向和橫向展布清楚,根據預測結果部署了1口開發調整井,目前單井日產原油約200 m3,取得了良好的經濟效益。

[1] 許月明.北部灣盆地潿洲A油田潿洲組(6井區)及流沙港組一段新增石油探明儲量報告[R].中海石油(中國)有限公司湛江分公司,2006.

[2] 鄧宏文,王宏亮,祝永軍.高分辨率層序地層學原理及應用[M].北京:地質出版社,2002.

[3] 宋隕冰,王兆年.非均質油氣藏的測井技術發展方向[J].天然氣工業,2002,22(2):31-33.