河流相儲(chǔ)層構(gòu)型模型研究及應(yīng)用

河流相儲(chǔ)層構(gòu)型模型研究及應(yīng)用

點(diǎn)壩是miall提出的四個(gè)界面所限制的結(jié)構(gòu)單元。在所有選定的曲流帶砂巖中，點(diǎn)壩的內(nèi)部結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜，由幾個(gè)側(cè)積體組成。側(cè)積體之間發(fā)育斜交層面的泥質(zhì)側(cè)積層。利用地面露頭和現(xiàn)代沉積可較容易地研究點(diǎn)壩內(nèi)部結(jié)構(gòu),研究成果也較多。筆者以孤島油田中一區(qū)11J11密井網(wǎng)區(qū)館上段曲流河沉積儲(chǔ)層為例,探討地下點(diǎn)壩識(shí)別及內(nèi)部構(gòu)型解剖方法,并建立典型井區(qū)的三維儲(chǔ)層構(gòu)型模型及儲(chǔ)層參數(shù)模型,進(jìn)一步開(kāi)展三維油藏?cái)?shù)值模擬研究,建立構(gòu)型控制的剩余油分布模式。1孤島油田現(xiàn)狀孤島油田位于渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷沾化凹陷東部,是一個(gè)大型披覆背斜整裝稠油油藏(圖1)。主力含油層系為新近系中新統(tǒng)館陶組上段,埋深為1120～1350m,為一套河流相沉積的砂巖儲(chǔ)層,其中Ng3～4砂組為曲流河沉積,Ng5～6砂組為辮狀河沉積。根據(jù)開(kāi)發(fā)管理及構(gòu)造發(fā)育特征,將孤島油田劃分為中一區(qū)、中二區(qū)、南區(qū)、西區(qū)、東區(qū)及渤21斷塊共6個(gè)主要開(kāi)發(fā)區(qū)塊。孤島油田自1971年投入開(kāi)發(fā)以來(lái),針對(duì)油田不同開(kāi)發(fā)階段所暴露出的主要矛盾和油田開(kāi)發(fā)的需求,先后進(jìn)行了多次井網(wǎng)層系調(diào)整以及注采調(diào)整。經(jīng)過(guò)30多年的開(kāi)發(fā),孤島油田綜合含水率已達(dá)95%以上,剩余油呈整體分散、局部集中的分布特征。對(duì)開(kāi)發(fā)后期曲流河點(diǎn)壩內(nèi)部構(gòu)型控制的剩余油認(rèn)識(shí)不清,迫切需要開(kāi)展點(diǎn)壩內(nèi)部構(gòu)型精細(xì)解剖研究。2水庫(kù)的識(shí)別和規(guī)模2.1水庫(kù)識(shí)別標(biāo)志應(yīng)用地下井資料識(shí)別點(diǎn)壩主要包括3個(gè)方面,即沉積層序上的正韻律、砂體厚度大以及緊鄰廢棄河道分布。(1)泥質(zhì)側(cè)積層微電極及巖心分析點(diǎn)壩砂體最重要的特征是其內(nèi)部發(fā)育側(cè)積體,單井垂向上一個(gè)點(diǎn)壩由若干側(cè)積體組成,側(cè)積體之間發(fā)育斜交層面的泥質(zhì)夾層(側(cè)積層)。根據(jù)巖電標(biāo)定結(jié)果,泥質(zhì)側(cè)積層微電極曲線回返明顯,自然伽馬與自然電位測(cè)井曲線上有不同程度回返,研究區(qū)泥質(zhì)側(cè)積層厚度為0.3～0.8m(圖2中巖心照片淺色的為泥質(zhì)夾層)。單個(gè)側(cè)積體均由正韻律組成,泥質(zhì)側(cè)積層一般發(fā)育在點(diǎn)壩中上部。但某些井在中下部也發(fā)育側(cè)積層,可能是第二次洪水水動(dòng)力較弱,使得下部的側(cè)積層也得以保存。(2)砂體砂體及砂體標(biāo)志點(diǎn)壩的形成是一個(gè)明顯的“凹蝕增凸”的過(guò)程,顯然點(diǎn)壩砂體是復(fù)合曲流帶內(nèi)部厚度最大的,因此在砂巖等厚圖上一般呈透鏡狀,可以將此厚度分布特征作為識(shí)別點(diǎn)壩的標(biāo)志。(3)河流垃圾分布廢棄河道分布是識(shí)別點(diǎn)壩最重要的標(biāo)志。廢棄河道代表點(diǎn)壩的結(jié)束,所以在平面沉積相圖上,點(diǎn)壩總是緊鄰廢棄河道分布(圖3)。2.2河流滿岸深度曾有學(xué)者提出點(diǎn)壩內(nèi)部單一側(cè)積體寬度與河流滿岸寬度具有正相關(guān)關(guān)系,但未曾有點(diǎn)壩長(zhǎng)度與河流滿岸寬度之間關(guān)系的報(bào)道。利用全球衛(wèi)星照片,對(duì)曲流河(因曲率也是一個(gè)重要的影響因素,故選擇曲率大于1.7的曲流河段)的點(diǎn)壩長(zhǎng)度與河流滿岸寬度的關(guān)系進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,重點(diǎn)選取嫩江月亮泡曲流河段為研究對(duì)象,對(duì)河流滿岸寬度與點(diǎn)壩長(zhǎng)度的關(guān)系進(jìn)行了定量統(tǒng)計(jì)和計(jì)算。嫩江月亮泡段位于吉林省北部莫莫格自然保護(hù)區(qū)內(nèi),該段具有典型曲流河特征,曲率大于1.7的河段居多,而且與其對(duì)應(yīng)的點(diǎn)壩發(fā)育形態(tài)完整清晰(圖3)。研究中對(duì)曲流河曲率大于1.7的19個(gè)河段的河寬和發(fā)育的點(diǎn)壩長(zhǎng)度進(jìn)行了測(cè)量,測(cè)量部位如圖3所示。對(duì)觀測(cè)到的河流滿岸寬度與點(diǎn)壩長(zhǎng)度數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行的回歸結(jié)果表明,兩者呈正相關(guān),且相關(guān)性較好(圖4),其相關(guān)式為l=0.8531lnw+2.4531(1)l=0.8531lnw+2.4531(1)式中l(wèi)為點(diǎn)壩長(zhǎng)度,m;w為河流滿岸寬度,m。以中一區(qū)11J11井區(qū)Ng33點(diǎn)壩為例,統(tǒng)計(jì)所得河流滿岸深度平均為8.0m。Leeder經(jīng)驗(yàn)公式為lgw=1.54lgh+0.83(2)lgw=1.54lgh+0.83(2)式中w為河流滿岸寬度,m;h為河流滿岸深度,m。用式(2)計(jì)算得到的河流滿岸寬度為166m,將其代入式(1),得到的點(diǎn)壩長(zhǎng)度為984m。同時(shí),根據(jù)廢棄河道圈定的點(diǎn)壩長(zhǎng)度為840m(圖5)。因此,可以認(rèn)為,該點(diǎn)壩的長(zhǎng)度約900m。根據(jù)上述3種識(shí)別標(biāo)志及經(jīng)驗(yàn)公式確定的點(diǎn)壩規(guī)模,可以較準(zhǔn)確地識(shí)別出研究區(qū)的點(diǎn)壩,為下一步點(diǎn)壩解剖打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。3水庫(kù)的內(nèi)部解剖3.1風(fēng)浮式3類近年來(lái)國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者根據(jù)露頭和現(xiàn)代沉積建立了各式各樣的側(cè)積層模式,歸納起來(lái)有3類,即水平斜列式(一般為小型河流或潮濕氣候區(qū)的產(chǎn)物)、階梯斜列式(一般為大型河流或干旱-半干旱氣候區(qū)的產(chǎn)物)及波浪式(過(guò)渡類型)。研究區(qū)Ng3～4砂層組為潮濕環(huán)境,且河流規(guī)模較小,側(cè)積層表現(xiàn)為水平斜列式模式。3.2側(cè)積層的傾向?qū)?cè)積層產(chǎn)狀的判斷通常依靠動(dòng)態(tài)資料,可以根據(jù)垂直側(cè)積層逆向注水見(jiàn)效較差來(lái)判斷側(cè)積層的傾向,但研究區(qū)為行列式井排,不存在單一的注采關(guān)系,又缺乏判斷連通性的動(dòng)態(tài)資料,所以不能用動(dòng)態(tài)資料判斷側(cè)積層的傾向。故根據(jù)點(diǎn)壩砂體的側(cè)積過(guò)程判斷側(cè)積層的傾向,即側(cè)積層總是向廢棄河道方向傾斜,現(xiàn)代沉積中也是如此。于是可以根據(jù)廢棄河道和點(diǎn)壩的位置判斷側(cè)積層的傾向。3.3側(cè)積層規(guī)模、側(cè)積層規(guī)模及傾角的確定側(cè)積體規(guī)模、側(cè)積層規(guī)模及傾角的確定是點(diǎn)壩內(nèi)部解剖的關(guān)鍵,重點(diǎn)從3個(gè)角度分析了側(cè)積體規(guī)模、側(cè)積層規(guī)模及傾角,即用經(jīng)驗(yàn)公式確定單一側(cè)積體寬度及側(cè)積層傾角,用研究區(qū)水平井鉆遇的側(cè)積泥巖信息判斷單一側(cè)積體及側(cè)積層的規(guī)模,最后通過(guò)密井網(wǎng)區(qū)確定側(cè)積層的展布特征。3.3.1河流滿岸寬度及單偏轉(zhuǎn)積體水平寬度應(yīng)用Leeder提出的關(guān)于河流滿岸深度、河流滿岸寬度以及單一側(cè)積體寬度之間的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出研究區(qū)Ng44層2號(hào)小層某河道河流滿岸深度為8.2m,推算其平均河流滿岸寬度為174m[式(2),而單一側(cè)積體水平寬度約為河流滿岸寬度的2/3,即約為116m。露頭和現(xiàn)代沉積研究表明,側(cè)積層傾角一般為5°～30°。Leeder的經(jīng)驗(yàn)公式為w=1.5h/tanβ(3)w=1.5h/tanβ(3)式中β為側(cè)積層傾角。由式(3)計(jì)算得到研究區(qū)側(cè)積層的傾角較小,約為5°～10°。3.3.2點(diǎn)壩結(jié)構(gòu)分析利用水平井的泥質(zhì)夾層信息確定點(diǎn)壩內(nèi)部側(cè)積體和側(cè)積層規(guī)模是一種有效的方法。通過(guò)水平井軌跡與目標(biāo)砂體的空間關(guān)系得出17P410井的軌跡完全在目標(biāo)砂體內(nèi)。其單井上的自然伽馬高值反映砂巖層內(nèi)的泥巖信息,可以用其分析點(diǎn)壩內(nèi)部結(jié)構(gòu)。首先在水平井上識(shí)別出自然伽馬高值的層段,然后沿著水平井軌跡或與水平井軌跡平行方向作過(guò)直井和斜井的剖面。對(duì)剖面上的井進(jìn)行單井泥質(zhì)側(cè)積層識(shí)別,并將水平井按照真實(shí)的井軌跡垂深標(biāo)定到剖面上,進(jìn)而利用水平井及直井和斜井上的泥質(zhì)側(cè)積層信息進(jìn)行模式擬合。擬合結(jié)果符合點(diǎn)壩及點(diǎn)壩內(nèi)部側(cè)積體的分布模式,水平井上顯示的側(cè)積層的水平寬度為6～12.4m,2個(gè)側(cè)積層所夾側(cè)積體水平寬度為21～35m。3.3.3模式擬合結(jié)果密井網(wǎng)區(qū)小井距測(cè)井信息能可靠地反映點(diǎn)壩內(nèi)部側(cè)積層的分布特征。模式擬合結(jié)果顯示,點(diǎn)壩內(nèi)部平行廢棄河道展布方向表現(xiàn)出的側(cè)積層分布基本平行于層面,而且厚度穩(wěn)定,與廢棄河道正交或斜交的剖面上側(cè)積層發(fā)育規(guī)模不等,均向廢棄河道方向傾斜。3.4儲(chǔ)層分型模型以11J11井區(qū)為例,對(duì)點(diǎn)壩進(jìn)行詳細(xì)解剖。在平行和斜交廢棄河道方向作連井剖面多條,并在單井上識(shí)別出泥質(zhì)側(cè)積層。根據(jù)曲流河點(diǎn)壩現(xiàn)代沉積及經(jīng)典模式以及確定的側(cè)積體和側(cè)積層的規(guī)模及傾角進(jìn)行模擬,對(duì)整個(gè)點(diǎn)壩進(jìn)行了解剖,并用作好的剖面進(jìn)行三維儲(chǔ)層構(gòu)型建模,圖6給出三維儲(chǔ)層構(gòu)型模型的6條過(guò)井切片,可以看出,該點(diǎn)壩為半連通體模式。該井區(qū)動(dòng)態(tài)特征驗(yàn)證了點(diǎn)壩解剖結(jié)果的合理性,10J413井Ng33層表現(xiàn)為中、下部強(qiáng)水洗,上部為水洗,整體上水洗比較嚴(yán)重。通過(guò)動(dòng)態(tài)資料分析可知,由于其南側(cè)受廢棄河道的遮擋,10J413井注聚合物見(jiàn)效主要來(lái)自其北側(cè)的11-315和12-313注聚合物井,于是過(guò)10J413井作2條剖面。分析可知:11-315井—10J413井剖面基本平行于廢棄河道方向,側(cè)積層基本是平行的,11-315井注聚合物導(dǎo)致10J413井整體水洗,而斜交廢棄河道方向的12-313井—10J413井剖面?zhèn)确e層傾斜分布,12-313井注聚合物導(dǎo)致10J413井中下部強(qiáng)水洗。這進(jìn)一步驗(yàn)證了該點(diǎn)壩解剖結(jié)果的正確性。3.5目的層段的網(wǎng)格數(shù)采用序貫指示模擬方法建模,根據(jù)研究區(qū)的開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀及剩余油研究的需要,網(wǎng)格大小設(shè)置為10m×10m×0.25m,整個(gè)目的層段(Ng33—Ng342)的網(wǎng)格數(shù)為130×85×80=884000個(gè)。圖6為Ng33單層11J11井區(qū)點(diǎn)壩三維儲(chǔ)層構(gòu)型模型的過(guò)井切片及廢棄河道顯示,與傳統(tǒng)的三維相模型相比,三維構(gòu)型模型不僅反映了單一微相(較大規(guī)模的構(gòu)型要素)的三維空間分布,而且能反映單一微相內(nèi)部的構(gòu)型要素(點(diǎn)壩內(nèi)部的泥質(zhì)側(cè)積層、河道內(nèi)部的鈣質(zhì)夾層等)的空間分布特征。4曲流河點(diǎn)壩上的剩余油前人對(duì)于河流相儲(chǔ)層亞相及微相規(guī)模的剩余油分布做了很多研究工作,并取得了大量研究成果,筆者重點(diǎn)分析點(diǎn)壩內(nèi)部泥質(zhì)側(cè)積層對(duì)剩余油分布的控制作用。圖7為研究區(qū)實(shí)際模型數(shù)值模擬的剩余儲(chǔ)量豐度(OIP)過(guò)11J11井切片和對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)層構(gòu)型過(guò)井切片。從圖7中看出,對(duì)于Ng33層,由于注水井12N313井頂部未射孔,再加上泥質(zhì)側(cè)積層的遮擋,導(dǎo)致11J11井河道頂部及點(diǎn)壩側(cè)積體中上部剩余油儲(chǔ)量豐度較大,剩余油富集。可以采用在注采井之間靠近河道上部鉆水平井的方式開(kāi)采曲流河點(diǎn)壩中上部的剩余油,勝利油田和大慶油田均有成功的實(shí)例,如孤島油田中一區(qū)17P410井及文獻(xiàn)報(bào)道的N1-2-H25井,均是在周?chē)本?5%以上的情況下完鉆的水平井。由于點(diǎn)壩內(nèi)部泥質(zhì)側(cè)積層的遮擋,2口水平井投產(chǎn)一年以后含水率均低于80%,日產(chǎn)量約為周?chē)本畣尉a(chǎn)量的3～4倍,生產(chǎn)效果非常好。通過(guò)點(diǎn)壩內(nèi)部構(gòu)型精細(xì)解剖,可以開(kāi)采曲流河點(diǎn)壩中上部由于長(zhǎng)期注水開(kāi)發(fā)所形成的剩余油。5儲(chǔ)層體系模型(1)曲流河點(diǎn)壩有3種識(shí)別標(biāo)志,即沉積層序上的正韻律、砂體厚度大以及緊鄰廢棄河道分布且向廢棄河道方向(凹岸)側(cè)積。根據(jù)嫩江月亮泡曲流河段高精度衛(wèi)星照片,建立了點(diǎn)壩長(zhǎng)度與河流滿岸寬度的正相關(guān)關(guān)系,并用于研究區(qū)點(diǎn)壩的識(shí)別。(2)提出了解剖點(diǎn)壩內(nèi)部構(gòu)型的方法,在點(diǎn)壩識(shí)別的基礎(chǔ)上,綜合國(guó)內(nèi)外關(guān)于曲流河野外露頭與現(xiàn)代沉積的研究成果,總結(jié)了三類點(diǎn)壩內(nèi)部泥質(zhì)側(cè)積層分布模式,即水平斜列式、階梯斜列式和波浪式。應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)公式、水平井、小井距資料確定側(cè)積體、側(cè)積層規(guī)模及產(chǎn)狀,用于研究區(qū)點(diǎn)壩內(nèi)部構(gòu)型分析,并進(jìn)