河流相儲層構型模型研究及應用

河流相儲層構型模型研究及應用

點壩是miall提出的四個界面所限制的結構單元。在所有選定的曲流帶砂巖中，點壩的內部結構最為復雜，由幾個側積體組成。側積體之間發(fā)育斜交層面的泥質側積層。利用地面露頭和現代沉積可較容易地研究點壩內部結構,研究成果也較多。筆者以孤島油田中一區(qū)11J11密井網區(qū)館上段曲流河沉積儲層為例,探討地下點壩識別及內部構型解剖方法,并建立典型井區(qū)的三維儲層構型模型及儲層參數模型,進一步開展三維油藏數值模擬研究,建立構型控制的剩余油分布模式。1孤島油田現狀孤島油田位于渤海灣盆地濟陽坳陷沾化凹陷東部,是一個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。根據開發(fā)管理及構造發(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個主要開發(fā)區(qū)塊。孤島油田自1971年投入開發(fā)以來,針對油田不同開發(fā)階段所暴露出的主要矛盾和油田開發(fā)的需求,先后進行了多次井網層系調整以及注采調整。經過30多年的開發(fā),孤島油田綜合含水率已達95%以上,剩余油呈整體分散、局部集中的分布特征。對開發(fā)后期曲流河點壩內部構型控制的剩余油認識不清,迫切需要開展點壩內部構型精細解剖研究。2水庫的識別和規(guī)模2.1水庫識別標志應用地下井資料識別點壩主要包括3個方面,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)泥質側積層微電極及巖心分析點壩砂體最重要的特征是其內部發(fā)育側積體,單井垂向上一個點壩由若干側積體組成,側積體之間發(fā)育斜交層面的泥質夾層(側積層)。根據巖電標定結果,泥質側積層微電極曲線回返明顯,自然伽馬與自然電位測井曲線上有不同程度回返,研究區(qū)泥質側積層厚度為0.3～0.8m(圖2中巖心照片淺色的為泥質夾層)。單個側積體均由正韻律組成,泥質側積層一般發(fā)育在點壩中上部。但某些井在中下部也發(fā)育側積層,可能是第二次洪水水動力較弱,使得下部的側積層也得以保存。(2)砂體砂體及砂體標志點壩的形成是一個明顯的“凹蝕增凸”的過程,顯然點壩砂體是復合曲流帶內部厚度最大的,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別點壩的標志。(3)河流垃圾分布廢棄河道分布是識別點壩最重要的標志。廢棄河道代表點壩的結束,所以在平面沉積相圖上,點壩總是緊鄰廢棄河道分布(圖3)。2.2河流滿岸深度曾有學者提出點壩內部單一側積體寬度與河流滿岸寬度具有正相關關系,但未曾有點壩長度與河流滿岸寬度之間關系的報道。利用全球衛(wèi)星照片,對曲流河(因曲率也是一個重要的影響因素,故選擇曲率大于1.7的曲流河段)的點壩長度與河流滿岸寬度的關系進行了統(tǒng)計分析,重點選取嫩江月亮泡曲流河段為研究對象,對河流滿岸寬度與點壩長度的關系進行了定量統(tǒng)計和計算。嫩江月亮泡段位于吉林省北部莫莫格自然保護區(qū)內,該段具有典型曲流河特征,曲率大于1.7的河段居多,而且與其對應的點壩發(fā)育形態(tài)完整清晰(圖3)。研究中對曲流河曲率大于1.7的19個河段的河寬和發(fā)育的點壩長度進行了測量,測量部位如圖3所示。對觀測到的河流滿岸寬度與點壩長度數據點進行的回歸結果表明,兩者呈正相關,且相關性較好(圖4),其相關式為l=0.8531lnw+2.4531(1)l=0.8531lnw+2.4531(1)式中l(wèi)為點壩長度,m;w為河流滿岸寬度,m。以中一區(qū)11J11井區(qū)Ng33點壩為例,統(tǒng)計所得河流滿岸深度平均為8.0m。Leeder經驗公式為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)計算得到的河流滿岸寬度為166m,將其代入式(1),得到的點壩長度為984m。同時,根據廢棄河道圈定的點壩長度為840m(圖5)。因此,可以認為,該點壩的長度約900m。根據上述3種識別標志及經驗公式確定的點壩規(guī)模,可以較準確地識別出研究區(qū)的點壩,為下一步點壩解剖打下堅實基礎。3水庫的內部解剖3.1風浮式3類近年來國內外眾多學者根據露頭和現代沉積建立了各式各樣的側積層模式,歸納起來有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)的產物)及波浪式(過渡類型)。研究區(qū)Ng3～4砂層組為潮濕環(huán)境,且河流規(guī)模較小,側積層表現為水平斜列式模式。3.2側積層的傾向對側積層產狀的判斷通常依靠動態(tài)資料,可以根據垂直側積層逆向注水見效較差來判斷側積層的傾向,但研究區(qū)為行列式井排,不存在單一的注采關系,又缺乏判斷連通性的動態(tài)資料,所以不能用動態(tài)資料判斷側積層的傾向。故根據點壩砂體的側積過程判斷側積層的傾向,即側積層總是向廢棄河道方向傾斜,現代沉積中也是如此。于是可以根據廢棄河道和點壩的位置判斷側積層的傾向。3.3側積層規(guī)模、側積層規(guī)模及傾角的確定側積體規(guī)模、側積層規(guī)模及傾角的確定是點壩內部解剖的關鍵,重點從3個角度分析了側積體規(guī)模、側積層規(guī)模及傾角,即用經驗公式確定單一側積體寬度及側積層傾角,用研究區(qū)水平井鉆遇的側積泥巖信息判斷單一側積體及側積層的規(guī)模,最后通過密井網區(qū)確定側積層的展布特征。3.3.1河流滿岸寬度及單偏轉積體水平寬度應用Leeder提出的關于河流滿岸深度、河流滿岸寬度以及單一側積體寬度之間的經驗公式計算出研究區(qū)Ng44層2號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。露頭和現代沉積研究表明,側積層傾角一般為5°～30°。Leeder的經驗公式為w=1.5h/tanβ(3)w=1.5h/tanβ(3)式中β為側積層傾角。由式(3)計算得到研究區(qū)側積層的傾角較小,約為5°～10°。3.3.2點壩結構分析利用水平井的泥質夾層信息確定點壩內部側積體和側積層規(guī)模是一種有效的方法。通過水平井軌跡與目標砂體的空間關系得出17P410井的軌跡完全在目標砂體內。其單井上的自然伽馬高值反映砂巖層內的泥巖信息,可以用其分析點壩內部結構。首先在水平井上識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直井和斜井的剖面。對剖面上的井進行單井泥質側積層識別,并將水平井按照真實的井軌跡垂深標定到剖面上,進而利用水平井及直井和斜井上的泥質側積層信息進行模式擬合。擬合結果符合點壩及點壩內部側積體的分布模式,水平井上顯示的側積層的水平寬度為6～12.4m,2個側積層所夾側積體水平寬度為21～35m。3.3.3模式擬合結果密井網區(qū)小井距測井信息能可靠地反映點壩內部側積層的分布特征。模式擬合結果顯示,點壩內部平行廢棄河道展布方向表現出的側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積層發(fā)育規(guī)模不等,均向廢棄河道方向傾斜。3.4儲層分型模型以11J11井區(qū)為例,對點壩進行詳細解剖。在平行和斜交廢棄河道方向作連井剖面多條,并在單井上識別出泥質側積層。根據曲流河點壩現代沉積及經典模式以及確定的側積體和側積層的規(guī)模及傾角進行模擬,對整個點壩進行了解剖,并用作好的剖面進行三維儲層構型建模,圖6給出三維儲層構型模型的6條過井切片,可以看出,該點壩為半連通體模式。該井區(qū)動態(tài)特征驗證了點壩解剖結果的合理性,10J413井Ng33層表現為中、下部強水洗,上部為水洗,整體上水洗比較嚴重。通過動態(tài)資料分析可知,由于其南側受廢棄河道的遮擋,10J413井注聚合物見效主要來自其北側的11-315和12-313注聚合物井,于是過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,側積層基本是平行的,11-315井注聚合物導致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井注聚合物導致10J413井中下部強水洗。這進一步驗證了該點壩解剖結果的正確性。3.5目的層段的網格數采用序貫指示模擬方法建模,根據研究區(qū)的開發(fā)現狀及剩余油研究的需要,網格大小設置為10m×10m×0.25m,整個目的層段(Ng33—Ng342)的網格數為130×85×80=884000個。圖6為Ng33單層11J11井區(qū)點壩三維儲層構型模型的過井切片及廢棄河道顯示,與傳統(tǒng)的三維相模型相比,三維構型模型不僅反映了單一微相(較大規(guī)模的構型要素)的三維空間分布,而且能反映單一微相內部的構型要素(點壩內部的泥質側積層、河道內部的鈣質夾層等)的空間分布特征。4曲流河點壩上的剩余油前人對于河流相儲層亞相及微相規(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,筆者重點分析點壩內部泥質側積層對剩余油分布的控制作用。圖7為研究區(qū)實際模型數值模擬的剩余儲量豐度(OIP)過11J11井切片和對應的儲層構型過井切片。從圖7中看出,對于Ng33層,由于注水井12N313井頂部未射孔,再加上泥質側積層的遮擋,導致11J11井河道頂部及點壩側積體中上部剩余油儲量豐度較大,剩余油富集?？梢圆捎迷谧⒉删g靠近河道上部鉆水平井的方式開采曲流河點壩中上部的剩余油,勝利油田和大慶油田均有成功的實例,如孤島油田中一區(qū)17P410井及文獻報道的N1-2-H25井,均是在周圍直井含水率95%以上的情況下完鉆的水平井。由于點壩內部泥質側積層的遮擋,2口水平井投產一年以后含水率均低于80%,日產量約為周圍直井單井產量的3～4倍,生產效果非常好。通過點壩內部構型精細解剖,可以開采曲流河點壩中上部由于長期注水開發(fā)所形成的剩余油。5儲層體系模型(1)曲流河點壩有3種識別標志,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)側積。根據嫩江月亮泡曲流河段高精度衛(wèi)星照片,建立了點壩長度與河流滿岸寬度的正相關關系,并用于研究區(qū)點壩的識別。(2)提出了解剖點壩內部構型的方法,在點壩識別的基礎上,綜合國內外關于曲流河野外露頭與現代沉積的研究成果,總結了三類點壩內部泥質側積層分布模式,即水平斜列式、階梯斜列式和波浪式。應用經驗公式、水平井、小井距資料確定側積體、側積層規(guī)模及產狀,用于研究區(qū)點壩內部構型分析,并進