储层非均质性评价技术研究及应用——以涠洲A油田流一段为例

张 辉 李 茂 蒋利平 姜 平 杨琼警

(1.中海石油(中国)有限公司湛江分公司; 2.中石油长庆油田分公司气田开发处)

涠洲A油田位于南海北部湾盆地西北部(图1),距广西北海市约100 km,离涠洲岛50 km[1]。该油田目的层有涠三段、流一段、流三段,其中涠三段于2007年投产,目前有5口井生产,生产形势较好;流一段开发调整前只有1口水平井(WZA-A 6h井)进行试生产,目前日产油约90 m3;流三段由于埋藏较深、产能低、储层变化复杂等原因目前还未开发。

图1 涠洲A油田地理位置图

对涠洲A油田评价井WZA-3井、W ZA-6井流一段进行了3次地层测试,WZA-3井在Ⅲ、Ⅴ油组测试分别获得日产油50.5 m3和46.6 m3,W ZA-6井在Ⅴ油组测试获得了日产油549.4 m3的高产工业油流;测试结果表明流一段储层既有高产井也有低产井,产能变化大。2007年在 WZA-6井东南方向约90 m处部署了1口水平井(WZA-A 6h)进行试生产,截至目前累积产油7.0×104m3,压力下降约7.6M Pa(图2),反映了储层供给能力较差,油藏有效动用范围小。评价井WZA-6井试井解释渗透率为1190 mD,试生产井W ZA-A 6h井试井解释渗透率为16 mD,2口井均开采流一段Ⅴ油组砂体,且相距仅90 m,渗透率却相差如此之大,说明本区储层存在强非均质性。另外,流一段的岩性、储层沉积特征等资料也均反映储层具有较强的非均质性。如何对强非均质性储层砂体进行描述并预测有效砂体的展布方向,进而指导开发井的合理部署,是经济有效的进行油田开发调整的关键。

图2 WZA-A6地层压力、累积产油量、单位压降采油量变化情况

1 储层非均质性综合评价及预测技术

以往对非均质性储层进行评价分析时,首先是通过地层划分与对比对目的层进行油组划分,然后根据区域的物性关系进行目的层段的渗透率解释来识别有效储层厚度,最后对整个油组段进行反演来描述储层的横向展布并评价有利区块。但是,由于以上的地层划分与对比只到油组级别,没有小层和砂体的划分对比,加之根据区域层段确定的渗透率解释模型往往太粗犷,据此确定的有效储层满足不了油田精细开发的需要,因此在这种地层对比与划分和有效储层解释模型的基础之上所进行的储层反演没有实际的指导意义。

本文所讲的非均质性储层综合评价及预测技术首先依据层序地层分析原理[2]对研究区目的层进行小层或者砂体的划分,这样就确定了每个小层的横向展布;其次根据本区600多个不同粒级岩心的孔隙度、渗透率分析结果对每种粒级岩性的孔渗关系进行回归,并分别对细粒和中粒以上砂岩建立渗透率计算模型,由于细分粒级后的孔渗关系相关性强,这样解释的有效产能更加精确;最后根据确定的小层和有效产能进行反演预测储层砂体在平面和纵向上的展布并确定合理的开发调整井井位。

1.1 精细的小层划分与对比

依据流一段地层划分标志和油组划分原则,对研究区内钻遇流一段的5口井进行了地层段、油组的划分与对比。图3为涠洲A油田流一段油组与小层划分对比图。首先依据层序地层分析原理[2]将流一段划分为4个中期旋回和10个短期旋回,再结合岩性组合与沉积旋回组合自上而下划分了5个油组和8套砂体,砂体横向连通性较差,各个油组在平面上分属不同的砂体,其中主力油组流一段Ⅴ油组又划分为Ⅴ1和Ⅴ2两个小层。精细的油组对比和小层划分为后续更好的进行分小层渗透率解释和储层预测奠定了基础。

图3 涠洲A油田流一段油组与小层划分对比图

1.2 渗透率解释模型研究

储层渗透率是评价储层供液能力的重要参数,从流一段储层取心分析结果来看,层内渗透率差别极大,渗透率分布范围为0.02～13832.69 mD,平均渗透率1871 mD。储层渗透性主要受其孔隙度影响,但单一用孔隙度计算渗透率,相关性低,计算精度满足不了储层参数评价的需要[3]。为此,借助粒度分析资料对储层渗透性的变化规律进行研究,分别建立中砂及以下粒级储层与中砂以上粒级储层渗透率计算模型。

(1)中砂及以下粒级储层渗透率计算模型

对岩心分析样品中中砂及以下粒级岩性样品(59块)的孔隙度与渗透率进行单相关分析,其相关关系式为

式(1)中:φ为孔隙度,%;K为渗透率,mD;R为模型相关系数。

(2)中砂以上粒级储层渗透率计算模型

通过对WZ11-4N-6井岩心分析渗透率与声波时差、自然伽马、补偿中子、密度测井等测井资料的单相关分析认为,密度与渗透率单相关性最好,单相关系数达到了0.811,其次为补偿中子,单相关系数为0.682。

根据以上单相关分析结果,结合密度-补偿中子组合能有效区分岩性的特点,利用多元回归确定了中砂以上粒级储层的渗透率计算模型为

式(2)中:D EN为岩石密度,g/cm3;CNL为补偿中子,p.u。

为求取地层条件下储层渗透率,根据 WZ11-4N-6井流一段13个样品的覆压实验结果,建立了地层渗透率与岩心分析渗透率关系式,即

式(3)中:K地下为地层渗透率,mD;K地上为岩心分析渗透率,mD。

利用以上建立的储层渗透率解释模型,对流一段进行了渗透率解释,确立了流一段纵向上渗透率的变化关系。根据模型解释结果,纵向上流一段Ⅴ油组Ⅴ1小层储层物性最好,孔隙度主要在16.0%～26.0%(平均值19.3%),渗透率主要在1130.7～5242.9 mD(平均值3405.0 mD),为中孔特高渗储层,是有利的开发调整层系。

1.3 储层反演及预测技术

对涠洲A油田三维偏移纯波地震资料进行频谱分析,流一段对应时段的主频在30 Hz左右,有效频宽为5～75 Hz,地震资料信噪比和分辨率较高,满足反演的要求,能识别的最小砂层厚度为10 m;涠洲A油田各井流一段Ⅴ油组Ⅴ1小层厚度在13～26 m之间,平均厚度18.4 m,W ZA-6井区Ⅴ1小层厚度约26 m,因此有利于储层反演。

涠洲A油田流一段成藏规律表明,构造和岩性是流一段油气成藏的主控因素。由于流一段储层非均质性强,井点资料少,搞清岩性、物性在平面上的展布及发育特征,有益于油田今后的勘探、开发。在对该区钻井、测井、地震等资料深入分析的基础上,采用常规反演和神经网络多属性预测技术相结合,对该区流一段Ⅴ油组储层进行了预测描述工作。

在涠洲A油田流一段储层反演中,首先开展了井约束波阻抗反演,在此基础上开展了自然伽马(GR)体的反演预测,图4为 WZA-1井—WZA-6井连井GR体预测剖面。对预测的储层参数体进行分析认为,Ⅴ油组Ⅴ1小层在反演剖面上横向分布稳定,储层变化清晰、分辨率高,与测井资料吻合好。

图4 涠洲A油田WZA-1井—WZA-6井连井自然伽马(GR)体预测剖面

神经网络多属性预测主要预测储层的岩性、物性、电性及含油性等属性,本次主要开展了对储层孔隙度、渗透率、含油饱和度3种属性的预测,图5为涠洲A油田W ZA-1井—W ZA-6井连井渗透率体神经网络预测剖面。可以看出,预测结果和测井资料的吻合程度高,平均相关性在0.8左右。

图5 涠洲A油田WZA-1井—WZA-6井连井渗透率体神经网络预测剖面

图6 涠洲A油田流一段Ⅴ油组Ⅴ1小层岩性神经网络预测平面图

图6为涠洲A油田流一段Ⅴ油组Ⅴ1小层岩性神经网络预测结果平面图,可以看出,平面上流一段储层变化特征清楚,有规律可寻,如Ⅴ1小层WZA-6井钻遇主河道沉积,其岩性较粗,砂体较厚,WZA-2井钻遇河道间沉积,主要以泥岩为主,符合实钻情况。图6较好地反映了涠洲A油田流一段的沉积和储层发育特征,达到了储层描述的精度。通过储层反演较为直观地刻画了流一段Ⅴ油组Ⅴ1小层砂体的形态和储层特征:流一段Ⅴ油组Ⅴ1小层砂体发育稳定,总体呈扇状由南向北展布,岩性以粗、中、细砂岩为主;由WZA-1井向WZA-6井方向延伸区域的砂体岩性偏粗,呈朵叶状由南向北展布,其规模最大,延伸距离最远,为主河道沉积;由 WZA-5井向W ZA-3井方向延伸区域的砂体岩性偏细,也呈朵叶状由南向北展布,规模次之,延伸距离亦次之,为水下分流河道沉积;W ZA-6井区砂体岩性偏粗,呈条带状由南向北展布,规模小,延伸距离短,属另一支水下分流河道沉积体系,是挖潜的有利目标;W ZA-2井区砂体欠发育,为河道间沉积。

通过精细小层划分对比、精确的渗透率解释模型计算及储层反演与预测确定了流一段Ⅴ油组Ⅴ1小层砂体在横向上连通性较好,砂体分布面积约4.7 km2,砂体边界主要以岩性边界为主,为中高孔、中渗储层,含油气响应特征明显;由于位于Ⅴ1小层东西两侧的WZA-3井和WZA-6井已获工业油流,因而推测Ⅴ1小层含油可能性大,是调整挖潜的有利目标;同时也对砂体在平面上的展布方向进行了预测,根据预测结果提出了W ZA-6井区为有利的挖潜目标区,建议部署开发调整井进行挖潜。

2 应用效果

储层预测研究表明,在 W ZA-6井区以东方向,涠洲A油田流一段Ⅴ油组Ⅴ1小层砂体发育,储层物性好,具有较大的开发潜力,因此在 W ZA-6井东南部约600 m处部署了开发调整井 WZA-A 8井(图7)对Ⅴ油组Ⅴ1小层进行开发生产。W ZA-A 8井设计为一口大斜度井,最大井斜为80.43°,斜深为2972.46 m,垂深为2205.10 m,主要生产W ZA-6井区的剩余探明储量(约129.52×104m3),落实控制储量116.49×104m3。

图7 WZA-A8开发调整井示意图

WZA-A 8井于2010年11月23日投产,目前产量稳定在200 m3/d(图8),截至目前累积产油约2.3×104m3,取得了良好的经济效益。目前的生产形势表明本文提出的强非均质储层评价及预测技术在涠洲A油田流一段应用中见到了初步效果。

图8 WZA-A8井采油曲线图

3 结论

依据层序地层分析原理所进行的小层划分与对比是强非均质性储层综合评价的基础。根据岩心物性关系以及测井数据建立的不同粒级储层的渗透率解释方法可靠,解释的渗透率更加符合非均质性储层纵向分布特征。根据确立的精细解释模型解释涠洲A油田流一段Ⅴ油组Ⅴ1小层为中孔特高渗组合,纵向上储层物性最好,是有利的开发调整层系。利用常规反演和神经网络预测技术相结合,对该油田流一段Ⅴ油组Ⅴ1小层进行了储层反演及预测,结果显示Ⅴ1小层砂体的纵向和横向展布清楚,根据预测结果部署了1口开发调整井,目前单井日产原油约200 m3,取得了良好的经济效益。

[1] 许月明.北部湾盆地涠洲A油田涠洲组(6井区)及流沙港组一段新增石油探明储量报告[R].中海石油(中国)有限公司湛江分公司,2006.

[2] 邓宏文,王宏亮,祝永军.高分辨率层序地层学原理及应用[M].北京:地质出版社,2002.

[3] 宋陨冰,王兆年.非均质油气藏的测井技术发展方向[J].天然气工业,2002,22(2):31-33.