黄河口凹陷BZ34-1复杂断块油藏滚动勘探实践

2015-07-02涂丹凤牛成民张新涛王改卫

石油地质与工程 2015年5期

关键词：黄河口断块油气藏

涂丹凤，牛成民，张新涛，钱赓，王改卫

(中海石油(中国)天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽 300452)

黄河口凹陷BZ34-1复杂断块油藏滚动勘探实践

涂丹凤，牛成民，张新涛，钱赓，王改卫

(中海石油(中国)天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽 300452)

黄河口凹陷位于渤海湾盆地南部海域，BZ34-1油藏位于该凹陷北部，整体表现为受两条近东西向大断层控制形成“花状”地堑构造，区内新构造运动活跃，发育多条近东西向次级断层，将构造复杂化，为典型复杂断块油藏。研究区油气主要以新近系明下段为主，油藏受砂体控制明显。通过对BZ34-1油藏进行精细解剖，认为新近系明下段长期基准面上升至下降半旋回的转换期或下降半旋回早期为主要勘探层系；通过深入研究油源断层与砂体接触关系，建立了断层-砂体耦合接触关系半定量静态模型来判别砂体的有效性；通过建立适合黄河口凹陷频率衰减烃检技术进行综合类比分析，预测圈闭的含油气性；结合油藏自身特点优化井型和井轨迹，提高钻井成功率。最终在BZ34-1油藏围区部署了3口滚动井，新增石油地质储量1 600×104t。

黄河口凹陷；滚动勘探；复杂断块油藏；主控因素

渤海湾盆地是一个叠置在华北地台古生界盖层之上的中、新生界裂谷盆地，为中国东部重要的油气勘探区。渤海湾盆地历经50余年油气勘探，目前总体上处于勘探中后期。随着勘探程度的提高，油气勘探难度不断加大，隐蔽油气藏特别是岩性油气藏已成为重要的勘探对象及增加油气储量的重要发展方向[1-4]。世界范围的油气勘探经验表明，在油气勘探程度较高的含油气盆地中隐蔽油气藏储量占总石油地质储量的比例高达20%～65%[5]。近年来，在渤海湾盆地济阳坳陷的东营、沾化和车镇等富油凹陷中岩性油气藏的勘探已经取得较大的突破。

渤海海域油气勘探起步较晚，整体以构造勘探为主。然而黄河口凹陷储量发现率高达47%，为典型高勘探成熟区，构造勘探的难度日益增大，目前黄河口凹陷岩性油气藏探明石油地质储量占总石油地质储量比例不足10%，因此黄河口凹陷的岩性油气藏勘探潜力较大。由于黄河口凹陷浅层沉积相变快、砂体小、厚度薄、因此目标复杂难识别，此外对岩性油气藏的形成条件及分布规律认识不清；另外，受海上勘探高成本制约，砂体的含油气性判别也尤为重要，这些因素一直制约着黄河口凹陷岩性油气藏勘探。因此重点开展已知油藏成藏主控因素分析，强化油气分布规律，不断发展和完善岩性油藏地质认识和技术方法，有助于解决这些难题，有效地指导黄河口凹陷的精细勘探开发，实现储量稳定增长。

1 区域概况

黄河口凹陷位于渤海湾盆地渤海海域的东南部，为典型的北断南超的箕状凹陷，南部为垦东凸起和莱北低凸起，北部为渤南低凸起，东部为庙西凹陷。郯庐走滑断裂西支呈近南北向穿过黄河口凹陷，将凹陷分为东洼和西洼，受走滑作用影响在凹陷形成中央隆起带。BZ34-1复杂断块区位于黄河口凹陷中央隆起带北部，受郯庐断裂走滑作用和晚期新构造运动影响产生了一系列的复杂断块，整体表现为受两条近东西向大断层控制的地堑构造，区内发育多条近东西向次级断层，将构造复杂化，整体地层呈现中间高，东西低的构造特征(图1)。

2 油藏基本地质特征

BZ34-1复杂断块油藏具有以下几个特征：①油气主要分布在新近系明化镇组下段，共分为五个油组，含油层位主要为明下段Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ油组。②油藏埋深较浅，原油密度中等(0.725～0.919 g/cm3)，黏度较小(8.39～67.37 mPa·s，平均22.19 mPa·s)，为轻-中质原油。③油藏类型主要为岩性-构造油气藏，其次为构造-岩性油气藏、岩性油气藏。④区域上，BZ34-1油田依托两条大断层形成“花状”地堑构造，晚期断裂发育，为油气优势成藏的区块，进而表现出典型的断裂主控下油气在下降盘聚集的特征(图2)。⑤晚期构造活动强烈，构造较破碎，断层比较发育，平面上断层的线密度约为1.2条/ km2，属于复杂的断块油藏。

图1 BZ34-1构造区域位置

3 滚动勘探技术

3.1 以储层沉积特征为指导，强化油气分布规律研究

黄河口凹陷新近纪早期处于湖盆拗陷期，构造活动相对稳定，地形较为平缓，湖面水体大规模收缩，湖盆进入萎缩期，水体较浅。区域沉积地质研究表明，黄河口凹陷新近系明化镇组下段总体表现为“泥包砂”特征，平均砂岩百分含量为20%，代表了相对远源、搬运距离较长的浅水湖泊三角洲和曲流河沉积。由于形成的水体较浅、地形平坦、地貌斜坡不明显，一般以河流的进积作用为主，湖水波浪改造能力很弱，因而显现出特有的沉积特征，具体表现为：相对发育的水下分流河道、欠发育的河口坝沉积、广泛发育的席状砂，不连续的垂向沉积层序和类似于三角洲砂体形态等特点[6]。

图2 BZ34-1复杂断块区油藏剖面

根据研究区4口探井岩心分析，结合30余口井岩电曲线特征和地震相研究表明，BZ34-1复杂断块区明下段底部处于低位域沉积时期，湖泊水体较浅，砂体受河流控制明显，主要呈枝状分布，相互切割，垂向序列组合往往不完整，砂泥岩频繁互层，砂岩含量为20%～25%，相对较高；由于河道侧向迁移频繁，因此储层横向变化较快、连通性较差，这在一定程度上影响了油气富集的丰度，加大了勘探与开发难度。明下段中部湖侵体系域时期，随着水体加深，湖面开阔，可容纳空间增大，砂体受湖泊及波浪作用改造，以滩坝型浅水三角洲沉积为主，岩性主要为浅水三角洲前缘亚相中薄层中细砂岩与湖相厚层泥岩，形成多套储盖组合，在平面上整体形态呈现出明显的朵状，砂岩百分含量为10%～20%，为BZ34-1复杂断块区主力含油层段。明下段上部为高位域时期，早期前缘末端河道、砂坝席状化作用明显，砂体在平面上呈席状分布，晚期发育较为广泛的区域泥岩，形成较好的储盖组合。

目前BZ34-1复杂断块区已发现的油气藏中，油气藏类型多为岩性-构造、构造-岩性和岩性油气藏，典型的构造层状油气藏仅占23%，油气成藏几乎均受岩性影响。从层序格架内油层统计来看，长期基准面上升至下降半旋回的转换期或下降半旋回早期，油气最为富集，其次为长期基准面旋回下降的中、晚期，因此下降半旋回是寻找厚层砂体乃至油气的有利部位。

3.2 根据油藏分布，深化油气成藏主控因素研究

断层作为含油气盆地输导体系的重要组成部分，是油气从深部烃源岩向浅部储层垂向运移的重要通道[7-10]。BZ34-1复杂断块区油藏埋深较浅，为轻-中质品质。虽然新近系本身不生油，但该构造位于黄河口富生烃凹陷的一个洼中隆构造带，受走滑作用影响发育多条深切油源的断裂，为本区油气成藏提供了有利的条件。勘探表明研究区油气主要来源于古近系沙三段烃源岩，通过深切油源并长期活动的断层向浅层运移，在明下段聚集成藏，但是不同的构造部位，即使同一构造部位不同砂体的含油气性却具有一定的差异。曾溅辉等通过对断层纵向输导与储层非均质性以及断层物性、倾角变化进行物理实验模拟，认为油源断层与砂体的耦合关系控制了油气的聚集层位和富集程度[11-13]。

BZ34-1复杂断块区断裂主要呈“Y”字形组合，油源断层与明下段河道砂体接触具有多样化特征，在剖面上形成了4种不同的组合样式，即正向正断层、反向正断层、反屋脊式和屋脊式[14]。在剖面组合上反屋脊式对于浅层油气的聚集最为有利，屋脊式最差，而在平面上，油源断层与砂体的接触面积则控制了浅层明下段油气藏的含油面积、充满度，接触面积越大，成藏的几率越大，油气藏的含油气面积和充满度越大，反之则越小。在此理论基础上，笔者及其研究团队通过对断层和砂体接触关系进行深入研究，建立了断层和砂体接触关系半定量模型来探讨砂体接触面积与含油气性之间的响应关系[15]。

经研究区30余口钻井证实，断层-砂体接触面积与含油气面积充满度、储量丰度正相关性明显；当断层-砂体接触面积大于15 m·km时，储层砂体为油层，当断层-砂体接触面积小于15 m·km时，储层砂体为油水同层或顶油底水；同一圈闭范围内，断层-砂体接触倾角与含油气面积充满度、储量丰度、高度均无关，吻合率为85%。

3.3 应用有效物探方法，确保勘探成效

BZ34-1复杂断块区浅层明下段发育浅水三角洲沉积，储层砂体在地震剖面上具有强振幅亮点特征，利用振幅属性能很好地预测储层砂体。然而随着勘探程度的逐步深入，迫切需要对储层流体的性质进行准确判别，从而规避勘探开发风险。储层含流体不同使地震波的振幅、能量、频率发生变化，从地震波振幅能量、频率等不同方面来定性、定量的分析预测目的层内部的流体特征；通过综合类比分析，能够较好的检测圈闭的含油气性。理论研究表明，与致密岩层相比，当储层中含油或气时，会引起地震波的散射和地震能量的衰减[16]。实验数据也证明在温度、压力一致时，含气砂岩弹性波振幅衰减量大于饱含油的衰减量，饱含油砂岩的衰减量大于饱含水砂岩的衰减量；发射频率增高，衰减量增加[17]。根据黄河口凹陷浅层明下段地震资料特征、储层流体性质，形成了适用于黄河口凹陷浅层明下段的烃检技术。通过对BZ34-1复杂断块区进行频谱分析，确定高频成分，在砂体顶面和底面开时窗，提取高频对应的能量属性后计算砂体对该高频成分的能量衰减值，根据已钻井标定后进行含油气性预测。利用BZ34油田区钻井多的优势，对高频能量衰减的烃检适用性进行验证。以该区明下段III油组1号砂体为例，提取65 Hz频率对应的能量衰减属性，红色为高衰减区，绿色为低衰减区(图3)。勘探证实，该砂体红色有利区带为油层，绿色区带为水层，从而有效指导了井位部署。

图3 BZ34-1油田及围区能量衰减烃检图

3.4 根据油藏具体特点，优化井型及井型轨迹

根据BZ34-1复杂断块区构造特征，以油气成藏规律为指导，从储层砂体的展布规律入手，在平面上对含油砂体进行追踪和精细刻画；结合目的井钻井、测井、试油等资料录取要求的不同，综合考虑海上勘探成本高、风险大以及该区油藏埋深较小，考虑到全区砂体叠合效果较差等特点，滚动探井和评价井主要以低斜度定向井(一般斜度小于45°)为主，尽可能钻遇多套油层，从而提高钻井成功率；而在滚动开发的过程中依据油藏特点进行开发概念设计，优化论证，开发井部署主要以水平井和大斜度的定向井相结合，开发的主要原则为立足主力砂体，同时兼顾小砂体；分层系开发，以水平井为主要开发方式，根据开发过程中遇到的实际地质情况调整钻井实施方案。

通过精细构造解释和砂体刻画，近年来，仅在BZ34-1复杂断块油藏西块有利部位部署了3口滚动评价井，新增石油地质储量1 600×104t。此外，在该油藏的北块、东块和南块均有大量有利目标值得进一步滚动勘探。