黄河口凹陷新近系岩性-构造油藏断层封闭性评价

2022-08-01曹龙王少鹏高鹏宇张岚岳红林

断块油气田 2022年4期

曹龙，王少鹏，高鹏宇，张岚，岳红林

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300452）

0 引言

近年来，随着渤海油田三维地震资料品质的提升，新近系岩性-构造油藏的砂体形态、边界、厚度等沉积细节通过砂体描述技术被刻画出来［11-12］，为进行断层附近砂体预测及断层泥岩比率参数（ISGR）的计算提供了帮助。因此，本文在前人研究基础上，提出利用高分辨率地震资料、钻井资料及生产测试资料，通过建立断层Allan图解，计算ISGR并确定其封闭下限以判断断层的侧向封闭性。

1 地质背景

BZ29-4油田位于渤海南部黄河口凹陷东洼北缘，是渤南凸起披覆断裂背斜构造和边界大断层下降盘组成的复杂断块构造［13-15］。构造区内断层性质均为正断层，主控断层延伸距离较远，控制圈闭的主要构造格局，其余断层为主控断层派生的小断层，使圈闭进一步复杂化［14］。BZ29-4油田的主要含油层系为新近系明化镇组下段（简称明下段），油藏埋深为800～1 500 m，储层为浅水三角洲前缘分流河道沉积，油藏类型主要为岩性-构造油藏。其中，A14断块为3条断层（F1—F3）所夹持形成的地垒构造，断层延伸范围为0.8～1.7 km，圈闭面积为0.7 km2，主力产层为明下段1404砂体。砂体上5口开发井钻遇储层厚度为12.4～14.6 m，初期日产油978 m3，目前含水率为30.5%，油井递减率与含水率均低于预期，这可能与断层的侧向封闭性有关。

2 断层侧向封闭性

2.1 基于泥岩涂抹参数评价方法

断层在形成过程中，断裂带的母岩通过剪切、挤压等作用力形成的断层岩对断层的封闭起主导作用［5］，编制控圈断层Allan图解可定性判断断层封闭性强弱。进一步结合毛细管压力，通过计算控圈断层所封闭的最大烃柱高度，可达到定量评价的目的［6-7］。

断裂带中的断层岩是否具有足够的遮挡能力是断层封闭的关键。据此，多位学者提出了多种表征断裂带涂抹效果与断层岩遮挡能力的方法。其中，Yiedling提出的ISGR是公认的预测断裂带中细粒物质的填充与涂抹效果最好的参数，它综合考虑了断层两盘在摩擦过程中围岩对断层岩形成的贡献，计算的泥质体积分数结果与野外实测标定的符合程度最高［16-21］，表达式为

式中：Vi为不同岩性段泥质体积分数；Δzi为不同岩性段厚度，m；t为断层断距，m；i为岩性段序号。

泥岩涂抹研究中，建立可靠的断层Allan图解并通过Allan图解准确计算ISGR是保证研究结果真实可靠的关键。对于新近系岩性-构造油藏，砂体描述方法能够实现断层附近砂体形态、厚度等特征的精细刻画［11-12］，为断层Allan图解的建立及ISGR的定量计算提供了帮助。同时，在已开发油田，利用丰富的生产测试资料，确定该地区ISGR参数的封闭下限，进一步提高了研究结果的可靠性。因此，本研究所提出的断层封闭性评价流程为：1）利用高分辨率地震资料、钻井资料，通过砂体描述刻画出断层附近砂体的空间展布形态，建立可靠的断层Allan图解；2）通过Allan图解识别断层两盘砂岩对接区为潜在的断层侧向渗漏区域，计算该区域ISGR；3）根据油田生产测试资料确定ISGR在该区域的封闭下限，以判断砂岩对接区侧向是否封闭，再结合封闭性研究成果开展油水关系分析与滚动勘探评价，并指导油田滚动勘探评价。。

2.2 高精度砂体描述

砂体描述（简称砂描）是结合地质认识，在井资料约束下，利用地震资料描述砂体的边界、厚度及构造形态的技术方法。BZ29-4油田地震数据采用叠前深度偏移处理，主频为40 Hz，该资料能够准确识别砂体的厚度为10.7 m（1/4视波长）。砂体描述的反演方法为约束稀疏脉冲波阻抗反演。首先，通过岩石物理交会分析确定储层与非储层的识别标志；然后，应用地震解释层位和断层构建三维地层格架作为初始模型，进行精细标定并提取反演子波，开展多井约束反演，得到波阻抗体并与实钻井的结果进行标定；最后，当波阻抗体与实钻储层情况吻合（见图1），才能将反演结果应用于砂体描述。

图1 1404砂体地震剖面

砂描过程中，从已钻井点出发，利用波阻抗反演体追踪砂体的顶、底面，参考沉积认识确定砂体的形态与边界，将地震反射能量弱的区域作为砂体有效储层尖灭边界。该方法所描述的砂体空间展布形态为断层附近储层精细刻画奠定了基础。

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2.3 断层Allan图解的建立

砂描刻画出断层附近的砂体边界、厚度及构造形态，将砂体分布投影至断面，作为断层一盘的岩性分布，再通过断距的变化，得到断层两盘的岩性对接关系，即断层Allan图解。以F1断层为例，具体步骤为：1）在1404砂体顶、底面构造图上，在F1断层上由南至北等间距选取16条垂直于断层走向的测线，结合地震反演剖面，分别读取测线与断层下盘的砂体在断点处的顶、底面海拔，投影至断层面，作为断层下盘在断面上的砂泥岩分布预测；2）统计16条测线与F1断层垂直交点处的断距；3）根据断距的变化将断层下盘的砂泥岩分布也投影至断层面，从而建立断层两盘的岩性对接关系。相比常规方法，砂描方法能更加准确地描述出断层附近砂体空间分布，所建立的Allan图精度更高。

根据上述步骤建立了F1，F2断层Allan图解（见图2）。可以看出，F1断层存在4个砂岩对接区域，编号为S1—S4，F2断层存在3个砂岩对接区域，编号为S5—S7。进一步划分为3种对接模式（见图3）。

图2 A14断块断层对接Allan图

3种对接模式为：1）砂泥岩对接。断层一盘砂岩与另一盘泥岩对接，泥岩起遮挡作用，断层封闭能力最强（见图3a）。2）非同期砂岩对接。断距大，断层完全断开同期砂岩，但非同期砂岩发生了对接，封闭性不确定（见图3b）。F1断层中部的对接区域S3，S4发育这种对接模式，对接长度约700 m，F2断层的S5—S7均为非同期砂岩对接。3）同期砂岩对接。断距小于砂岩厚度，断层不足以完全错断砂岩，断层两盘同期沉积的砂岩发生对接，是否封闭取决于该区域断层岩的封闭性（见图3c）。F1断层北端对接区域为S1，S2发育这种对接模式，对接长度约500 m。

图3 A14断块断层两盘3种对接模式

2.4 泥岩涂抹参数的获取

砂岩对接区在侧向是否封闭，取决于2个对接区之间形成的断层岩是否封闭，通过求取该区域的ISGR来表征断层岩的封闭性。由式（1）可知，ISGR是断裂带中作用于某一点处的不同岩层厚度与对应泥质体积分数及断距的函数。根据木桶原理，断层是否封闭取决于断面上ISGR的最小值。对某条断层或某个层位只求取一个ISGR参数值或平均值并不能反映该条断层封闭性。通过进一步分析可知，同一对接区域内的岩性，横向分布是稳定的，即泥质体积分数在横向是稳定分布的，根据式（1），ISGR值的大小取决于作用于断裂带中该点砂泥岩的累计厚度，对于断层带砂岩对接区某一点，断距是确定的，对接区域上边界断层作用的累计厚度最大，而下边界断层作用的累计厚度最小，因此，只要分别求得上、下对接边界上的参数值，其余值则分布在该区间。以F1断层的S2区域为例，利用自然伽马、中子密度测井解释F1断层附近钻遇井的泥质体积分数；用距S2区域最近的A10井进行岩层厚度与泥质体积分数标定。S2砂岩不同对接点的对接模式：E点为S2的起始对接点，其断层岩的供给层段厚度分别为Δz1（砂岩），Δz2（泥岩）及Δz3（砂岩），F，G点分别为同一平面位置的上、下对接点（见图4），根据式（1）就可以求取E，F，G点处的ISGR值。

图4 S2砂岩对接区I SGR参数计算模式

对F1，F2断层的7个对接区域参数分别进行计算：S1砂岩ISGR分布在12.4%～30.4%，平均为22.2%；S2砂岩ISGR分布在31.5%～42.4%，平均为35.7%（见表1）。由表1可以看出，ISGR值的高低与断层断距正相关，F2断层的封闭能力强于F1断层，A14断块的控圈断层为F1。

2.5 封闭下限确定与封闭性评价

由于ISGR反映了断裂带中断层岩泥质体积分数，根据油田明下段生产、测压及DST测试资料确定该层位不具备渗透能力储层的泥质体积分数下限，即代表了ISGR在该层系的封闭下限。

图5a是压力测试点泥质体积分数与孔隙度关系，当孔隙度大于等于20%，泥质体积分数小于等于35%时，对应点为渗透点，在此之外为致密点。

图5 BZ29-4油田明下段孔隙度与泥质体积分数交会图

由油田DST测试取样点处孔隙度与泥质体积分数交会图可以看出（见图5b），有产出的点都落在孔隙度大于等于20%、泥质体积分数小于等于35%范围内，据此确定该区域断层侧向封闭下限为ISGR大于等于35%。根据F1，F2断层7个砂岩对接区参数计算结果，S1，S2区域参数大部分低于封闭下限值，断层处于开启状态，既包括同期砂体对接不封闭，也包括非同期砂岩对接不封闭。F2断层3个区域的参数值均大于封闭的下限值，其侧向是封闭的。据此认为A14断块的1404砂体与东块预测砂体可能为同一油水系统。

3 动态验证及开发应用

开发阶段，动态资料可以用来进一步验证地质研究结果的可靠性。基于物质平衡法［18］，利用油井生产的压力资料对A14断块动态储量进行了计算，根据断块的生产数据，得到地层压力与累计产油量的关系。随着原油采出，地层压力由原始静压15 MPa持续下降至10 MPa，储量最终稳定在290×104m3，为容积法地质储量的1.5倍。根据断层封闭研究结果，若F1断层侧向开启，断块两侧为统一油水界面（OWC）-1 423.0 m，据此增加东块预测储量后，与动态储量吻合较好。

在研究结果支撑下，对油田内部开展了滚动勘探评价，在A14断块东侧断块钻探了开发评价井A20井，西侧钻探了A17S2井，其中A17S2井在F2断层下降盘钻遇与1404砂体同期的1426砂体，揭示油水界面为-1 413.4 m，与1404砂体油水界面-1 423.0 m相差9.6 m，证实具有不同的油水系统，F2断层为封闭状态（见图6）。

图6 研究区明化镇组下段砂体对比

A20井在F1断层下降盘钻遇与1404砂体同期的1426砂体，未钻遇到油水界面。对A20井随钻测压发现，在1426砂体上地层压力明显偏离原始地层压力曲线。分析认为，这是1426砂体通过F1断层与西侧A14井区连通被动用导致的，验证了F1断层侧向开启的地质认识。据此，根据A14断块油水界面确定1426砂体油水界面为海拔-1 423.0 m，较A20井油水界面下推19.0 m，探明储量较原预测储量增加50×104m3。后期该断块可增加1口注水井，进一步提高采收率，增加可采储量。