渤海湾盆地廊固凹陷古近系沙河街组油藏单元精细表征

2023-10-10胡望水高飞跃郭志杰王世超李相明李圣明

岩性油气藏 2023年5期

胡望水，高飞跃，李明，郭志杰，王世超，李相明，李圣明，揭琼

（1.长江大学地球科学学院，武汉 430100；2.长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室，武汉 430100；3.中国石化江汉油田分公司江汉采油厂，湖北潜江 433128；4.中国石油华北油田公司开发部，河北任丘 062552；5.中国石油华北油田公司勘探开发研究院，河北任丘 062552；6.中国石油华北油田公司第四采油厂，河北廊坊 065000）

0 引言

渤海湾盆地廊固凹陷油气勘探开发已全面进入中深层隐蔽油气藏勘探开发阶段［1-4］。随着油田勘探开发进入中后期，有利的滚动开发目标越来越少，油田稳产难度逐年增加［5］。近十几年来对廊固凹陷中深层的研究主要集中在构造、区域层序地层学和沉积相等方面，揭示了沙三—沙四段的层序发育特征及其沉积与演化［6-8］。以往学者从油气藏与烃源岩的匹配问题出发，在宏观层面上对廊固凹陷不同层系的烃源岩生烃潜量进行了研究，揭示了该凹陷烃源岩的成藏机理，为廊固凹陷的勘探开发指明了方向。胡欣蕾等［9］、周磊等［10］以廊固凹陷大柳泉地区为研究区域，通过对相关断层的侧向封闭性及烃源岩和储层条件的研究，建立了该地区的成藏模式；高长海等［11-12］通过对廊固凹陷沙河街组烃源岩成藏条件的研究，认为沙河街组沙三段及沙四段拥有较好的油气成藏条件，并阐明了其油气成藏规律。然而，一些研究人员［13-16］通过研究廊固凹陷河西务构造带沙四段的成藏机制，认为无论是区域成藏要素的研究，还是井区油藏地质特征的解剖，均属于宏观空间尺度的研究，无法满足油藏滚动评价和深度开发的需求。廊固凹陷沙河街组沙三段及沙四段的研究缺乏基于油藏勘探开发资料解剖及油藏油水分布主控因素的深入研究。

利用地质、地球物理、油藏生产动态等资料，对渤海湾盆地廊固凹陷安11 井区、安22 井区沙三中亚段（）—沙四上亚段（）主力砂层组的油藏开展油藏单元类型和特征及流体连通关系的精细表征，以期为该区油藏的滚动评价和精细开发提供物质基础，并为廊固凹陷老油田的效益滚动开发提供一定理论指导。

1 地质概况

廊固凹陷是位于渤海湾盆地冀中坳陷北部的一个次级凹陷，地理位置上处于河北省廊坊市、永清县、固安县一带［17］。在构造位置上，北东以桐柏镇断层为界紧邻大厂凹陷，南靠牛驼镇凸起，西北与大兴凸起相邻，东南与武清凹陷相邻。廊固凹陷在大兴断层与河西务断层的控制下，整体呈北高南低、东高西低的构造格局，表现为北东走向的箕状断陷［18-19］，安11 井区、安22 井区位于该凹陷东南部（图1）。廊固凹陷自上而下依次发育第四系平原组，古近系明化镇组、东营组、沙河街组、孔店组及二叠系，石炭系和奥陶系［20］。沙河街组沙四上亚段、沙三中亚段为研究区主力含油层系，其中，可划分为Ⅰ—Ⅴ共4 个砂组，主力储层为Ⅰ砂组发育Ⅰ—Ⅵ共6 个砂组，并进一步细分为26 个小层，其中Ⅰ砂组划分为3 个小层，Ⅱ砂组划分为10 个小层，Ⅲ砂组有1 个小层，Ⅳ砂组划分为5 个小层，Ⅴ砂组划分为3个小层，Ⅵ砂组划分为4个小层。

图1 渤海湾盆地廊固凹陷区域构造（a）及岩性地层综合柱状图（b）Fig.1 Regional structure（a）and stratigraphic column（b）of Langgu Sag，Bohai Bay Basin

2 油藏单元类型及特征

2.1 油藏单元划分原则

油藏单元，是指在三维空间上相互连通且具有统一油水界面和温压系统的最小油藏单位［21-24］。渤海湾盆地廊固凹陷各油藏单元具有独立的油水系统，在开发过程中互不干扰（图2）。油藏单元的划分原则为：首先基于目的层油藏构造圈闭类型、单砂体展布、隔夹层分布、纵向叠置形式及动态开发效果对研究区进行油藏单元划分；其次结合试油和生产资料来检验、修正静态油藏单元类型的划分结果；最后在静态油藏单元划分的基础上，表征油藏单元在平面上和纵向上的连通性，以确定油藏单元的平面分布及其特征。

图2 渤海湾盆地廊固凹陷古近系沙河街组油藏单元纵向模式Fig.2 Vertical reservoir unit model of Paleogene Shahejie Formation in Langgu Sag，Bohai Bay Basin

廊固凹陷安11 井区、安22 井区油藏单元的划分方法与流程：①单井纵向油藏单元划分。以单井油层的沉积微相类型、砂体类型、油气水关系及试油和生产数据等为依据，对目的层单井进行精细油藏单元划分，并建立纵向油藏单元序列。②连井油藏单元确定。在单砂体连通关系刻画的基础上，结合测井解释、试油结论、生产数据等进行渗透砂体和井间油藏油水关系及其流体连通性的识别，确定井间油藏单元分布及其序列。③在平面上确定油藏单元。利用单井及连井油藏单元的研究结果，以构造图为底图，编制单砂体分布与油水分布叠合图，确定油藏单元类型及其平面分布特征。

2.2 油藏单元类型及特征

基于油藏单元发育的主控因素，依据上述油藏单元的划分方法，确定廊固凹陷沙河街组沙四段、沙三段的油藏单元类型为构造型和“断砂配置”型。

2.2.1 构造型油藏单元

构造型油藏单元是指由地质构造形成或控制的油藏单元类型，通常分为背斜型和断层型2 种类型，其中断层圈闭是形成构造型油藏单元的基本要素。安11 井区断层较为发育，可形成有效的断层圈闭，油气在断层圈闭中聚集，则形成构造型油藏单元（图3）。断层型油藏单元的基本特征：①沿断层附近的储集层因岩层被挤压破裂而渗透性变好；②断层的发育使油藏复杂化，构造断裂带内的油藏被断层切割为许多断块，各断块内含油层位、含油高度、含油面积均不一致；③油藏常富集在断层靠油源一侧。背斜型油藏单元的基本特征：①油气局限于背斜圈闭内；②油藏单元中的储层呈层状展布，储集性在纵、横向存在较大变化，但是相互连通。③相互连通的多油层构成统一的块状储集体，形成巨大油藏单元。

图3 渤海湾盆地廊固凹陷安11 井区油藏单元（a）及油藏单元连通图（b）Fig.3 Reservoir units distribution（a）and connectivity diagram（b）of upper in An 11 well area of Langgu Sag，Bohai Bay Basin

2.2.2 “断砂配置”型油藏单元

断层-岩性油藏单元是“断砂配置”型油藏单元的一种，该类油藏单元是由断续的砂体配置和地质断层共同形成。在井区边界大断层的控制下，安22井区在断砂匹配合理的层位，发育“断砂配置”型圈闭，为油气运移和聚集提供了场所，运移的油气一旦进入断层-岩性圈闭，则形成断层-岩性油藏单元。安22 井区中-Ⅴ-2 小层第2 号油藏单元在断层的控制下，上升盘砂体与断层下降盘泥岩或下降盘砂体与上升盘泥岩对接，形成断层-岩性油藏单元（图4—图7）。“断砂配置”型油藏单元的基本特征是油藏发育及油水分布主要受砂体分布范围控制，且油水分布复杂化。

图4 渤海湾盆地廊固凹陷安22井区-V-2 小层孔隙度等值线图Fig.4 Porosity isopleth map of No.2 sublayer of the middle -V inAn 22wellareaof Langgu Sag，BohaiBay Basin

图5 渤海湾盆地廊固凹陷安22 井区-V-2 小层渗透率等值线图Fig.5 Permeability contour map of No.2 sublayer of the middle -V in An 22 well area of Langgu Sag，Bohai Bay Basin

图6 渤海湾盆地廊固凹陷安22 井区-V-2 小层油藏单元平面图Fig.6 Plan reservoir units distribution of No.2 sublayer of the middle -V in An 22 well area of Langgu Sag，Bohai Bay Basin

图7 渤海湾盆地廊固凹陷安22井区-V-2 小层油藏单元连通图Fig.7 Connectivity diagram of No.2 sublayer of the middle -V inAn 22wellareaof Langgu Sag，BohaiBay Basin

2.2.3 油藏单元序列

依据单井、连井和平面油藏单元类型划分结果，建立了安11井区、安22井区的油藏单元识别序列（表1）。由表1 可见，安11井区-Ⅰ-1小层发育油藏单元数量最多（6 个），其次为2 小层，3 小层和4 小层发育油藏单元数量分别为5 个、3 个、2 个；安22井区-Ⅱ的3 小层和7 小层油藏单元发育较多（均为5 个），4 小层、5 小层和6 小层均发育4个油藏单元，-Ⅳ的2 小层和4 小层均发育2 个油藏单元，1 小层和3 小层均发育1 个油藏单元，-Ⅵ的1 小层、2 小层和3 小层发育油藏单元数量分别为3个、1 个和2 个-Ⅴ的1 小层、2 小层和3 小层发育油藏单元数量分别为2个、3 个和3 个。

表1 渤海湾盆地廊固凹陷安11 井区、安22 井区油藏单元划分Table 1 Division of reservoir units in An 11 and An 22 well areas of Langgu Sag，Bohai Bay Basin

2.2.4 油藏单元连通性

利用油藏油水系统对划分的油藏单元进行验证与调整。首先利用测井、试油、生产、油藏开发等多个流体数据确立油藏单元准确的油水界面；然后利用连井油藏单元划分结果，对油藏单元流体的横向连通性进行识别，建立油藏单元流体二维剖面连通模型，进而建立油藏单元流体二维栅状模型，以确定油藏单元在纵向、横向上的连通状况。鉴于油藏单元流体连通的复杂性和实际资料的有限性，通过油水界面法和隔层厚度统计法2 种方法对油藏单元流体的纵向、横向连通性进行分析。

（1）油水界面法

当纵向上相邻油藏单元的油水界面相同时，可判定2 个油藏单元在纵向上是连通的，则合并为一个油藏单元，作为同一开发层系进行开发，以提高开发效率。

针对复杂断块区多层油藏叠置导致的复杂且非系统的油水边界状况，首次提出“准油水界面”的研究方法。该方法是指能满足储量计算且具有操作性的一种研究方法，而实际研究过程中并未利用真正的油水边界。“准油水界面”以上的储层为油层，以下的储层为水层，之间的储层为油水同层。应用“准油水界面”分析法，首先对油藏单元内各单井测井解释结果进行分析，以获得指示油水边界的油层底界、水层顶界、油水同层顶界及油水同层底界的深度；然后结合测井解释的试油情况、生产情况与钻井时间（开发前期、开发期），确定测井解释的准确性；最后，从空间上系统研究各井油藏单元的油水界面深度，以综合分析各油藏单元的油水界面。

“准油水界面”是依据勘探、评价、开发等阶段的油藏单元的油水资料而确定的接近油藏真实油水界面的一种动态油水界面。早期因油水资料有限，确定的油水界面单一，随着勘探开发的深入，油水资料增多，早期确定的油水界面已不能满足深度开发的需要。基于油藏单元的精细划分，建立多油水界面的多层叠置油藏，对早期“准油水界面”进行修正，以建立适合深度开发阶段的更加精细的“准油水界面”。多油水界面油藏模型的建立，给研究区目的层油藏深度开发方案的编制提供了更加准确的油水界面信息，大幅提高了油藏开发效率。

（2）隔层厚度统计法

隔层是指上、下2 个相邻油藏单元间的泥岩或致密砂岩。依据相邻油藏单元砂体的顶界深度与底界深度，计算相邻油藏单元间隔层的厚度。以隔层厚度统计法为基础，依据油藏油水界面流体分布特征，建立纵向油藏单元间相互关联性的判断方法，判定油藏单元间流体的连通状况，并进一步核实油藏单元划分的可靠性，建立油层的空间油藏单元分布序列，为油藏深度开发建立精细的油藏单元模型。

纵向上相邻2 个油藏单元在隔层的作用下可能连通也可能不连通，纵向是否连通以油水界面分析法为准。安11井区油藏单元主要集中在-Ⅰ砂组和Ⅱ砂组，纵向以连通为主（表2）。

表2 渤海湾盆地廊固凹陷安11 井区古近系沙河街组油藏单元垂向连通关系Table 2 Vertical connectivity of reservoir units of Paleogene Shahejie Formation in An 11 well area of Langgu Sag，Bohai Bay Basin

3 油藏单元分布及特征

3.1 安11 井区油藏单元分布

表3 渤海湾盆地廊固凹陷安11井区油藏单元油水界面统计Table 3 Statistics of oil-water contact of reservoir units of upperin An11 wellareaof Langgu Sag，Bohai BayBasin

图8 渤海湾盆地廊固凹陷安11 井区-Ⅰ砂组2 小层油藏单元平面展布Fig.8 Distribution of reservoir units of No.2 sublayer of the upper-Ⅰin An 11 well area of Langgu Sag，Bohai Bay Basin

3.2 安22 井区油藏单元分布

图9 渤海湾盆地廊固凹陷安22 井区-Ⅱ-7 小层油藏单元平面展布Fig.9 Distribution of reservoir units of No.7 sublayer of the middle -Ⅱin An 22 well area of Langgu Sag，Bohai Bay Basin

4 开发效果

通过对渤海湾盆地廊固凹陷安11 井区、安22井区油藏单元进行精细解剖，确定了该区油藏分布的连通关系。安11 井区油藏单元连通率自50%提高至85%，安22 井区油藏单元连通率自42% 提高至78%。基于油藏单元模型，以油藏单元为开发单元实施开发后，安11 井区-Ⅰ砂组1 小层、2 小层、3 小层、4 小层平均单井日增原油量分别为0.36 t，0.23 t，0.21 t，0.13 t，安22 井区-Ⅱ砂组3小层、4 小层、5 小层、6 小层、7 小层平均单井日增原油量分别为0.27 t，0.21 t，016 t，0.13 t，0.22 t。由此可见，通过油藏单元的精细表征，不仅能发现勘探开发中的滚动评价目标，为新增储量做预备，而且可以为开发过程中动态储量及经济可采储量的标定提供准确的油层厚度、油藏边界及油藏分布范围等。