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河流相储层构型模型研究及应用

点坝是miall提出的四个界面所限制的结构单元。在所有选定的曲流带砂岩中，点坝的内部结构最为复杂，由几个侧积体组成。侧积体之间发育斜交层面的泥质侧积层。利用地面露头和现代沉积可较容易地研究点坝内部结构,研究成果也较多。笔者以孤岛油田中一区11J11密井网区馆上段曲流河沉积储层为例,探讨地下点坝识别及内部构型解剖方法,并建立典型井区的三维储层构型模型及储层参数模型,进一步开展三维油藏数值模拟研究,建立构型控制的剩余油分布模式。1孤岛油田现状孤岛油田位于渤海湾盆地济阳坳陷沾化凹陷东部,是一个大型披覆背斜整装稠油油藏(图1)。主力含油层系为新近系中新统馆陶组上段,埋深为1120～1350m,为一套河流相沉积的砂岩储层,其中Ng3～4砂组为曲流河沉积,Ng5～6砂组为辫状河沉积。根据开发管理及构造发育特征,将孤岛油田划分为中一区、中二区、南区、西区、东区及渤21断块共6个主要开发区块。孤岛油田自1971年投入开发以来,针对油田不同开发阶段所暴露出的主要矛盾和油田开发的需求,先后进行了多次井网层系调整以及注采调整。经过30多年的开发,孤岛油田综合含水率已达95%以上,剩余油呈整体分散、局部集中的分布特征。对开发后期曲流河点坝内部构型控制的剩余油认识不清,迫切需要开展点坝内部构型精细解剖研究。2水库的识别和规模2.1水库识别标志应用地下井资料识别点坝主要包括3个方面,即沉积层序上的正韵律、砂体厚度大以及紧邻废弃河道分布。(1)泥质侧积层微电极及岩心分析点坝砂体最重要的特征是其内部发育侧积体,单井垂向上一个点坝由若干侧积体组成,侧积体之间发育斜交层面的泥质夹层(侧积层)。根据岩电标定结果,泥质侧积层微电极曲线回返明显,自然伽马与自然电位测井曲线上有不同程度回返,研究区泥质侧积层厚度为0.3～0.8m(图2中岩心照片浅色的为泥质夹层)。单个侧积体均由正韵律组成,泥质侧积层一般发育在点坝中上部。但某些井在中下部也发育侧积层,可能是第二次洪水水动力较弱,使得下部的侧积层也得以保存。(2)砂体砂体及砂体标志点坝的形成是一个明显的“凹蚀增凸”的过程,显然点坝砂体是复合曲流带内部厚度最大的,因此在砂岩等厚图上一般呈透镜状,可以将此厚度分布特征作为识别点坝的标志。(3)河流垃圾分布废弃河道分布是识别点坝最重要的标志。废弃河道代表点坝的结束,所以在平面沉积相图上,点坝总是紧邻废弃河道分布(图3)。2.2河流满岸深度曾有学者提出点坝内部单一侧积体宽度与河流满岸宽度具有正相关关系,但未曾有点坝长度与河流满岸宽度之间关系的报道。利用全球卫星照片,对曲流河(因曲率也是一个重要的影响因素,故选择曲率大于1.7的曲流河段)的点坝长度与河流满岸宽度的关系进行了统计分析,重点选取嫩江月亮泡曲流河段为研究对象,对河流满岸宽度与点坝长度的关系进行了定量统计和计算。嫩江月亮泡段位于吉林省北部莫莫格自然保护区内,该段具有典型曲流河特征,曲率大于1.7的河段居多,而且与其对应的点坝发育形态完整清晰(图3)。研究中对曲流河曲率大于1.7的19个河段的河宽和发育的点坝长度进行了测量,测量部位如图3所示。对观测到的河流满岸宽度与点坝长度数据点进行的回归结果表明,两者呈正相关,且相关性较好(图4),其相关式为l=0.8531lnw+2.4531(1)l=0.8531lnw+2.4531(1)式中l为点坝长度,m;w为河流满岸宽度,m。以中一区11J11井区Ng33点坝为例,统计所得河流满岸深度平均为8.0m。Leeder经验公式为lgw=1.54lgh+0.83(2)lgw=1.54lgh+0.83(2)式中w为河流满岸宽度,m;h为河流满岸深度,m。用式(2)计算得到的河流满岸宽度为166m,将其代入式(1),得到的点坝长度为984m。同时,根据废弃河道圈定的点坝长度为840m(图5)。因此,可以认为,该点坝的长度约900m。根据上述3种识别标志及经验公式确定的点坝规模,可以较准确地识别出研究区的点坝,为下一步点坝解剖打下坚实基础。3水库的内部解剖3.1风浮式3类近年来国内外众多学者根据露头和现代沉积建立了各式各样的侧积层模式,归纳起来有3类,即水平斜列式(一般为小型河流或潮湿气候区的产物)、阶梯斜列式(一般为大型河流或干旱-半干旱气候区的产物)及波浪式(过渡类型)。研究区Ng3～4砂层组为潮湿环境,且河流规模较小,侧积层表现为水平斜列式模式。3.2侧积层的倾向对侧积层产状的判断通常依靠动态资料,可以根据垂直侧积层逆向注水见效较差来判断侧积层的倾向,但研究区为行列式井排,不存在单一的注采关系,又缺乏判断连通性的动态资料,所以不能用动态资料判断侧积层的倾向。故根据点坝砂体的侧积过程判断侧积层的倾向,即侧积层总是向废弃河道方向倾斜,现代沉积中也是如此。于是可以根据废弃河道和点坝的位置判断侧积层的倾向。3.3侧积层规模、侧积层规模及倾角的确定侧积体规模、侧积层规模及倾角的确定是点坝内部解剖的关键,重点从3个角度分析了侧积体规模、侧积层规模及倾角,即用经验公式确定单一侧积体宽度及侧积层倾角,用研究区水平井钻遇的侧积泥岩信息判断单一侧积体及侧积层的规模,最后通过密井网区确定侧积层的展布特征。3.3.1河流满岸宽度及单偏转积体水平宽度应用Leeder提出的关于河流满岸深度、河流满岸宽度以及单一侧积体宽度之间的经验公式计算出研究区Ng44层2号小层某河道河流满岸深度为8.2m,推算其平均河流满岸宽度为174m[式(2),而单一侧积体水平宽度约为河流满岸宽度的2/3,即约为116m。露头和现代沉积研究表明,侧积层倾角一般为5°～30°。Leeder的经验公式为w=1.5h/tanβ(3)w=1.5h/tanβ(3)式中β为侧积层倾角。由式(3)计算得到研究区侧积层的倾角较小,约为5°～10°。3.3.2点坝结构分析利用水平井的泥质夹层信息确定点坝内部侧积体和侧积层规模是一种有效的方法。通过水平井轨迹与目标砂体的空间关系得出17P410井的轨迹完全在目标砂体内。其单井上的自然伽马高值反映砂岩层内的泥岩信息,可以用其分析点坝内部结构。首先在水平井上识别出自然伽马高值的层段,然后沿着水平井轨迹或与水平井轨迹平行方向作过直井和斜井的剖面。对剖面上的井进行单井泥质侧积层识别,并将水平井按照真实的井轨迹垂深标定到剖面上,进而利用水平井及直井和斜井上的泥质侧积层信息进行模式拟合。拟合结果符合点坝及点坝内部侧积体的分布模式,水平井上显示的侧积层的水平宽度为6～12.4m,2个侧积层所夹侧积体水平宽度为21～35m。3.3.3模式拟合结果密井网区小井距测井信息能可靠地反映点坝内部侧积层的分布特征。模式拟合结果显示,点坝内部平行废弃河道展布方向表现出的侧积层分布基本平行于层面,而且厚度稳定,与废弃河道正交或斜交的剖面上侧积层发育规模不等,均向废弃河道方向倾斜。3.4储层分型模型以11J11井区为例,对点坝进行详细解剖。在平行和斜交废弃河道方向作连井剖面多条,并在单井上识别出泥质侧积层。根据曲流河点坝现代沉积及经典模式以及确定的侧积体和侧积层的规模及倾角进行模拟,对整个点坝进行了解剖,并用作好的剖面进行三维储层构型建模,图6给出三维储层构型模型的6条过井切片,可以看出,该点坝为半连通体模式。该井区动态特征验证了点坝解剖结果的合理性,10J413井Ng33层表现为中、下部强水洗,上部为水洗,整体上水洗比较严重。通过动态资料分析可知,由于其南侧受废弃河道的遮挡,10J413井注聚合物见效主要来自其北侧的11-315和12-313注聚合物井,于是过10J413井作2条剖面。分析可知:11-315井—10J413井剖面基本平行于废弃河道方向,侧积层基本是平行的,11-315井注聚合物导致10J413井整体水洗,而斜交废弃河道方向的12-313井—10J413井剖面侧积层倾斜分布,12-313井注聚合物导致10J413井中下部强水洗。这进一步验证了该点坝解剖结果的正确性。3.5目的层段的网格数采用序贯指示模拟方法建模,根据研究区的开发现状及剩余油研究的需要,网格大小设置为10m×10m×0.25m,整个目的层段(Ng33—Ng342)的网格数为130×85×80=884000个。图6为Ng33单层11J11井区点坝三维储层构型模型的过井切片及废弃河道显示,与传统的三维相模型相比,三维构型模型不仅反映了单一微相(较大规模的构型要素)的三维空间分布,而且能反映单一微相内部的构型要素(点坝内部的泥质侧积层、河道内部的钙质夹层等)的空间分布特征。4曲流河点坝上的剩余油前人对于河流相储层亚相及微相规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,笔者重点分析点坝内部泥质侧积层对剩余油分布的控制作用。图7为研究区实际模型数值模拟的剩余储量丰度(OIP)过11J11井切片和对应的储层构型过井切片。从图7中看出,对于Ng33层,由于注水井12N313井顶部未射孔,再加上泥质侧积层的遮挡,导致11J11井河道顶部及点坝侧积体中上部剩余油储量丰度较大,剩余油富集。可以采用在注采井之间靠近河道上部钻水平井的方式开采曲流河点坝中上部的剩余油,胜利油田和大庆油田均有成功的实例,如孤岛油田中一区17P410井及文献报道的N1-2-H25井,均是在周围直井含水率95%以上的情况下完钻的水平井。由于点坝内部泥质侧积层的遮挡,2口水平井投产一年以后含水率均低于80%,日产量约为周围直井单井产量的3～4倍,生产效果非：。通过点坝内部构型精细解剖,可以开采曲流河点坝中上部由于长期注水开发所形成的剩余油。5储层体系模型(1)曲流河点坝有3种识别标志,即沉积层序上的正韵律、砂体厚度大以及紧邻废弃河道分布且向废弃河道方向(凹岸)侧积。根据嫩江月亮泡曲流河段高精度卫星照片,建立了点坝长度与河流满岸宽度的正相关关系,并用于研究区点坝的识别。(2)提出了解剖点坝内部构型的方法,在点坝识别的基础上,综合国内外关于曲流河野外露头与现代沉积的研究成果,总结了三类点坝内部泥质侧积层分布模式,即水平斜列式、阶梯斜列式和波浪式。应用经验公式、水平井、小井距资料确定侧积体、侧积层规模及产状,用于研究区点坝内部构型分析,并进行了动态验证。最终建立了研究区真正意义上的储层构型三维模型及储层构型控制的参数模型,再现了点坝内部泥质侧积层的空间分布特征。(3)由于泥质侧积层的遮挡,剩余油主要富集于点坝及侧积体中上部,采用在注采井之间靠近点坝上部钻水平井的方式开采点坝内部的剩余油将能收到较好的效果。致谢研究中得到中国石化胜利油田有限公司程惠明、束青林及张本华同志的指导和帮助,中国石油大学(北京)资源与信息学院研究生杨渔、余地云及李宇鹏参加了部分工作,在此一并表示谢意!