地下古河道储层构型的层次建模研究_吴胜和

中国科学 D 辑:地球科学 2008年 第38卷 增刊Ⅰ: 111 ~ 121

111

《中国科学》杂志社

SCIENCE IN CHINA PRESS

地下古河道储层构型的层次建模研究

吴胜和①

*, 岳大力①

, 刘建民②

, 束青林②

, 范峥

①③

, 李宇鹏①

① 中国石油大学(北京)资源与信息学院, 北京 102249; ② 中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司, 山东 257000; ③

北京泰隆恒业高新技术公司, 北京 100085 * E-mail: reser@

收稿日期: 2007-04-20; 接受日期: 2008-03-21

教育部高等学校博士点专项科研基金(编号: 20060425004)资助

摘要 目前河流相储层构型研究主要侧重于露头和现代沉积, 而地下储层构型分析及建模研究甚少, 未形成有效的定量预测储层构型的方法, 难以满足地下油藏剩余油分布预测的需要. 为此, 提出了层次约束、模式拟合和多维互动的地下储层构型分析与建模思路, 并以济阳坳陷孤岛油田馆陶组曲流河储层为例, 论述地下古河道储层构型的层次建模思路与方法. 曲流河储层构型可分为3个层次, 包括河道砂体层次、点坝层次和侧积体层次. 将不同级次的定量构型模式与地下井资料(包括动态监测资料)分级别进行拟合, 并且在分析过程中, 使一维井眼、二维剖面和平面以及三维空间之间相互印证, 从而建立不同层次的储层构型三维模型. 同时, 建立了活动河道宽度与点坝规模的定量关系, 并应用水平井资料确定了侧积体和泥质侧积层的定量规模. 这一研究不仅对地下地质学的发展具有重要的意义, 而且对提高油田开发效益具有很大的实用价值.

关键词

储层构型 层次建模 曲流河 点坝 侧积体

储层构型(reservoir architecture), 亦称为储层建筑结构, 是指不同级次储层构成单元的形态、规模、方向及其叠置关系. 在油气勘探开发领域, 地下储层构型研究主要用于油气田开发. 随着油气田开发程度的不断深入, 砂体内部的剩余油挖掘逐渐成为油田开发的主要目标. 在现有经济技术条件下, 我国油气平均采收率只有30%左右, 这意味着还有近70%的油气滞留在地下, 其中35%左右的油气是由于储层内部的非均质性, 特别是储层构型(导致储层内部的渗流屏障和渗流差异)的影响而滞留于地下成为可动宏观剩余油的. 因此, 地下储层构型研究是提高油气采收率、最大限度地开发油气资源的关键所在, 这对我国石油工业乃至国民经济的可持续发展具有十分重大的现实意义.

河流相储层研究由来已久, 但河流相储层构型研究则开始于上世纪80年代[1]. 以Allen 和Miall 为代表的欧美学者对储层构型层次、要素、模式、沉积机理做了开拓性的研究工作. 然而, 国内外学者主要侧重于对河流相露头和现代沉积的构型研究[1~8], 而对地下储层构型分析及建模研究甚少.

地下储层构型分析与建模的目标是应用有限的资料恢复地下储层构型的面貌. 以河流相为例, 主要是恢复地下古河道及其河道内部构型单元的三维空间分布. 面临的主要难点是地下井资料少, 因为即使是在油田开发中后期的密井网条件下, 井距(如100 m 井距)仍大于构型单元的规模(如横向上数米规模的点坝内部泥质侧积层), 在此条件下, 应用井间数学插值很难再现地下实际的储层构型面貌. 因此, 虽然已

吴胜和等: 地下古河道储层构型的层次建模研究

112

有学者对地下构型分析进行过初步探讨[9~13], 但尚未形成有效的定量预测储层构型的方法, 主要表现在: (ⅰ) 已有研究的构型层次尚不够, 大都在微相组合规模, 很少达到单一微相(如点坝)规模及微相内部的构成单元的级次(如点坝内部的侧积体); (ⅱ) 已有的研究主要以定性分析为主, 各级构型单元的规模(大小、形态及边界)研究不够, 尚未达到定量或半定量的程度; (ⅲ) 已有的研究只是在剖面和平面上开展工作, 尚未建立三维模型, 因而难于充分表达砂体内部的构型差异(因为储层本身是三维的), 也难于满足剩余油分布预测的需要.

本文拟以渤海湾盆地济阳坳陷孤岛油田为例, 探讨有效的地下古河道储层构型分析与建模的思路与方法. 这对于切实提高我国陆相油气田的开发效率具有十分重要的实际意义, 同时对丰富储层地质学也具有重要的理论意义.

1 研究区概况

孤岛油田位于山东省东营市河口区境内, 区域构造上属于渤海湾盆地济阳坳陷沾化凹陷(图1). 主力含油层系为新近系中新统馆陶组馆上段, 油藏埋深1120~1350 m, 为一套河流相沉积的砂岩储层, 其

中馆陶组3~4砂层组为高弯度曲流河沉积, 馆陶组5~6砂层组为辫状河沉积[14, 15]. 本文主要针对曲流河储层进行研究.

孤岛油田自1971年投入开发以来, 经历了天然能量、低含水、中含水、高含水及特高含水5个主要采油阶段. 目前油田综合含水已达95% 以上, 采出程度已达35%. 显然, 地下仍存在大量的可动剩余油, 但主要被油层内部的非均质所隔挡. 前人曾对该区进行过储层非均质性的研究[16], 但主要集中在层间和平面非均质以及垂向韵律方面, 而对储层内部构型研究甚少, 因此难于预测油层内部可动剩余油的分布.

本文以孤岛油田中一区11-J11密井网区为例开展储层构型研究. 研究区含油面积 2.3 km 2, 区内总井数321口, 其中直(斜)井306口(井距100 m 左右)、水平井15口. 该区虽有三维地震资料, 但受分辨率的影响, 地震资料只能识别复合砂体级别, 难以细致刻画砂体内部更细致的非均质性.

2 研究思路

地下储层构型分析与露头分析有很大的差别, 后者直观可视, 而前者需要进行井间预测. 针对油田开

图1 孤岛油田构造位置图