油藏精细描述关键技术及前景_刘东

油藏精细描述关键技术及前景

刘　东1,方雪莲2,胡廷惠3

(1.中国石油大学(北京)石油天然气工程学院,北京昌平　102249

2.新疆油田分公司风城油田作业区油田研究所,新疆克拉玛依　834000

3.中国石油大学(北京)资源与信息学院,北京昌平　102249)

摘　要:国内大部分主力油田已进入高含水开发阶段,大量剩余油滞留于地下,开展精细油藏描述,建立储集层预测模型,确定剩余油分布特征意义深远。本文从精细油藏描述的描述目标、描述内容出发,对地层细分对比、储层流动单元、建立储层预测模型、裂缝识别和预测等精细油藏描述关键技术进行了讨论,并在此基础上,展望了精细油藏描述的发展前景。

关键词:精细油藏描述关键技术描述目标描述内容

根据资料信息类别及拥有程度可将油藏描述分为开发准备阶段的早期油藏描述、主体开发阶段的中期油藏描述和提高采收率阶段的精细油藏描述三大类[1～3]。不同油藏描述阶段,研究目标、研究内容、关键技术均不相同。由于国内大批油田进入开发后期和晚期,面临的地质体越来越复杂和难于认识,粗放的开发方式远远不能满足生产的需要,必须在更加精细的尺度上认识和研究储集层,开展以重建地质模型为核心的精细油藏描述研究[4],才能找出进一步挖潜的对象,实现油田的稳产。本文针对提高采收率阶段的精细油藏描述描述目标、描述内容,讨论了精细油藏描述的4项关键技术。

1　描述目标

精细油藏描述以研究剩余油分布为核心,以认识剩余油分布特征、规律及其控制因素为目标所进行的油藏多学科综合研究,具体为[5]:

1.1　高精细度

应描述出幅度≤5m的构造;断距≤5m,长度< 100m的断层;微构造图的等高线≤5m;建立的三维地质模型的网格精度应在100m×100m×(0.2～1.0)m以内。

1.2　基本单元小

研究的基本单元为流动单元[6],即为一个油砂体及其内部因受边界限制、不连续薄隔挡层、各种沉积微界面、小断层及渗透率差异等造成的渗流特征相同、水淹特征一致的储层单元。

1.3　与动态结合紧密

需与油田生产动态资料结合,用动态的历史拟合修正静态的地质模型。

1.4　预测性强

不仅能准确预测井间砂体和物性的空间分布,而且能预测剩余油的分布。

1.5　计算机化程度高

有完整的油藏描述数据库;油藏描述和地质建模软件应用广泛,大多数(>80%)图件由计算机制作完成。

2　描述内容

精细藏描述的主要内容为[7]: 储层微构造和沉积微相研究; 流动单元划分与对比; 隔层和夹层预测; 注水开发过程中储层物性和油气水动态变化规律研究; 建立储层预测模型; 剩余油分布特征及规律。

3　关键技术

本文主要讨论的精细油藏描述关键技术有4项: 地层细分对比技术; 储层流动单元研究技术; 储层预测模型建立技术; 裂缝识别和预测技术。

3.1　地层细分对比技术

3.1.1　主要目的。建立地层格架。在地层研究工作中,确定一个地区地层层序主要涉及对这一地区的地层的正确划分,而确定一个地区与相邻地区地层层序的相互关系,将涉及不同地区之间的地层对比问题。

3.1.2　细分单元的基本原则。 以现代河湖沉积学理论指导,以一期沉积的砂层作为岩相细分的最基本单位; 单砂层旋回特征明显,易于划分对比; 细分单元间泥岩隔层分布稳定; 细分单砂层应具有一定的地层厚度,可作为调整挖潜的基本储层单元; 细分单层的总层数与单井平均钻遇的自然砂层数应保持一定的比例,一般为1:1到1:1.5; 细分后的单元有利于沉积微相、流动单元及剩余油分布规律研究; 细分单元应与目前经济技术和采油工艺相结合。

3.1.3　对比方法。 岩石学方法,以岩石和岩性特性作为对比标志,建立的是岩石地层单元,常用的是沉积旋回法。沉积旋回是指剖面中相似岩石有规律的重复出现的现象。 古生物学方法,以某种动植物化石或某些生物群落作为对比标志,建立的是生物地层单元。 地震物理方法,以岩石的电性、磁性、地震波传播特征及所含流体的物理特征作为对比标志。利用地震资料的对比方法:地震地层学、层序地层学方法;利用测井资料的对比方法:常用的测井资料是自然电位、微电极、自然伽马、视电阻率、声波时差以及地层倾角等;利用热释光进行对比:碎屑矿物受热激发时,以光的形式释放出的聚集的部分能量特征作为对比标志,沉积岩的发光性质与地质年代、形成环境、岩石和化学成分等因素有关。

3.2　储层流动单元研究技术

84内蒙古石油化工 2009年第5期　

收稿日期:2008-10-12

作者简介:刘东(1986—),男,2007年大学毕业,在读硕士研究生,主要从事油气田开发理论与系统工程研究工作。

储层流动单元研究是国外20世纪80年代中后期开始兴起的一种储层研究方法,其研究核心是确定连通体和渗流屏障(包括泥岩屏障、胶结带屏障和封闭性断层屏障)在储集层中的分布[8]。划分和研究储集层流动单元,可以深化对储集层的认识,预测剩余油分布。

3.2.1　精细沉积学法。细分沉积微相以后,进一步分析组成各微相的岩石相或能量单元,建立本油田各类岩石相或能量单元与储油物性的关系。

3.2.2　岩石物理参数分析法。用来划分流动单元的参数包括渗透率、渗透率与厚度的乘积、孔隙度、用压汞和毛管压力资料确定的孔隙大小及分布、裂缝的发育程度、含油饱和度、沉积构造、岩性、颜色等。该方法以钻井取心的详细沉积学研究为基础,具体的地质条件和专家的经验起了很大的作用,也可用聚类分析的方法来划分流动单元。

3.2.3　流动带指数法。流动带指数是把岩石结构和矿物特征、孔喉特征结合起来判定孔隙几何相的一个参数,流动带指数FZI=储层质量指数RQI/标准化孔隙度 Z。在RQI- Z关系图上,具有相似FZ I值的样品将落在同一直线上,具有不同F ZI值的样品落在一组平行直线上,同一直线上的样品具有相似的孔喉特征,从而构成一个流动单元。

3.2.4　孔隙几何形状分析法。压汞曲线上进汞达35%时的孔吼半径R35大小可以反映该岩石中的流体流动和开发动态。根据R35值大小把储层分成五种流动单元,每一种类型都具有不同的流体流动特征。

3.2.5　生产动态资料法。定义井间流动能力指数IFCI来进行流体流动单元的识别[9]。它是指一个生产单元内任意两口注水井或生产井实际流量的比值,分母为高值流量。IFCI=Q1/Q2(Q2≥Q1)。油气向井筒的流动直接受储层性质的影响,而在油气采出过程中储层性质也会有变化,这些变化在岩心、测井等分析中不能及时观测到,因此油气井的生产数据能够很好的反映地下流体的渗流能力和储层性质的变化。

3.3　储层预测模型建立技术

3.3.1　储层地质模型。根据油田不同勘探开发阶段的任务和资料占有程度及对储层模型的精度程度要求和作用的不同,储层地质模型分为概念模型、静态模型和预测模型三类。概念模型只追求储层总的地质特征和关键性特征的描述,并不是一个或一套具体储层的地质模型,而是代表某一地区某一类储层的基本面貌,广泛应用于油田开发早期;静态模型只是把多井井网所揭示的储层面貌描述出来,并不追求井间参数的内插及外推预测的精度,适用于开发井网钻成以后阶段;预测模型比静态模型具有更高的精度,对控制点间以及以外地区的储层参数作一定精度的内插和外推的预测,应用于开发后期剩余油分布和提高采收率服务。

3.3.2　储层井间参数定量或半定量预测模型。有学者研究能否在常规开发井网(一般井距属百米级)条件下把井间(即资料控制点之间)的储层参数变化及其临近值预测出来,即建立正确描述井间数十米级甚至数米级规模的储层参数变化的地质模型。为降低模型中的不确定因素,人们广泛应用地质统计学中的随机建模技术,结合储层沉积学,通过野外露头上的密集取样和详细的现代沉积调查,建立某类储层的原始地质模型和储层地质知识库,并推导出一种合适的地质统计学方法,来预测地下储层井间参数的分布与变化,以提高模型精度。

3.3.3　储集层地质知识库和原型地质模型要准确预测储集层三维特征,就必须建立比要预测的储集层更加精细的参照物或模板,既要有各类储集层的原型模型和地质知识库[10]。所谓原型模型就是一个与模拟目标储集层沉积类似、具有足够密集控制点并被详细描述的储集层地质模型。从原型模型中可以获得各种参数的统计特征,如变异函数、砂岩密度及宽厚比等,作为模拟及约束条件,来进行目标砂体随机建模,从而保证其非均质性特征的可靠性。储集层地质知识库是指经大量研究高度概括和总结出的能定性或定量表征不同成因类型储集层地质特征、具有普遍意义的参数。以往通过密井网解剖和露头储集层及现代沉积研究,已经建立了许多种储集层的地质知识库和原型模型。但这远远不够,尤其是随机建模技术的迅速发展对这一方面的需求越来越迫切,精度要求越来越高。

3.3.4　井间地震技术。迄今为止,井间地震已成功应用于稠油蒸汽驱热采中的蒸汽带成像,这是因为稠油砂岩储集层往往胶结程度差,P波速度随蒸汽带温度的增加而明显下降,因此可以用地震P波的速度来度量油藏温度或指示油藏中蒸汽流的位置。

3.3.5　四维地震技术。监测油藏动态和描述油藏的一项新技术。可用于监测油田注水开发过程中气顶变化、底水推进以及油、气、水分布范围和监测热采等人工措施的作用范围。

3.4　裂缝识别和预测及三维定量建模技术

天然裂缝的识别和预测一直是世界范围的难题。迄今,尽管发展了许多裂缝预测的方法,裂缝研究也有了很大的进展,但总体来看准确预测天然裂缝分布规律和三维定量建模仍处于探索阶段[11]。3.4.1　裂缝识别方法。目前井孔的裂缝识别技术和方法正在趋于成熟,并十分有效,主要有3种: 岩心和露头裂缝观测和描述,是裂缝研究的基础和最重要手段,已形成一套成熟和有效方法; 各种井壁成像技术,如F M I、UBI和ARI等,可直接从图像中识别出井眼中的裂缝,缺憾是价格昂贵,不能大量测量; 常规测井裂缝解释法,解释出的裂缝发育段与岩心观察的裂缝有较好的对应关系,根据常规测井的不同径向探测范围,还可以检测出地下有效裂缝,该方法在许多油田的实际应用中效果显著。

3.4.2　裂缝预测和三维定量建模方法。这是目前最大的攻关难题,发展总趋势是多学科综合预测,主要有4类: 地球物理裂缝信息提取法,一是可以利用岩性、层厚与裂缝的关系,通过地震反演的岩性及岩性组合特征间接预测裂缝的分布规律;二是通过研究多波多分量、纵波、横波与裂缝的关系,直接提取裂缝信息进行预测,但难度大,准确性有待提高。 反演古构造应力场的数值模拟裂缝预测方法。 试井解释,通过各种试井方法和解释,可以了解储集层的各种非均质性信息。 地质统计学方法,利用露头、岩心和测井裂缝解释结果得出的统计规律,结合地质、地震和应力场模拟宏观分析,得出裂缝分布趋势,结合试井解释的结果,应用地质统计学方法对裂缝三维分布进行定量预测。

4　展望

在今后的精细油藏描述技术发展中要着重以下

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　2009年第5期 刘东等　油藏精细描述关键技术及前景