基于動(dòng)態(tài)分析的儲層構(gòu)造調(diào)整研究

王欣然 楊麗娜 祝曉林 劉洪洲 程 奇 王雙龍

1. 中海石油(中國)有限公司天津分公司, 天津 300459；2. 中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司， 天津 300452

0 前言

油區(qū)構(gòu)造解釋對于油田儲量規(guī)模、井網(wǎng)布置、剩余油分布及滾動(dòng)開發(fā)策略等具有非常重要的作用[1-6]。目前海上油田構(gòu)造的確定很大程度上依靠地震資料的精細(xì)解釋,然而受海上環(huán)境和采集條件的制約,中深層油藏地震資料品質(zhì)往往較差,造成了構(gòu)造解釋的不確定性[7-9],尤其是構(gòu)造解釋中斷面位置多解性較強(qiáng),影響了中深層油藏的開發(fā)策略及后期調(diào)整挖潛方式。斷層屬性和形成機(jī)制與盆地構(gòu)造演化、區(qū)域應(yīng)力場分布以及巖石巖相特征等構(gòu)造地質(zhì)學(xué)和石油地質(zhì)等理論相關(guān)性較為緊密[10-15],而在油田開發(fā)階段通過油藏動(dòng)態(tài)分析確立油區(qū)斷層位置的相關(guān)研究較少[16]。海上油田具有初期產(chǎn)量高、后期遞減大的特點(diǎn),實(shí)施挖潛調(diào)整是保障海上油田高效開發(fā)的重要手段[17-20],而對于中深層油藏,在缺少精細(xì)地質(zhì)和地震資料的情況下,只有通過對動(dòng)態(tài)資料不斷深入分析,實(shí)現(xiàn)其儲層構(gòu)造的準(zhǔn)確判斷,才能保障挖潛調(diào)整具有較好的效果。

1 油藏概況及問題提出

渤海JZ油田沙河街組沙三段為小規(guī)模的扇三角洲沉積油藏,其儲層垂深介于 1 750～1 790 m之間,屬于中深層油藏。該油藏于2011年渤海JZ油田投入開發(fā)時(shí)被發(fā)現(xiàn),基于當(dāng)時(shí)地震資料品質(zhì),在Z 1井與Z 2井之間解釋出一條斷層F 3,但由于當(dāng)時(shí)沒有井在沙三段生產(chǎn),因此斷層F 3位置并不完全落實(shí),渤海JZ油田沙三段含油面積見圖1。油田于2017年實(shí)施綜合調(diào)整方案,過程中有3口調(diào)整井(X 1、X 2、X 3)鉆遇了該油藏,參照之前的構(gòu)造解釋結(jié)果,采油井 X 3 位于斷層F 3的北側(cè)。而采油井X 1與注水井X 2位于斷層南側(cè)。

圖1 渤海JZ油田沙三段含油面積示意圖Fig.1 Schematic diagram of oil-bearing area of the Shasanduanmember in Bohai JZ oilfield

然而隨著3口井的投產(chǎn)與投注,生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料與儲層靜態(tài)資料的矛盾逐漸顯現(xiàn),從單井的生產(chǎn)能力分析,X 3井投產(chǎn)后表現(xiàn)出較為旺盛的生產(chǎn)能力,日產(chǎn)油達(dá)到60 m3,且井點(diǎn)處壓力下降較緩慢,與F 3斷層北側(cè)所控制的石油地質(zhì)儲量規(guī)模不匹配,由此推測F 3斷層可能開啟或斷層封閉但位置需要調(diào)整;但另一方面從斷層兩側(cè)儲層連通關(guān)系分析,注水井X 2井注水后,僅位于斷層同側(cè)的采油井X 1受效明顯,而位于斷層北側(cè)采油井X 3與注水井X 2注采對應(yīng)關(guān)系不明顯,故推測F 3斷層封閉?；谏鲜雒?進(jìn)行了生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析與數(shù)值模擬研究,以判斷F 3斷層的構(gòu)造位置合理性。

2 生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析

2.1 物質(zhì)平衡法測算

根據(jù)物質(zhì)平衡方法,對應(yīng)斷塊油氣藏或巖性油氣藏,其中采出的油、水流體總量與油藏的水侵量及彈性能所釋放的能量應(yīng)保持動(dòng)態(tài)平衡,已知油藏累產(chǎn)油及累產(chǎn)水量、注入水總量、地層壓力下降水平、地層原油體積系數(shù)、地層水比重、地層原油黏度、壓縮系數(shù)等參數(shù),即可根據(jù)式(1)測算動(dòng)態(tài)井控儲量。

(1)

X 3井投產(chǎn)2 a累產(chǎn)油5.76×104m3,井點(diǎn)處壓力下降5.93 MPa,根據(jù)式(1)反算X 3井控儲量約106.25×104m3,這一結(jié)果與F 3斷層南側(cè)石油地質(zhì)儲量23.50×104m3矛盾,而與沙三段整個(gè)井區(qū)靜態(tài)石油地質(zhì)儲量98.06×104m3接近。由此推測F 3斷層可能開啟,或斷層封閉但位置需要調(diào)整。所以需要結(jié)合注采動(dòng)態(tài)特征分析進(jìn)一步驗(yàn)證。

2.2 注采動(dòng)態(tài)特征分析

目前沙三段采用的注采井網(wǎng)為一注兩采,設(shè)計(jì)注采比為1∶1,因注水井X 2井況問題,僅于2017年4月至2018年8月期間正常注水。X 1、X 3井壓力變化曲線見圖2,在X 2井注水期間,僅位于斷層同側(cè)的采油井X 1儲層壓力回升,注水受效明顯,而位于斷層北側(cè)采油井X 3儲層壓力持續(xù)下降,注水井受效不明顯,表現(xiàn)為F 3斷層封閉。

圖2 X 1、X 3井壓力變化曲線圖Fig.2 Pressure variation of wells X 1 and X 3

鑒于注采對應(yīng)關(guān)系認(rèn)識與物質(zhì)平衡法相矛盾,因此開展儲層精細(xì)地質(zhì)認(rèn)識,并結(jié)合產(chǎn)吸液剖面測試結(jié)果,來進(jìn)一步驗(yàn)證判斷所取得認(rèn)識的合理性。首先分析儲層連通性,沙三段主要分為兩個(gè)油組,其中Ⅰ油組分為3個(gè)小層,分別為Ⅰ-1、Ⅰ-2和Ⅰ-3小層。Ⅱ油組分為2個(gè)小層,分別為Ⅱ-1和Ⅱ-2小層。采油井X 1井與注水井X 2井5個(gè)小層均發(fā)育完整,而采油井X 3井僅發(fā)育了Ⅰ-2小層和Ⅰ-3小層,因此與注水井X 2井整體的注采連通關(guān)系較差。

圖3 X 2井吸水剖面測試結(jié)果圖Fig.3 Test results of water injection profile of well X 2

結(jié)合圖3中X 2井吸水剖面測試結(jié)果圖,由X 2井吸水剖面測試結(jié)果可知,X 2 井因堵塞問題而導(dǎo)致Ⅰ-2小層和Ⅰ-3小層不吸水,不吸水的2個(gè)小層為X 3井的主力生產(chǎn)層位;X 2井主力吸水層位為Ⅰ-1小層、Ⅱ-1小層和Ⅱ-2小層,這3個(gè)小層為X 1井的主力生產(chǎn)層位。這也就解釋了 X 2 井與X 1井注采對應(yīng)關(guān)系較好,與X 3井注采對應(yīng)關(guān)系差的原因。為驗(yàn)證注采關(guān)系分析的合理性,對X 2井Ⅰ-2小層和Ⅰ-3小層進(jìn)行了解堵作業(yè),解堵后X 3井的井底流壓出現(xiàn)了小幅上升,但措施有效期短,僅為1個(gè)月左右,說明2個(gè)小層污染難以解除。但也側(cè)面說F 3斷層可能開啟,或者斷層封閉但位置不合理。參照渤海JZ油田次生斷層均為封閉斷層,且F 3斷層斷距超過20 m,由此認(rèn)為斷層封閉可能性較大。故需要對F 3斷層位置進(jìn)行調(diào)整,而斷層構(gòu)造位置的定量調(diào)整需借助數(shù)值模擬方法。

3 數(shù)值模擬研究

為定量調(diào)整F 3斷層構(gòu)造,在現(xiàn)有地質(zhì)模型的基礎(chǔ)上,應(yīng)用Petrel地質(zhì)建模軟件對F 3斷層構(gòu)造位置進(jìn)行調(diào)整,共設(shè)置了5個(gè)方案進(jìn)行敏感性分析,見圖4。由圖4可見，方案1將斷層向南移動(dòng)15 m,方案2不調(diào)整斷層位置,方案3將斷層向北移15 m,方案4將斷層向北移30 m,方案5將斷層向北移45 m。根據(jù)3口井壓力變化、產(chǎn)油量、含水率等指標(biāo)分別對不同的方案進(jìn)行歷史擬合,并通過歷史擬合吻合程度判斷各方案的合理性。模型設(shè)置F 3斷層封閉,擬合方法以定液量為主。

圖4 數(shù)值模擬方案示意圖Fig.4 Schematic diagram of numerical simulation schemes

圖5 不同方案X 3井壓力擬合結(jié)果圖Fig.5 Pressure fitting results of well X 3 in different schemes

壓力變化是反應(yīng)油藏儲量規(guī)模的重要指標(biāo),因此以壓力擬合情況為例,判斷不同方案斷層位置合理性,圖5為不同方案壓力擬合結(jié)果,可以看到,因方案1與方案2中X 3井控制儲量規(guī)模較小,因此在歷史產(chǎn)量規(guī)模下,壓力下降較大與實(shí)際不符,而方案3至方案5將斷層移至X 3井北側(cè),使X 3井的井控儲量逐漸擴(kuò)大,壓力變化情況逐漸接近實(shí)際值,其中方案5的擬合情況最好,與實(shí)際壓力數(shù)據(jù)變化基本吻合,因此判斷F 3斷層的構(gòu)造位置在現(xiàn)情況向北移45 m最為合理。

4 開發(fā)策略調(diào)整

結(jié)合地震解釋資料,認(rèn)為渤海JZ油田沙三段F 3斷層位置存在多解性,基于上述研究,對F 3斷層的構(gòu)造位置進(jìn)行了調(diào)整,即沙三段3口生產(chǎn)井位于斷層同側(cè),因此擴(kuò)大了采油井X 3的井控儲量規(guī)模。鑒于現(xiàn)有注水井 X 2 與X 3井注采對應(yīng)關(guān)系較差,根據(jù)更新后的地質(zhì)油藏研究認(rèn)識,設(shè)計(jì)在X 3井西側(cè)新增一口注水井X 4的調(diào)整方案,調(diào)整方案實(shí)施后,確定新增注水井X 4與X 3井注采連通性較好,使X 3井的儲層壓力得到有效恢復(fù),且日增油達(dá)到25 m3,明顯地改善了沙三段的開發(fā)生產(chǎn)效果。

5 結(jié)論

1)對于海上油田中深層地震資料品質(zhì)較差而導(dǎo)致的斷層構(gòu)造位置不落實(shí)問題,可采取生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料與地質(zhì)靜態(tài)資料相結(jié)合的研究方法,以準(zhǔn)確落實(shí)油藏中斷層構(gòu)造位置。

2)根據(jù)物質(zhì)平衡方法、壓力變化特征、注采對應(yīng)關(guān)系等生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料分析,可實(shí)現(xiàn)定性判斷層位置合理性,進(jìn)一步結(jié)合數(shù)值模擬研究,能夠定量判斷儲層構(gòu)造位置調(diào)整。

3)依據(jù)本次研究結(jié)果對渤海JZ油田沙三段油藏?cái)鄬訕?gòu)造位置進(jìn)行調(diào)整,并指導(dǎo)開發(fā)策略,明顯改善了該油藏的開發(fā)生產(chǎn)形勢,取得了顯著的調(diào)整挖潛效果。