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高分辨率層序格架約束下的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)
——以莫里青油田雙陽(yáng)組二段為例

2013-12-07 11:57陳開(kāi)遠(yuǎn)
石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì) 2013年1期
關(guān)鍵詞:莫里基準(zhǔn)面層序

胡 源,陳開(kāi)遠(yuǎn),趙 磊,孫 陽(yáng),李 庚

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 能源學(xué)院,北京 100083; 2.MI能源公司,吉林 松原 138000)

高分辨率層序格架約束下的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)
——以莫里青油田雙陽(yáng)組二段為例

胡 源1,陳開(kāi)遠(yuǎn)1,趙 磊1,孫 陽(yáng)1,李 庚2

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 能源學(xué)院,北京 100083; 2.MI能源公司,吉林 松原 138000)

伊通盆地莫里青斷陷具多物源、多期次走滑斷陷盆地的特征,其斷裂復(fù)雜,物源期次、儲(chǔ)層展布認(rèn)識(shí)不足。文章應(yīng)用高分辨率層序地層學(xué)原理,巖—電—震相結(jié)合,通過(guò)對(duì)莫里青油田雙陽(yáng)組二段層序主要界面的識(shí)別與對(duì)比,首次將研究區(qū)雙陽(yáng)組二段劃分為4個(gè)四級(jí)層序(對(duì)應(yīng)基準(zhǔn)面中期旋回)和13個(gè)基準(zhǔn)面短期旋回,建立了莫里青油田高分辨率層序格架。結(jié)合粒度分析、地震屬性和地震相分析等方法進(jìn)行沉積微相劃分,進(jìn)而利用相控隨機(jī)建模的方法,擬合開(kāi)發(fā)程度較高的A、B區(qū)塊的儲(chǔ)層展布特征,選取最優(yōu)模型,實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)發(fā)程度較低的C、D區(qū)塊進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的目的。該方法成功在莫里青油田C區(qū)塊南部雙二段預(yù)測(cè)出6個(gè)有利含油儲(chǔ)層,實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層定性分析向半定量、定量化分析的轉(zhuǎn)變。

高分辨率層序;相控隨機(jī)建模;儲(chǔ)層預(yù)測(cè);雙陽(yáng)組二段;莫里青油田;莫里青斷陷;伊通盆地

受走滑控盆斷裂活動(dòng)方式特殊性、陸相沉積相變復(fù)雜性、地層邊界連續(xù)性差等因素的影響,莫里青斷陷物源期次復(fù)雜、地層對(duì)比困難、穿時(shí)現(xiàn)象明顯、沉積相變化快,使用傳統(tǒng)巖性為主要標(biāo)志的地層分層與對(duì)比困難。前人對(duì)依蘭—伊通盆地的層序地層研究?jī)H限于三級(jí)層序[1-4],莫里青斷陷則仍以傳統(tǒng)的巖性地層分層為主要依據(jù),導(dǎo)致對(duì)研究區(qū)物源期次、沉積微相等解釋不清,從而對(duì)下一步的油氣開(kāi)發(fā)造成很大困難。同時(shí),研究區(qū)地震資料品質(zhì)較差,主頻低,部分區(qū)塊開(kāi)發(fā)程度相對(duì)較高,地震反演技術(shù)已不能滿(mǎn)足油田勘探開(kāi)發(fā)的需要。

因此,本次研究主要采用高分辨率層序地層學(xué)的原理和分析方法[5-9],以巖心、測(cè)井、地震資料為基礎(chǔ)[10],通過(guò)雙陽(yáng)組二段層序地層關(guān)鍵界面的識(shí)別與逐層對(duì)比控制,對(duì)研究區(qū)目的層段進(jìn)行高分辨率層序研究。按基準(zhǔn)面旋回特征分析,有利儲(chǔ)層發(fā)育的短期旋回,在(扇)三角洲前緣和湖底扇中扇亞相主要出現(xiàn)在中期基準(zhǔn)面上升早期或下降晚期,通常由多個(gè)具向上“變深”的非對(duì)稱(chēng)型旋回結(jié)構(gòu)的水道化砂體,或具向上變淺非對(duì)稱(chēng)型結(jié)構(gòu)的河口壩、無(wú)水道前緣席狀砂體疊加組成;而發(fā)育于中期基準(zhǔn)面上升中晚期至下降早中期的對(duì)稱(chēng)型旋回,一般不利于形成好的儲(chǔ)層[11]。進(jìn)而在層序格架約束下進(jìn)行相控隨機(jī)建模,通過(guò)擬合開(kāi)發(fā)程度較高的A,B區(qū)塊的儲(chǔ)層展布特征,進(jìn)行參數(shù)和模型優(yōu)選,從而對(duì)開(kāi)發(fā)程度低的C,D區(qū)塊進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

莫里青油田地處莫里青斷陷西部,跨越靠山凹陷、馬鞍山斷階帶、尖山斷隆帶3個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元,屬于伊通地塹的一部分(圖1)。區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要受西北邊界斷層和東南部莫里青一號(hào)斷層控制,地層以北、北東傾為主,其中莫里青一號(hào)斷層上發(fā)育一組北掉次級(jí)正斷層,形成階梯狀北掉的構(gòu)造格局[12-13]。根據(jù)4條次級(jí)主控?cái)鄬訉⒀芯繀^(qū)劃分為A,B,C,D 4個(gè)勘探區(qū)塊(圖1)。

莫里青油田工區(qū)面積約79 km2,發(fā)育3套含油層系,即雙陽(yáng)組三段、二段、一段砂巖。油氣埋深2 200~2 900 m,其中雙二段為主要產(chǎn)油層段。油田探明含油面積32.20 km2,原油地質(zhì)儲(chǔ)量2 226.59×104t,年產(chǎn)98×104t,油氣資源豐富。目前油層集中分布在A(yíng),B 2個(gè)區(qū)塊,C和D區(qū)塊開(kāi)發(fā)程度較低,勘探開(kāi)發(fā)潛力巨大。

2 高分辨率層序地層及沉積相研究

高分辨率層序地層學(xué)不僅應(yīng)用于含油氣盆地高精度等時(shí)地層格架的對(duì)比,它還可以建立研究區(qū)地層形成和演化的系統(tǒng)模式,有利于物源分析與地層對(duì)比,并對(duì)有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)進(jìn)行定性分析。在含油區(qū)塊油藏層序地層的確定及沉積成因類(lèi)型的識(shí)別基礎(chǔ)上,高分辨率層序地層學(xué)還可在油田開(kāi)發(fā)階段對(duì)儲(chǔ)層成因類(lèi)型、分布規(guī)律及油藏成藏類(lèi)型進(jìn)行預(yù)測(cè)分析[14-15]。

圖1 莫里青油田地理位置與井位區(qū)塊

2.1高分辨率層序劃分及沉積相研究

針對(duì)陸相多物源湖盆的沉積特征,應(yīng)用高分辨率層序地層學(xué)的研究方法,分析取心段中、短期旋回層序測(cè)井相特征,進(jìn)而作為解釋非取心段旋回層序的模型[16-18];利用測(cè)井資料垂向高分辨率地層的旋回性及區(qū)域可對(duì)比性,研究單井沉積相序列,以及基準(zhǔn)面旋回層序的劃分和疊加樣式,識(shí)別和標(biāo)定各主要層序界面的性質(zhì)及等時(shí)性對(duì)比意義,如層序界面、初始洪泛面、最大洪泛面等;以各主物源形成的較大規(guī)模沖刷面及與之對(duì)應(yīng)的整合面為界面特征,從而將主物源約束在層序格架內(nèi)部,同時(shí)利用主控?cái)鄬踊顒?dòng)期次的一致性,可進(jìn)行各物源間的層序?qū)Ρ取T摲椒ㄔ谀锴嘤吞锔叻直媛蕦有騽澐种械膽?yīng)用取得了很好的效果。

莫里青油田存在3大物源體系,即:北部物源體系、西部物源體系和東南部物源體系。其中北部和西部物源均受西北緣主控?cái)鄬涌刂?,東南部物源則受東南緣莫里青一號(hào)主控?cái)鄬踊顒?dòng)影響。受伊通盆地走滑背景影響,2個(gè)主控?cái)鄬踊顒?dòng)期次具一致性[4-13]。根據(jù)該認(rèn)識(shí),本次研究首次將目的層雙二段劃分為4個(gè)四級(jí)層序(對(duì)應(yīng)基準(zhǔn)面中期旋回)SQ2-SQ5(圖2,3),并劃分了體系域和13個(gè)基準(zhǔn)面短期旋回,其中主要產(chǎn)油層段為SQ2-SQ4。

SQ2-SQ4在研究區(qū)整體表現(xiàn)為“南北分區(qū)、東西分異、多物源、多期次”的沉積特征,其中北部井巖心觀(guān)察均為水下環(huán)境,主要以水下扇沉積為主。西南部B-2井粒度分析顯示以懸浮總體和跳躍總體為主,反映扇三角洲沉積;向東至B-19井見(jiàn)包卷層理(圖2),表明沿?cái)鄬影l(fā)育小型滑塌扇沉積。

圖2 莫里青油田雙二段高分辨率層序及沉積微相劃分(B-2井)

圖3 莫里青油田SQ2-SQ5層序地震剖面

圖4 莫里青油田SQ2層序地震相、地震屬性及沉積微相

通過(guò)巖—電—震綜合分析進(jìn)行沉積微相的精細(xì)劃分(圖2,4),將研究區(qū)主要物源約束在層序格架內(nèi)部(圖3):其中SQ2以西部物源為主,研究區(qū)內(nèi)主要表現(xiàn)為近源扇三角洲前緣沉積,巖心觀(guān)察顯示研究區(qū)以西可見(jiàn)到扇三角洲水上沉積部分;SQ3受西部扇三角洲與北部水下扇沉積共同作用,SQ4則以北部水下扇沉積為主,西南部扇三角洲亦有發(fā)育;而研究區(qū)西北緣和東南緣受主控?cái)鄬踊顒?dòng)影響,SQ2-SQ4均有水下扇發(fā)育。

2.2層序格架內(nèi)部?jī)?chǔ)層展布分析

在層序地層格架控制下,結(jié)合試井、測(cè)井及動(dòng)靜態(tài)資料,可確定研究區(qū)油藏層序地層位置。研究表明,雙陽(yáng)組二段油氣藏主要分為A,B區(qū)塊2個(gè)部分;C區(qū)塊東南部則為新增油氣藏。

A區(qū)塊具有長(zhǎng)期持續(xù)沉降、短期臺(tái)地發(fā)育的構(gòu)造特點(diǎn),其儲(chǔ)層以中、遠(yuǎn)源水下河道砂體為主,端部水道的反復(fù)遷移與改道作用形成砂體的較大面積疊加連片,形成了以超覆砂巖體為主的油氣藏特征——面積大、厚度小,以巖性油氣藏類(lèi)型為主,主要分布于SQ4層序的低位體系域和高位體系域。SQ5早期北部物源萎縮,造成SQ5的上升半旋回早期對(duì)應(yīng)的低位體系域不發(fā)育,大套泥巖直接覆蓋在SQ4的高位體系域砂體之上,對(duì)油氣起到封堵作用,故高位體系域也能形成良好的油氣儲(chǔ)層。

B區(qū)塊具有早、晚期隆升,中期持續(xù)沉降的構(gòu)造特點(diǎn),其儲(chǔ)層以近源的扇三角洲、滑塌扇砂體為主。砂體的進(jìn)積作用形成多個(gè)獨(dú)立、厚層砂礫巖體,進(jìn)而形成以進(jìn)積砂巖體為主的油氣藏特征——面積小、厚度大,以巖性油氣藏為主,局部發(fā)育斷層—巖性油氣藏。主要分布于SQ2層序的低位體系域和SQ3層序的低位體系域,表現(xiàn)為在中期基準(zhǔn)面上升早期,由多個(gè)具向上“變深”非對(duì)稱(chēng)型短期旋回結(jié)構(gòu)的水道化砂體疊加組成的有利儲(chǔ)層(圖2)。

C區(qū)塊南部受莫里青一號(hào)斷層活動(dòng)影響發(fā)育近源水下扇沉積,SQ2-SQ4均有物源供應(yīng),以大套泥巖間的孤立型砂體為主,反映為短期基準(zhǔn)面上升時(shí)期,濁積扇沉積物以透鏡狀保存下來(lái),該基準(zhǔn)面旋回與A,B區(qū)塊具可對(duì)比性。從已開(kāi)發(fā)的C13-1井區(qū)SQ2來(lái)看,東南部物源影響范圍較大,沿?cái)鄬影l(fā)育小型水下扇或滑塌扇,形成孤立的透鏡型巖性油氣藏,導(dǎo)致該井區(qū)單井油氣產(chǎn)量差別較大;SQ3東南部物源持續(xù)供應(yīng),在C13-1井區(qū)可見(jiàn)小型水道砂體;SQ4時(shí)期東北部物源沿莫里青一號(hào)斷層向北遷移,扇體范圍向斷層方向有所收縮。

3 層序約束下相控隨機(jī)建模與儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

3.1相控隨機(jī)建模的原理及方法

儲(chǔ)層隨機(jī)建模,是以已知信息為基礎(chǔ),根據(jù)隨機(jī)函數(shù)相關(guān)理論,應(yīng)用隨機(jī)模擬方法,輔助地質(zhì)條件約束產(chǎn)生可選的等概率的儲(chǔ)層模型的方法。該方法承認(rèn)控制點(diǎn)以外的地區(qū)儲(chǔ)層參數(shù)分布存在一定的不確定性(隨機(jī)性)。因此,采用隨機(jī)建模方法建立的儲(chǔ)層模型是不唯一的,即針對(duì)同一儲(chǔ)層,應(yīng)用同一資料、隨機(jī)模擬方法可得到多個(gè)模型。通過(guò)各模型的比較與優(yōu)選,了解井間儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的不確定性,進(jìn)而滿(mǎn)足油田開(kāi)發(fā)決策在一定風(fēng)險(xiǎn)范圍的正確性[19-20]。

為降低隨機(jī)模擬的不確定性,應(yīng)在隨機(jī)建模過(guò)程中給隨機(jī)模擬算法加上約束條件,如精確的地層對(duì)比、沉積微相平面劃分等,這樣可以大大降低儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的不確定性。沉積微相圖代表沉積單元在不同沉積環(huán)境時(shí)的平面分布狀況,平面上沉積環(huán)境不同會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)層性質(zhì)差異較大。相控隨機(jī)建模就是基于該理論發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)盡可能減小儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中不確定性的技術(shù)。

3.2儲(chǔ)層預(yù)測(cè)思路及應(yīng)用效果分析

本文主要基于Petrel三維可視化建模軟件,采用等時(shí)地層格架建立、沉積巖相模擬、儲(chǔ)層物性模擬的三步建模法[21]。首先利用高分辨率層序地層學(xué)原理,以中短期旋回層序?yàn)閮?chǔ)層建模研究單元,基于雙二段13個(gè)基準(zhǔn)面短期旋回建立精細(xì)的等時(shí)地層對(duì)比格架;然后在格架內(nèi)建立不同級(jí)次的沉積微相模型,最后在高分辨率層序格架和沉積微相約束下建立儲(chǔ)層物性模型。通過(guò)對(duì)井網(wǎng)較密、開(kāi)發(fā)程度較高的A,B區(qū)塊層序內(nèi)部的儲(chǔ)層特征進(jìn)行擬合,實(shí)現(xiàn)相控隨機(jī)建模參數(shù)和模型的優(yōu)選,達(dá)到對(duì)開(kāi)發(fā)程度較低的C區(qū)塊進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)與優(yōu)選的目的。在莫里青油田主力油層的實(shí)際應(yīng)用表明,基于短期旋回層序建立的地質(zhì)模型更具科學(xué)性、等時(shí)性、成因連續(xù)性,能有效地揭示砂巖儲(chǔ)層的物性、非均質(zhì)性及夾層的分布規(guī)律。

圖5 莫里青油田雙二段儲(chǔ)層孔隙度、滲透率、含油飽和度模型

根據(jù)Petrel軟件應(yīng)用效果分析,雙二段相控屬性模擬(圖5)與地震相、地震屬性(圖4)及試油等數(shù)據(jù)具有很好的吻合性,含油儲(chǔ)層在層序內(nèi)部的分布特征與本文研究基本一致。進(jìn)而通過(guò)優(yōu)選出的模型,在C區(qū)塊南部雙二段SQ2-SQ4層序共預(yù)測(cè)出6個(gè)有利含油儲(chǔ)層。其中過(guò)C13-1井的一號(hào)含油儲(chǔ)層發(fā)育于SQ2層序短期基準(zhǔn)面上升期,該儲(chǔ)層面積約為0.631 km2,孔隙度10%~18%,滲透率(9.87~78.96)×10-3μm2,含油飽和度35%~55%。目前新井C13-4投產(chǎn)20 t/d,是對(duì)該含油儲(chǔ)層很好的驗(yàn)證。

4 結(jié)論

1)針對(duì)陸相多物源湖盆的沉積特征,巖—電—震相結(jié)合,以各主物源形成的較大規(guī)模沖刷不整合及與之對(duì)應(yīng)的整合面為界面特征進(jìn)行層序劃分,從而將主物源約束在層序格架內(nèi)部,同時(shí)利用主控?cái)鄬踊顒?dòng)期次的一致性可進(jìn)行各物源間的層序?qū)Ρ取?/p>

2)首次將研究區(qū)雙陽(yáng)組二段劃分為4個(gè)四級(jí)層序(對(duì)應(yīng)基準(zhǔn)面中期旋回),并劃分出體系域和13個(gè)基準(zhǔn)面短期旋回,建立了莫里青油田高分辨率層序地層格架。

3)對(duì)莫里青油田而言,低位域和高位域砂體均可能成為儲(chǔ)層發(fā)育的有利場(chǎng)所;按基準(zhǔn)面旋回特征分析,有利含油儲(chǔ)層發(fā)育的短期旋回,在(扇)三角洲前緣和水下扇中扇亞相主要出現(xiàn)在中期基準(zhǔn)面上升早期及下降晚期。

4)基于高分辨率層序地層研究進(jìn)行相控隨機(jī)建模,由已知推未知,由簡(jiǎn)單到復(fù)雜,促進(jìn)地質(zhì)概念向模型轉(zhuǎn)化,實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層研究由定性分析向半定量、定量化分析的轉(zhuǎn)變。該方法成功在莫里青油田C區(qū)塊南部雙二段SQ2-SQ4層序預(yù)測(cè)出6個(gè)有利含油儲(chǔ)層。

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(編輯黃 娟)

Applicationofhigh-resolutionsequencestratigraphyframeworkinreservoirprediction:Acasestudyof2ndmemberofShuangyangFormationinMoliqingOilfield

Hu Yuan1, Chen Kaiyuan1, Zhao Lei1, Sun Yang1, Li Geng2

(1.SchoolofEnergyResources,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China;2.MIEnergyCorporation,Songyuan,Jilin138000,China)

With multiple sources and multiple stages for strike-slip, the Moliqing Fault Basin has a complicated fracture pattern, and the source stage and reserve distribution still remain discussing. By means of high-resolution sequence stratigraphy, combining lithologic, electric and seismic data together, the 2nd member of the Shuangyang Formation in the Moliqing Oilfield has been divided into 4 4th-grade sequences (equivalent to mid-term base-level cycles) and 13 short-term base-level cycles. A high-resolution sequence stratigraphy framework of the Moliqing Oilfield has been established. Grain size, seismic attribute and facies analyses have been applied to study sediment-ary micro-facies. Using facies-constrained stochastic modeling method, the reservoir distributing features of high-exploitation blocks A and B have been fitted and the optimal parameters and models have been selected. Then these parameters are applied to the reservoir prediction in blocks C and D which are in low exploitation degree. Six oil-bearing reservoirs in the 2nd member of the Shuangyang Formation in the south of block C have been predicted with this method. The change from qualitative analysis to semi-quantitative and quantitative analyses in reservoir research provides more reliable foundation for the exploration and development of lithologic reservoirs.

high-resolution sequence stratigraphy; facies-constrained stochastic modeling; reservoir prediction; 2nd member of Shuangyang Formation; Moliqing Oilfield; Moliqing Fault Basin

TE122.2+4

A

1001-6112(2013)01-0098-06

10.11781/sysydz20130117

2012-03-08;

2012-12-10。

胡源(1986—),男,碩士,從事層序地層學(xué)和油藏描述研究。E-mail: huyuank2006@yahoo.cn。

中國(guó)石油科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目(2011D-5006-0303)資助。

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