曲流河废弃河道识别及其对低油柱油藏水平井着陆的影响——以渤海湾地区曹妃甸油田Lm943砂体为例

孟　鹏，苏彦春，冯　鑫，郭敬民，汪　巍，朱玉国（中海石油天津分公司渤海石油研究院,天津300452）

曲流河废弃河道识别及其对低油柱油藏水平井着陆的影响
——以渤海湾地区曹妃甸油田Lm943砂体为例

孟鹏，苏彦春，冯鑫，郭敬民，汪巍，朱玉国
（中海石油天津分公司渤海石油研究院,天津300452）

曹妃甸油田Lm943砂体为边水油藏，经过10年的开发，边水已上升为次生底水，对后期挖潜水平井的避水高度提出了更高要求。通过定向井和水平井资料进行废弃河道识别，无井区域采用砂顶高度法预测废弃河道，刻画单河道内部砂体，建立沉积微相平面图；结合曲流河废弃河道野外露头，分析水平井入层位置对避水高度的影响。为指导水平井精确着陆和曹妃甸油田今后综合调整方案中水平井的实施提供依据。

渤海湾地区；曹妃甸油田；废弃河道；边水油藏；低油柱油藏；水平井着陆精度

以河流相砂体为储集层的油田进入高含水期开发阶段，对于低油柱边水油藏来说，避水高度是水平井挖潜时要考虑的一个重要因素。连片分布的曲流河砂体内发育的废弃河道，不仅增加了河流相储集层的非均质性，而且还会影响水平井着陆的精度和避水高度，从而影响水平井的挖潜效果。对于废弃河道的识别，国内学者已经取得了众多研究成果[1-9]，但前人对废弃河道的认识主要是用于剩余油分布的研究，鲜有用于指导水平井精细着陆的报道。本文用海上油田丰富的水平井电性资料有井区域识别废弃河道，采用层拉平下的砂顶高度法预测无井区域废弃河道，刻画单河道内部砂体，建立沉积微相平面图，以期为低油柱油藏水平井的精确着陆提供可靠依据。

1　曹妃甸油田Lm943砂体概况

曹妃甸油田是渤海湾地区第一个采用单砂体水平井开发的以河流相砂体为储集层的油田，Lm943砂体是曹妃甸油田新近系明化镇组下段的主力含油砂体（图1），为曲流河沉积，油藏类型为边水稠油油藏（地层原油黏度142 mPa·s），油柱高度低，砂体中心部位油柱高度一般为12 m，而作为综合调整挖潜对象的砂体边部油柱高度一般6~10 m.自2004年至今已经历10年的高速开采，进入了高含水阶段，平均含水率达到89.86%.近两年实施的过路井证实，边水已上升为次生底水。鉴于研究区废弃河道以泥质沉积为主，砂体平面上发育的废弃河道会影响水平井着陆精度及避水高度，有必要开展废弃河道的精细识别研究。

图1　曹妃甸油田Lm943砂体顶面构造（a）及剖面（b）

2　单河道划分及识别

建立精细等时地层格架是储集层砂体解剖研究的前提和基础，也是砂体解剖工作的重要一步，在等时地层格架的基础上，以经典曲流河沉积模式为指导，结合前人的研究成果，开展单河道识别与划分研究。

文献［5］在划分单河道时主要建立了3种单河道拼合模式：①同一单层不同时间段的多个单河道的拼合，每个单河道内部又包含一个或多个点坝，在该模式中，各单河道的顶面层位海拔存在差异或各单河道规模不同，另外，在河道边部存在废弃河道；②同一单层同一时间段的多个单河道拼合，每条单河道内又包含一个或多个点坝，在该模式中，单河道之间存在溢岸砂体或泛滥平原沉积，同时，河道边部存在废弃河道；③同一单层同一时间段的同一河道经多次改道形成的点坝复合体，其本身就是一条单河道。

根据上述模式对Lm943砂体展开分析，结合研究区物源方向，通过河道砂体顶面海拔差异、河道砂体厚度差异、废弃河道沉积物、不连续河间砂岩等研究，认为Lm943砂体为同一单层同一时间段与同一单层不同时间段的多个单河道拼合模式。进一步结合Lm943砂体厚度分布（图2），Lm943砂体为同一单层内同一时间段3条单河道（东部、中部和西部）拼合而成，其中西部和中部河道为同一单层同一时间段的两条河道拼合，东部河道为同一单层不同时间段的河道拼合。

图2　曹妃甸油田Lm943砂体厚度等值线

通过骨架砂分布可以确定每条河道不同点坝的位置。从图2可以发现，沿河道展布方向，砂体厚度较大的区域呈现出明显的串珠状特征，与点坝在曲流河沉积中的分布模式拟合较好，通过砂体厚度可以大致识别点坝所在位置。

3　废弃河道识别及平面分布

3.1有井区域废弃河道的识别方法

（1）用定向井电性资料识别废弃河道废弃河道在废弃前为正常河道，底部为正常的河道沉积，但砂体厚度较薄，通过大量的定向井资料统计，Lm943砂体底部为2~3 m的河道砂体，电阻率曲线表现为底部为尖突状箱形或钟形；上部为泥岩或砂泥岩交替沉积，电阻率曲线表现为靠近泥岩基线的平直状或锯齿状（图3）。通过单井测井曲线，结合砂体厚度分布，在平面上勾勒出废弃河道的大概范围，根据钻遇废弃河道的井点呈不连续性分布，可以进一步确定废弃河道在未钻遇井点间的分布。

（2）用水平井电性资料识别废弃河道陆上油田主要依靠密井网来识别废弃河道[1-4]，而海上油田井距较大，一般300~500 m，很难做到像陆上油田那样依靠密井网来识别废弃河道，但海上油田的优势是水平井较多，特别是曹妃甸油田是渤海湾地区第一个采用单砂体水平井开发的以河流相砂体为储集层的油田，水平井在平面上基本控制着整个砂体的分布范围（图1a），因此可以通过水平井的电性资料来识别废弃河道和点坝。

图3　定向井电性资料识别曹妃甸油田Lm943砂体废弃河道分布

目前Lm943砂体上有21口水平井，水平段长度一般300~500 m.以A7H井为例，A7H井位于中部单河道内，结合地震反演资料（图4），A7H井水平段位于反射轴中间，不存在砂体切割和叠置现象，排除了A7H井钻遇多期河道的可能性。根据A7H井水平段自然伽马值的变化情况，可以在一个复杂的河道砂体内部识别废弃河道的存在（图5），即A7H井水平段斜深在1 805—1 835 m，1 864—1 940 m和2 040—2 060 m段自然伽马值突然增大，预示这3个井段发育废弃河道，相应地识别出4期点坝：点坝1斜深1 640—1 805 m，点坝2斜深1 835—1 860 m，点坝3斜深1 944—2 040 m和点坝4斜深2 040—2 060 m（图5）。

图4　过A7H井轨迹反演剖面

图5　A7H井自然伽马识别废弃河道

3.2无井区域废弃河道识别

在无井区域采用层拉平下的砂顶高度法可以预测废弃河道[5]。砂顶高度法是统计过路井顶部泥岩标志层所在海拔，在平面上进行插值，可以预测井间标志层（泥岩）顶面海拔，再通过地震追踪获得的砂岩顶面海拔，将两顶面的海拔相减，得到标志层（泥岩）厚度（图6）。

图6利用砂顶高度法识别废弃河道分布

图6中呈牛轭状或弯月状的泥岩厚度高值区，指示废弃河道分布的可能性比较大，与有井区域识别的废弃河道分布相一致；而泥岩厚度低值区与厚度较大的串珠状骨架砂（图2中的点坝）区域吻合得较好。

3.3废弃河道规模

文献［10］和文献［11］对高弯度曲流河给出了很好的经验公式，认为点坝厚度与活动河道的宽度具有一定的关系。文献［12］通过107个河流实例，对高弯度曲流河进行了研究，分析表明，当河道弯曲度大于1.7时，河流满岸深度（近似等于点坝砂体向上变细单旋回厚度）和满岸宽度具有较好的指数关系：

式中h——河流满岸深度，m；

w——河流满岸宽度，m.

Lm943砂体为曲流河砂体，根据点坝形态分析，曲流河曲率大于1.7，属于高弯度曲流河，通过统计研究区17口具有完整正旋回的过路井砂岩厚度，得到研究区曲流河满岸高度的范围，再通过经验公式的计算，最终得到Lm943砂体河道深度为5.0~8.2 m，平均6.8 m；河道宽度为80.6~172.7 m，平均129.4 m.

通过对水平段实钻废弃河道的宽度进行统计（表1），废弃河道宽度为65~118 m，平均95 m，与根据（1）式计算的宽度范围基本吻合。

表1　曹妃甸油田Lm943砂体水平井实钻废弃河道宽度统计

3.4 Lm943砂体废弃河道平面分布模式

在单河道刻画的基础上，以现代沉积实例及露头剖面为模式指导，在无井区域砂顶高度法识别废弃河道的基础上，结合测井资料的单井相划分，依靠平面上砂厚变化趋势，划分点坝及废弃河道等微相的分布，绘制成单成因微相平面展布图（图7）。

图7　曹妃甸油田Lm943砂体沉积微相

3.5动态资料验证

受废弃河道的岩性或物性遮挡作用，河道砂体平面连通性变差，在废弃河道附近形成遮挡型剩余油，这部分剩余油也是后期挖潜的“甜点”。A69H1井是2013年实施的一口加密水平生产井，与周边的A31H井、A17H1井、A60H井和A47H井距离200~230 m，这4口生产井累计产液量分别为99×104m3，130×104m3，37×104m3和93×104m3，且A69H1井投产时周边井含水率均在90%以上。A69H1井2013年1月投产，初期含水率40%，半年后含水率上升到60%，通过2年多的生产，累计产油量已达到4.5×104m3，取得较好的挖潜效果。

4　废弃河道对低油柱油藏水平井着陆的影响及实施效果分析

通过曹妃甸油田综合调整研究，以累计产油量5×104m3为经济下限，针对不同地层原油黏度、油藏类型的水平井布井下限进行了研究（表2）。

表2　不同地层原油黏度下水平井布井下限统计

对于低油柱油藏水平井随钻着陆时要尽可能地增加避水高度，即水平井着陆时进入储集层的深度越小，避水高度越高，而曹妃甸油田为河流相沉积，表现为正韵律的沉积特征，储集层上部为粉砂质泥岩或泥质粉砂岩，储集层物性较差，在随钻着陆时为了着陆到物性较好的储集层，要求进入储集层一定的深度，这与低油柱油藏的着陆要求是一对矛盾。总结曹妃甸油田水平井实施、生产情况等的经验和教训，结合旋转导向工具增斜能力（表3），制定了87°稳斜找油原则。进入油层后继续87°稳斜，进层半柱以3°增斜率增斜至90°时，进入储集层深度为1.5 m.使低油柱高度与正韵律这对矛盾在随钻着陆时深度上有一个理想结合点。

表3　旋转导向工具以不同稳斜角进入储集层并以3°增斜率增斜至90°时钻头进入储集层深度统计

结合图8分析废弃河道对水平井着陆及避水高度的影响，点坝砂体的顶面为h0，若水平井设计入层点刚好位于废弃河道处（入层位置1），由于废弃河道以悬浮的细粒粉砂质或泥质沉积为主，钻头进入h0深度后，由于废弃河道以悬浮的细粒粉砂质或泥质沉积为主，物性差，随钻电阻率偏低，继续87°稳斜找油，直至钻遇点坝砂体时，物性变好、电阻率升高，进入油层半柱后以3°增斜率增至90°着陆，此时深度为h2，距离点坝砂体顶面h0的距离为Δh2；若水平井设计入层点避开废弃河道，刚好在点坝处（入层位置2），在随钻跟踪时，进入点坝储集层会出现物性变好、随钻电阻率上升等特征，进入油层半柱后以3°增斜率增至90°顺利着陆，此时深度为h1，距离点坝砂体顶面h0的距离为Δh1；入层点在点坝处的水平井避水高度要比入层点在废弃河道处高Δh2-Δh1（图8）。

图8　废弃河道剖面及水平井随钻入层示意

根据实钻统计，Lm943砂体废弃河道宽度一般为65~118 m，以87°井斜角稳斜穿过废弃河道需要钻进2~4柱，垂深下降3~6 m，使得低油层厚度油藏的避水高度变低3~6 m.因此，在沉积微相精细研究下，准确识别出废弃河道的平面分布位置，在水平井设计时，入层点可避开废弃河道，提高随钻着陆精度，避免避水高度变低。

根据上述方法对曲流河废弃河道识别和分布模式研究，对水平调整井入层位置进行优化，在Lm943砂体实施了4口挖潜水平井（A69H1井、A58H1井、A24H1井和A26H1井）的随钻着陆，水平段避水高度均满足布井下限，油层钻遇率达100%，取得了较好的挖潜效果。

5　结论

（1）利用定向井和水平井资料对有井区域废弃河道进行识别，无井区域通过层拉平下的砂顶高度法预测废弃河道，利用经验公式和统计法计算了废弃河道的宽度；在识别废弃河道的基础上，对单河道内部砂体进行刻画，分析废弃河道平面分布模式，结合实际生产动态资料验证废弃河道分布的可靠性。

（2）根据曲流河废弃河道野外露头分析水平井入层位置对避水高度的影响，在指导调整井精确着陆中取得了较好的应用效果。

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Identification of Abandoned Channels in Meander River and Impact on Horizontal Well Landing Design in Low Oil Column Reservoir:A Case Study of Lm943 Sand of Caofeidian Oilfield in Bohai Bay Area

MENG Peng,SU Yanchun,FENG Xin,GUO Jingmin,WANG Wei,ZHU Yuguo
(Bohai Oilfield Research Institute,Tianjin Branch,CNOOC,Tianjin 300452)

Caofeidian oilfield is a fluvial facies and low oil column reservoir with edge water in Bohai Bay area.It has been developed by horizontal wells for 10 years,and now its edge water has become secondary bottom water in it,which puts forward higher requirement for late⁃stage development by horizontal well in terms of water⁃avoidance height.This paper identifies the abandoned channels in area with a few wells by using the data of directional wells and horizontal wells,predicts them by means of flattening the sand top height in area with no well,and presents the depiction of the internal sand bodies in single channel and draws the plan of sedimentary microfacies.Based on the abandoned channel outcrop in meandering river,the impact of layer position encountered by horizontal well on its water⁃avoidance height is analyzed for the purpose of guiding the accurate landing design of adjustment wells and providing the basis for comprehensive adjustment plan’s implementation of horizontal wells in Caofeidian oilfield in the future.

Bohai Bay area;Caofeidian oilfield;abandoned channel;edge water reservoir;low oil column reservoir;horizontal well land⁃ingprecision

TE112.24

A

1001-3873（2015）04-0475-05

10.7657/XJPG20150417

2014-11-24

2015-04-08

孟鹏（1972-），男，山东定陶人，工程师，开发地质，（Tel）13662094251（E-mail）mengpeng@cnooc.com.cn.