稠油与油砂非常规资源开发地质新技术与攻关难点

吴兆徽　吴进喜　刘西雷　韩卓　徐守余

摘 要 稠油油藏和极浅层油砂既是我国东部非常规资源目前的主攻方向，又是西部新区的主要油藏类型，但稠油油藏在岩心特征、沉积环境、油水关系、开发方式等各方面都有其特殊性和复杂性，是未来油田开发的难点。为此，近年研发了一系列新技术，用以满足地质和开发的需要。其中隔夹层三维空间展布研究技术的核心在于对隔夹层的高精度地质建模；稠油油藏水平井相关技术的关键，在于对水平井段孔隙度的偏移校正；自动定量判别沉积相技术，其关键环节在于生成加权函数综合获取特征值，特征值对应各自的沉积微相。目前仍在攻关的技术包括了稠油水淹规律评价、新区难预测储层攻关、稠油油藏模型数据库建设等等，其中数据库是首次对稠油区块模型数据的分类和汇总。稠油油藏地质研究的这一系列新技术与新的地质发现相互促进，不断发展，对解决新遇到的各类地质问题，深入认识我国东西部新区块，为准确布井和提质增效都起到了积极作用。

关键词 水平井 沉积微相 定量判别 模型数据库 综合评价

中图分类号：TE242.9 文献标识码：A

0概况

在近几年油价低迷的形势下，与低成本非常规资源相关的开发地质技术得到了重点发展，形成了不少与稠油和近地表油砂资源相关的新技术。该类新技术可分为已完善的技术和正在研发的技术两部分，具体包括隔层精细描述与预测技术、沉积微相定量判别划分技术、属性分析预测砂体技术、水平井地质设计技术、稠油油藏高精度地质建模技术等。此外，还有一些研究相对薄弱，需要进一步攻关的技术，比如开发过程中储层参数变化精细刻画技术、稠油油藏动态模型库的建设等方面。

总体来看，国内基础学科的技术水平，与国外存在明显差距，但在某些方面则存在一定优势。从沉积学来看，国内外研究水平基本相当，国内对陆相沉积学研究更有特色；从层序地层学学科来看，国外海相层序地层学理论体系和生产应用均取得较高水平，国内陆相高分辨率层序地层学正在深入研究之中；从储层描述学科来看，国外最早提出河流储层构型单元，实际划分基于开发层系，国内储层细分到韵律段，进行了储层构型研究更深入；从开发地震来看，国外对薄层研判较少，国内则形成了独立的专利技术，对小于五米薄层已能预测。从随机算法上看，国外建立了较成熟算法体系并形成了商业软件，国内以应用为主。

1稠油油藏水平井地质设计技术

经过多年的探索实践，稠油水平井应用领域全面拓展，每年设计的稠油水平井数量占到了油田总水平井的一半以上。目前稠油水平井应用领域广泛，从流体性质上看，适用于普通稠油、特稠油、超稠油；岩性上，主要用于中细砂岩和砂砾岩；物性上，用于高渗储层和中低渗储层；油层厚度上，应用于中厚油层和薄油层。

图1：水平井单井经济界限产油量

水平井井网地质设计的要领有以下三点：（1）在平面上，布井要位于油层构造高部位，距水区较远的位置，且保证合理井距；（2）垂向上，要井震结合确定的水平段，一般还要确保在油层中间偏下部位，以保证蒸汽向上扩展的空间；（3）要结合当前油价，根据经济开发技术界限确定深度合理的水平井井网。其中，井震结合确定垂向位置、对不同深度井的经济界限优化是过去水平井设计未重点考虑的两个因素（图1）。由于目前设计的水平井经济效益好，开发见效快，反过来推动了稠油热采水平井技术的发展，进一步诞生了很多水平井热采的分支技术。如水平井整体开发技术、水平井与直井组合开发技术、重力泄油技术、灰岩稠油油藏水平井开发技术、吞吐后期水平井挖潜技术、薄互层稠油水平井开发技术。目前，稠油油藏的工作重点正在向西部进军，重点攻关极浅层超稠油油藏，实现西部稠油新区的大规模高效开发。

2 岩石相与沉积相定量判别技术

目前虽然建模能满足常规的地质研究需要，在精细程度上存在欠缺，将来有望进一步探索定量判别划分技术，提高储层参数预测精度。

2.1综合特征值沉积微相定量判别技术

（1）参数选定：砂体厚度，孔渗及其变异系数和分选系数，粒度中值。

（2）各项参数得分值计算：最大值标准化法：Fi=Xi/Xmax且Fi=（Xmax-Xi）/Xmax

（3）各参数权衡系数确定：公式为：Qi=Vi/V总

其中：Qi—第i项参数权衡系数；Vi—第i项参数变异系数；V总—参数变异系数之和

公式中的变异系数V= /P， 为参数的标准偏差，P为不同相带某参数平均值。

在某沉积微相研究实例中，各参数权衡系数如下：厚度0.378、渗透率0.286、分选0.029、渗透率变异系数0.148、孔隙度0.039。

（4）沉积微相特征值确定。针对不同相带的物性参数分配不同的权衡系数，可以得出沉积微相特征值的计算公式：

T=Fh*0.378+Fk*0.286+Fkv*.148+Fvsh*0.089+Fmd*0.040+F *0.039+Ffx*0.029

其中：Fh—砂层厚度得分值；Fk—渗透率得分值；Fkv—渗透率变异系数得分值；Fvsh—泥质含量得分值；Fmd—粒度中值得分值；F —孔隙度得分值；Ffx—分选系数得分值。

通过取心井计算得出馆上段微相判别特征值，从而应用沉积微相定量判别模式，根据测井解释成果，计算出每个砂体的特征值，确定微相，然后应用多次定性赋值技术，利用计算机自动编制沉积微相平面图（图2）。

2.2贝叶斯判别分析法沉积微相定量判别技术

先建立沉积微相判别函数，根据取心井分析研究，建立各沉积微相与砂层厚度、孔渗、粒度中值、泥质含量等参数之间的判别函数。对沉积微相运用判别函数，判定某数据样品属于第几种微相。最后自动划分非取心井沉积微相，根据所建立的判别函数，对非取心井进行沉积微相定量判识，绘制主力沉积单元的沉积微相平面图，从而为后期采用“相控”方法，建立储层物性模型奠定基础。

3 稠油油藏水平井地质建模技术

水平井与直斜井的地质建模的差异关键在于对原始数据的处理上。同一位置的水平段AC值会明显偏大，造成孔隙度明显过大。某井区直斜井孔隙度一般在31～42%，水平井孔隙度一般在39～47%。因此，水平井孔隙度偏移校正技术是利用水平井数据时，最关键的一项技术，水平井数据处理方式与直斜井不同，集中体现在AC值的差异上，水平井段的AC值如果不进行校正，算得的水平井段的孔隙度，会远大于附近直斜井孔隙度（图3），甚至会超过了球体点接触排列所能达到的最大孔隙度。过去水平井属性校正的方法通过AC峰值之差完成的校正。新方法起名为“孔隙度均值偏移校正法”，根据直斜井和水平井的孔隙度平均值之差进行校正。新方法认为，同一空间内水平井、直斜井如果均匀分布，孔隙度均值应基本相同。基于该前提，对水平井参数进行偏移校正。

a.直斜井 b.水平井

图3：直斜井和水平井 值偏移校正直方图

传统的用峰值校正孔隙度的方法，会由于峰值不明显或存在多个尖峰，而造成尖峰对应错误，因此发明了新的均质偏移校正法，得到修正后的水平井水平段孔隙度回归公式：

=0.5512*AC-33.66，R=0.9577

在对 值完成校正后，水平段渗透率、含油饱和度仍为 的函数。水平井段 值偏移校正完成后，代入K、So回归公式，得到水平段渗透率：K=0.0577*e0.2743* ，水平段含油饱和度：So=100-100*100.54952*log（ /100）-0.63547* log（1000/Cond）+0.5116。因此，在孔隙度偏移校正的基础上，完成了水平井区的孔渗饱等地质模型。

4稠油油藏水驱剩余油评价技术

普通稠油水驱后，如何注蒸汽提高采收率，是实现普通稠油老区后续开发的关键技术，稠油水淹程度受粘度和外围开发方式影响，靠注聚区的低粘度部位水驱动用好，剩余油饱和度较低；热采区高粘度部位水驱动用差，油饱和度较高。

水驱流线水淹规律，从平面油饱和度场上看，水驱主流线比次主流线上水驱动用程度高。纵向上，层间水淹的动用程度重点与原油粘度有关，粘度小，水驱动用程度高，水淹较严重；原油粘度大，水淹程度较低。剩余油仍集中在主力时间单元。层内水淹由于层内正韵律油层以及重力分异作用，水沿油层下部驱动，底部水淹，驱油效率较高，上部剩余油更加富集。

5稠油油藏地质研究攻关难点

目前稠油油藏开发地质研究还存在不少问题，未来几年主要包括两方面需要重点攻关的技术难点：（1）稠油新区难预测储层攻关技术；（2）油藏动态模型库建设。

5.1稠油新区难预测储层攻关技术

西部新区产能建设主阵地向薄层、薄互层、油水过渡带延伸，向滚动勘探开发、整体水平井方向扩展，薄层储层预测、成藏规律研究油水关系、单成因砂体描述等技术成为制约油藏开发的关键。在新区产能建设研究时，常遇到井少，井间距大的情况，地震解释、储层反演技术攻关方面力度还不够，整体技术尚需攻关完善。因此需要进一步攻关的分支技术有：相干体分析、分频处理解释、属性分析预测砂体、多参数储层反演技术等。

5.2稠油油藏动态模型库建设

以胜利油田稠油油藏主要分布于十多个采油厂，多达七十余个热采开发单元，地质研究具有长期性和连续性，将所有油田的地质资料及不同时期的研究成果融合在一个平台下，有望获得最佳收益。

建设稠油油藏模型库，需备全各类数据资料，如基础井信息（坐标、井斜、曲线），地震数据，对比成果信息，取心井分析成果，不同时期的地质和开发动态资料，以及对地质图件库的管理。但由于稠油区块多，资料广，地质建模、数值建模软件多样不统一（Petrel、Direct、RMS、CMG等建模软件），以及未来各类建模软件和模型库的衔接问题，使得目前还没有形成一个统一的模型库。

通过近几年的建模技术交流和实践，先后有孤岛中二北、中二中、孤东9区、陈家庄南、陈25等多个河流相稠油区块建模；单2块、草104块、草128、草109等多个稠油区块进行了扇三角洲和水下扇的地质建模。通过三维建模技术，对非均质评价、水淹规律和剩余油分布规律都能够展开更深入的研究，为方案部署提供了坚实的地质依据。

6 结论

（1）在隔夹层的三维空间展布研究的基础上，总结了一系列提高隔夹层建模精度的相关技术：发现了不同开发方式对地质模型网格数的差异，根据开发方式是蒸汽吞吐还是蒸汽驱，确定地质建模的相应网格数；定义较多且合理的垂向网格；网格沿构造面方向，而非水平方向网格；重点落实岩石相和沉积相展布规律，实现高精度建模。

（2）水平井孔隙度均质偏移校正技术是新发现的一项关键技术，也是对传统技术的升级改善。该技术认为，同一区域、同一层位，均匀分布的水平井、直斜井的孔隙度均值应基本相同。基于该理论，对水平井孔隙度进行偏移校正。这同时也是对过去“AC峰值偏移校正技术”理论和应用上提升。

（3）随着大范围全区精细建模技术的应用和推广，老区和新区模型的不断补充，未来可能会实现胜利油田全区稠油油藏的“模型化”，为油藏跟踪研究奠定坚实地质基础，实现稠油油藏地质模型、开发数值模型的全区的统一管理，实现油区整体优化部署，以期在全球低油价的形势中，为油田焕发第二、第三次生命做出重要贡献。

基金项目：中石化科研先导“极浅层超稠油SAGD开发关键技术研究”（编号：YKY1203）。

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