海上中深层断块油田滚动开发研究及实践——以J油田沙河街组为例

孙红杰，金宝强，杨志成，郑 华

（1. 中海油田服务股份有限公司，天津 300450；2. 中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300452）



海上中深层断块油田滚动开发研究及实践
——以J油田沙河街组为例

孙红杰1，金宝强2，杨志成2，郑 华2

（1. 中海油田服务股份有限公司，天津 300450；2. 中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300452）

摘 要：J油田为渤海湾盆地典型的中深层复杂断块油田，具有总体储量探明程度低，潜力分布零散，评价难度大等特点，利用钻井、岩心、测井、测压、地震等资料，通过开展储层综合研究，明确了沙河街组物源方向、沉积主控因素、储层展布规律，并且结合区域油气成藏条件及油气分布规律分析，构建了油田相邻断块、层间、边部、水层恢复4类潜力及立体成藏模式。针对油田储层及潜力分布情况，建立了6种潜力兼顾评价模式，相继评价落实了13个潜力层及3个潜力断块，新增探明石油地质储量650×104t，优化调整后增加调整井15口，预计增加可采储量100×104t，实现了较好的经济效益。

关键词：中深层；复杂断块；沙河街组；储层展布；成藏模式

渤海湾盆地受晚期构造运动影响，断层十分发育，构造总体比较破碎。随着勘探、开发程度的不断提高，投入开发的大中型油田越来越少，复杂断块油田逐渐成为渤海油田开发的主要对象。受制于海上勘探作业成本及经济性等因素，断块油田仅有少数探井评价，储量探明程度相对较低，同时中深层油藏地震资料品质差［1］。开发阶段需要选用不同的技术组合进行评价研究，其关键是对老资料的反复认识［2］，同时完成开发与滚动评价的任务，推进油田的持续开发。随着近些年断块油田开发技术积累及实践［3］，目前渤海油田已形成较为成熟的断块油田滚动开发模式，获得了较好的开发效果和经济效益。

1 油田概况

J油田主要含油层位为沙河街组，油藏埋深海拔-1 600 ～ -1 900 m，构造上由一系列受走滑断裂控制的雁行排列断块组成，共6个断块，单个断块含油面积小于1 km2，属于典型的中深层复杂断块油田（图1）。沙河街组为扇三角洲沉积，储层横向变化快、叠置频繁，井网部署及实施难度大，6个主要断块中仅J-1、J-2和J-3井三个断块部分层位有井证实，探明石油地质储量800×104t，其余3个断块的地质储量均未证实，估算潜力层位及断块储量规模1 000×104t。总体看，沙河街组储层横向变化大，潜力规模较大，但分布零散，评价及开发难度较大。

图1 J油田沙河街组断块及原油分布图

2 储层展布规律研究

2.1 物源分析

重矿物作为砂岩碎屑物质的重要组成部分，随其他碎屑物质一起从物源区剥蚀、搬运、沉积。在搬运过程中，不稳定的重矿物随着搬运距离的增大而减少，而稳定重矿物的相对含量升高［4］。从探井及评价井的“金红石+锆石+电气石”稳定重矿物质量分数分析，J-2井最高，达到30%，J-3、J-5井仅为9%和3%，J-1、J-4井为24%和16%，可见J-1、J-2、J-4井区距物源较远，J-3、J-5井区距物源区较近。稳定矿物石英与不稳定矿物长石和岩屑的比值称为成熟系数，该值能够反映物源方向及搬运距离。对成熟系数进行统计，J-1、J-3井分别为0.95和1.16，J-2、J-4、J-5井分别为1.40、1.62和1.22，比值在0.95 ～ 1.62范围之间，南北向变化较小，综合判断物源来自东部。

2.2 沉积主控因素分析

2.2.1 单井层序划分

利用测井、录井等资料，选取沙河街组地层较全的井（1井）进行层序及旋回的划分，图2为J-1井层序旋回划分图，将沙河街组一、二段划分为1个完整的三级层序、3个体系域、4个准层序组及12个准层序。根据旋回及韵律特征，对每个小层的沉积微相进行划分，沙二段II油组以水下分流河道沉积为主，沙二段I油组以河口坝沉积为主，沙一段总体以泥岩沉积为主，储层厚度较薄，主要以远砂坝和浅湖沉积为主。

图2 J-1井地层层序及体系域划分

2.2.2 沉积主控因素分析

气候环境、构造运动、古地理格局和沉积基准面变化控制沉积体系演化［5］，湖平面变化及物源供给是最为重要的影响因素。低位域主要发育在沙二段沉积时期，地层底界与下伏地层形成明显下超，显示沉积物向盆地推进的过程，地震反射特征为叠瓦状，早期受基底凹凸不平影响，具“填洼补平”沉积特征，晚期水体逐渐加深，沉积范围扩大。总体看，物源相对充足，沉积范围较小，受进积叠加的控制，储层厚度相对较大；水侵域主要发育在沙一段早期，水体快速加深，越过初始湖泛面，湖盆范围迅速扩大，沉积物向盆地边缘退覆沉积，总体表现为正韵律薄层沉积；高位域对应于沙一段晚期，湖平面缓慢下降，水体范围最大，以纵向加积和进积为主，沉积以泥岩为主，储层相对较薄。

2.3 储层展布规律研究

2.3.1 测井相分析

通过岩心、薄片、粒度等资料分析，再结合测井资料的曲线形态进行标定，综合确定了沙河街组各井的测井相，共划分了5种测井相，分别为微齿或光滑的箱型及钟形、漏斗型、幅度微齿或线型、指状或尖峰状和线型，分别对应于水下分流河道、河口坝、支流间湾、水下天然堤和前扇三角洲5种沉积微相（表1）。

表1 沙河街组测井相与沉积微相类型及特征

2.3.2 地震相分析

地震相是指具有一定分布范围的、由地震反射层组成的三维地质单元，其反映地震属性的地震波形参数明显不同于相邻地区［6］。区别不同类型地震相的主要依据是地震反射的外部形状、内部结构以及反映其岩性变化的反射振幅、频率与连续性及其纵、横向变化特征，研究区大致可划分为杂乱、席状、透镜状和叠瓦状地震相。杂乱地震相为走滑断层边界附近受沉积和走滑双重控制的复杂带，一般储层不发育；席状地震相反映水进和高位体系域的稳定沉积，一般储层较薄，分布范围较广；透镜状地震相反映依附于沉积底面形态而充填沉积的厚层砂体，主要分布在沙二段早期；叠瓦状地震相代表低位晚期和水进期沉积的进积和退覆沉积，外形呈楔形，内部呈现叠瓦状，一般储层较发育（图3）。

图3 J油田沙河街组地震相类型

2.3.3 储层展布规律

随着湖平面加深，沙二段至沙一段沉积中心逐渐向东推移，沉积范围逐渐增大。沙二段II油组为低位域早期沉积，湖盆范围较小，沉积物供给丰沛，以填挖补平沉积为主，发育水下分流河道和河口坝微相为主；沙二段I油组为低位域晚期沉积，湖平面开始上升，水体缓慢加深，湖盆范围逐渐扩大，物源供给充足，形成向西多期叠加沉积，总体厚度较大，以发育河口坝微相为主；沙一段II油组为水进期沉积，水体快速加深，湖盆范围扩大，物源相对不足，以发育远砂坝微相为主；沙一段I油组为高位期沉积，水体最深，物源供给严重不足，以泥岩沉积为主，储层厚度薄，受湖平面缓慢下降影响，晚期局部区域发育水下分流河道沉积，储层较厚（图4）。

图4 J油田沙河街组沉积微相演化及分布图

3 断块油藏潜力分析及判别

3.1 区域油气成藏条件分析

勘探评价阶段，在J油田东块依附于走滑断层构造高部位自北向南钻探1口预探井和4口评价井，从而发现了东营组东二段、东三段及沙河街组沙一段、沙二段和沙三段油气层，平均收获油气层厚度为50.2 m，该评价结果进一步证实了研究区为一有利的含油气构造，具备良好的油气聚集条件，LZ凹陷中部在沙河街组沉积时期为深断陷，沙河街组厚约4 000 m，大段烃源岩为油气成藏提供了丰富的油源［7］，同时，大量排烃和成藏期均集中在东营组沉积末期，匹配关系好；物源区为东侧的胶辽隆起，有利储集相带在构造主体广泛分布，具备良好的储层条件；沙河街组沉积时期广泛发育多套高位期及水进期的纯泥岩，具有良好的盖层条件；受走滑断层控制，区内发育多条依附走滑断层的调节断层，这些断层与走滑断层共同组成多个断层圈闭，为油气聚集提供了有力场所；广泛发育的走滑调节断层与优质储层形成良好的复式油气运移通道；上部泥岩盖层与走滑大断层共同形成了顶部和侧向的遮挡，具备良好的保存条件。

3.2 基础地质资料分析

3.2.1 潜力分布及分类

J油田沙河街组共有6个断块/井区，5个断块各有1口探井，1个断块无探井。油田存在四类潜力，第一类为相邻断块，断块无探井或探井未钻遇油层，但相邻断块证实含油，主要分布在J-4、J-5及J-4井南断块；第二类为层间潜力，即探井钻遇油层顶、底部潜力，主要分布在J-1、J-2、J-3井区，第三类为边部潜力，即探井钻遇最低油层底界之下的潜力，主要分布在J-3井区；第四类为水层恢复潜力，即探井钻遇具有较好录井显示的油水同层、含油水层或水层，这些层的构造高部位具有较好潜力，主要分布在J-1、J-4井区。

3.2.2 油柱高度统计

在探井及前期开发井实钻结果分析基础上，对5个井区单一油藏的油柱高度进行统计，平均油柱高度为210 m。其中，J-2井区圈闭幅度较小，柱高度较低，仅30 ～ 40 m，J-1、J-3井区油柱高度较大，分别为240 m和320 m，J-5井区油柱高度为90 m。从油柱高度分布看，J-3井区附近为油气聚集最有利的区域，油柱高度最大，向南北两侧油柱高度逐渐减小，但在油气运移路径上的潜力断块均具有较好的成藏条件。

3.3 压力资料分析

利用电缆测压资料辅助开展砂体对比、确定油水界面，基本满足在探井数量有限情况下油田计算储量的要求［7］。利用取得的相同层位油层及水层的压力点开展回归分析，若不同层的油线平行，即为相同流体系统，反之为不同流体系统。利用油、水线交汇即可确定油水界面位置，从而可以判定是否存在潜力，也可计算潜力规模大小。例如，J-3井区沙二段I油组未钻遇油水界面，油底为-1 814 m。利用沙二段I、II油组取得的合格油层和水层压力点开展压力回归分析，结果显示沙二段I、II油组为相同流体系统，油水界面为-1 858 m，因此沙二段I油组油水界面较油底下推44 m，据此计算该油组油底下推潜力储量约100×104m3。

3.4 油气聚集规律及潜力分布

从J油田潜力类型、油柱高度分布、压力资料分析看，沙河街组具有整体成藏的特点，相邻断块、层间、油底下推及水层恢复四种类型潜力可靠程度较高，但各断块油气规模大小不一，主要与沟通油源断层及油气运移方向密切相关。J-1、J-3井区之间的断层向油源方向延伸最长，是油气向上运移的主要通道，两井区油柱高度最大，成为油气再分配的中转站，一部分沿着优质储集层向上倾方向运移，在南测的J-4、J-5和J-4井南区形成油气藏，但成藏规模逐渐变小，同时，受重力分异作用，轻质组分向高部位聚集，在充注断块内形成气顶，向南气顶规模逐渐增大；另一部分受断层活动影响继续向浅层运移，在东营组圈闭内二次成藏，由于运移路径较远，氧化作用增强，东营组原油以重质稠油为主（图5）。

图5 J油田沙河街组油气聚集规律及成藏模式

4 断块油田滚动评价开发实践

4.1 潜力兼顾评价模式

章志英等提出，定向井、丛式井钻井技术的发展、采油工艺技术的进步是实现滚动开发目标的重要保证［8］。针对J油田沙河街组存在的潜力类型，利用海上定向井开发的优势，制定6种兼顾挖潜模式开展滚动评价。层间潜力主要存在已钻油层顶或底部，通过优化井轨迹使之过路或加深评价潜力层位，结合储层展布规律研究成果，设计轨迹穿过较好的评价位置，若储层存在不确定性，适当增加领眼井；水层恢复潜力一般集中在已钻油层下部，存在一定隔夹层，一般与已钻油层为统一油水系统，只需在轨迹设计中增加少量进尺即可实现评价目的；边部潜力存在于油藏的构造低部位，一般在井网设计中部署注水井，评价该类储量需结合压力回归结果，通过优化注水井位置，准确评价油水界面位置及储量规模，同时要保证井网合理性；潜力断块评价无法依靠现有井网，需要利用带有评价性质的井或领眼，若同时存在多个目标，尽量兼顾评价以减小风险，若同时存在储层及油水界面两种不确定因素，需利用两口以上井逐一进行落实（图6）。

图6 J油田滚动评价开发模式

4.2 J油田滚动评价效果

J油田沙河街组先后部署了9口带有评价性质的开发井或调整井进行评价，共落实13个潜力层位和3个潜力断块，新增探明石油地质储量650×104t。针对油田地质油藏情况变化及增加储量，为完善井网及有效动用新增储量，先后5次进行随钻优化调整，共增加调整井15口，预计增加可采储量100×104t，油田采收率提高4.6%，并实现调整井当年产量贡献14×104t，滚动开发取得较好效果。

参考文献：

［1］王建立，明君，张琳琳，等. 渤海油田古近系地震储层预测研究难点及对策［J］.海洋石油，2014，34（4） ：44-48.

［2］葛政俊，崔燚.复杂小断块油藏滚动评价方法及实践［J］.内江科技，2012（4）：153-166.

［3］周海燕，刘书强，王为民. 歧口17-2油田滚动开发实践［J］.海洋石油，2007，27（4） ： 25-28.

［4］和钟铧，刘招君，张峰.重矿物在盆地分析中的应用研究进展［J］.地质科技情报， 2001， 20（ 4） ： 29-31.

［5］吴青鹏，倪联斌，吕锡敏，等.吐哈盆地台北凹陷西部侏罗系古、新近系沉积体系与演化［J］. 沉积与特提斯地质，2009，29（1）：84-91.

［6］高东升.埕岛东斜坡古近系地震相的类型与特征［J］.科技信息，2013（7）： 491-497.

［7］齐星星，文志刚，唐友军，等.辽东湾地区辽中凹陷优质烃源岩特征分析［J］.广东石油化工学院学报，2012，22（ 1） ：70-73.

［8］章志英，张建良，廖光明，等.江苏老区油田滚动开发的关键技术和措施［J］.石油勘探与开发，2001，28（ 4） ：83-85.

中图分类号：TE53

文献标识码：A

DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2016.02.056

文章编号：1008-2336（2016）02-0056-06

收稿日期：2015-10-29；改回日期：2016-01-04

第一作者简介：孙红杰，男，1979年生，硕士，主要从事油气田开发地质方面的研究工作。E-mail：sunhongj@cosl.com.cn。

Study and Practice on the Progressive Development of Offshore Medium-Deep Fault-block Oilfeld： A Case Study of Shahejie Formation in J Oilfeld

SUN Hongjie1， JIN Baoqiang2， YANG Zhicheng2， ZHENG Hua2
（1. China Oilfield Services Limited， Tianjin 300450， China； 2. Tianjin Branch of CNOOC Limited， Tianjin 300452， China）

Abstract：J Oilfeld， a typical complex fault block oilfeld with medium-deep burial depth in Bohai Bay Basin， is characterized by low degree of overall proved reserves， scattered distribution of potential reserves and increasing diffculty in the evaluation. Based on the comprehensive analysis of relevant drilling， core， logging， pressure and seismic data， the authors carry out the comprehensive study of reservoir， explicit the source direction of Shahejie Formation， controlling factors in sedimentation and the distribution rule of reservoir. Combined with the analysis of regional accumulation conditions， oil and gas distribution in J oil feld， 4 kinds of potential areas accumulation models i.e. oil-gas reservoir in the adjacent fault block， in the interlayer， in the edge and recovered from water layer are summarized in J Oilfeld. In view of the reservoir and the potential distribution in J Oilfeld， 6 kinds of potential and evaluation model are established and successively applied in the evaluation of 13 potential oil-saturated layers and 3 fault blocks with exploration potential. As a result， 6.5 million tons of proven oil geological reserves has been increased， 15 adjustment wells after optimizing and adjusting are deployed， and one million tons of recoverable reserves to be increased can be expected. Meanwhile， good economic benefts are also achieved.

Keywords：Medium-deep strata； complex fault block； Shahejie Formation； reservoir distribution； accumulation model