复杂油藏井震联合等时地层对比技术与应用——以大港王徐庄油田为例

刘文岭,王大星,萧希航,侯伯刚,黄晓娣,吴　勇,马水平

(1.中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院,北京100083;2.中国石油天然气股份有限公司大港油田分公司第二采油厂,河北黄骅061103)



复杂油藏井震联合等时地层对比技术与应用
——以大港王徐庄油田为例

刘文岭1,王大星2,萧希航2,侯伯刚1,黄晓娣2,吴勇2,马水平2

(1.中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院,北京100083;2.中国石油天然气股份有限公司大港油田分公司第二采油厂,河北黄骅061103)

复杂断块、复杂岩性、复杂地层油藏受复杂断裂体系、岩性和地层尖灭或剥蚀的影响,准确合理地开展地层对比难度大。油田现场的地质分层数据往往沿用不同历史时期测井资料解释的结果,存在着不同程度的错误分层问题,因此,在老油田重构地下层位认识体系很有必要。以大港王徐庄油田为例,在总结井震联合分层方案和细分层统层对比准则的基础上,建立了声波引导地震约束模式控制等时地层对比技术,将声波时差曲线引入到地质分层工作之中,提高了含钙质较高、致密或含有较大泥岩段储层地质分层的品质。井震联合等时地层对比技术的应用,有效地提高了大港王徐庄油田地质分层的精度,为复杂油藏开展细分层和不同层系单独分层提供了新的技术手段。

复杂断块油藏;复杂岩性油藏;高含水油田;地质分层;井震联合

依据测井资料开展地层对比,进行合理的地质分层,是油气田勘探开发中必不可少的工作,长期以来发展了许多先进的技术和方法。20世纪60年代,我国的石油地质工作者依据陆相盆地多级次震荡运动学说和湖平面变化原理,在大庆油田会战中创造出适用于湖相沉积储层精细描述的“旋回对比、分级控制、组为基础”的小层对比技术[1]。20世纪80年代中期,在小层沉积相研究的基础上,又将这一方法进一步发展为“旋回对比、分级控制、不同相带区别对待”的相控旋回等时对比技术,使之更加适用于湖盆中的河流-三角洲沉积[1]。20世纪90年代中期,经邓宏文教授介绍[2-3],高分辨率层序地层学传入我国后,受到我国学者的广泛关注,进一步掀起了陆相沉积层序地层学研究热潮[4-13]。邱桂强等[4]依据三维地震资科和钻井资科的综合解释结果,建立了东营凹陷三角洲沙三段中亚段的高分辨率地层格架;李忠等[5]利用高分辨率层序地层学方法对川东地区TMC气田某区块石炭系碳酸盐岩地层横剖面进行了高频层序划分;李明娟等[6]在济阳坳陷上古生界地层对比研究中,根据层序界面的标定结果,借助于测井约束反演技术,在区域地震剖面上对层序界面进行了追踪解释,建立了层序的等时地层格架;彭海艳等[7]和周祺等[8]分别在鄂尔多斯盆地利用测井、钻井和野外露头剖面等资料,对高分辨率层序地层学开展了应用研究;刘震等[9]以绥中36-1油田为例,总结了利用地震剖面确定小层等时界面、开展小层对比的基本规则;秦雁群等[10]在海拉尔盆地乌尔逊凹陷北部,建立了高分辨率层序格架,对研究区主要产油层段的层序地层位置重新进行了厘定;刘洪文等[11]采用Wheeler转换技术,在地震控制层位追踪的基础上,建立等时地层格架,对地震地层格架内部数据进行小层追踪,将层序地层学和地震沉积学结合起来,实现了东营凹陷研究区地质小层等时对比;陈欢庆等[12]利用电导率曲线开展单井解释,井间依靠测井曲线形态、地层厚度和沉积旋回组合变化等特征,在辽河西部凹陷研究区进行了地层等时划分与对比。这些研究借助层序地层格架理论,普及和推广了等时地层对比理念,如今等时对比已成为地质分层工作中的基本要求。随着计算机技术的发展,科技人员还积极推进地层对比方法由手工对比、人机交互对比向应用计算机开展信号处理和人工智能分析方向转变,增加了地层对比工作的现代科技含量,提高了地质分层的效率和质量[13-15]。

大型整装油藏等时地层对比相对容易实现,而复杂断块、复杂岩性、复杂地层油藏受复杂的断裂体系、岩性和地层尖灭或剥蚀的影响,采用常规的测井曲线旋回对比技术、相控旋回等时对比技术、高分辨率层序地层学综合分析对比技术时,测井曲线划分小层具有多解性和不确定性,等时、准确合理地开展地层对比难度大;同时,油田现场的地质分层数据往往沿用不同历史时期测井资料解释的结果,存在不同程度的错误分层问题。因此,开展复杂油藏实用有效的地层对比方法研究,重构地下层位认识体系,具有必要性。

针对油田现场实际生产需求,在对井震联合分层方案和细分层统层对比准则进行总结的基础上,将声波时差曲线引入到地质分层工作之中,建立了复杂油藏井震联合等时地层对比技术。该项技术以“声波引导、地震约束、模式控制、等时对比”为特色,强调井震联合多信息综合研究,在具有复杂断块、复杂岩性、复杂地层的“三复”特征的大港王徐庄油田不同层系单独分层和细分层对比中应用,形成了全油田可统层对比的新的地质分层方案,有效地提高了大港王徐庄油田地质分层的精度,为在全油田范围内把握各套地层的沉积分布规律,奠定了坚实的地质基础。

1　油田现场地质分层存在问题分析

王徐庄油田位于渤海湾盆地黄骅坳陷南大港断裂构造带[16],北起q85断块和q26断块,南至kou49断块以南的q100井,西起一断块的q620井,东到b39井,研究区面积287km2(图1)。该油田从上到下发育有沙河街组一段下亚段生物灰岩和沙二+三段砂岩两套油藏,按照区域位置和开发历程,该油田分为主体断块(一断块、二断块、三四六断块和五断块等)和南中段(七断块、q41断块、q50断块、q55断块、q56断块、q110-2断块、q26断块和q85断块等)两部分。与此相对应,在油田现场长期生产实践中,王徐庄油田存在主体断块和南中段两套地质分层方案(表1,表2)。由表1和表2 可见,在主体断块,砂岩油藏是按沙二+三段笼统分层,没有明确划分沙二段、沙三段,而南中段具有沙二段、沙三段的独立分层,无论是沙一段下亚段的生物灰岩油藏,还是砂岩油藏,主体断块与南中段都不具有对应分层关系。

王徐庄油田这种因区块而异,不统一、不细致的地质分层状况,对深化地质认识,把握油田全区

表1　主体断块地质分层方案

表2　南中段地质分层方案

储层分布格局,乃至滚动目标评价都具有不利影响。具体断块内还存在一定数量分层问题,影响基于小层的注采关系完善。为此,非常有必要对该油田开展重构地下层位认识体系研究[17]。

图1　研究区平面分布

2　井震联合地质分层方案重建

测井资料在油气勘探和开发过程中起着非常重要的作用[18],在地质分层工作中通常采用测井曲线连井剖面对比的方法,建立地质分层方案。对比大量的连井剖面(图2)发现,无论是主体断块的Es23-2T,还是南中段分层方案中的Es31,都对应着一套泥岩的底界。在此界面上声波测井曲线(AC)存在较大的回返,数值由大变小,也就是速度由小变大,存在明显的波阻抗界面,在地震剖面上应该具有明显的地震强反射。如果主体断块的Es23-2T界面产生的地震强反射和南中段分层方案中的Es31产生的地震强反射为同一地震同相轴,那么Es23-2T和Es31即为同一界面,也就是说主体断块和南中段的地层应该具有可对比性。

为了验证这一认识,将地质分层数据深时转换后,标到地震剖面上进行对比分析[19]。由图2地震连井剖面可见:原分层方案主体断块的Es23-2T对应南中段分层方案中的Es31(沙三段顶部泥岩段底界,也就是沙三砂岩段顶界),两者产生的地震强反射为同一地震反射同相轴。这一地震强反射在全区大部分区域都存在,可以连续追踪。这说明沙三段地层在全区是可以对比的,也就是说对于原来认为难以独立分层的沙二+三段,可以将沙二段和沙三段单独分开,进行独立细分层。沙三段地层划分依据是:Es31底界声波测井曲线存在较大的回返(由泥岩段进入砂岩段),地震剖面上表现为强反射。

图2　地震连井剖面(左侧及中部为主体断块,右侧为南中段)

Es31为沙三段顶部泥岩段底界,也就是沙三砂岩段的顶界。那么当沙一段下亚段底界面(全区有明显的强地震反射轴)和沙三段砂岩顶界面确定后,在两者之间出现的砂岩便是沙二段的砂岩。

通过骨干剖面和各断块剖面的对比,以尽可能多的细分为准则,生物灰岩地层(Es1x)沿用主体断块地层划分方案,砂岩地层(Es2+3)采用南中段地层划分方案,在主体断块将沙二段、沙三段单独分开,进行细分层,建立了沙一段下亚段、沙二段、沙三段全油田可统层对比的新的地质分层方案(表3)。

表3　地质分层方案对照

由表3可见,新的地质分层方案将王徐庄油田储层共分18个小层,加上Es1z底界,涉及小层界面共计19个。在新的地质分层方案中Es31对应主体断块的Es23-2T,Es21大体对应主体断块的Es23-1T(表3)。

3　细分层统层对比准则

建立了整体的地质分层方案后,具体到每一口井,如何开展精细的地质分层工作,仅靠以往的邻井对比分析,存在一定的局限性和盲目性,更加科学的技术方案是在建立全区的统层对比准则的基础上,在更高的层次上把握地质分层的质量和区域可比性。

3.1沙一段下亚段细分层统层对比准则

沙一段下亚段(Es1x)以沙一段中亚段(Es1z)底界为顶,分为Es1x1,Es1x2,Es1x31,Es1x32,Es1x33等5个小层进行全区统层。其中顶面测井曲线标志清楚,全区可对比;底部声波测井曲线(AC)通常有一个明显的台阶回返,台阶下方为沙一段下亚段生物灰岩主力层,以AC曲线的这一特征为控制进行全区对比。

通过多条骨干剖面和各断块剖面的对比,总结了如表4所示的Es1x小层曲线形态模式,建立了如下沙一段下亚段细分层与测井曲线模式控制统层准则:

1) Es1x1小层:自然电位(SP)无响应,其它曲线呈薄层锯齿状,一般在底部呈现4个或更多个薄层;

2) Es1x2小层:SP无响应,其它曲线呈松塔状,底部有1个薄层(钙尖),“松塔”下方通常有另一个薄层;

3) Es1x31小层:SP无响应,其它曲线多数断块上部有2个薄层,其下发育1个相对较厚层或多个薄层;

表4　沙一段下亚段地质小层测井曲线形态模式

4) Es1x32与Es1x33小层:Es1x33小层SP通常有响应,AC和GR降低,有明显台阶,台阶回返处划分为Es1x32界面,下方较厚储层的底界为Es1x33小层。

3.2沙二段细分层统层对比准则

沙二段划分为Es21,Es22,Es23,Es24,共4个小层。经上述井震联合对比确认,主体断块原分层Es23-2T对应的是南中段的Es31,即沙三泥岩段底界、沙三砂岩段的顶界。那么在其之上(沙三砂岩段的顶界),沙一段下亚段(Es1x)底界以下的砂层就应为沙二段的储层。所以主体断块原认为不存在沙二段储层,经过上述研究认为应改变认识,即原Es23-1T至Es23-2T界面之间的砂层就是沙二段储层。

在沙二段分层中需要把握的另一个原则是,尽管沙二段整体为干旱时期沉积的地层,但沙二段后期为水进,为此当沙二段砂层较薄或存在泥脖子时,沙二段应从Es21开始分层。

在此基础上,以邻井同层砂岩曲线形态模式进行控制,开展沙二段小层统层对比。

3.3沙三段细分层统层对比准则

沙三段划分为Es31,Es32,Es33,共3个层段。Es31通常为较厚泥岩段沉积;Es32和Es33发育砂岩,Es32被细分为Es321,Es322,Es323,Es324,4个小层;Es33也被细分为Es331,Es332,Es333,Es334,4个小层。

主体断块原分层Es23-2T对应的是南中段的Es31,以Es31为标志层,注意泥脖子,考虑古潜山山顶剥失情况,参考邻井同层砂岩曲线形态模式,进行Es3的分层和区域对比。

4　声波引导地震约束模式控制等时地层对比技术

在总结上述井震联合分层与细分层统层对比准则的基础上,建立了声波引导地震约束模式控制等时地层对比技术。

4.1声波引导

以标志层声波曲线回返特征和泥岩段声波曲线形态特征为引导进行层组统层。就王徐庄油田而言,就是以Es1x底部与Es31泥岩段底界AC曲线回返特征、Es31泥岩段AC曲线形态特征(图3)为引导,进行大套层组统层。

4.2地震约束

以标准层地震反射特征为约束,区分井资料难以划分的层段。例如,当在测井曲线上难以确认地层是沙二段还是沙三段时,可以采用将分层数据深时转换标到地震剖面上,以已知标志层地震反射同相轴约束分层的方法,进行井震联合分层。如图4所示,原分层方案将沙一段下亚段以下的砂岩地层划为沙三段地层(图4中原分层Es23-2T对应Es31,为沙三段砂层顶界),经地震标定确认Es31界面后,新的分层方案将这套砂岩正确地划归为沙二段地层(图4右侧白色方框内)。

4.3模式控制

利用声波时差、伽马等曲线对含钙质较高地层和致密层响应敏感的特点,以特殊岩性区域曲线形态模式和邻井同层砂岩曲线形态模式进行控制(表4,图3),开展小层细分与统层对比。

4.4等时对比

在渤海湾地区,对于泥岩段较长的地层(如沙三段顶部泥岩段),在其底部,声波测井曲线(AC)存在明显的回返特征(图3),数值由大到小,也就是速度由小到大,存在明显的波阻抗界面,在地震上表现为可全区追踪的连续强反射,大的地震同相轴在沉积上具有等时性,因此以这种声波测井曲线特征控制分层对比具有等时性。如图3和图4所示,Es1x32,Es31两处AC曲线回返对应2个地震同相轴,以这两处AC曲线的回返特征和Es31泥岩段的AC曲线特征为约束,以小层测井曲线模式为控制,避免窜层,体现等时性。

图3　声波曲线在分层中的作用示意

图4　地震约束分层示意

5　重构地下层位认识体系成果

采用上述建立的声波引导地震约束模式控制等时地层对比技术,分沙一下亚段、沙二段和沙三段3套层系,开展王徐庄及其以南扣村地区20个断块454口井的地质对比细分层工作,重构地下层位认识体系取得新认识。

5.1地质分层成果

本次研究在沙一段下亚段采取主体断块的原分层方案,而沙二+三段地层则采取南中段的分层方案。为此,在本次研究的地质分层数据中,主体断块仅沙一段下亚段各小层与原方案具有可比性,而沙二+三段的各个小层因为重新命名、重新划分和对比,与原方案各层位的名称和深度值已完全没有可比性;对于南中段的各个断块,则主要在沙二段和沙三段具有可比性。

以上述可比层位作对比,分主体断块和南中段两个区域,对地质分层成果进行了统计分析。

5.1.1主体断块可比层位变化情况

主体断块参与统计的断块包括一断块、二断块、三四六断块、五断块、q119断块和qn9x1断块,共计249口井。其中收集到原方案分层数据的井有184口,其它井为完全重新解释的井,这里仅对这184口井进行对比统计分析。在全部19个层位中,可对比层有7层,包括Es1z,Es1x1,Es1x2,

Es1x31,Es1x32,Es1x33和Es31(Es23-2T),可比数据量1077个,其中绝对误差小于1m,变化不大的数据点占43.5%,也就是说,在可比层位中对近60%的层位进行了调整,其中调整幅度大于3m,变化较大的数据点294个,占27.3%。由此可见,本次研究对主体断块可比层位分层数据进行了较大规模的调整。再加上12个不可比的层位的重新分层,主体断块的地质分层较原方案发生了根本的变化。

5.1.2南中段可比层位变化情况

南中段参与统计的断块包括七断块、q41断块、q50断块、q55断块、q56断块、q110-2断块、q26断块和q85断块,共计127口井。其中收集到原方案分层数据的井有103口,其它井为完全重新解释的井,这里仅对这103口井进行对比统计分析。可对比层位17层,可比数据量1148个,其中绝对误差小于1m,变化不大的数据点占58.4%,也就是说对40%以上的层位进行了调整,其中调整幅度大于3m,变化较大的数据点369个,占32%。由此可见,本次研究对南中段各断块的分层数据也进行了很大规模的调整。

5.2分层调整实例

地质分层实例表明,将声波测井数据引入到地质分层工作中,采用声波引导地震约束模式控制等时地层对比技术,能够有效提高地质分层的质量。

5.2.1一断块q616-1井分层调整情况

Es1z较原方案下移大于7m,Es1x32划在声波曲线回返处附近(图5),其它层位也做了相应调整,对比图5原分层方案和新分层方案可见,新分层方案更加合理。

图5　q616-1井原地质分层方案(a)与新地质分层方案(b)对比

5.2.2七断块q661井分层调整情况

该井原解释方案中与邻井q14-6相比,Es321和Es322断失,断点的误开必然存在错误的地质分层问题[20]。重新解释后发现这两个层位是存在的,并不存在断失情况(图6)。

5.2.3q119断块q119-4井分层调整情况

根据沙一段下亚段底部AC回返特征,考虑到断层的存在,对该井沙一段下亚段分层和断失层位数据做了调整(图7)。

图6　q661井原地质分层方案(a)与新地质分层方案(b)对比

图7　q119-4井原地质分层方案(a)与新地质分层方案(b)对比

6　结束语

1) 建立的复杂油藏井震联合等时地层对比特色技术,以“声波引导、地震约束、模式控制、等时对比”为特色,强调井震联合多信息综合研究,特别是将声波时差曲线引入到地质分层工作之中,这不同于现有技术仅采用自然电位曲线、电阻率曲线和伽马曲线等常规测井资料进行地层对比的做法。当复杂类型油藏中含钙质较高、岩性致密或含有较大泥岩段时,对声波传播速度具有较大影响,这在声波时差曲线和地震剖面中通常都具有明显的响应,以此为基础,引入声波时差曲线,实现井震联合等时对比,有利于提高复杂油藏地质分层品质。该项技术为复杂油藏开展细分层和不同层系单独分层提供了有效的技术手段,在我国陆相复杂断块、复杂岩性和复杂地层油藏中具有良好的应用前景。

2) 大港王徐庄油田主体断块自1970年全面投入开发以来,一直按沙二+三段笼统分层,没有明确划分沙二段、沙三段,并且认为因尖灭或剥蚀,基本没有沙二段地层,认为主体断块的砂岩地层主要属于沙三段沉积。本文经过井震联合对比发现,在王徐庄油田主体断块沙二段、沙三段均有沉积,且可以独立分层。采用所建立的声波引导地震约束模式控制等时地层对比技术,在主体断块将沙二段和沙三段单独分开,进行细分层,建立了沙一段下亚段、沙二段、沙三段全油田可统层对比的新的地质分层方案。井震联合等时地层对比技术的应用,有效地提高了大港王徐庄油田地质分层的精度,为在全油田范围内把握各套地层的沉积分布规律和开展基于正确层位认识体系完善注采关系、分层注采奠定了坚实的地质基础。

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(编辑：顾石庆)

Isochronous stratigraphic correlation of logging-seismic combination for complex reservoirs:a case study from Wangxuzhuang oilfield

LIU Wenling1,WANG Daxing2,XIAO Xihang2,HOU Bogang1,HUANG Xiaodi2,WU Yong2,

MA Shuiping2

(1.ResearchInstituteofPetroleumExplorationandDevelopment,PetroChina,Beijing100083,China;2.No.2OilProductionPlant,DagangOilfieldCompany,PetroChina,Huanghua061103,China)

Since complex fault block reservoir,complex lithologic reservoir and complex stratigraphic reservoir are dominated by complex fracture system,lithology,and strata pinching-out or erosion,accurate and reasonable stratigraphic correlation in these reservoirs is challenging.Geological stratification database is usually established on the interpretations of logging data at different times and some errors and inaccurate interpretations may be generated due to the data quality and human factors.Therefore,it is necessary to reconstruct the underground stratigraphic recognition system for mature oilfields.We focus on Wangxuzhuang oilfield in Dagang oilfield.The isochronous stratigraphic correlation with sonic log characteristic guidance,seismic horizon constraint and well log mode control is established based on the conclusion of well logging-seismic data stratification scheme and subdivision strata comparison principles.Sonic logs are introduced to the geological stratification,which significantly help to better understand the reservoir geology characteristic,especially for those reservoirs with high content of calcium,tight formation,or large shale section.This technique not only effectively improves the accuracy of geological stratification in Wangxuzhuang oilfield,but also provides a novel method for the correlation refinement of complex reservoirs and division of different layer system.

complex fault block reservoir,complex lithologic reservoir,high water-cut oilfield,geological stratification,logging-seismic combination

2015-07-22;改回日期：2016-01-12。

刘文岭(1966—),男,博士,高级工程师,主要从事油藏地球物理、精细油藏描述与储层地质建模方面的研究工作。

国家科技重大专项(2016ZX05010-001)资助。

P631

A

1000-1441(2016)04-0540-10DOI:10.3969/j.issn.1000-1441.2016.04.009

This research is financially supported by the National Science and Technology Major Project of China (Grant No.2016ZX05010-001).