Correlation Technique and Application of Fluvial Strata Controlled by Complex Structure

Wenjun Zhang, Libing Wang, Lin Li, Zhaohang Ran, Jianbin Han

Bohai Oilfield Research Institute, Tianjin Branch of CNOOC Ltd., Tianjin

Abstract

Keywords

1.引言

目前，渤海部分油田已逐步进入中高含水开采阶段，精细地层对比技术是开展储层精细表征及后期油田治理、储量挖潜的最基本、最重要的地质研究关键技术。油田精细地层对比研究的方法发展到现在，前人累积了大量的研究成果，已经逐步形成了许多行之有效的对比方法。传统方法主要包括：“旋回对比、分级控制、相控约束、骨架闭合”等[1][2][3]。而20世纪80年代以来，国内外也开始将高分辨率层序地层学分析方法广泛应用到地层对比当中，形成了较为完善的一套地层对比模式和方法[4][5]。目前，随着地震精细解释技术的发展以及油田生产数据的不断完善，“井震结合，动静结合”的地层对比方法也逐步成熟[6][7]。而对于构造较为复杂的油田，特别是对比难度更大的河流相油田，在运用上述传统方法进行对比的过程中还存在较多的困难与矛盾，笔者在传统地层对比方法的基础上，以P油田为例，从模式分析的角度入手，阐述几种具有复杂构造背景的地层对比方法。

2.油田概况及存在问题

P油田构造位于郯庐断裂带东支、渤南低凸起带中段的东北端，是一个在基底隆起背景上发育起来的，受两组近南北向走滑断层控制的断裂背斜。油田主体夹持在两组走滑断裂带之间，一系列北东向及近东西向正断层将研究区构造形态进一步复杂化。P油田主力含油层系发育于新近系明化镇组下段及馆陶组，新近纪开始，该区已进入准平原化时期，形成了一套以河流相为主的沉积体系。明化镇组下段属于曲流河沉积，馆陶组为辫状河沉积，储层岩性为河流相沉积的陆源碎屑岩。

河流相油田在渤海及我国都占有相当重要的地位。河流相储层对比具有标志层确定困难以及横向相变快等特点，给对比造成了较大的难度。针对上述特点，我国学者总结了“切片对比、等高程对比”等针对河流相地层的对比方法，为攻克河流相地层精细对比的难关奠定了坚实的理论基础[1][4][8]。P油田是一个构造极其复杂的大型河流相油田，在运用“切片对比、等高程对比”等河流相传统地层对比方法时，在复杂构造区域，如“高地层倾角区、位于气云区的走滑断裂带、垒堑分界断层区”(图1)等存在着两个主要的问题：① P油田东支走滑断层带大多都位于气云区中，由于在井震标定及断点位置确定等方面缺乏地震资料的支持，地层对比难度较大；② 在对高地层倾角区及垒堑分界断层附近的复杂构造区域井进行对比时，地层厚度异常变化，与河流相地层发育特点不符，对比难度较大。

Figure 1.The distribution of complex structural areas in P Oilfield图1.P油田复杂构造区分布图

3.主要研究内容及关键技术

面对上述问题，旨在形成P油田复杂构造带精细地层对比模式，加深对比研究的精度和深度，为油田下部的低产、低效井治理，调整方案的编制与实施打下基础。针对油田各种复杂构造的影响，结合地质、地震、测井、油藏各专业技术，从构造、沉积、钻井等方面总结了3种地层对比模式，形成复杂构造河流相地层对比特色技术。

3.1.高倾角地层斜井对比技术

在海上油田的生产过程中，开发井大都从固定的海上平台延伸到各个目的井区，由于该种工程原因常常会采用井斜较大的定向井对一些井区进行开发，而在大井斜与较大的地层倾角的联合影响下，会形成一种视厚度上的误差，该误差常常影响着海上油田地层对比的精度[9][10]。如图2所示，A和B两口井从不同平台、不同方向同时钻入一套厚度均匀的地层，在具有同样的地层真实厚度(TST)的情况下，两口井通过井斜直接所测得的井上视垂直厚度(TVD)是存在差异的，由此通过TVD深度剖面进行地层对比的时候就会形成一种厚度上的误差。该误差与井斜、地层倾角以及井轨迹与地层倾向的空间关系都有联系，一般与前两者呈正相关。

Figure 2.The mode of inclined wells drilled in high dip formation图2.斜井钻入高倾角地层模式图

通过对这几种厚度与井斜角、方位角以及地层倾角等参数的关系分析后可以得到参数组合公式。通过计算，得到油田不同区域井的TST与TVD的比值是不同的：位于平台边缘井斜较大且具有高地层倾角的16区井的比值明显小于1，最低甚至小于0.5，该类区域的误差较大；而位于地层较平缓地区且离平台较近井斜较小的4区的井，其比值则几乎等于1，该类区域的误差较小。此外，通过该计算结果绘制2种厚度的区域展布图，还可以更加直观地对比该误差平面上的差异性，对误差较大的区域进行优先矫正(图3)。针对对比上的误差，主要可以通过Petrel软件编制相关算法得到TST与测井曲线数据的对应关系，从而通过 TST的连井对比剖面进行对比，矫正前的厚度异常现象在矫正后得到了较好的修正(图4)。

Figure 3.The plane distribution of 2 formation thickness图3.两种地层厚度平面展布图

Figure 4.The correlation diagram of formation profile before and after the correction of well deviation error in high dip formation图4.高倾角地层井斜误差矫正前后地层剖面对比图

3.2.气云区走滑断裂带地层对比技术

由于P油田东支走滑断裂带主要处于气云区中，在缺乏精细地震资料支持的情况下，区域构造模式分析的指导作用尤为重要。P构造区在新近纪-第四纪的新构造运动以来主要受右旋走滑应力控制，在油田的核心区两侧形成了2条近南北向的走滑断裂带，而主体区则发育一系列北东-南西向或近东西向的正断层，形成了一种“垒-堑”相间的构造形态。部分学者分析认为，该系列正断层是随大型走滑断层形成的伴生断层，而随着油田地震重处理资料的逐步完善，结合构造沉积演化规律，目前的研究认识主要认为：在区域弱走滑挤压背景下，古近系泥岩基底受早期基底隆起和区域热沉降差异作用，发生塑形形变，产生张性应力，形成了该类正断层，而断层在新构造运动右旋走滑应力的影响下被切割改造。当斜井钻遇切割的“错位区”时，在井上过走滑断层的断点处就会形成一种因原被切割的正断层所形成的“假断距”，明确该模式对研究区位于气云区的东支走滑断裂带井的地层对比具有重要的指导意义(图5)。

Figure 5.The pattern of cutting normal fault region of strike-slip fault图5.走滑断层切割正断层区域模式图

以研究区的B40ST01井及B45ST01井对比为例(图6)，该井组位于气云区内的东支走滑断层附近。早期的地层对比认为，B45ST01井上不存在断点，但其L80油组与邻井对比性较差，由于该区位于气云区，井上是否存在断点难以通过地震资料确定。通过该井组周边的断层空间展布特征结合上述对比模式分析认为，B45ST01井对比性差的原因是其钻遇了走滑断层切割正断层所形成的错位区，从而形成了地层重复的“假断距”所致，重复地层主要为L60与L70油组，而并非之前所认为的下覆L80油组。通过该方法确定了之前对比中未能识别的井上钻遇走滑断层断点，同时也可以确定由于气云区认识不清的走滑断层位置，明确了该井断点与断层的空间组合模式。

Figure 6.The application of comparison pattern of cutting normal fault of strike-slip fault图6.走滑断层切割正断层对比模式

对于注水开发油田，随钻测压数据、动态监测数据、示踪剂资料以及水淹资料等油藏动态数据是检验砂体连通性及地层对比正确性的有效手段。上述引用的实例中，B40ST01井为注水井，B45ST01井为采油井，两口井井距为270 m，B45ST01井投产在B40ST01井投注以后，B45ST01井初期含水率基本为0，投产近一年后也不超过10%，日产液量与日产油量也逐步下降呈衰竭生产的现象，充分说明了B45ST01井注水受效性较差，验证了两口井之间存在断层遮挡的现象，也佐证了上述对比方案的正确性。

3.3.基于区域同沉积作用研究的地层对比技术

河流相地层对比最为经典的对比方法“等高程”法认为，河道沉积其顶面距标准层(或某一等时面)应有基本相等的“高程”，不同时期沉积的河道砂，其顶面“高程”应不相同[8]。然而，在对研究区应用“等高程”法进行对比时，在部分区域总是发现一些地层厚度异常变化的区域。如图7所示，P油田4区南处于一条垒堑分界断层的下盘，位于堑块区域，从一条沿区块走向的近东西向对比剖面上来看，该区块地层厚度具有西薄东厚的特点，尤其以L50油组最为显著，在河流相地层中一般不会存在地层厚度变化如此之大的现象。在最初的研究中推测，发生该现象的原因是在区域的西侧存在一条小断层，导致地层缺失，造成了地层厚度的差异，但由于缺乏其他资料(此处地震资料难以判识该断层)及理论的支持，存在较大疑点。

Figure 7.Regional thickness difference of graben block in study area图7.研究区堑块区域地层厚度差异

针对产生该现象区域的构造演化背景入手，P油田垒堑相间的构造是在古近系泥岩基底之上受差异热沉降作用逐步形成，形成时间主要为古近纪之后的新近纪-第四纪。结合整体的构造沉降史，渤海盆地在新进纪由古近纪的断拗期转变为拗陷期，馆陶组几乎覆盖了整个盆地，为平原相沉积，表明盆地发生了整体沉降，同沉积断层不发育，主要是热沉降[11][12]。渤海盆地古近系由于断陷作用发育了大量同沉积性质的大断层，从沙河街组三段沉积期开始即从中始新世开始，渤海发生了巨大变化，盆地进一步拉张伸展，沉积区域扩大，同沉积断层活动强烈，沿控盆断裂定向分布着许多冲积扇、水下扇和扇三角洲[12][13]。如图8所示，根据以上构造演化背景分析，结合区内地震资料，认为渤海湾盆地虽然在新近纪同沉积作用不太发育，但由于主体区的古近系巨厚泥岩基底在新近纪-第四纪时期的弱走滑挤压背景下发生了差异热沉降作用，使得主要的新近系含油地层在沉积的时候形成了独特的垒堑构造。这些垒堑构造分界的正断层具有同沉积性质，根据断层发育的背景分析认为其具有2种特点：一是断层规模较小，无法与古近系、新近系发育的大型区域控沉积断层相比，同沉积作用也不明显；二是该类断层发育具有期次性，由于断层的发育成因以及规模导致该类断层发育过程并不连续。

同沉积作用作为控制沉积的最为重要构造运动之一，对沉积体的发育意义重大，最显著的表现是断层引起的地层沉积厚度差异[10][14][15]。研究区发育的垒堑分界断层对附近的地层厚度具有明显的控制作用，通过对周边井的对比及地震资料研究认为，主要有2种地层发育模式：① 堑块较垒块地层厚度厚，也就是同沉积断层的下盘较上盘要厚；② 在堑块区，也就是同沉积断层的下盘，地层厚度随断距呈正相关关系，地层厚度在走向上有所差异。通过以上模式分析可以确定，上述4区南地层厚度的变化是由于同沉积作用所致，排除了可疑断层的存在(图7)。因此，在研究区这种断裂发育且存在同沉积作用的区域，井上地层对比时需将同沉积作用造成的厚度差异及断层造成的地层缺失或重复区分开来，以提高地层对比的精确性。

Figure 8.The tectonic pattern diagram between barrier graben phases and its reflection on seismic data in the study area图8.研究区垒堑相间的构造模式图及其在地震资料上的反映

4.成果应用

精细地层对比技术在油田低产、低效井治理以及难动用储量挖潜的工作中是最基础、最重要的关键技术。总结了3种受复杂构造控制的河流相地层对比方法，在P油田低效井治理及综合调整方案的工作中得到了较好的应用。

1)应用高倾角斜井对比模式，在油田 16区钻前井位优化中完成了分层调整及储层预测厚度再认识工作。P油田16区井大多井斜较大，加之自身构造较陡，导致常规连井对比剖面误差较大，无法完成正常的对比工作。通过文中方法，矫正了20余口井的对比剖面，并且对这些井的储层真实厚度进行了矫正，有效提高了调整井储层厚度预测精度。

2)应用气云区走滑断裂带地层对比模式，完成了P油田东支走滑断裂带部分低产、低效井的分层再认识工作，明确部分井低产的原因是对比分层及构造认识不清，提出了侧钻等治理措施，得到了较好的开发效果；应用该模式重新认识了东支走滑断层位置，为研究区开展钻前井位优化提供了坚实基础。

3)应用基于区域同沉积作用研究的地层对比模式，完成了主体区同沉积断层附近井的分层再认识工作，结合地震资料修改了部分井上断点以及断层展布的认识，为油田的综合调整方案排除了区域上的开发风险。

5.结语

总结了3套针对受复杂构造影响的河流相地层对比方法，完善了传统河流相地层对比方法在复杂构造区域应用中的不足，在开发生产中的低效井治理、调整方案的编制及实施等研究中起到了较为关键的作用，证实了新方法的实用性。