海上大型薄互层油藏开发调整技术研究与应用

罗宪波 刘彦成 申春生 康 凯 刘 垒

(中海石油(中国)有限公司天津分公司 渤海石油研究院， 天津 300459)

渤海湾盆地中的LPX油田是油气储量达10亿吨级的海上特大型整装油田，属典型的薄互层状稠油油藏，埋藏浅、成藏晚、储量大、储层非均质性强、纵向流体差异大。油田开发初期追求单井产能，采用稀井网、大井距、多层合注合采的开发模式，中高含水期后平面、层间、层内“三大矛盾”突出，油田含水上升快、产能自然递减率大、水驱采收率低，综合调整面临巨大挑战。

油田开发的综合调整主要有3种方式[1-6]：一是平面调整，通过井网加密来挖潜，关键在于对构造进行精细解释；二是层内调整，通过定向井+水平井联合挖潜，关键在于明确砂体尺度与井网的匹配关系；三是层间调整，通过细分开发层系，减缓层间干扰，提高储量动用程度，关键在于层系划分界限下的干扰系数定量表征和产能评价。从LPX油田复杂构造影响下的薄互储层特征和多层合采开发状况来看，要实现油田开发效果与经济效益最大化的目标，则需同时破解构造精细解释、储层精准预测和产能定量评价的问题。为此，近年来以提高油田储量动用程度和采收率为目标，以构造解释和薄互储层描述为基础，以层系重组和井网重构为途径，探索形成了一套系统的薄互层油藏开发调整关键技术。

1 气云区影响下的多级次断裂刻画技术

鉴于LPX油田的地震资料品质差、断裂系统复杂，建立气云低速带的高精度速度模型，提出“早期垒-堑、晚期走滑”的构造演化模式，对油田复杂构造带进行多级次断裂刻画，提高对全区断层识别和归位的精度；对气云区走滑断层及其伴生次级断层进行系统刻画，更新了油田断裂系统，为合理制定综合调整方案提供了可靠依据。

1.1 气云区内的速度场建模

在LPX油田，气云导致地震波场复杂、原始地震信噪比低、资料品质差。研究发现，气云区内潜波信息往往以初至波的形式出现，易于拾取，射线密度能够满足反演需求。基于潜波能量开展速度分析，构建气云区附近的浅层速度模型，并以此为初始速度模型开展偏移速度分析，从而构建了气云低速带的高精度速度模型(见图1a)，所得成像质量有明显改善(见图1b)。

1.2 高分辨率频谱不连续性断裂检测

在重新处理资料和构造演化模式的基础上，探索适用于油田断裂分析的频率域多尺度断裂检测技术。通过高分辨率频谱分解算法，生成一系列单频体，并得到相应的振幅体和相位体。对不同频率的振幅体和相位体进行边缘增强，识别不同频率上波形、相干、曲率等多种优选的不连续性属性。运用自适应的主成分分析法，计算得到反映不同尺度的断裂属性体，作为最终的综合断裂检测数据体。与常规的断层识别方法相比，新技术提高了断层解释的精度和效率，对断层的反映清晰、准确，可解释性强(见图2)，可以更充分地利用三维地震资料的信息。

图1 气云低速带偏移速度模型和地震成像剖面示意图

在LPX油田的综合调整过程中应用断裂检测新技术，精细解释和优化断层12条，指导井位优化调整10井次，提供精细断点预测和施工风险提示18井次，为完成井位部署及其精准实施奠定了坚实的基础。

2 “源-汇”耦合的限制型浅水三角洲储层描述技术

LPX油田新近系馆陶组沉积物源复杂，薄互储层发育(厚度小于5 m的储层占75%)，不同油组沉积厚度存在差异。研究提出了限制型浅水三角洲沉积模式，通过分析“源-汇”耦合控砂机制，开展基于过程响应的沉积演化，改进时深标定下的砂组刻画方法，建立基于“源-汇”耦合控砂机制的浅水三角洲薄互储层精细表征技术。克服了地震资料分辨率低、沉积模式认识不清等难点问题，在LPX油田储层预测中取得了突破性进展。

2.1 浅水三角洲储层成因认识

结合LPX油田双物源和古地貌的双重限定作用，建立基于“源-汇”耦合的限制型浅水三角洲沉积模式(见图3)，突破传统有关浅水三角洲沉积认识的局限，进一步明确了油田馆陶组储层展布规律。

鉴于“源-汇”的时空叠加影响，通过“古地貌和水动力”控砂理论，明确了局部古地貌对浅水三角洲储层的重要控制作用。同时，结合岩心、测井、地震和动态资料，建立了LPX油田馆陶组主力层的沉积模式(见图4)。

图4 馆陶组浅水三角洲沉积相

2.2 砂组储层刻画

LPX油田薄互储层发育、井斜大、VSP资料少，利用传统的Han公式进行时深标定存在较大误差，从而制约了储层预测精度。针对具有可靠声波测井数据的井，综合考虑岩石物理和多项储层参数如泥质含量、有效孔隙度和含水饱和度等，改进Han纵波时差公式，并利用声波曲线重构技术优化油田部分区域的速度模型，从而大幅度提高了时深标定精度。在LPX油田进行了薄互储层砂组层次预测，对储层厚度的预测精度由平均81%提高到了平均90%(见表1)；模型拟合精度提高了15%。

表1 薄互层砂组储层厚度预测精度

2.3 薄互储层多级次建模及模型融合

LPX油田属于大型复杂断块油田，平面划分22个区块，纵向细分47个小层，各区块、层位资料特征差异非常大，且经过15年的开发，积累了大量的动态与静态资料和基于不同角度的储层研究成果。基于任何一种单一资料或研究成果的地质模型，都无法对油田进行全面准确的描述。因此，采用了分级约束的办法来实现三维地质模型精确描述。

首先，应用地震属性资料、井点资料和生产动态资料，通过多资料耦合而建立精细单砂体平面分布模型；以单砂体平面分布模型为平面约束条件，与实钻储层垂向分布耦合，建立储层三维趋势模型；以三维趋势模型立体约束，建立岩相模型。

其次，考虑到LPX油田核心部位存在气云区，地震资料品质差，但钻井资料丰富，部分主力层位有构型解剖成果；油田边部气云区外井点较少，但地震资料品质较好，部分层位有地震砂描资料，于是根据确定性资料分别建立局部构型解剖模型和地震砂描模型。即：利用立体趋势约束建立基础模型，利用砂描成果建立三维砂描模型，利用密井网资料建立三维构型模型。将3种模型有机融合于一体，提高储层精细表征的精度和效果。与传统技术相比，这种针对薄互储层的多级次建模及差异化模型融合技术，极大地提高了储层研究效率，也提高了储层预测精度和模型拟合精度。

3 基于层间干扰定量表征的产能评价技术

产能评价是伴随油田开发过程的一项十分重要的基础工作。LPX油田开发采用的是层系合注合采模式，多层开采模式下的产能预测已十分困难，而且油田的薄互储层较为发育、纵向流体差异大、层间水驱不均，中高含水期后层间干扰又十分严重。研究表明，薄层比例、流度差异(流体性质差异与储层物性级差的综合表征)和压力状况等因素，是控制层间干扰系数的关键。因此，基于岩心实验、数值模拟和油藏工程方法，将影响层间干扰系数的单一因素(如薄层比例、渗透率差异、压力差异)进行定量表征，绘制薄互储层层间干扰系数定量表征图版，并将其运用于产能预测模型中。

海上多层砂岩油藏早期通常采用定向井开发。在其无水采油期，产能计算公式主要有裘比公式、Cinco-Ley公式、Besson公式和Vandervlis公式等[7]。其中最常用的单层产能预测模型是Vandervlis公式，如式(1)。

(1)

式中：Q—— 日产油量，m3d；

Kair—— 储集层空气渗透率，μm2；

Kro—— 油相相对渗透率；

h—— 有效厚度，m；

Δp—— 生产压差，MPa；

μo—— 原油黏度，mPa·s；

Bo—— 地层原油体积系数；

rwe—— 有效井筒半径，m；

rev—— 供给半径，m；

Sθ—— 井身结构表皮系数；

Sd—— 完井表皮系数。

在Vandervlis公式的基础上考虑层间干扰系数，建立多层产能预测模型。首先，考虑实际生产中部分薄层连通性较差、平面展布范围有限，引入薄层比例干扰系数。现有井网条件下，薄层比例越大则干扰越严重。结合油田实际区域的薄层比例，计算该区域的薄层干扰系数。

其次，在对多层砂岩油藏初期不含水阶段渗流能力表征的基础上，在中高含水期关键是描述层间干扰的影响。借鉴文献[7]采用的层间干扰系数研究方法，结合研究区的实际生产数据，建立水淹后渗透率级差引起的层间干扰系数表达式，如式(2)。

(2)

式中：αo—— 产油干扰系数；

Kmax—— 最大空气渗透率，μm2；

Kmin—— 最小空气渗透率，μm2；

fw—— 含水率。

此外，结合研究区纵向层间压力差异的特点，基于矿场MDT随钻测压数据统计结果，对于储层厚度、生产压差、随钻测试压力等变量对压力干扰系数的影响规律进行相关性分析，从而确定适用于研究区的层间压力干扰系数，其表达式如式(3)。

(3)

式中：β—— 压力干扰系数；

h亏—— 亏压层厚度，m；

h超—— 超压层厚度，m；

p亏—— 亏压层压力，MPa；

p超—— 超压层压力，MPa；

pi—— 单层压力，MPa；

Δpi—— 生产压差，MPa。

联立式(1)(2)(3)，获得多层砂岩油藏中高含水期的定向井产能Jo计算公式：

(4)

式中：γ—— 薄层干扰系数。

此方法成功应用于LPX油田综合调整方案产能设计中。从统计的油田已投产10口井的生产数据来看，考虑层间干扰系数的产能预测方法得到的预测结果准确度较高，平均预测精度达90%。

4 结 语

渤海湾盆地的LPX油田为典型的薄互层状稠油油藏。为提高油田储量动用程度和采收率，近年来以构造解释和薄互储层描述为基础，以层系重组和井网重构为途径，探索形成了一套比较系统的薄互层油藏开发调整技术。首先，建立了气云低速带的高精度速度模型，形成了适应复杂构造带的多级次断裂刻画技术，改变了油田沿用多年的构造断裂模式。其次，对油田新近系馆陶组沉积模式及储层主控因素开展研究，提出了限制型浅水三角洲沉积模式，改进时深标定下的砂组刻画方法，建立了基于“源-汇”耦合下的浅水三角洲薄互储层精细表征技术。同时，基于岩心实验和油藏工程方法，将影响层间干扰系数的单一因素进行定量表征，并将其用于产能预测模型，提高了产能预测精度。LPX油田在综合调整过程的技术探索成果，对薄互层砂岩油藏开发具有借鉴意义。