大井丛测井油藏精细描述与应用

赵毅,成志刚,张树东,朱涵斌,李戈理,陈玉林,刘行军

(1.中国石油集团测井有限公司测井应用研究院,陕西西安710077;2.中国石油集团测井有限公司长庆分公司,陕西西安710201)

0 引 言

油藏描述的目标是精细、准确、定量地预测井间各种砂体,尤其是预测大砂体内部的非均质性和小砂体的三维空间分布规律。建立精细三维地质模型是油藏描述的有效技术手段[1-2]。油藏描述方面的研究从20世纪60年代发展到现在,虽然成果很多,但是针对大井丛水平井的三维油藏描述研究相对较少。大井丛水平井在低渗透致密油气、页岩油气等非常规油气开发领域的广泛应用,使得非常规油气单井产量提高的同时开采成本得到了有效控制[3]。随着陆上非常规油气开发的深入,大井丛水平井平台部署越来越多,急需攻关大井丛测井油藏精细描述难题。

页岩油大井丛水平井平台油藏围绕甜点进行三维描述,其目的在于助力水平井测井精细解释找准钻遇甜点段,三维精细建模预测井间甜点体的空间分布以及综合分析优化射孔压裂选段。通过三维地质建模技术可准确、定量地表征甜点体[4]。本文以长庆油田H60大井丛平台为研究对象,采取多井丛、小井距、长水平段、立体式水平井的策略,主要开发鄂尔多斯盆地中生界延长组长7段页岩油[5]。研究中,探索并形成大井丛、多层系页岩油三维地质建模技术的流程和方法,建立测井地质工程一体化的油藏描述模式。利用测井资料精细表征甜点层和甜点区,助力大井丛水平井规模化效益建产。

1 大井丛水平井油藏描述技术思路

大井丛水平井油藏精细描述技术主要研究思路为:以平台为中心,利用平台周边直井和平台部署的水平井测井资料,综合地质、地震等信息,基于相控和多井对比开展构造建模、砂体建模、属性建模等;建立研究区高精度三维油藏模型,通过栅状图、沿井切片等分析手段,寻找油藏甜点区;直观地展示沿井轨迹的三维场景,为水平井地质导向、压裂选层、规模高效开发提供技术支撑。大井丛水平井油藏精细描述研究技术路线见图1。

图1 H60大井丛水平井研究区油藏精细描述技术路线

2 大井丛水平井三维地质建模方法

2.1 关键参数计算

2.1.1岩石力学参数

计算岩石力学参数需要同时用到纵、横波资料,研究区只有1口井的横波测井资料,其余井通过拟合方式用纵波时差与密度重构横波时差曲线,并用实测井资料进行标定。

(1)

式中,ΔTS为横波时差,μs/m;ΔTC为纵波时差,μs/m;DEN为密度,g/cm3;A为标定系数,经过标定,A=1.35。

应用区域动静态转换经验模型,计算61口井岩石力学参数。统计计算结果发现,该平台区地应力场最大水平主应力方向(快横波方位)为近东西向,且地应力差较小,多集中在8～9 MPa。

2.1.2页岩油储层“三品质”指数测井参数

页岩油储层“三品质”包括烃源岩品质、储层品质和工程品质。通过对研究区水平井储层岩性、物性和电性横向非均质变化的综合分析,结合测井解释结论和试油结论,优选敏感曲线和参数,构建有机碳含量TOC、储层品质指数ZS和脆性指数IB,完成单井“三品质”测井精细解释。对于总有机碳含量TOC,采用敏感曲线多元回归计算公式

TOC=56.44-0.049AC-17.05DEN+0.037GR

(2)

式中,TOC为烃源岩总有机碳含量,%;AC为声波时差,μs/m;GR为自然伽马,API。储层品质指数

(3)

式中,ZS为储层品质指数,%;K为渗透率,10-3μm2;φ为孔隙度,%;So为含油饱和度,%;Vsh为泥质含量,%。采用弹性模量和泊松比计算脆性指数

(4)

式中,E为弹性模量,MPa;v为泊松比;IBE为弹性模量计算的脆性指数;IBv为泊松比计算的脆性指数;IB为平均脆性指数,%。研究区页岩油储层“三品质”分级标准见表1。

表1 页岩油储层“三品质”分级标准

2.2 储层三维地质建模方法

2.2.1控制井的小层精细划分与对比

研究区储层属于鄂尔多斯盆地三叠系延长组长6、长7层,为半深湖深湖环境,依次可划分为长63、长71、长72、长73这4个中期旋回[6-7]。研究区长73顶部页岩全区发育,可作为标志层使用[8]。水平井由于校直后曲线畸变,影响构造分析准确性,故在小层对比过程中采用控制井小层对比结果构建地层框架、水平井实钻信息辅助校正局部构造的方法完成构造建模。这是与常规直井为主的研究区小层对比的最主要差别。在分析研究区地质沉积背景的基础上,综合运用层序地层学沉积旋回分析技术,自上而下共划分7套小层,其中长63、长71和长72为主力油层,每层细分为2个亚层(见图2)。

图2 地层对比图

基于控制井设计10条剖面,搭建地层格架,实现研究区闭合对比,逐井添加水平井验证构造合理性,所有井参与小层对比。做到控制井对比合理,水平井描述与实际钻探层位情况吻合,为后续构造建模打下基础。

使用控制井分层数据建立构造模型,根据统计的小层厚度信息综合考虑地质需求及计算机性能,合理设计纵向网格[9],对于储层发育主要层系基本以纵向每米1个网格的精度建立网格模型;对于非主力层适当减少网格数量提高模型运算速度。纵向网格设计见表2。

表2 纵向网格设计表

根据测井资料精细复核小层对比结果,“点-面”结合落实局部构造特征,采用29口控制井分层数据建立7个小层顶面构造模型。对研究区所有水平井小层逐一验证,落实钻探砂体。

2.2.2岩相建模

在小层框架下,分析平台研究区小层砂体分布情况及河道变化特征,建立三维岩相模型。分析过程中,砂体厚度变化特征主要参考控制井的砂体垂直厚度变化,水平井钻遇砂体作为小层砂体发育情况的横向参考依据。水平井资料在河道研究中提供了横向的直接探测依据,比传统的砂体厚度插值探寻边界的方式依据更充分,获得的岩相边界更准确。在边界认识基础上,采用传统插值方式确定单层砂体大致边界,应用水平井实测资料验证砂体边界,并根据水平井测井解释资料合理推测河道形态,勾绘河道砂体等值线图,并在三维模型中实现。

2.2.3地质属性建模

在三维岩相模型基础上,实现高精度相控储层属性建模,建立常规孔隙度、渗透率、含油饱和度、泥质含量三维模型,针对页岩油油藏描述建立总有机碳含量、储层品质指数、油气含量、地应力、脆性指数等深化属性模型。形成完整的页岩油储层三维属性模型系列,为后续分析甜点做准备。

2.3 测井、地质、工程一体化评价

页岩油储层主要评价总有机碳含量、储层品质指数、脆性指数[10-13]。页岩油储层“三品质”评价主要通过对这3个属性的模型体进行切片,开展平面、立体分析。其中,针对烃源岩品质评价建立总有机碳含量三维属性模型,地质储层评价使用储层品质指数三维属性模型,工程品质评价使用脆性指数三维属性模型。

基于总有机碳含量三维属性模型进行烃源岩品质分析。长7段发育一套湖盆鼎盛时期泥页岩层系,具有自生自储、源内聚集的典型非常规油藏特征[14]。通过求取单井TOC曲线,建立总有机碳含量三维属性模型。图3为总有机碳含量三维属性模型的栅状图,图3中红色部分是TOC高值区域。模型中长73层位TOC高值集中,表明烃源岩主要发育在长73亚段,区域上厚度稳定,有机碳含量高,是一套优质烃源岩;长71、长72亚段发育粉-细砂岩[15],其与长73亚段紧密接触。整个长7段烃源岩储集层配置关系好,三维总有机碳含量属性模型展示了该地质特征。

图3 总有机碳含量三维属性模型栅状图

基于储层品质三维属性模型进行地质甜点评价。由于储层品质指数计算模型涵盖了孔隙度、渗透率、饱和度、泥质含量等属性,是对储层评价的综合响应指数。采用储层品质指数作为地质甜点评价指标,实现对三维属性模型地质甜点的刻画,通过油藏透视技术,刻画甜点体空间分布特征。

将基于单井岩石力学计算的平均脆性指数IB作为输入曲线,建立脆性指数三维属性模型,并作为工程品质定量评价依据。对归一化后的总有机碳含量、储层品质指数、脆性指数设置不同权重,累加后形成地质工程一体化甜点评价指数,以该指标作为三维显示最终甜点体的唯一阀值实现甜点体刻画。

3 应用效果

3.1 水平井甜点钻遇率分析

通过测井储层品质指数三维地质建模,预测储层甜点体空间分布特征。由图4可见研究区水平井在纵向上钻入目标层的情况。通过模型体,直观展示H60大井丛平台水平井钻遇甜点体的情况。

图4 研究区水平井钻遇甜点栅状图

图5节选部分层段展示研究区长722小层Ⅰ、Ⅱ类甜点体分布情况。以甜点评价指数作为阀值,运用油藏甜点透视技术实现甜点体三维精细刻画,为精确计算单井甜点钻遇率提供基本依据。经统计,研究区水平井段Ⅰ、Ⅱ类甜点平均钻遇率达75%以上,钻井效果较理想。

图5 研究区长722小层Ⅰ、Ⅱ类甜点体展示图

3.2 水平井轨迹与甜点体空间分布关系

通过分析水平井轨迹与甜点体空间分布关系,总结研究区水平井3种甜点钻遇模式:完全钻遇型、钻遇边缘型和井周甜点型。图6为研究区中这3种甜点钻遇模式的典型实例。针对不同的模式,可采取针对性的压裂手段提高单井产能。完全钻遇型的井眼轨迹在油藏甜点内部,可采取常规等孔径射孔工艺,经过大范围体积压裂获得较高产能;钻遇边缘型的井眼轨迹在油藏甜点体边缘,可采取定向射孔改造工艺沟通甜点体提高单井产能;井周甜点型可针对甜点具体发育位置设计个性化工程方案沟通井周甜点改善单井产能。

图6 研究区甜点钻遇模式典型实例

3.3 优化水平井射孔压裂方案

基于油藏三维精细描述成果,综合运用井周甜点预测成果,优化射孔、压裂方案,助力平台井规模化效益建产。图7为H60-15井地质甜点切片图分析图,该井水平段的甜点钻遇模式为完全钻遇型和井周甜点型,图7中蓝色框中井段长度106 m,测井解释储层品质差,但是井段周围有好的储层发育,采取有效的射孔压裂设计,可沟通图7中第2段上部黑色虚线框中距离井筒0.5～8.3 m的甜点体,有助于提高单井产量。

图7 H60-15井地质甜点切片分析图

4 结 论

(1)大井丛水平井平台油藏描述中的构造建模以控制井为主、水平井辅助,可实现对构造的准确描述。

(2)采用控制井砂体厚度推测、水平井实钻验证河道砂体边界的方式,实现对岩相的精细描述。

(3)通过甜点指数属性定量评价平台井区甜点体,较好表征了井与甜点体的空间几何关系,有助于优化射孔压裂设计,提高单井产量。