引用本文
郑彬, 张秀敏, 张静, 陈晓明, 胡端男. 海上中深层油气藏开发早期优势储层预测方法及应用——以渤海D油田沙河街组一段为例[J]. 录井工程, 2024,35(3): 98-104.
ZHENG Bin, ZHANG Xiumin, ZHANG Jing, CHEN Xiaoming, HU Duannan. Prediction methods and applications of dominant reservoirs in early stage of offshore mid-deep hydrocarbon-bearing pool development：Taking the first member of Shahejie Formation in D oilfield, Bohai Sea as an example[J]. Mud Logging Engineering, 2024,35(3): 98-104.
Doi:10.3969/j.issn.1672-9803.2024.03.014  
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海上中深层油气藏开发早期优势储层预测方法及应用——以渤海D油田沙河街组一段为例
郑彬①, 张秀敏②, 张静①, 陈晓明①, 胡端男①
①中海石油（中国）有限公司天津分公司
②中海油田服务股份有限公司

作者简介：郑彬 高级工程师,1989年生,硕士,2013年毕业于长江大学矿产普查与勘探专业,现在中海石油（中国）有限公司天津分公司从事油田开发生产方面工作。通信地址：300459 天津市滨海新区海川路2121号渤海石油管理局大厦B座。电话：（022）66500839。E-mail：zhengbin9@cnooc.com.cn

收稿日期: 2024-07-04
基金: “十三五”国家科技重大专项“渤海油田加密调整及提高采收率油藏工程技术示范”（编号：2016ZX05058-001）; 中海石油（中国）有限公司重大专项“渤海中深层复杂油气藏高效开发技术”（编号：CNOOC-KJ 135ZDXM36TJ03TJ）
摘要

海上中深层油气藏开发早期实钻资料少,地震资料品质差,储层横向变化快,纵向不同油组储层厚度、储层结构差异大,造成优势储层精确预测难度大。选取渤海D油田沙河街组一段开展储层展布主控因素分析,通过古地貌恢复、地震属性分析以及储层聚类分析对优势储层进行预测。研究结果表明：D油田沉积早期储层受古地貌控制,优势储层发育于沟谷、斜坡带;沉积中期储层受古地貌及物源供给双重控制,优势储层发育于1井区西侧高部位;沉积晚期储层受物源供给影响,优势储层主要发育于1井区南东块。研究成果成功指导了D油田开发方案井位优化及随钻实施,取得较好效果,可为相似油田提供借鉴。

关键词: 中深层油气藏; 开发早期; 主控因素; 古地貌; 聚类分析
中图分类号:TE132.1 文献标志码:A
Prediction methods and applications of dominant reservoirs in early stage of offshore mid-deep hydrocarbon-bearing pool development：Taking the first member of Shahejie Formation in D oilfield, Bohai Sea as an example
ZHENG Bin①, ZHANG Xiumin②, ZHANG Jing①, CHEN Xiaoming①, HU Duannan①
①CNOOC China Limited Tianjin Company, Tianjin 300459, China
②China Oilfield Services Limited, Tianjin 300459, China
Abstract

The problems of little well data, poor seismic data quality, rapid lateral changes of reservoirs, and the large differences in reservoir thickness and structure between different vertical oil formations result in great difficulties in accurate prediction of dominant reservoirs in the early stage of offshore mid-deep hydrocarbon bearing pool development. The first member of Shahejie Formation in D oilfield of Bohai Sea is taken as an example to carry out analysis of the main controlling factors of reservoir distribution. The dominant reservoirs are predicted through palaeogeomorphology restoration, seismic attribute analysis and reservoir cluster analysis. The findings indicate that the early sedimentary reservoirs in D oilfield are controlled by palaeogeomorphology, with dominant reservoir development occurring in gully and slope belt. The middle sedimentary reservoirs are controlled by both palaeogeomorphology and provenance, with dominant reservoirs forming in high positions on the west side of well area 1. The late sedimentary reservoirs are affected by provenace, leading to dominant reservoir development mainly in the southeast block of well area 1. These research results have effectively guided the optimization of well locations and drilling implementation for the D oilfield development plan, achieving successful outcomes that can provide a reference for similar oilfields.

Keyword: mid-deep hydrocarbon-bearing pool; early development; main controlling factor; palaeogeomorphology; cluster analysis
0 引言

渤海油田中深层储层潜力巨大, 勘探程度相对较低, 是近些年勘探的主要目的层位[1], 但由于其埋藏深、地震资料分辨率低, 给勘探开发带来巨大挑战。新投产的油田整体规模小, 基于稳产、上产的需求, 对新油田早期开发效果提出了更高的要求。储层准确预测是早期油田高效开发的前提, 但在中深层油气藏开发早期, 实钻井资料少、井控面积大, 沉积相类型复杂, 储层横、纵向变化大, 这些问题造成储层预测难度大, 也严重制约开发方案的实施效果[2]。

国内学者对优势储层预测做过不少研究, 也取得了一定成果。刘静静等[3]针对地震资料品质差的问题, 利用地震分频技术进行储层预测, 提高了对沉积体边界的刻画精度; 张琳琳等[4]从构造演化出发, 在构造模型约束下进行叠前同步反演, 准确预测优势储层; 安鹏等[5]、彭作磊等[6]利用地震属性反演及多属性融合等方法开展优势储层预测; 张岚等[7]基于井数据驱动的薄互层储层识别技术成功预测渤海A油田沙三中亚段薄互层平面展布。本次研究在地震沉积学理论指导下, 以渤海D油田为例, 结合目标区块纵向储层特征差异, 从储层主控因素出发, 明确油田不同层位储层主控因素; 通过古地貌研究、地震属性优选、储层聚类分析等方法, 总结出一套基于主控因素分析的优势储层预测技术; 明确D油田不同油组优势储层展布范围, 落实了D油田开发潜力层, 指导开发方案井位优化及随钻实施, 实现了开发井零侧钻, 新增投产井产量均超百吨, 显著提高了开发井实施效果, 具有较好的推广应用价值。

1 D油田概况

D油田位于渤海辽东湾海域, 构造上是受辽西1号大断层和近东西向调节断层所夹持的断块, 内部被平面及纵向都有一定延伸范围的次生断层分割为多个断块。油田主要含油层系为古近系沙河街组, 目的层沙河街组一段（简称沙一段）为一受古潜山影响的受限沉积体, 储层厚度大, 但分布范围相对局限。在评价阶段认为沙一段储层主要受古地貌控制[8, 9, 10], 基于古地貌控砂理论预测优势储层展布。但在实施的9口探井和开发评价井中, 仅有6口井在目的层沙一段钻遇储层, 且不同层段储层厚度、结构差异较大, 井震标定表明不同层位储层地震响应特征存在差异。

2 优势储层预测方法
2.1 地层精细划分

以高分辨率层序地层学、古岩石地层学为指导[11, 12], 以渤海D油田9口实钻井馆陶底砾岩为区域标志层、沙一段Ⅱ 油组底部稳定泥岩为次级标志层, 结合岩石组合特征划分大型沉积旋回。利用测井曲线组合特征厘清短期沉积旋回, 并通过井震标定实现全区地层精确划分。

研究区自上至下发育第四系平原组, 新近系明化镇组、馆陶组, 古近系东营组、沙河街组以及中生界潜山基底。其中, 目的层沙一段进一步划分为4个油组（E3S1 0、E3S1Ⅰ 、E3S1Ⅱ 、E3S1Ⅲ ）（图1）, 各油组的储层发育特征差异显著。E3S1 0油组为沉积末期, 以泥包砂为主, 储层不发育; E3S1Ⅰ 油组以砂泥岩互层为主, 储层厚度薄, 横向变化较快; E3S1Ⅱ 油组储层厚度大, 不同井区间储层变化快, 同一井区内储层发育较稳定; E3S1Ⅲ 油组发育砂泥岩互层, 储层厚度大, 发育较为稳定。等时地层格架的建立为进一步研究沉积特征和优势储层预测研究奠定了基础。

图1 渤海D油田沙一段地层对比

2.2 储层主控因素分析

古地貌、物源供给等都是影响储层发育的重要因素[13, 14, 15]。不同主控因素决定储层展布规律, 古地貌控制的沉积砂体, 优势储层一般发育于古地貌凹陷、斜坡处; 物源供给控制的沉积砂体, 优质储层往往发育于靠近物源区, 河道的迁移、摆动也会造成砂体平面分布不均。因此, 本次研究首先对研究区各油组储层从构造演化、岩心分析、砂地比3方面分析主控因素。

2.2.1 构造演化

基于地层精细划分结果, 通过井震标定明确不同地层储层顶所对应地震轴, 利用残余厚度法恢复沙一段不同沉积时期古地貌形态（图2）。沙一段沉积早期（E3S1Ⅲ 油组）受古地貌影响, 各区域地层厚度差异较大; 到沙一段中期（E3S1Ⅱ 油组）古地貌相对平缓, 区域地层厚度差异明显减小, 南块构造略低于北块, 局部区域受古地貌影响地层厚度较薄; 沙一段晚期（E3S1Ⅰ 、E3S1 0油组）古地貌平缓, 沉积晚期全区地层厚度基本一致。

图2 渤海D油田沙一段构造演化图

2.2.2 岩心分析

通过对研究区3口井128.75 m岩心资料进行分析, 岩心粒度和分选在不同的沉积时期有明显差异（图3）。沙一段沉积早期以含砾中-粗砂岩为主, 分选较差, 以正韵律沉积为主, 反映较近源沉积特征; 中晚期沉积岩性以中-细砂岩为主, 分选较好, 以反韵律为主, 反映远源沉积。这表明沉积早期与沉积中晚期的沉积环境有明显差异, 沉积早期以沟谷充填为主, 沉积中晚期主要发育较远源的三角洲前缘沉积。

图3 D油田不同沉积时期岩心粒度分析对比直方图

2.2.3 砂地比

结合已钻井砂地比分析, 研究区沉积早期全区砂地比较为一致, 到沉积中晚期不同区域砂地比差异较大, 进一步验证了沉积早期与沉积中晚期储层主控因素不同（图4）。

图4 D油田不同沉积时期砂地比对比直方图

综合研究表明, 研究区沉积早期区域古地貌差异明显, 储层主要受古地貌控制, 中晚期古地貌较平缓, 储层展布主要受物源方向及沉积物供给影响。

2.3 优势储层预测

2.3.1 古地貌恢复法

对于D油田来说, 古地貌直接控制着沙一段沉积早期的储层规模及其分布特征, 因而准确刻画古地貌形态是储层精确预测的前提。古地貌恢复方法较多, 主要有构造沉积模拟法、残厚法、印模法、沉积学法、分辨率层序地层学方法、地球物理法、双界面法等[16, 17, 18, 19, 20], 不同方法对资料基础要求不同, 各有优缺点。本次研究基于油田早期实钻井资料, 数量较少, 但沙一段各油组地震同相轴较连续, 地层顶底界面识别较为准确, 可操作性强, 且沙一段0至Ⅲ 油组之间无不整合面, 最终选用构造沉积模拟法进行古地貌恢复。

以最大湖泛面作为初始填平补齐面, 对等时地层格架进行层拉平, 针对断层区域古地貌变形, 利用Petrel软件剔除异常值, 消除断层干扰, 加以控制点进行约束, 实现沙一段沉积早期古地貌精确刻画。古地貌整体呈现北西高、南东低的形态, 主要发育构造脊、沟谷、斜坡带、古高点4类古地貌类型（图5）。西北部呈“ 凹-坡-凸” 相间, 西侧沟谷及斜坡带储层较为发育, 构造脊及北东侧古高点储层不发育（图6）。

图5 D油田沙一段沉积早期古地貌图

图6 D油田沙一段沉积早期优势储层分布图

2.3.2 地震属性分析法

沙一段沉积中期储层主要受物源方向及沉积物供给影响, 沉积物源来自西北方向。沉积中期储层具有单层厚度大的特征, 在地震上表现出中强振幅的响应特征, 随着振幅变弱、储层厚度变薄, 储层厚度与振幅变化相关性较好, 可以利用振幅属性进行储层预测。研究表明, 沉积中期平面上发育2个朵叶体, 其中1井朵叶体物源供给充分, 沉积时水动力较强, 储层厚度大、储层结构较为整装, 平面分布较为稳定, 储层由西北向东南方向逐渐尖灭（图7）。2井朵叶体沉积规模小, 为沉积末端, 水动力较弱, 物源供给不足, 砂地比低, 纵向上发育2期薄砂岩, 物性也较1井区差。

图7 D油田沙一段沉积中期沉积微相

2.3.3 储层聚类分析法

沙一段沉积晚期, 物源向南迁移, 水动力变弱, 主要发育砂泥岩互层沉积, 与沉积早期和中期相比, 储层厚度较薄, 横向变化大。油田南部振幅较强, 储层较为发育; 向北侧振幅变弱, 逐渐尖灭, 尽管振幅属性与储层有一定相关性, 但难以准确预测储层厚度。

针对沉积晚期薄互层储层特征, 为了进一步实现薄互层储层预测, 开展基于K-means算法的储层聚类分析研究[16]。首先提取与储层相关的振幅、弧长等地震属性进行敏感性优化; 其次优选与储层相关性较高的地震属性, 利用K-means算法进行聚类分析, 确定储层分类指数。将聚类分析结果与实钻井地层资料进行对比分析, 沙一段沉积晚期可分为4类储层（图8）：Ⅰ 类储层厚度大于10 m, 高孔高渗, 物性较好; Ⅱ 类储层厚度5~10 m, 高孔中渗, 物性中等; Ⅲ 类储层厚度2~5 m, 中孔中渗, 物性较差; Ⅳ 类储层仅发育薄差层。通过储层聚类分析, 实现了研究区储层品质分类评价和不同类型储层分布范围划定, 也进一步明确了E3S1Ⅰ 油组物源来自西侧, 打破沉积区物源都来自西北侧的认识。后期开发井实钻结果验证了新认识的正确性。

图8 D油田沙一段沉积晚期储层分布

3 成果应用

基于储层精细评价成果, 明确了区块不同沉积时期优势储层展布范围, 针对1井区沉积晚期东侧Ⅰ 类储层潜力部署1口开发评价井, 针对2井区沉积早、中期东侧潜力部署1口开发评价井, 2口评价井钻后储层发育油底下推, 新增探明原油地质储量超5× 106 m3, 新增可采储量176× 104 m3。

将研究成果用于指导了1井区和2井区12口开发井井位优化及实施, 开发井钻后储层预测准确率达到83%, 保证了开发井日产油均高产百吨以上, 开发井产量超ODP设计2倍（图9）, 2021年超产18× 104 t, 为渤海油田稳产3 000× 104 t贡献了力量, 实现了开发项目圆满收官。

图9 ODP设计日产油与实际日产油对比

4 结论

（1）D油田沙一段不同沉积时期储层受不同主控因素影响。沉积早期储层受古地貌控制, 沉积中期储层受物源供给和古地貌双重控制, 沉积晚期储层受物源供给影响。

（2）基于储层聚类分析的优势储层预测方法, 可以较好地实现半定量预测常规地震资料难以预测的薄层展布。

（3）基于主控因素分析的优势储层预测方法, 可以有效解决不同沉积时期储层纵向差异大, 单一储层预测方法准确性较低的问题。

编辑 郑春生

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