黃河口凹陷BZ34-1復(fù)雜斷塊油藏滾動(dòng)勘探實(shí)踐

涂丹鳳，牛成民，張新濤，錢 賡，王改衛(wèi)

(中海石油(中國)天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽 300452)

黃河口凹陷BZ34-1復(fù)雜斷塊油藏滾動(dòng)勘探實(shí)踐

涂丹鳳，牛成民，張新濤，錢 賡，王改衛(wèi)

(中海石油(中國)天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽 300452)

黃河口凹陷位于渤海灣盆地南部海域，BZ34-1油藏位于該凹陷北部，整體表現(xiàn)為受兩條近東西向大斷層控制形成“花狀”地塹構(gòu)造，區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活躍，發(fā)育多條近東西向次級(jí)斷層，將構(gòu)造復(fù)雜化，為典型復(fù)雜斷塊油藏。研究區(qū)油氣主要以新近系明下段為主，油藏受砂體控制明顯。通過對(duì)BZ34-1油藏進(jìn)行精細(xì)解剖，認(rèn)為新近系明下段長期基準(zhǔn)面上升至下降半旋回的轉(zhuǎn)換期或下降半旋回早期為主要勘探層系；通過深入研究油源斷層與砂體接觸關(guān)系，建立了斷層-砂體耦合接觸關(guān)系半定量靜態(tài)模型來判別砂體的有效性；通過建立適合黃河口凹陷頻率衰減烴檢技術(shù)進(jìn)行綜合類比分析，預(yù)測(cè)圈閉的含油氣性；結(jié)合油藏自身特點(diǎn)優(yōu)化井型和井軌跡，提高鉆井成功率。最終在BZ34-1油藏圍區(qū)部署了3口滾動(dòng)井，新增石油地質(zhì)儲(chǔ)量1 600×104t。

黃河口凹陷；滾動(dòng)勘探；復(fù)雜斷塊油藏；主控因素

渤海灣盆地是一個(gè)疊置在華北地臺(tái)古生界蓋層之上的中、新生界裂谷盆地，為中國東部重要的油氣勘探區(qū)。渤海灣盆地歷經(jīng)50余年油氣勘探，目前總體上處于勘探中后期。隨著勘探程度的提高， 油氣勘探難度不斷加大，隱蔽油氣藏特別是巖性油氣藏已成為重要的勘探對(duì)象及增加油氣儲(chǔ)量的重要發(fā)展方向[1-4]。世界范圍的油氣勘探經(jīng)驗(yàn)表明，在油氣勘探程度較高的含油氣盆地中隱蔽油氣藏儲(chǔ)量占總石油地質(zhì)儲(chǔ)量的比例高達(dá)20%～65%[5]。近年來，在渤海灣盆地濟(jì)陽坳陷的東營、沾化和車鎮(zhèn)等富油凹陷中巖性油氣藏的勘探已經(jīng)取得較大的突破。

渤海海域油氣勘探起步較晚，整體以構(gòu)造勘探為主。然而黃河口凹陷儲(chǔ)量發(fā)現(xiàn)率高達(dá)47%，為典型高勘探成熟區(qū)，構(gòu)造勘探的難度日益增大，目前黃河口凹陷巖性油氣藏探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量占總石油地質(zhì)儲(chǔ)量比例不足10%，因此黃河口凹陷的巖性油氣藏勘探潛力較大。由于黃河口凹陷淺層沉積相變快、砂體小、厚度薄、因此目標(biāo)復(fù)雜難識(shí)別，此外對(duì)巖性油氣藏的形成條件及分布規(guī)律認(rèn)識(shí)不清；另外，受海上勘探高成本制約，砂體的含油氣性判別也尤為重要，這些因素一直制約著黃河口凹陷巖性油氣藏勘探。因此重點(diǎn)開展已知油藏成藏主控因素分析，強(qiáng)化油氣分布規(guī)律，不斷發(fā)展和完善巖性油藏地質(zhì)認(rèn)識(shí)和技術(shù)方法，有助于解決這些難題，有效地指導(dǎo)黃河口凹陷的精細(xì)勘探開發(fā)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)量穩(wěn)定增長。

1 區(qū)域概況

黃河口凹陷位于渤海灣盆地渤海海域的東南部，為典型的北斷南超的箕狀凹陷，南部為墾東凸起和萊北低凸起，北部為渤南低凸起，東部為廟西凹陷。郯廬走滑斷裂西支呈近南北向穿過黃河口凹陷，將凹陷分為東洼和西洼，受走滑作用影響在凹陷形成中央隆起帶。BZ34-1復(fù)雜斷塊區(qū)位于黃河口凹陷中央隆起帶北部，受郯廬斷裂走滑作用和晚期新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響產(chǎn)生了一系列的復(fù)雜斷塊，整體表現(xiàn)為受兩條近東西向大斷層控制的地塹構(gòu)造，區(qū)內(nèi)發(fā)育多條近東西向次級(jí)斷層，將構(gòu)造復(fù)雜化，整體地層呈現(xiàn)中間高，東西低的構(gòu)造特征(圖1)。

2 油藏基本地質(zhì)特征

BZ34-1復(fù)雜斷塊油藏具有以下幾個(gè)特征：①油氣主要分布在新近系明化鎮(zhèn)組下段，共分為五個(gè)油組，含油層位主要為明下段Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ油組。②油藏埋深較淺，原油密度中等(0.725～0.919 g/cm3)，黏度較小(8.39～67.37 mPa·s，平均22.19 mPa·s)，為輕-中質(zhì)原油。③油藏類型主要為巖性-構(gòu)造油氣藏，其次為構(gòu)造-巖性油氣藏、巖性油氣藏。④區(qū)域上，BZ34-1油田依托兩條大斷層形成“花狀”地塹構(gòu)造，晚期斷裂發(fā)育，為油氣優(yōu)勢(shì)成藏的區(qū)塊，進(jìn)而表現(xiàn)出典型的斷裂主控下油氣在下降盤聚集的特征(圖2)。⑤晚期構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，構(gòu)造較破碎，斷層比較發(fā)育，平面上斷層的線密度約為1.2條/ km2，屬于復(fù)雜的斷塊油藏。

圖1 BZ34-1構(gòu)造區(qū)域位置

3 滾動(dòng)勘探技術(shù)

3.1 以儲(chǔ)層沉積特征為指導(dǎo)，強(qiáng)化油氣分布規(guī)律研究

黃河口凹陷新近紀(jì)早期處于湖盆拗陷期，構(gòu)造活動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定，地形較為平緩，湖面水體大規(guī)模收縮，湖盆進(jìn)入萎縮期，水體較淺。區(qū)域沉積地質(zhì)研究表明，黃河口凹陷新近系明化鎮(zhèn)組下段總體表現(xiàn)為“泥包砂”特征，平均砂巖百分含量為20%，代表了相對(duì)遠(yuǎn)源、搬運(yùn)距離較長的淺水湖泊三角洲和曲流河沉積。由于形成的水體較淺、地形平坦、地貌斜坡不明顯，一般以河流的進(jìn)積作用為主，湖水波浪改造能力很弱，因而顯現(xiàn)出特有的沉積特征，具體表現(xiàn)為：相對(duì)發(fā)育的水下分流河道、欠發(fā)育的河口壩沉積、廣泛發(fā)育的席狀砂，不連續(xù)的垂向沉積層序和類似于三角洲砂體形態(tài)等特點(diǎn)[6]。

圖2 BZ34-1復(fù)雜斷塊區(qū)油藏剖面

根據(jù)研究區(qū)4口探井巖心分析，結(jié)合30余口井巖電曲線特征和地震相研究表明，BZ34-1復(fù)雜斷塊區(qū)明下段底部處于低位域沉積時(shí)期，湖泊水體較淺，砂體受河流控制明顯，主要呈枝狀分布，相互切割，垂向序列組合往往不完整，砂泥巖頻繁互層，砂巖含量為20%～25%，相對(duì)較高；由于河道側(cè)向遷移頻繁，因此儲(chǔ)層橫向變化較快、連通性較差，這在一定程度上影響了油氣富集的豐度，加大了勘探與開發(fā)難度。明下段中部湖侵體系域時(shí)期，隨著水體加深，湖面開闊，可容納空間增大，砂體受湖泊及波浪作用改造，以灘壩型淺水三角洲沉積為主，巖性主要為淺水三角洲前緣亞相中薄層中細(xì)砂巖與湖相厚層泥巖，形成多套儲(chǔ)蓋組合，在平面上整體形態(tài)呈現(xiàn)出明顯的朵狀，砂巖百分含量為10%～20%，為BZ34-1復(fù)雜斷塊區(qū)主力含油層段。明下段上部為高位域時(shí)期，早期前緣末端河道、砂壩席狀化作用明顯，砂體在平面上呈席狀分布，晚期發(fā)育較為廣泛的區(qū)域泥巖，形成較好的儲(chǔ)蓋組合。

目前BZ34-1復(fù)雜斷塊區(qū)已發(fā)現(xiàn)的油氣藏中，油氣藏類型多為巖性-構(gòu)造、構(gòu)造-巖性和巖性油氣藏，典型的構(gòu)造層狀油氣藏僅占23%，油氣成藏幾乎均受巖性影響。從層序格架內(nèi)油層統(tǒng)計(jì)來看，長期基準(zhǔn)面上升至下降半旋回的轉(zhuǎn)換期或下降半旋回早期，油氣最為富集，其次為長期基準(zhǔn)面旋回下降的中、晚期，因此下降半旋回是尋找厚層砂體乃至油氣的有利部位。

3.2 根據(jù)油藏分布，深化油氣成藏主控因素研究

斷層作為含油氣盆地輸導(dǎo)體系的重要組成部分，是油氣從深部烴源巖向淺部儲(chǔ)層垂向運(yùn)移的重要通道[7-10]。BZ34-1復(fù)雜斷塊區(qū)油藏埋深較淺，為輕-中質(zhì)品質(zhì)。雖然新近系本身不生油，但該構(gòu)造位于黃河口富生烴凹陷的一個(gè)洼中隆構(gòu)造帶，受走滑作用影響發(fā)育多條深切油源的斷裂，為本區(qū)油氣成藏提供了有利的條件。勘探表明研究區(qū)油氣主要來源于古近系沙三段烴源巖，通過深切油源并長期活動(dòng)的斷層向淺層運(yùn)移，在明下段聚集成藏，但是不同的構(gòu)造部位，即使同一構(gòu)造部位不同砂體的含油氣性卻具有一定的差異。曾濺輝等通過對(duì)斷層縱向輸導(dǎo)與儲(chǔ)層非均質(zhì)性以及斷層物性、傾角變化進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)?zāi)M，認(rèn)為油源斷層與砂體的耦合關(guān)系控制了油氣的聚集層位和富集程度[11-13]。

BZ34-1復(fù)雜斷塊區(qū)斷裂主要呈“Y”字形組合，油源斷層與明下段河道砂體接觸具有多樣化特征，在剖面上形成了4種不同的組合樣式，即正向正斷層、反向正斷層、反屋脊式和屋脊式[14]。在剖面組合上反屋脊式對(duì)于淺層油氣的聚集最為有利，屋脊式最差，而在平面上，油源斷層與砂體的接觸面積則控制了淺層明下段油氣藏的含油面積、充滿度，接觸面積越大，成藏的幾率越大，油氣藏的含油氣面積和充滿度越大，反之則越小。在此理論基礎(chǔ)上，筆者及其研究團(tuán)隊(duì)通過對(duì)斷層和砂體接觸關(guān)系進(jìn)行深入研究，建立了斷層和砂體接觸關(guān)系半定量模型來探討砂體接觸面積與含油氣性之間的響應(yīng)關(guān)系[15]。

經(jīng)研究區(qū)30余口鉆井證實(shí)，斷層-砂體接觸面積與含油氣面積充滿度、儲(chǔ)量豐度正相關(guān)性明顯；當(dāng)斷層-砂體接觸面積大于15 m·km時(shí)，儲(chǔ)層砂體為油層，當(dāng)斷層-砂體接觸面積小于15 m·km時(shí)，儲(chǔ)層砂體為油水同層或頂油底水；同一圈閉范圍內(nèi)，斷層-砂體接觸傾角與含油氣面積充滿度、儲(chǔ)量豐度、高度均無關(guān)，吻合率為85%。

3.3 應(yīng)用有效物探方法，確保勘探成效

BZ34-1復(fù)雜斷塊區(qū)淺層明下段發(fā)育淺水三角洲沉積，儲(chǔ)層砂體在地震剖面上具有強(qiáng)振幅亮點(diǎn)特征，利用振幅屬性能很好地預(yù)測(cè)儲(chǔ)層砂體。然而隨著勘探程度的逐步深入，迫切需要對(duì)儲(chǔ)層流體的性質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確判別，從而規(guī)避勘探開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。儲(chǔ)層含流體不同使地震波的振幅、能量、頻率發(fā)生變化，從地震波振幅能量、頻率等不同方面來定性、定量的分析預(yù)測(cè)目的層內(nèi)部的流體特征；通過綜合類比分析，能夠較好的檢測(cè)圈閉的含油氣性。理論研究表明，與致密巖層相比，當(dāng)儲(chǔ)層中含油或氣時(shí)，會(huì)引起地震波的散射和地震能量的衰減[16]。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也證明在溫度、壓力一致時(shí)，含氣砂巖彈性波振幅衰減量大于飽含油的衰減量，飽含油砂巖的衰減量大于飽含水砂巖的衰減量；發(fā)射頻率增高，衰減量增加[17]。根據(jù)黃河口凹陷淺層明下段地震資料特征、儲(chǔ)層流體性質(zhì)，形成了適用于黃河口凹陷淺層明下段的烴檢技術(shù)。通過對(duì)BZ34-1復(fù)雜斷塊區(qū)進(jìn)行頻譜分析，確定高頻成分，在砂體頂面和底面開時(shí)窗，提取高頻對(duì)應(yīng)的能量屬性后計(jì)算砂體對(duì)該高頻成分的能量衰減值，根據(jù)已鉆井標(biāo)定后進(jìn)行含油氣性預(yù)測(cè)。利用BZ34油田區(qū)鉆井多的優(yōu)勢(shì)，對(duì)高頻能量衰減的烴檢適用性進(jìn)行驗(yàn)證。以該區(qū)明下段III油組1號(hào)砂體為例，提取65 Hz頻率對(duì)應(yīng)的能量衰減屬性，紅色為高衰減區(qū)，綠色為低衰減區(qū)(圖3)。勘探證實(shí)，該砂體紅色有利區(qū)帶為油層，綠色區(qū)帶為水層，從而有效指導(dǎo)了井位部署。

圖3 BZ34-1油田及圍區(qū)能量衰減烴檢圖

3.4 根據(jù)油藏具體特點(diǎn)，優(yōu)化井型及井型軌跡

根據(jù)BZ34-1復(fù)雜斷塊區(qū)構(gòu)造特征，以油氣成藏規(guī)律為指導(dǎo)，從儲(chǔ)層砂體的展布規(guī)律入手，在平面上對(duì)含油砂體進(jìn)行追蹤和精細(xì)刻畫；結(jié)合目的井鉆井、測(cè)井、試油等資料錄取要求的不同，綜合考慮海上勘探成本高、風(fēng)險(xiǎn)大以及該區(qū)油藏埋深較小，考慮到全區(qū)砂體疊合效果較差等特點(diǎn)，滾動(dòng)探井和評(píng)價(jià)井主要以低斜度定向井(一般斜度小于45°)為主，盡可能鉆遇多套油層，從而提高鉆井成功率；而在滾動(dòng)開發(fā)的過程中依據(jù)油藏特點(diǎn)進(jìn)行開發(fā)概念設(shè)計(jì)，優(yōu)化論證，開發(fā)井部署主要以水平井和大斜度的定向井相結(jié)合，開發(fā)的主要原則為立足主力砂體，同時(shí)兼顧小砂體；分層系開發(fā)，以水平井為主要開發(fā)方式，根據(jù)開發(fā)過程中遇到的實(shí)際地質(zhì)情況調(diào)整鉆井實(shí)施方案。

通過精細(xì)構(gòu)造解釋和砂體刻畫，近年來，僅在BZ34-1復(fù)雜斷塊油藏西塊有利部位部署了3口滾動(dòng)評(píng)價(jià)井，新增石油地質(zhì)儲(chǔ)量1 600×104t。此外，在該油藏的北塊、東塊和南塊均有大量有利目標(biāo)值得進(jìn)一步滾動(dòng)勘探。

4 結(jié)論

(1)黃河口凹陷BZ34-1復(fù)雜斷塊區(qū)油氣以明下段為主，儲(chǔ)層砂體橫向變化快，連通性較差，其中明下段長期基準(zhǔn)面上升至下降半旋回的轉(zhuǎn)換期或下降半旋回早期，油氣最為富集，是研究區(qū)的重點(diǎn)勘探層系。

(2)以研究區(qū)為靶區(qū)，建立了油源斷層-砂體接觸耦合接觸關(guān)系半定量靜態(tài)模型，斷層-砂體接觸面積與含油氣面積充滿度、儲(chǔ)量豐度呈正相關(guān)性關(guān)系，當(dāng)斷層-砂體接觸面積大于15 m·km時(shí)，儲(chǔ)層砂體為油層概率大，為渤海類似地區(qū)鉆前有利砂體的拾取指明了方向。

(3)利用研究區(qū)淺層明下段儲(chǔ)層砂體在地震剖面上強(qiáng)振幅亮點(diǎn)特征，含不同流體的儲(chǔ)層在地震波中響應(yīng)特征，最終篩定了頻譜分析對(duì)于該區(qū)圈閉的含油氣性預(yù)測(cè)的有效性，有效結(jié)合實(shí)際鉆井資料，預(yù)測(cè)高衰減區(qū)為油層，低衰減為水層，從而有效指導(dǎo)了井位部署，降低了滾動(dòng)勘探的風(fēng)險(xiǎn)。

(4)根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況，選用合適鉆井工藝。海上勘探成本高、風(fēng)險(xiǎn)大，因此滾動(dòng)探井和評(píng)價(jià)井采用低斜度定向井，以盡可能鉆遇多套油層，提高鉆井成功率，擴(kuò)大儲(chǔ)量規(guī)模為主；而開發(fā)井考慮到全區(qū)砂體疊合效果較差，水平井和大斜度的定向井相結(jié)合，提高鉆井成功率。

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編輯：吳官生

1673-8217(2015)05-0067-04

2015-06-02

涂丹鳳，工程師，碩士，1981年生，2008年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(北京)礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，現(xiàn)主要從事石油地質(zhì)綜合研究工作。

國家重大科技專項(xiàng)“近海隱蔽油氣藏勘探技術(shù)”(2011ZX05023-002)資助。

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