喇嘛甸油田斷層控制儲量計算

趙云飛

( 1. 中國科學院 廣州地球化學研究所，廣東 廣州　510640；　2. 大慶油田有限責任公司 勘探開發研究院，黑龍江 大慶　163712 )

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喇嘛甸油田斷層控制儲量計算

趙云飛1,2

( 1. 中國科學院 廣州地球化學研究所，廣東 廣州510640；2. 大慶油田有限責任公司 勘探開發研究院，黑龍江 大慶163712 )

喇嘛甸油田剩余油分布零散，平面上主要分布于斷層邊部地區。為更加精確地估算斷層地區剩余油儲量分布，根據喇嘛甸油田基礎數據庫，將油層性質和物性較為接近的油層劃分為一個單井計算單元；編制三角網程序，計算研究區單井控制面積及控制儲量；對單井小層靜態數據和油水井生產動態數據進行產量重新劈分，計算斷層地區儲量分布，給出剩余油潛力分布。結果表明：喇嘛甸油田斷層總剩余儲量約為1.28億t。該方法充分考慮地質非均勻性，能夠準確地反映各個井點附近的地質儲量和單井控制儲量，為斷層地區剩余油開發提供指導。

斷層控制儲量； 三角網； 地質非均勻性； 劈分； 四邊形法； 喇嘛甸油田

0　引言

喇嘛甸構造整體上為短軸背斜，東翼緩、西翼陡，東翼傾角為3°～6°，西翼傾角為12°～21°，與薩爾圖構造呈鞍部相接，被北西方向延伸的37#和51#斷層切割成面積不等的北、中、南三塊。由于主力油層已被大面積水淹，斷層邊部井網密度較低、注采關系不完善，存在剩余油潛力，因此認識斷層的剩余油分布規律對于喇嘛甸油田挖潛具有重要意義[1-2]。

王一寒等利用本征值相干體技術識別喇嘛甸油田較大斷層，通過井震結合對比分析，完善研究區斷層的局部構造形態，為剩余油挖潛提供構造指導[3]。針對喇嘛甸油田特高含水期剩余油高度分散的特點，趙偉等利用取心井水洗資料和完鉆井水淹解釋成果，確定不同沉積環境各類儲層剩余油形成條件和分布規律[4]。針對特高含水期油田剩余油高度分散情況，王一博等在加密井網條件下對單砂體單元進行沉積微相、巖心和測井資料研究，建立測井沉積微相模式，確定喇嘛甸油田SⅡ油層組沉積微相展布特征、單砂體空間分布規律等[5]。隨著油田注水開發的深入和井網的加密，張寶勝等利用密閉取心井資料，研究各類油層動用狀況的演變過程和潛力分析[6]。湯慶金分析喇嘛甸油田低滲透油層動用狀況的影響因素，為低滲透油層的開發利用提供依據[7]。宋考平等根據喇嘛甸油田高壓物性、相對滲透率和現場實際，研究特高含水期不同地層壓力開采時，溶解氣對原油黏度及原油黏度對采收率的影響，確定喇嘛甸油田各套井網油井的合理地層壓力和流壓界限[8]。張英研究喇嘛甸油田厚油層，認為厚油層存在一定的剩余油[9]。張輝分析斷層邊部剩余油潛力，提出應用水平井沿河道砂體頂部鉆進直接挖潛剩余油的思路[10]。余杰等研究Delaunay三角網構建的三種方法，指出三角網的構建效率、準確性和穩定性是研究的主要方向[11]。李小秋等研究Delaunay三角網，提出一種高效的Delaunay構建方法[12]。姜志偉等提出一種虛擬網格索引和方向法結合的方法，提高三角網的構建效率[13]。蓋玉國分析喇嘛甸油田的潛力分布，認為厚層內剩余油多分布于層內或次級沉積單元頂部等[14]。張繼成等分析喇嘛甸油田特高含水開發階段面臨的問題，提出穩油控水的技術政策不能完全適用特高含水期開發調整的需要[15]。

目前，喇嘛甸油田斷層區邊部剩余油的定量研究較少，大多依靠測井資料等進行分析。筆者編制三角網程序，在研究地質非均勻性、油水井產量動態變化的基礎上，計算研究區單井控制面積及控制儲量，為喇嘛甸油田斷層區剩余油挖潛奠定基礎。

1　三角網方法

三角網法可以合理有效地處理研究區大量分布不均勻的離散數據，建立三角網需要滿足兩個基本原則：

(1)空外接圓性質。任意三角形的外接圓內不含有任何其他數據點，即任意四點不能共圓。

(2)最大、最小角準則。任意兩個相鄰的三角形所屬的6個內角中的最小角應大于由這兩個三角形所構成的四邊形的另一條對角線劃分的兩個三角形所屬的最小內角。

考慮運算的實用性和高效性，采用逐點插入的三角網方法[16]：

(1)建立一個涵蓋所有數據點的大三角形作為超三角形。在讀入數據過程中，可以獲得坐標的最值xmax、xmin、ymax、ymin，將它作為初始三角形。

(2)逐個提取集中未處理點P，在三角網中找出包含P的三角形，把P與三角形的3個頂點相連，生成3個新的三角形。設ΔV1V2V3的3個頂點坐標分別為V1(x1,y1)、V2(x2,y2)、V3(x3,y3)，則點P與三角形頂點的連線的向量分別表示為PV1、PV2、PV3。若點P在ΔV1V2V3內(含邊界)，則從PV1旋轉到PV2、PV2旋轉到PV3、PV3旋轉到PV1的3個方向必須一致。

(3)進行空圓性檢驗，若不滿足，即點P位于三角形ABC的外接圓，則對角線進行交換。若兩條對角線交換，則要向周圍各個三角形逐個進行優化，以保證所有三角形的形成滿足兩個基本原則，并向外更新步驟(3)前生成的所有三角形，更新網狀結構。局部優化過程見圖1。

圖1　三角網局部優化過程Fig.1 Local optimization process of triangular grid

(4)重復步驟(2)和(3)，直到點集內所有點被插入。

(5)刪掉包含超三角頂點的所有三角形。

對于斷層附近控制面積，采用布虛擬井方法，將斷層線上各點坐標視為虛擬井位，參與三角網的構建，根據面積疊加計算斷層控制區域面積。

2　斷層區儲量計算

2.1工區圈定

對工區每一條斷層進行井區范圍圈定，以井區范圍為研究對象，研究不同開發層系及注采井網與斷層的位置關系；根據斷層發育層位，確定主要的開發層系，在考慮注采完善的條件下對斷層區域進行劃分。對研究區斷層進行圈定時，斷層附近30～50 m不能布井，至少以基礎井網兩個井距(300 m)為圈定邊界。為了便于研究，將研究區劃分為四邊形，以井點為四邊形頂點，利用4口井的坐標范圍提取研究區的井。

井點提取方法：選取4口井井點坐標圈定邊界，包含斷層研究區所有井點，通過計算直線AB、BC、CD、DA的方程，以及點M(xM,yM)與各直線的位置關系，判斷點M(xM,yM)是否處于四邊形范圍，從而快速提取研究區井點坐標。

圖2　井點提取過程Fig.2 Well location judgment

直線AB方程為

(1)

提取研究區井點M(xM,yM)的位置坐標(見圖2)，首先判斷yM與Y(xM)的關系，若滿足Y(xM)>yM，則點M(xM,yM)初步符合條件；同理，依次判斷點M(xM,yM)與BC、CD、DA的關系，從而準確提取研究區斷層的井。根據四邊形法圈定斷層研究區域，提取研究區井點信息，共提取井數6 269口，其中油井3 517口、水井2 752口。

2.2斷點數據提取轉換

圖3　坐標轉換過程Fig.3 Coordinate conversion

為了分析斷層對周圍油水分布的控制作用，需要研究斷層的位置及形狀，計算斷層面與地層面的交線(即斷層線的坐標)；然后建立三角網，進而計算斷層附近單井控制面積及儲量分布。

根據井位圖可知各條斷層在各油層組平面上的投影，在CAD圖中提取斷層投影的X、Y坐標。利用坐標轉換，將CAD坐標轉換至大地坐標，得到各斷層線上斷點的大地坐標，轉換過程見圖3，其中坐標系XOY為大地坐標系，坐標系xo′y為CAD坐標系，A、B點分別為進行坐標轉換區域的兩點(盡量保證A、B的選取能覆蓋整個轉換區域)，M點為需要進行轉換的點。

(1)首先計算兩坐標軸旋轉角度Δα。線段AB在坐標系XOY中的長度為LAB，在坐標系xo′y中的長度為lAB，Δα為

(2)

式中：XA、YA、XB、YB為A、B點在坐標系XOY中垂直方向和水平方向的坐標；xA、yA、xB、yB為A、B點在坐標系xo′y中垂直方向和水平方向的坐標。

(3)

其中M點在坐標系x′Ay′中的坐標為

(4)

(5)

從坐標系x′Ay′轉換到XOY需要進行伸縮和平移，因此M點在坐標系XOY中的坐標為

(6)

(7)

2.3單井控制面積

在構建的三角網結構中，取井點與周圍臨近井連線的中點，同時求與該井點連接的三角形的外心，對于鈍角三角形可以取重心；將各個外心和中點連成封閉區域，該區域即為單井控制面積(見圖4)，為井周圍各三角形面積的總和。考慮斷層區域布井較少，周圍打井井位與斷層距離較遠，應調整單井在斷層區域方向上控制面積。計算斷點到周圍各井點的平均距離，按比例縮放斷點及單井控制范圍。

2.4斷層控制儲量

根據三角網法，在單井控制面積內，主控井儲量計算參數決定單井的控制儲量，各個單井控制儲量總和即為總儲量，各屬性參數用三角形3個頂點屬性值進行加權平均：

(8)

式中：N為原油地質儲量；M為單儲系數；A為單井小層控制面積；h為單井小層平均有效厚度。

在計算控制儲量時，首先需要對水井面積進行劈分，將水井控制范圍內三角形面積劈分給油井，以保證油水井周圍每個三角形都參與生產；其次基于面積及儲量劈分原則，將油井產量劈分到油井控制范圍的三角形及周圍水井控制的三角形。

水井面積劈分原則：

(1)將油水井連線兩側的水井的三角形面積劈分給連線油井；

(2)將水井與水井連線兩側水井的三角形面積劈分給距離最近的油井。

水井產量劈分原則：

(1)將各層產量迭加到各小層單井累計產量，根據不同射孔階段，將每階段的單井累計產量按地層系數劈分給射孔層(未射孔層賦值為0)；

(2)將產量按地質儲量劈分給單井周圍三角網。對于轉注井，將早期作為采油井時的產量進行劈分，用原有控制儲量減去劈分產量作為該區域的單井控制儲量。

水井面積劈分過程見圖5，其中L1為油井，L2為L1周圍連通水井，藍色區域為油井L1控制面積。根據L2井周圍連通油井數所占總井數比例，將周圍水井控制面積劈分給周圍油井，褐色區域為周圍水井劈分給L1井的控制面積。

圖4　三角網及單井控制邊界示意Fig.4 Schematic of triangular grid and single well control boundary

圖5　水井控制面積劈分示意

基于斷層地區單井控制面積和控制儲量，以及區域單井的控制儲量和單井產量，計算單井控制區域的剩余儲量；再根據三角網法對單井附近剩余儲量進行細分；最終得到剩余儲量N1為

(9)

式中：Q為累計產油量。

基于三角網法，編制軟件計算單井控制面積及控制儲量，其中37#斷層平均單層控制可采儲量見圖6。

3　現場應用

采用三角網方法對喇嘛甸油田基礎數據庫進行收集處理，研究工區69條斷層和9 367口井的生產動態數據和地質非均勻性，以及不同開發層系及注采井網與斷層的位置關系，其中射孔井數8 486口，共有8個油層組、97個小層。喇嘛甸油田斷層地區地質非均勻性嚴重和基礎數據井網運行時間久，編制三角網程序，對單井小層靜態數據和油水井生產動態數據進行產量重新劈分，給出斷層區潛力分布及挖潛對策。

工區69條斷層總剩余儲量為12 811.93×104t，可布井數505口。典型斷層51#、39#、37#、53#、47#是剩余儲量分布的主要區域，剩余儲量分別為712.43×104t、540.28×104t、710.06×104t、633.75×104t、548.29×104t。在典型斷層的剩余潛力區域布高效井，51#斷層實際布高效井2口，預測累計增油量為3.09×104t；39#斷層實際布高效井1口，預測累計增油量為1.32×104t；37#斷層實際布高效井3口，預測累計增油量為4.24×104t(見圖6)；53#斷層實際布高效井1口，預測累計增油量為1.34×104t；47#斷層實際布高效井1口，預測累計增油量為1.33×104t。

圖6　37#斷層平均單層控制可采儲量Fig.6 The 37# fault average layer recoverable reserves

4　結束語

采用斷層控制儲量計算方法對喇嘛甸油田斷層區域進行剩余油計算。對斷層區域進行四邊形法圈定，應用三角網方法編制三角網程序，對單井控制面積及單井控制儲量進行計算，69條斷層剩余油儲量在1.28億t以上，其中51#斷層和37#斷層具有最好的挖掘潛力。

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2014-12-06；編輯：任志平

大連理工大學海岸和近海工程國家重點實驗室開放基金項目(LP1509)

趙云飛(1975-)，男，博士研究生，高級工程師，主要從事油田開發方面的研究。

10.3969/j.issn.2095-4107.2016.02.007

TE328

A

2095-4107(2016)02-0058-06