基于構型單元“勢控論”研究與剩余油開發效果分析

涂 乙，王亞會，閆正和，高永明，魏啟任

（中海石油（中國）有限公司深圳分公司，廣東深圳518067）

0 引言

目前，海上老油田剩余油的深度挖潛將是穩產增產的重要舉措，相對于陸地油田密井網開采，海上油田一般都是大井距開發、開采難以獲得全面的地質資料。利用大膽創新高效開發理念以及技術攻關，提出一套適合海上油田大尺度下的復合砂體精細解剖理論。針對目前海上老油田含水率高、產量遞減快以及剩余油分布異常復雜等問題，以小層為基本單元的儲層研究已不能滿足生產需求，研究重點則為小層單砂體精度轉向層內單砂體精度，且在充分利用地震地質資料的基礎上，研究復合砂體內部單砂體在縱橫向上的連續性、隔夾層發育情況以及單砂體之間的接觸關系等。

國內基于構型單元“勢控論”研究相對較少。胡光義等［1］提出了海上復合砂體構型理論，論述了復合砂體構型界面、單元、模式、特征以及控制因素；曾祥平［2］將單砂體進一步細分到單一成因單砂體，研究砂體內部構型及各種微地質界面對剩余油的控制作用；張瑞等［3］對儲層內部結構差異程度進行了半定量表征研究。因此，僅僅研究復合砂體構型等靜態控制因素是不夠的，還應結合儲層內部流體勢等動態因素進行分析。本次研究以單砂體構型為基本單元，從砂體層內油氣運移時間和方向來研究剩余油運移和聚集規律，提高剩余油預測精度和準度，以期為海上老油田深度立體挖潛剩余油提供有利的技術支持。

圖1 Y油田構造位置及沉積環境Fig.1 Structural location and sedimentary environment of Y oilfield

1 Y油田簡況

Y油田是由1985年Y-1 X探井發現的，油田位于南海珠江口盆地北部坳陷帶惠州凹陷南部，屬于主斷層控制下的逆牽引背斜構造，背斜構造形態簡單，圈閉面積小，構造幅度低，油田范圍內無斷層發育，構造走向為北西—南東向（圖1）。2014年至今采用新平臺開采，目前含水率達到90%，采出程度超過了50%。

Y油田含油層段分布在新近系珠江組，屬于上三角洲平原—三角洲前緣沉積，測井曲線為漏斗形—指形，主要發育河口壩—席狀砂微相。儲層巖性比較單一，以細—中粒長石石英砂巖為主。主力儲層內部夾層不發育，非主力儲層內部夾層發育，泥質條帶和團塊較發育，非均質性較強。

2 精細構型解剖

海上油田大井距、稀井網以及鉆取資料昂貴，難以獲得豐富的地質資料。根據鉆井資料顯示，中后期開發的海上老油田井距大部分在200 m以上，給油田地質精細研究帶來了很大的困難。目前，海上高品質地震主頻為20～40 Hz，理論上可分辨10～20 m，只能識別大尺度構型單元，為了采集高品質的地震資料，充分挖掘地震資料信息，在精細地震資料處理與解釋的基礎上，結合生產井資料研究和識別復合砂體構型界面顯得尤為重要［1-3］。儲層精細構型解剖，可揭開儲層內幕“黑匣子”，聚焦并分析不同期次單砂體對接關系，解密剩余油運移、聚集真相，助力剩余油精準挖潛。

2.1 復合砂體構型識別與刻畫

Y油田儲層比較發育，在高品質地震資料和沉積背景約束下，復合砂體界面識別和刻畫主要采用“縱向分期、橫向分界”的方法來實現［3-5］。縱向分期是指以高分辨率層序地層學中基準面旋回理論為指導，以中期旋回的等時沉積標志為基準，根據高程差異，構建等時時間單元，結合地震響應信息，實現縱向砂體對比（圖2、圖3）。該油田在區域上發育不同厚度（2～50 m）的泥巖沉積可作為對比的標志層。

圖2 Y油田復合砂體地震響應刻畫Fig.2 Seismic response characterization of composite sand bodies in Y oilfield

橫向分界是指根據孤立、側疊與堆疊區儲層地震響應特征差異（圖2），識別不同級次儲集層構型單元形態、規模和疊置關系，并結合不同期次砂體巖性概率切片、砂體復合平面圖以及地震反演剖面，以“復合河道”邊界刻畫為核心，實現不同級次砂體橫向展布（圖4）。基于對Y油田每一口井巖性資料分析，統計各層段以及層內不同期次砂體不同巖性出現的概率，分別繪制不同層段或不同期次砂體概率平面切片，初步界定砂體橫向發育邊界［圖 4（a）—（c）］。結合地震砂體屬性反演剖面，可清晰厘清各層段或某一期次砂體橫向展布規律和范圍，綜合確定砂體在平面上的發育范圍和規模。

圖3 Y油田復合砂體“縱向分期”砂體對比Fig.3 Comparison of vertical staging sand bodies in composite sand bodies in Y oilfield

圖4 Y油田多期砂體反演展布Fig.4 Inversion distribution of multiphase sand bodies in Y oilfield

2.2 不同級次單砂體展布

（1）主力層砂體發育較厚，夾層規模小且薄，主要為薄鈣質夾層。Y油田主力儲層一般只發育單期次砂體，縱向上砂體范圍大且連片展布，砂體之間主要為疊置關系，連通性好，易形成優勢滲流通道，采出程度高，剩余油潛力較小［7-10］。

（2）非主力層儲層內夾層類別多、規模較大，發育泥質夾層、鈣質夾層和物性夾層，可用來識別單砂體界面［11-13］。以Z9油藏為例，該油藏縱向上發育3期疊置砂體，砂體展布類型多樣，包括孤立型、側疊型和堆疊型。圖5中③，④，⑤號小范圍半滲濾型夾層，發育在1～3個井區中，厚度為1～2 m，泥質體積分數為20%～30%；②號大范圍半滲濾型夾層，發育在2個以上的井區中；①號不滲濾型夾層，厚度大于2 m，泥質體積分數為30%～40%，流體很難滲透推進，這類儲層容易形成次生邊水驅，可改善剩余油驅替類型，定位挖潛潛力砂體，生產井往往表現出高產高效長命的效果。

同時，表1定量統計了Y油田夾層的分布數據，并研究了夾層與生產井生產效果之間的關系，在夾層分布模式2和夾層分布模式3的情況下，生產井對剩余油的挖潛效果較好，這2種模式主要集中在非主力油藏，因此，非主力油藏是剩余油挖潛的目標。

圖5 Y油田Z9油藏近東西向砂泥巖對比Fig.5 Comparison of near WE sandstone and mudstone of Z9 reservoir in Y oilfield

表1 Y油田夾層分布模式統計Table 1 Interlayer distribution patterns in Y Oilfield

3 “勢控論”剩余油分布模式

3.1 “勢控論”基本原理

Y油田天然能量充足，關停后再開發，儲層內部的油水勢發生了變化，導致剩余油重新運移—聚集。根據蒲玉國等［6］、常海燕等［7］、韓大匡［8］的研究成果，流體勢是指在某一基準參考面，某一滲流單元內單位質量流體所具有的總的機械能［6-8］。該單元內某一點對應的油勢、水勢計算公式為

式中：φo為油勢，m·m/s2；φw為水勢，m·m/s2；g 為重力加速度，m/s2；z為測點高程，m；ρw為水密度，g/m3；ρo為油密度，g/m3；h 為總壓頭，m。

將式（1）與式（2）聯立求解得

在特定的油藏內，ρw/ρo與 (ρw- ρo)/ρo為一定值，ho的大小只與hw和z有關。

在靜水情況下，hw為一定值，ho的大小只與z測點高程有關，即在含油構造范圍內，油水界面呈水平狀態，構造閉合區則為低勢區（圖6）。

圖6 Y油田流體勢模式（據文獻［6］修改）Fig.6 Fluid potential model in Y oilfield

在動水情況下，ho的大小由hw和z共同確定，hw隨著巖層方向下傾遞降時，ho等值線不再處于水平狀態，油水界面表現出傾斜或彎曲狀態，傾斜程度的大小取決于油水密度差與水頭遞降梯度，在受到油藏內靜態遮擋元素（構造或者地層）的作用下，形成低勢閉合區。

3.2 “勢控論”剩余油分布模式

根據構型單元內油、氣、水的運移規律，油、氣、水三相運移方向遵循從高勢區流向低勢區，并在低勢閉合區運聚成藏。“勢控論”的核心是“勢”的形成與閉合。“勢”形成的過程就是油、氣、水在油藏圈閉內由高勢區向低勢區運移的過程［6-8］。根據剩余油的“勢控論”理論，綜合考慮剩余油富集靜態和動態主控因素，建立了“動態富集再生油藏成藏模式”，即在井控程度低、有巖性邊界遮擋以及勢能較低的區域內形成低勢閉合區（圖7）。低勢閉合區的形成是剩余油具備經濟性、可動性的前提條件。

原始油氣成藏的運移時間跨度是以“地質時代”為尺度。動態運移—聚集—成藏，形成再生潛力區或“再生油藏”的時間跨度以“年”為尺度［9-13］。Y油田由于大位移井井況差，井漏嚴重，遞減及含水率上升較快，采出程度偏低，無法有效開發剩余油潛力，因此，于2011年基本關停了所有生產井。2014年依托新平臺實施調整井開發生產，這就為剩余油運移—再聚集創造了時間。

3.2.1 主力層剩余油聚集規律

主力油藏（Z11，Z13）儲集層物性好，孔隙度大于20%，滲透率大于380 mD，油藏厚度較大，泥質含量較低，砂體連片發育，橫向上以堆疊接觸方式為主，原油流體具有輕質、低黏度等特點，發育優勢流動通道，初期產量很高，底水錐進速率很快，油井見水早，含水率近100%。對于具有邊底水能量的高滲性厚層輕質油油藏，剩余油的分布主要由井網構造共同控制，剩余油主要集中在井控低、勢能低的構造高部位，零星散落的可動剩余油在較短時間（1 a左右）內可較快地運移，并富集在構造的高部位，主力油藏剩余油從開發調整階段零散分布，需要1 a以上時間，動態運聚在低勢閉合區（構造高部位）形成一定規模剩余油［圖7（b）］，主力油藏剩余油一般運移聚集時間短，儲量規模小。

3.2.2 非主力層剩余油聚集規律

非主力層儲層非均質性較強，砂體接觸關系復雜，包括堆疊、側疊和孤立型，影響著剩余油的分布。以Z9油藏為例，該油藏主要物源來自北西—南東方向，Y-14-2井位于圈閉北西方向構造低部位，于2013年關停；Y-24-2井位于圈閉相對高部位，于2011年關停，其余井均在2009年之前全部關停。2009年Z9油藏構造南邊剩余油分布比較分散，主要零星散落在構造圈閉四周，高部位幾乎沒有剩余油聚集。經過3 a多的時間運移聚集，2013年ODP設計時期開發區南邊剩余油聚集了一定規模；2015年初調整井陸續投產開采，剩余油聚集規模進一步擴大。

基于Z9儲層構型單元流體勢分析，在物源方向形成高勢區，同時受巖性邊界控制而形成剩余油相對富集的低勢閉合區，非主力層低勢閉合區剩余油的儲量豐度高，具有一定規模和經濟性，是剩余油挖潛的重點潛力區。

根據油、氣、水遵循從高勢區向低勢區運移規律，該層零散分布的剩余油，至少需3 a以上的時間進行運移和聚集，并在低勢閉合區形成動態富集再生油藏模式。薄層泥質夾層縱向上疊置延緩了流體的流動，經過10 a以上的油水動態運聚，剩余油逐漸向低勢區及構造相對高部位富集。

圖7 Y油田動態富集再生油藏模式Fig.7 Dynamic enrichment and regeneration reservoir model in Y oilfield

4 剩余油挖潛效果

4.1 主力油藏生產效果

Z13油藏經過1 a左右的時間剩余油動態運聚成藏，2015年初在Z13油藏構造高部位投產Y1-5 H1井，前3個月平均日產油高達200 m3，平均含水率僅為1.8%，2015年底含水率達到60%，含水率上升較快，進入了高含水率開發時期。

Z11油藏于2014年底在構造高部位投產Y1-8 H井，前3個月平均日產油超過300 m3，平均含水率僅為19.8%，2015年初含水率迅速突破60%，進入了高含水率開發時期，截至2018年7月含水率已經超過90%，日產量下降了約3/4，日產油下降較快。

主力油藏生產井均表現出高產高效短命的生產效果，說明構造高部位有剩余油聚集。由于主力油藏易形成優勢通道，剩余油規模較小，符合實際生產動態。

4.2 非主力油藏生產效果

非主力油藏（Z5-1，Z5-2，Z6-1，Z6-2，Z8，Z9，Z12）模式，2次關停調整為剩余油運移創造了條件。非主力油藏經過3 a以上的時間，剩余油在低勢閉合區聚集成藏。

2015年初，Z9油藏低勢閉合區投產Y1-6 H井，前3個月平均日產油超過250 m3，平均含水率僅為3.6%，Y1-6 H井已穩產接近4 a，且含水率上升較緩慢，截至2018年4月，含水率小于40%，穩產時間較長；同年，在Z9油藏構造高部位投產 Y1-3 H井，實際前3個月平均日產油小于60 m3，平均含水率高達79.3%，截至2017年8月，含水率已達到100%，現已關停，遠低于低勢閉合區Y1-6 H井的生產效果。

開發生產井效果表明：低勢閉合區生產井表現出高產高效長命的生產效果。剩余油運移聚集形成再生油藏模式與生產動態認識是一致的。

在Y油田其他非主力油藏Z5-2，Z6-1，Z8和Z12低勢閉合區已部署生產井、定向井和水平井，初期平均日產量均達到了200～300 m3，日產能較高，也說明了在受巖性邊界和流體勢綜合控制而形成的低勢閉合區挖潛剩余油的正確性。

5 結論

（1）海上大井距條件下復合砂體識別和刻畫對高品質地震資料依懶性大，結合生產井資料研究和識別復合砂體構型界面，能大大提高砂體邊界的刻畫精度。

（2）基于構型單元進行“勢控論”研究，主力油藏零星散落的可動剩余油能較短時間內（約1年），富集在井控低、構造高部位的低勢閉合區，生產井表現為高產短命生產效果；非主力油藏零星散落的可動剩余油約3年以上時間，運移聚集在井控低、巖性邊界遮擋的低勢閉合區，生產井表現出高產高效長命的生產效果，是剩余油挖潛的重點潛力區。

（3）構型精細解剖與“勢控論”結合，構建的“動態運聚再生油藏模式”，拓展了剩余油挖潛研究思路和方向，對該類中后期老油田剩余油挖潛具有重要的戰略意義。