CN106570339A - 一种基于力学分析的超覆地层圈闭侧向封堵性定量评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于力学分析的超覆地层圈闭侧向封堵性定量评价方法。该方法以封堵模式的力学分析为基础，充分考虑实钻圈闭成藏特征与影响超覆地层圈闭的两个主要因素（侧向封堵层受力和封堵层厚度）关系开展的一种超覆地层圈闭侧向封堵性定量评价方法。利用三维地震为工具，从力学角度量化圈闭封堵性影响因素，提出超覆地层圈闭侧向封堵层受力大小关系式，将封堵性从单井微观领域拓宽到区带宏观领域。从实钻资料出发，利用实钻圈闭油藏特征与圈闭封堵性影响要素关系分别提取各要素的圈闭封堵性影响拐点，最终联合封堵层受力和封堵层厚度两方面影响拐点，建立封堵性评价分类区间，实现超覆地层圈闭封堵性量化评价。

Description

一种基于力学分析的超覆地层圈闭侧向封堵性定量评价方法

技术领域

本发明涉及地层油藏勘探的圈闭有效性评价技术领域，是一种基于力学分析的常压区超覆地层油藏侧向封堵性定量化评价方法。

背景技术

侧向封堵性研究对于地层油藏勘探开发具有重要的意义，是确定超覆地层圈闭有效性能否具有聚油条件的重要评价指标之一。研究成果对于区带成藏评价、探井滚动部署、开发井网规划均具有较高的指导意义。世界范围来看，除波斯湾和前苏联外，43%的石油储量和30%的天然气储量储存在地层圈闭中（李丕龙等，2004年）。仅就济阳坳陷来看，目前地层油藏仅占探明总储量的8%，远低于地层油藏勘探远景值。济阳坳陷第三系勘探实践表明，陆相断陷盆地具有地层油藏广泛发育的有利地质条件，勘探开发潜力较大，但在勘探开发过程中，盆缘探井成功率相对较低，这表明针对常压地层圈闭有效性研究的迫切性和必要性。目前圈闭封堵性研究相对较少，多集中在油藏的盖层和侧向断层封堵研究中，定量评价以微观实验为主，具体针对超覆地层侧向封堵性的研究较少，主要以结合实验测试和测井资料单点研究为主，缺少利用地震资料横向延展性的区带性预测。

以往对于地层圈闭侧向封堵性的研究主要集中在：探讨侧向不整合面结构，提出不整合面发育风化粘土层对油气运移起遮挡（封堵）作用，以及通过泥岩声波时差与埋深关系来分析侧向封堵性。研究基本上均为地层油藏形成机制以及封堵性定性评价，尚未形成超覆地层圈闭侧向封堵性评价方法和地震预测技术。如《济阳拗陷第三系不整合油气藏运聚成藏模式》（宋国奇等，石油与天然气地质，2008年12月第6期），《济阳坳陷陆相断陷盆地不整合的油气输导方式及性能》（隋风贵等，中国石油大学学报自然科学版，2010年8月第4期），《不整合结构对地层油气藏形成的控制作用研究》（吴孔友等，大地构造与成矿学，2012年11月），《泥岩盖层纵向封闭性及砂岩储层侧向封堵性测井分析》（赵新民，油气井测试，2003年8月第4期）。

发明内容

本发明主要目的是针对盆缘超覆地层侧向封堵性定量评价技术空白，联合超覆地层圈闭侧向封堵层受力大小、侧向封堵层厚度和已钻井成藏情况分析，利用三维地震为工具从侧向封堵机制的力学分析基础上建立一种基于力学分析的超覆地层圈闭侧向封堵性定量评价方法，为油田超覆地层勘探目标优选和区带评价提供可靠依据。

本发明通过以下技术措施来实现：

一种基于力学分析的超覆地层圈闭侧向封堵性定量评价方法包括：

步骤1：超覆地层圈闭封堵模式下的力学分析，求取超覆地层圈闭侧向封堵层受力大小关系式；

步骤2：采用最大封闭油柱，计算统一尺度下的的封堵层侧向受力大小；

步骤3：分析钻井产能、油藏粘度与侧向封堵层受力大小关系，提取区带成藏临界受力点对封堵性的影响拐点；

步骤4：分析钻井产能、油气粘度与侧向封堵层厚度关系，提取区带成藏临界厚度对封堵性的影响拐点；

步骤5：联合超覆地层圈闭侧向封堵层受力大小和侧向封堵层厚度，进行超覆地层圈闭侧向封堵性分类评价

以上一种基于力学分析的超覆地层圈闭侧向封堵性定量评价方法优化方案是：

在步骤1中，根据盖层封堵原理，明确了超覆地层圈闭侧向封堵模式，超覆地层圈闭侧向封堵实质是侧向封堵超覆面上存在一定厚度泥岩产生的封堵力大于被封堵超覆地层圈闭内油藏对侧向封堵层层产生作用力；这个力的产生是由于圈闭储层自身具有一定倾角，从而使所封堵油气自身向上的浮力对侧向封堵层产生了力的作用，如附图2所示，其大小为：

；

公式中：F侧-超覆油藏对作用在封堵层上的力，单位Pa；F₂₂-储层内油藏的里垂直作用在侧向封堵层上的力，单位Pa；F₂-储层内油气浮力平行储层方向的上的作用力，单位Pa；F_wo-油在水中的浮力, 单位Pa；V-油藏体积，单位cm³；g-重力加速度；ρ_w-地层水的密度，单位g/cm³；ρ_o-油的的密度，单位g/cm³；θ-输导层与封堵层夹角，单位°；θ₁-封堵层倾角，单位°；θ₂-储层倾角，单位°；

在步骤2中，封堵层作用力大小受封堵层倾角、储层倾角和油藏规模影响。其中封堵层倾角和储层倾角是圈闭固有属性，但不同的圈闭含油气存在差异，影响圈闭横纵向的统一尺度对比，利用实钻油藏情况，根据区带油藏规模，建立最大单位体积油藏模式下的封堵层作用力模型，即先通过统计获取区带最大含油高度来计算单位体积产生的浮力，在统一对比尺度评价封堵层受力情况下就可以计算获取同一尺度的封堵层受力情况。

在步骤3中，利用步骤2结果，结合实钻情况，建立钻井产能、油藏粘度与侧向封堵层受力大小关系。由于侧向封堵性取决于封堵层受力大小和封堵层厚度共同作用，油气产能、粘度与封堵层受力关系影响拐点就是封堵性影响因子临界点。最小临界点表示侧向封堵受力小于改力，圈闭封堵性最好。转向拐点表示侧向封堵层受力大于该临界点圈闭封堵性影响因素主要封堵层受力，封堵层厚度小则圈闭不具备封堵性。

在步骤4中，根据实钻资料建立封堵层厚度与钻井产能、油藏粘度关系，结合步骤3内容，最小临界点表明小于该厚度基本不成藏，转向拐点表示厚度大于该值，圈闭封堵性主要受厚度影响，厚度越大封闭性越好。

在步骤5中，联合超覆地层圈闭侧向封堵层受力大小和侧向封堵层厚度，按步骤3、步骤4结果划分区间，可以将侧向封堵层封堵性按区间进行类别划分。

本发明的有益效果：

本发明是一种基于力学分析的超覆地层圈闭侧向封堵性定量评价方法，充分考虑了影响封堵性的封堵层受力和封堵层厚度两个重要因素，从力学角度将封堵性从单井微观领域拓宽到区带宏观领域。从实钻情况分析封堵层受力大小和封堵层厚度对封堵性影响关系，获取封堵性能影响拐点，最终通过实钻井成藏情况，联合封堵层受力和封堵层厚度两方面影响拐点，完成超覆地层圈闭封堵性量化评价，可以为超覆地层油藏区带评价、勘探开发目标优选提供可靠的定量化评价依据。该方法实施方便快捷，具有良好的可应用效果和推广前景。

附图说明

图1 为本发明一种具体实施的流程图；

图2是超覆地层油藏侧向封堵层受力分析示意图；

图3为实例区沙三段第Ⅱ超覆带侧向封堵层最大受力图；

图4是钻井产能、油藏粘度与侧向封堵层受力大小关系图；

图5是封堵层厚度与钻井产能、油藏粘度关系图；

图6为超覆圈闭侧向封堵性量化分类图；

图7是实例区沙三段第Ⅱ超覆带侧向层受力和厚度叠加图。

具体实施方式

以下为本发明优选实例，并配合附图，做进一步详细说明如下：

如图1所示，图1为本发明的一种基于力学分析的超覆地层圈闭侧向封堵性定量评价方法流程图；

在步骤101，实例区超覆地层圈闭主要为沙三段地层超覆在中古生界不整合面之上，侧向受力主要为封堵油藏浮力在垂直封堵层方向上的分力，图2是超覆地层圈闭侧向封堵层受力分析示意图，大小为：。同规模油藏，当不考虑封堵层倾角时，油藏倾角越大，油藏侧向作用力越大，封堵性能也就变差。当油藏倾角一定时，封堵层倾角越大，油藏侧向作用力越大，封堵性能就变差，封堵层倾角越小，侧向受力越小，封堵性能就越好，当封堵倾角等于油藏倾角时，油藏对侧向封堵层不产生作用力。

在步骤102，从步骤101分析封堵层受力大小主要由油藏倾角、封堵层倾角和油藏规模决定。其中封堵层倾角即不整合面倾角，油藏倾角即含油储层倾角，二者是圈闭固有属性，均可以通过倾角属性获取。但不同的圈闭含油气存在差异，影响圈闭横纵向的统一尺度对比，利用实钻油藏情况，统计实例区各超覆油藏最大含油高度不超过200m，图3即单位体积200m³的油藏对侧向封堵层产生的最大作用力，该超覆带最大突破压力除罗50井区外多低于0.05mPa。

在步骤103，根据步骤102计算结果，结合实钻情况，建立钻井产能、油藏粘度与侧向封堵层受力大小关系。图4(a)是钻井产能和封堵层受力关系，受力越小越有利成藏，多数成藏井集中在0.05mPa以下区间。图4(b)是油藏原油粘度与封堵层受力关系图，在油藏油气粘度和封堵层受力关系中，关系拐点更加明显，随着受力变大，原油粘度迅速变大，最高达到31543mPa.S，封堵性能变差。在大于0.05mPa区间，随受力变大原油粘度变大，但趋势变缓，相关性变好，这说明在小于0.05mPa区间，圈闭封堵性受封堵层受力和封堵厚度共同影响，而受力大于0.05mPa区间，圈闭封堵性相对变差，区带成藏井仅3口，厚度起主要影响作用，只有封堵厚度足够大时才能封堵成藏，如陈162井突破压力0.1mPa，其侧向封堵层厚度22m。而大于0.1mPa区间尚无井成藏说明，封堵层受力大于该临界点值，圈闭封堵性影响因素主要是封堵层受力。

在步骤104，根据实钻资料建立封堵层厚度与钻井产能、油藏粘度关系。图5（a）是钻井产能与封堵层厚度关系图，该图关系明显表明随着厚度变大，油藏产能变好。封堵层厚度小于2m 圈闭基本不成藏，封堵性较差。图5（b）是油藏原油粘度与封堵层厚度关系图，随着厚度变大，油藏原油粘度变小，封堵性变好，二者存在关系转向拐点；当厚度小于4m时油气成藏受侧向封堵层厚度影响较大，线性变化较为明显；厚度大于4m随厚度增加原油粘度降低；厚度大于8m粘度小于3000mPa.s，基本不受厚度影响，圈闭封堵性整体变好。

在步骤105, 联合超覆地层圈闭侧向封堵层受力大小和侧向封堵层厚度，图6是按步骤103、104提取的拐点划分区间的实钻超覆圈闭侧向封堵性分类图，侧向封堵层封堵性按区间进行四大类量化。表1是圈闭侧向封堵量化分类表。图6显示成藏井多集中在突破压力小于0.05mPa和封堵层厚度大于2m区间，油流井多集中在突破压力小于0.05mPa和厚度大于4m区间，与步骤103、104结果符合。其中封堵层厚度大于4m，侧向受力小于0.05mPa，钻探井多为商业油流井，侧向封堵性能优良，综合评价为Ⅰ类封堵层；封堵层厚度大于4m，侧向受力大于0.05mPa区间与封堵层厚度2-4m侧向受力小于0.05mPa区间圈闭成藏较好，综合评价为Ⅱ类封堵层，对比两者来看前者圈闭虽然钻遇成藏圈闭少，但钻遇探井均为商业油流井，而后者区间虽然钻遇多口油井，但存在低产探井，同前者对比来看，在侧向受力和侧向封堵层厚度两个因素，封堵层厚度影响圈闭封堵性更大；因此对于厚度2-4m，受力大于0.05mPa区间，虽然尚无探井钻遇该区间油藏，对比第Ⅱ类封堵层来看，分别仅在侧向受力和厚度上略差于第Ⅱ类封堵层，其侧向封堵层还是具有一定的侧向封堵能力，综合评价为第Ⅲ类；对于侧向封堵层厚度小于2m圈闭，尚无成藏井钻遇，无论从实钻情况还是理论分析上其圈闭封堵性相对较差，评价Ⅳ类。图7是实例区沙三段第Ⅱ超覆带侧向层受力和厚度叠加图，结合表1，该超覆带圈闭侧向封堵性多评价为Ⅰ、Ⅱ类，Ⅰ类区主要在罗32、罗801井区，成藏情况良好，原油粘度（80-2000mPa.s）、密度（0.93-1.01g/cm³）偏低。罗71南、罗51-罗古5井区封堵岩性厚度较差(罗古5井不发育封堵泥岩)为Ⅳ类，多口井钻探未成藏。由此可见，该方法实际应用效果较好，实现了区带基于地震资料的一种从微观向宏观的超覆地层圈闭侧向封堵性定量评价，可以为超覆地层油藏区带评价、勘探开发目标优选提供可靠的定量化评价依据。该方法实施方便快捷，具有良好的可应用效果和推广前景。

Claims (4)

1.一种基于力学分析的超覆地层圈闭侧向封堵性定量评价方法，其特征包括：

步骤1：根据盖层封堵原理，对超覆地层圈闭封堵模式下的力学分析，求取超覆地层圈闭侧向封堵层受力大小关系式；

步骤2：采用最大封闭油柱，计算统一尺度下的的封堵层侧向受力大小；

步骤3：分析钻井产能、油藏粘度与侧向封堵层受力大小关系，提取区带成藏临界受力点对封堵性的影响拐点；

步骤4：分析钻井产能、油气粘度与侧向封堵层厚度关系，提取区带成藏临界厚度对封堵性的影响拐点；

步骤5：联合超覆地层圈闭侧向封堵层受力大小和侧向封堵层厚度，进行超覆地层圈闭侧向封堵性分类评价。

2.根据权利要求书1所述的基于力学分析的超覆地层圈闭侧向封堵性定量评价方法，其特征在于：

在步骤1中，求取超覆地层圈闭侧向封堵层受力大小关系式为：

；

公式中：F_侧-超覆油藏对作用在封堵层上的力，单位Pa；F₂₂-储层内油藏的里垂直作用在侧向封堵层上的力，单位Pa；F₂-储层内油气浮力平行储层方向的上的作用力，单位Pa；F_wo-油在水中的浮力, 单位Pa；V-油藏体积，单位cm³；g-重力加速度；ρ_w-地层水的密度，单位g/cm³；ρ_o-油的的密度，单位g/cm³；θ-输导层与封堵层夹角，单位°；θ₁-封堵层倾角，单位°；θ₂-储层倾角，单位°。

3.根据权利要求书2所述的基于力学分析的超覆地层圈闭侧向封堵性定量评价方法，其特征在于，在步骤2中，利用实钻油藏情况，根据区带油藏规模，建立最大单位体积油藏模式下的封堵层作用力模型，即通过统计获取区带最大含油高度来计算单位体积产生的浮力来统计对比尺度评价封堵层受力情况，获取统一尺度的封堵层侧向受力情况。

4.根据权利要求书3所述的基于力学分析的超覆地层圈闭侧向封堵性定量评价方法，其特征在于，在步骤5中，联合超覆地层圈闭侧向封堵层受力大小和侧向封堵层厚度，按步骤3、步骤4结果划分区间，将侧向封堵层封堵性按区间进行类别划分。