塔河4區(qū)油藏分析技術研究與應用

呂心瑞，胡向陽，張 慧，王 英，劉建偉

（1.中國石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.中國石油冀東油田分公司陸上作業(yè)區(qū)）

塔河4區(qū)油藏分析技術研究與應用

呂心瑞1，胡向陽1，張 慧1，王 英1，劉建偉2

（1.中國石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.中國石油冀東油田分公司陸上作業(yè)區(qū)）

根據(jù)塔河4區(qū)鉆井、巖心、地震、測井和生產(chǎn)動態(tài)等資料，建立了溶洞型、裂縫型以及裂縫－孔洞型儲集體的判別標準。并在此基礎上，開展了儲集體識別與描述、三維地質(zhì)建模、油藏數(shù)值模擬等多學科油藏分析技術研究，研究結(jié)果表明，多學科油藏分析技術有利于揭示縫洞型碳酸鹽巖油藏的嚴重非均質(zhì)性，可精確表征剩余油的分布位置。

塔河4區(qū)；縫洞型油藏；油藏分析技術；儲集體識別；地質(zhì)建模

塔河4區(qū)位于塔里木盆地北部邊緣，構(gòu)造位于沙雅隆起中段南翼的阿克庫勒凸起之上，是典型的縫洞型碳酸鹽巖油藏，其基質(zhì)基本不具有儲滲能力，不同尺度的溶蝕孔洞、大型溶洞及溶蝕裂縫為主要的儲集空間，同時裂縫也是流體的主要流動通道［1－2］。為正確識別和描述縫洞儲集體特征及發(fā)育規(guī)律，建立了精確刻畫此類油藏非均質(zhì)性及空間展布規(guī)律的三維地質(zhì)模型，并以此為基礎進行油藏數(shù)值模擬，研究剩余油的分布情況。在這方面，國內(nèi)眾多學者做了大量工作，且取得了一定的研究成果［3－9］。但在研究過程中，發(fā)現(xiàn)單獨依靠某一學科或某項技術難以取得好的效果［10－11］，因此，將多學科油藏分析技術應用到縫洞型碳酸鹽巖油藏的開發(fā)過程中具有重要意義。

1 縫洞儲集體識別與描述

據(jù)塔河4區(qū)巖心樣品分析，巖心孔隙度平均為0.96%，其中，小于1%的樣品占71.5%，只有1%的樣品基質(zhì)滲透率大于1×10－3μm2，基質(zhì)壓汞飽和度中值半徑均小于0.05μm，由此得知：奧陶系基質(zhì)物性差，對儲滲貢獻很小，只能作為封堵體起到分隔和阻擋各類儲集體的作用。該區(qū)油藏的儲集空間類型主要為溶洞型、裂縫型及裂縫－孔洞型三大類［12］。因此，需綜合利用該區(qū)鉆井、巖心、地震、測井和生產(chǎn)動態(tài)等多學科信息，建立識別不同尺度縫洞儲集體的判別標準。

1.1 溶洞型儲集體

溶洞型儲集體主要以大型溶洞和溶蝕孔洞為主，是該區(qū)重要的儲集空間類型，其儲集性能取決于溶洞的規(guī)模，油井初期產(chǎn)量較高，產(chǎn)量穩(wěn)定程度因溶洞規(guī)模不同而不同，地震剖面上顯示串珠狀反射特征，S48、T401等井均有此類現(xiàn)象［12］。綜合分析多學科資料，將該區(qū)75口單井溶洞型儲集體進一步劃分為未充填型溶洞、部分充填型溶洞和充填型溶洞三種類型［6］，其中，未填充溶洞在鉆井過程中，存在鉆時突然加快，鉆速明顯提高，鉆井液漏失嚴重甚至出現(xiàn)井涌、井噴等問題，自然伽馬小于20 API，成像測井整段明顯有深色圖像。部分充填溶洞在鉆井過程中存在輕微漏失，鉆時大于5 min／m，存在較明顯擴徑，自然伽馬為20～60 API，成像測井洞內(nèi)有明顯淡色基巖圖像。全充填溶洞無放空漏失，鉆時大于5 min／m，取心可見充填物，并有輕微擴徑，自然伽馬大于60 API，成像測井顯示洞內(nèi)全深色或部分深色圖像。不同類型溶洞的GR與RD交繪圖如圖1所示。

1.2 裂縫型儲集體

裂縫型儲集體是由不同級別裂縫相互連通形成的封閉系統(tǒng)，同時發(fā)育較少的溶蝕孔洞，裂縫是主要的滲流通道，儲集能力相對有限，取決于自身規(guī)模及連通程度，如T402井即屬此類，該類儲層在鉆井過程中無放空漏失，鉆時大于10 min／m，巖心可見小尺度裂縫及少量溶蝕孔洞，基本不擴徑；測井顯示裂縫比較發(fā)育，自然伽馬小于15 API，雙側(cè)向電阻率在100～1 000Ω·m，有明顯“雙軌”現(xiàn)象，成像測井有明顯條帶深色圖像，地震剖面呈現(xiàn)雜亂弱反射，此類型油井采油指數(shù)較小，但穩(wěn)產(chǎn)時間較長。

圖1 不同類型溶洞GR與RD交繪圖

1.3 裂縫－孔洞型儲集體

裂縫－孔洞型儲集體由裂縫網(wǎng)絡與多個溶蝕孔洞及中小型溶洞溝通組合而成，也是該區(qū)重要的儲集類型，裂縫、孔洞均對儲集性有一定的貢獻。該類儲層在鉆井過程中無放空漏失，鉆時小于10 min／m，巖心可見小尺度裂縫和溶蝕孔洞，基本不擴徑，自然伽馬小于15 API，雙側(cè)向電阻率在20～200Ω·m，成像測井有明顯的條帶深色圖像，地震剖面顯示雜亂弱反射；此類型油井高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，地層能量充足。

2 三維地質(zhì)模型建立

地質(zhì)模型是數(shù)值模擬和編制開發(fā)方案的基礎，在儲集體識別與描述的基礎上，綜合運用地震、測井、地質(zhì)及統(tǒng)計學等相關理論，整合地震、鉆井、油藏工程、試采、生產(chǎn)動態(tài)等多尺度數(shù)據(jù)，建立了塔河4區(qū)三維地質(zhì)模型，主要包括構(gòu)造模型、儲集體模型和屬性參數(shù)模型。

2.1 構(gòu)造建模

以中下奧陶統(tǒng)T47解釋層面作為模型頂面，根據(jù)縱向上巖溶發(fā)育程度的差異，將奧陶系細分為N個巖溶帶，以潛流溶蝕帶的底面作為第N帶的底面，建立了該區(qū)構(gòu)造模型，在此基礎上，通過層面和斷層的控制，根據(jù)塔河4區(qū)井網(wǎng)的分布，充分考慮縫洞儲集體非均質(zhì)性，在盡量節(jié)省計算機資源，并能保證建模精度的前提下，設計了合適的模型網(wǎng)格，其橫向上網(wǎng)格尺寸的大小為60 m，縱向上網(wǎng)格尺寸的大小為25 m，模型網(wǎng)格數(shù)為150×141×30，總網(wǎng)格數(shù)為634 500個，構(gòu)造模型及網(wǎng)格劃分情況如圖2所示。

2.2 儲集體建模

塔河4區(qū)儲集體幾何形態(tài)多樣，大小懸殊且呈離散狀態(tài)分布。儲集體建模的目的就是精確表征縫洞儲集體在空間上的展布特征。采用文獻［4］提出的建模方法，根據(jù)縫洞型碳酸鹽巖油藏的特征，層系上遵循“巖溶相控”和儲集體“多類型”建模原則，對不同類型的儲集空間，分別采用不同的方法建模。采用定性建模與隨機建模相結(jié)合的方法，并用定性信息對隨機建模進行約束，盡量降低模型的不確定性，最終，在建立儲集體識別模式、井間儲集體分布、平面儲集體分布研究的基礎上，建立了縫洞儲集體的三維地質(zhì)模型（圖3）。

圖2 塔河4區(qū)構(gòu)造模型及網(wǎng)格劃分

圖3 塔河4區(qū)溶洞型儲集體模型

2.3 屬性參數(shù)模型

以常規(guī)測井解釋孔隙度為基礎，結(jié)合生產(chǎn)動態(tài)資料對無測井曲線的未填充溶洞和部分填充溶洞進行了賦值，得到了塔河4區(qū)所有井點的孔隙度值；依據(jù)試井解釋結(jié)果，得到單井滲透率數(shù)據(jù)；采用文獻［12］的飽和度計算方法，確定裂縫含油飽和度和基巖含油飽和度。依照三維網(wǎng)格分別進行采樣，得到沿井軌跡的離散化孔隙度、滲透率和飽和度數(shù)據(jù)，采用序貫高斯模擬算法，建立了儲集體屬性參數(shù)模型（圖4）。

3 油藏數(shù)值模擬

將三維地質(zhì)模型網(wǎng)格粗化，X、Y方向網(wǎng)格大小均為120 m，Z方向上網(wǎng)格大小不變，孔隙度、飽和度及水平滲透率均采用算術平均的方法進行粗化，縱向滲透率采用幾何平均的方法進行粗化，然后進行數(shù)值模擬計算。

圖4 塔河4區(qū)屬性參數(shù)模型

以壓力擬合情況為例，建立式（1）式的目標函數(shù)，針對每口井和油藏的每個參數(shù)自動求取該函數(shù)值，以評價每次模擬過程中的擬合情況，然后將每口井及每個參數(shù)的目標函數(shù)值累加，最后根據(jù)累加值的大小判定總體歷史擬合情況，進而在合理范圍內(nèi)調(diào)參，使擬合符合率達到最高。另外根據(jù)擬合結(jié)果，結(jié)合產(chǎn)液量、注入量及壓力等對三維地質(zhì)模型進行修正。

其中，n——有效時間步，d；ωi——第i個時間步的權重系數(shù)，%；Mi——實測壓力值，MPa；Si——模擬壓力值，MPa；σi——第i次的觀測誤差，MPa。

利用該方法對產(chǎn)油量、壓力和含水率等主要參數(shù)進行歷史擬合（圖5），該區(qū)含水率和產(chǎn)油量的模擬值與實際值符合較好。通過數(shù)值模擬預測，塔河4區(qū)剩余油飽和度分布如圖6所示，該預測結(jié)果與地質(zhì)認識相符，特別是剩余油分布與大型溶洞位置較為相符，證明該區(qū)剩余油主要類型仍為洞頂油，同時，依據(jù)開發(fā)方案調(diào)整后的效果情況，對多學科油藏分析過程中的技術體系進行了評價和完善。

圖5 塔河4區(qū)生產(chǎn)歷史擬合情況

圖6 塔河4區(qū)剩余油飽和度分布

4 結(jié)論與認識

（1）利用多學科信息資料開展油藏分析研究，可對各學科信息數(shù)據(jù)進行協(xié)同表征、互相驗證，深化對油藏的認識，但在研究過程中也面臨著數(shù)據(jù)多樣化，成果難以融合等問題。

（2）根據(jù)塔河4區(qū)鉆井、巖心、地震、測井和生產(chǎn)動態(tài)等多學科資料，建立了溶洞型、裂縫型以及裂縫－孔洞型儲集體的判別標準，并在此基礎上，建立了塔河4區(qū)三維地質(zhì)模型，同時通過數(shù)值模擬計算，對剩余儲量分布及剩余油飽和度分布進行預測。

［1］ 張希明，楊堅，楊秋來，等.塔河縫洞型碳酸鹽巖油藏描述及儲量評估技術［J］.石油學報，2004，25（1）：13－18.

［2］ 陳志海，戴勇，郎兆新.縫洞型碳酸鹽巖油藏儲滲模式及其開采特征［J］.石油勘探與開發(fā)，2005，32（3）：101－105.

［3］ 伍家和，李宗宇.縫洞型碳酸鹽巖油藏溶洞描述技術研究［J］.石油地質(zhì)與工程，2010，24（4）：34－39.

［4］ 楊輝廷，江同文，顏其彬，等.縫洞型碳酸鹽巖儲層三維地質(zhì)建模方法初探［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2004，23（4）：11－16.

［5］ 張淑品，陳福利，金勇.塔河油田奧陶系縫洞型碳酸鹽巖儲集層三維地質(zhì)建模［J］.石油勘探與開發(fā)，2007，34（2）：175－180.

［6］ 趙敏，康志宏，劉潔.縫洞型碳酸鹽巖儲集層建模與應用［J］.新疆石油地質(zhì)，2008，29（3）：318－320.

［7］ 康志江.縫洞型碳酸鹽巖油藏數(shù)值模擬新方法［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2010，29（1）：29－31.

［8］ 榮元帥，劉學利，楊敏.塔河油田碳酸鹽巖縫洞型油藏多井縫洞單元注水開發(fā)方式［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2010，31（1）：28－32.

［9］ 陳青，易小燕，閆長輝，等.縫洞型碳酸鹽巖油藏水驅(qū)曲線特征——以塔河油田奧陶系油藏為例［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2010，31（1）：33－37.

［10］ 趙國忠，李潔，尹芝林，等.大慶長垣多學科集成化油藏研究技術與應用［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2009，28（5）：91－98.

［11］ S.Campobasso，A.Gavana，G.Bellentani，et al.Multidisciplinary workflow for oil fields reservoir studies－case history：Meleiha field in western desert，Egypt［C］.SPE94066，2005，SPE Europec／EAGE annual conference held in Madrid，Spain.

［12］ 楊彥軍.碳酸鹽巖縫洞油藏儲層、流體識別及評價技術研究－以塔河油田4、6區(qū)奧陶系為例［D］.成都理工大學，2007.

TE319

A

1673－8217（2012）03－0060－03

2011－10－12；改回日期：2012－02－11

呂心瑞，工程師，碩士，1983年生，2010年畢業(yè)于中國石油大學（華東）油氣田開發(fā)工程專業(yè)，主要從事油氣田開發(fā)相關工作。

國家科技重大專項“碳酸鹽巖油田開發(fā)關鍵技術”（2011ZX05014）。

劉洪樹