TH油田碳酸鹽巖油藏地質(zhì)模型特征及解釋方法探討

任 婷，郭康良，景 歡，孫曉瑞，李 婧 （長江大學地球科學學院，湖北武漢430100）

TH油田位于塔里木盆地二級構造沙雅隆起中段阿克庫勒凸起西南部的艾協(xié)克2號構造上，是典型的非均質(zhì)性油氣藏，主力產(chǎn)層是奧陶系碳酸鹽巖，油氣縱向上主要分布在潛山風化淋濾巖溶帶、滲流巖溶帶和潛流巖溶帶內(nèi)，橫向上分布在古巖溶高地、古巖溶斜坡及不同走向斷裂、裂縫交匯處［1］。TH油田的油氣藏類型為潛山風化殼與裂縫、孔、洞復合型，進行地質(zhì)描述有一定難度。為此，筆者對TH油田碳酸鹽巖油藏地質(zhì)模型特征及解釋方法進行了探討。

1 碳酸鹽巖油藏地質(zhì)模型特征

TH油田碳酸鹽巖油藏的儲集空間由裂縫、溶洞和基質(zhì)孔隙3種孔隙空間組合而成，孔隙的尺度變化很大，具有極強的非均質(zhì)性，但由于基質(zhì)系統(tǒng)的物性很差，不具有儲集能力，因此，TH油田儲層為由裂縫和溶洞組成的縫洞型儲層。

縫洞型碳酸鹽巖油藏不同于普通碎屑巖油藏，儲層呈網(wǎng)絡狀分布，非均質(zhì)性極強［2］。油藏以致密基質(zhì)封隔的溶蝕孔縫洞為儲集空間，并由裂縫網(wǎng)絡溝通形成大型的縫洞單元，據(jù)此建立碳酸鹽巖油藏地質(zhì)模型，其主要特征如下：①由一系列相互連通的滲流通道溝通空間上隨機分布的大尺度溶洞，形成一個滲流網(wǎng)絡?？p洞型油藏中大尺度溶洞是流體主要的儲集空間，流體在溶洞介質(zhì)中的流動可視為滲透率極高的滲流，壓力的變化能瞬間傳到溶洞的邊界；巖溶作用形成的孔隙、裂縫、溶洞是控制流體流動的主要滲流通道，起到溝通大溶洞的作用［3］。②縫洞型油藏中的流體流動，既有多孔介質(zhì)滲流又有大空間的自由流動，是一個復雜的耦合流動，大尺度溶洞滲流通道連續(xù)性較差，不滿足連續(xù)介質(zhì)假設條件，因而將該縫洞介質(zhì)稱為離散介質(zhì)網(wǎng)絡。③該模型將縫洞型油藏劃分為巖塊系統(tǒng)、裂縫系統(tǒng)和溶洞系統(tǒng)，其中裂縫和溶洞嵌套于巖塊中并相互連接成網(wǎng)絡，巖塊和裂縫系統(tǒng)可視為滲流區(qū)域，溶洞系統(tǒng)可視為自由流動區(qū)域。

2 碳酸鹽巖油藏地質(zhì)模型解釋方法

根據(jù)TH油田碳酸鹽巖油藏的儲層特點與滲流特征，建立碳酸鹽巖油藏地質(zhì)模型，在此基礎上展開數(shù)值試井研究，從而解決縫洞型油藏的地質(zhì)參數(shù)解釋問題。

2.1 數(shù)值試井解釋方法

為了解決TH油田離散介質(zhì)的試井問題，采用數(shù)值方法進行求解［4］?？p洞型油藏試井數(shù)學模型是一個關于復雜的非線性方程組的定解問題，通常是無法用解析法求解的。此種情況下只能借助于數(shù)值求解的方法。離散介質(zhì)試井數(shù)值模型的建立，就是將所建立的試井數(shù)學模型化為計算機能進行求解的模型。

建立數(shù)值模型，首先通過離散化將偏微分方程組轉(zhuǎn)化為有限差分方程組。將試井滲流方程中微分意義上的物理關系近似的表示成有限個相互聯(lián)系的、具有一定體積和時間單位的單元體間的物理關系，以便進行數(shù)值計算。有限差分法是迄今為止應用最為廣泛的一種離散方法。在建立了非線性差分方程組之后要對其系數(shù)進行線性化，然后利用線性方程的求解方法進行求解。

數(shù)學模型的數(shù)值求解建立在網(wǎng)格剖分的基礎上，由此提出的網(wǎng)格類型十分豐富，主要包括全局正交網(wǎng)格、局部加密網(wǎng)格、徑向網(wǎng)格、混合網(wǎng)格和角點網(wǎng)格等。為了解決計算精度與計算效率的矛盾，還發(fā)展了動態(tài)窗口技術和局部網(wǎng)格加密技術?？傊瑹o論使用何種網(wǎng)格進行剖分，都要與所要研究的問題相結(jié)合，使其具有很高的計算效率和計算精度，由此很好地反映油藏的實際情況。

2.2 數(shù)值試井技術特點

有限元數(shù)值方法是通過一系列網(wǎng)格劃分的方式，使復雜的地質(zhì)問題得以簡化，從而能夠?qū)崿F(xiàn)復雜油藏動態(tài)變化特性的精細描述，其技術特點如下：①能夠?qū)崿F(xiàn)對油藏內(nèi)部不同區(qū)域的滲流場分布特征和壓力分布特征的精細刻畫，從而形象直觀地顯現(xiàn)復雜的油藏動態(tài)變化特征，為深入認識油藏屬性提供幫助。②該技術能夠?qū)崿F(xiàn)多口井的并行分析，使井間干擾、注采井網(wǎng)中水的推進速度等一系列復雜動態(tài)問題得以有效解決，為塔河碳酸鹽巖縫洞油藏特有的高導裂縫連通體內(nèi)的井間干擾診斷分析創(chuàng)造條件。③該技術具有有效的油藏描述功能，為油藏建模、產(chǎn)能預測、開發(fā)方案制定等提供了技術平臺。

3 實例分析

對TH油田中的一口油井TP23（測試時間為2009－07－11）進行數(shù)值試井分析，解釋所需基本參數(shù)如表1所示。

對該井進行壓力恢復試井分析，從實測數(shù)據(jù)雙對數(shù)曲線圖來看 （見圖1），壓力曲線和導數(shù)曲線后期呈現(xiàn)出明顯的斜率為1／2的平行線，表現(xiàn)出明顯的線性流特征，因此選用了線性地層模型進行解釋。此外，線性流之后出現(xiàn)了微弱的邊界特征現(xiàn)象。由于該研究區(qū)多井均具有井底水較活躍的特征，在測試過程中井筒內(nèi)壓力梯度由0.83增加到1.03，表明地層已出水，并且壓力降落和恢復值都較小，所以根據(jù)生產(chǎn)情況判定是外邊界為定壓邊界，擬合得到的定壓邊界距井為300m。

根據(jù)純井儲段數(shù)據(jù)解釋圖 （見圖2），利用純井儲段的壓力數(shù)據(jù)解釋出井儲系數(shù)為37m3／MPa，說明井底存在連通大溶洞，溶洞的容積為24880m3。在大井儲的情況下，壓力曲線和導數(shù)曲線相距較小，因此解釋為距測試井120m處存在一個體積為300000m3的溶洞，溶洞滲透率為2000×10－3μm2，在滲流過程中能起到有效的液體補充作用。

表1 TP23井數(shù)值試井輸入?yún)?shù)表

圖1 雙對數(shù)曲線擬合圖

圖2 純井筒儲層階段解釋圖

通過曲線擬合解釋出地層滲透率為160×10－3μm2，表明儲層滲透性比較好。通過曲線擬合解釋出表皮系數(shù)S＝－3.1，說明酸壓效果比較明顯，井底不存在污染。

采用數(shù)值試井可以解釋出溶洞體系組合參數(shù)，如溶洞容積、溶洞滲透率、溶洞距離等，能夠更好地反映TH油田碳酸鹽巖油藏的實際情況，為單井后續(xù)措施的實施提供指導，最終提高采收率，其最終數(shù)值試井解釋結(jié)果如表2所示。

表2 TP23井數(shù)值試井解釋結(jié)果表

4 結(jié) 語

TH油田縫洞型碳酸鹽巖油藏儲層具有離散介質(zhì)特征。不考慮基質(zhì)的儲滲作用，認為溶洞是最主要的儲集空間，裂縫是溶洞間的溝通通道，忽略裂縫的儲集作用，可以據(jù)此建立碳酸鹽巖油藏地質(zhì)模型。離散介質(zhì)的試井解釋不能采用連續(xù)介質(zhì)的解析方法，而應采用數(shù)值試井解釋方法，在此基礎上展開數(shù)值試井研究，從而解決縫洞型油藏地質(zhì)參數(shù) （如溶洞容積、溶洞滲透率、溶洞距離及河道寬度等）的解釋問題。

［1］周興熙 .初論碳酸鹽巖網(wǎng)絡狀油氣藏——以塔里木盆地輪南奧陶系潛山油氣藏為例 ［J］.石油勘探與開發(fā)，2000，27（3）：528－531.

［2］魯新便 .巖溶縫洞型碳酸鹽巖儲集層的非均質(zhì)性 ［J］.新疆石油地質(zhì)，2004，24（4）：360－362.

［3］王根久，王桂宏，余國義 .塔河碳酸鹽巖油藏地質(zhì)模型 ［J］.石油勘探與開發(fā)，2002，29（1）：109－111.

［4］彭小龍，劉學利，杜志敏 .縫洞雙重介質(zhì)數(shù)值模型及滲流特征研究 ［J］.西南石油大學學報 （自然科學版），2009，31（1）：61－64.