螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)在縫洞型油藏裂縫預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

巫波，劉遙，榮元帥，張曉

（中國(guó)石化西北油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆 烏魯木齊 830011）

0 引言

塔河油田位于塔里木盆地北部沙雅隆起中段，阿克庫(kù)勒凸起中南部，其主力油藏為奧陶系碳酸鹽巖縫洞型油藏，含油層段為一間房組頂面頂面）以下0～300 m，溶洞、孔洞是主要的儲(chǔ)油空間，裂縫是主要的連通通道［1-5］。

縫洞型油藏主要受斷裂控制，但儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，儲(chǔ)集空間發(fā)育復(fù)雜，而裂縫或低級(jí)序斷層的存在是油藏復(fù)雜化的主要原因［6-14］。斷裂系統(tǒng)研究的重點(diǎn)是對(duì)裂縫或低級(jí)序斷層的預(yù)測(cè)，裂縫或低級(jí)序斷層不但控制著油氣運(yùn)移，而且對(duì)開(kāi)發(fā)中后期剩余油分布也有重要影響［15-23］。在地震解釋界有一句行話，叫“斷裂只有被漏掉的，不會(huì)有多解釋了的”。人工解釋了主要的斷層，卻不能解釋裂縫，按常規(guī)借助于相干體、方差體等技術(shù)手段處理的裂縫或低級(jí)序斷層，結(jié)果不理想，與開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)發(fā)生矛盾，而應(yīng)用螞蟻體追蹤技術(shù)獲得的裂縫或低級(jí)序斷層，痕跡清晰直觀，應(yīng)用效果更好［24-27］。

1 油藏概況

截至2013年9月底，塔河油田主體區(qū)碳酸鹽巖縫洞型油藏累計(jì)動(dòng)用儲(chǔ)量26 476×104t，累計(jì)產(chǎn)油量為2 622×104t，動(dòng)用儲(chǔ)量占縫洞型油藏總儲(chǔ)量的34.5%，累計(jì)產(chǎn)油量占全油田總產(chǎn)油量的50%，其儲(chǔ)量、產(chǎn)量曾為塔河油田的上產(chǎn)做出過(guò)巨大貢獻(xiàn)。該區(qū)已處于低速開(kāi)采階段，采油速度僅為0.34%，綜合含水率已達(dá)59.6%。分析導(dǎo)致目前現(xiàn)狀的原因，主要包括以下3個(gè)方面：

1）由于油藏整體受斷裂控制，發(fā)育成千上萬(wàn)條高角度裂縫，底水易沿著高角度裂縫錐進(jìn)，導(dǎo)致井點(diǎn)易快速水淹；

2）后期開(kāi)展的單元試注水失效后，水淹程度進(jìn)一步加劇；

3）常規(guī)斷層解釋方法對(duì)裂縫或低級(jí)序復(fù)雜斷層空間組合關(guān)系識(shí)別精度低，難以滿足中高含水期剩余油精細(xì)挖潛的需求，導(dǎo)致高水淹井區(qū)幾乎不再部署加密調(diào)整井［28-30］。

為了進(jìn)一步提高縫洞型油藏的開(kāi)發(fā)效率，尋找目前有力的剩余油分布區(qū)，開(kāi)展了螞蟻體追蹤技術(shù)對(duì)塔河油田主體區(qū)碳酸鹽巖縫洞型油藏裂縫的預(yù)測(cè)研究，為摸清剩余油分布情況提供科學(xué)依據(jù)。

2 基本原理與工作流程

2.1 基本原理

螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)［31］，是受到自然界蟻群在覓食過(guò)程中釋放信息素，通過(guò)對(duì)路徑上信息素強(qiáng)度的感知來(lái)選擇所要行進(jìn)的方向并傳遞信息的集體行為的啟發(fā)而研發(fā)的新型優(yōu)化算法。其基本原理是：在地震數(shù)據(jù)體中播撒大量的螞蟻，在地震屬性體中發(fā)現(xiàn)滿足預(yù)設(shè)斷裂條件的斷裂痕跡的螞蟻將“釋放”某種信號(hào)，召集其他區(qū)域的螞蟻集中在該斷裂處對(duì)其進(jìn)行追蹤，直到完成該斷裂的追蹤和識(shí)別。而其他不滿足斷裂條件的斷裂痕跡將不進(jìn)行識(shí)別標(biāo)注。最后，獲得一個(gè)低噪音、具有清晰斷裂痕跡的數(shù)據(jù)體。

2.2 工作流程

螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)工作流程（見(jiàn)圖1）主要有4個(gè)步驟：

1）預(yù)處理。利用構(gòu)造平滑等屬性降低噪音。

2）邊界探測(cè)。利用方差等邊緣檢測(cè)手段，檢測(cè)地震數(shù)據(jù)在空間上的不連續(xù)性。

3）邊界增強(qiáng)。利用螞蟻?zhàn)粉櫵惴ㄓ?jì)算符合設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)不連續(xù)范圍，得到螞蟻數(shù)據(jù)體。

4）斷裂面提取。對(duì)螞蟻?zhàn)粉檾?shù)據(jù)體進(jìn)行斷片追蹤，并自動(dòng)提取。

圖1 螞蟻?zhàn)粉櫧忉寯嗔押?jiǎn)易流程

3 實(shí)例應(yīng)用

塔河油田碳酸鹽巖縫洞型油藏，裂縫長(zhǎng)度大小不一，從幾米到上千米不等，裂縫特征的描述難度相對(duì)較大。本文利用螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)，采用較強(qiáng)的搜索能力，并用較為激進(jìn)的螞蟻?zhàn)粉檯?shù)設(shè)置，較為精細(xì)地刻畫了斷裂的空間展布特征。螞蟻?zhàn)粉櫟母黜?xiàng)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 螞蟻?zhàn)粉櫧忉尭鲄?shù)定義

以T705井區(qū)為例，螞蟻體追蹤結(jié)果顯示，主斷裂走向?yàn)楸睎|向，分布在TK847—T705—TK866井區(qū)，同時(shí)伴生了多條北西西、北西向斷裂、低級(jí)序的北東東斷裂及北東、北西向應(yīng)力集中破碎產(chǎn)生的南北、東西向斷裂（見(jiàn)圖 2）。

圖2 T705井區(qū)T74頂面下0～100 ms螞蟻?zhàn)粉檾嗔?/p>

與常規(guī)相干體結(jié)果（見(jiàn)圖3）對(duì)比：螞蟻體解釋結(jié)果清晰顯示北東向主干斷裂內(nèi)幕是由多條同向斷裂空間疊合組成的，而相干體只能顯示存在一條北東向斷裂，不能描述內(nèi)幕結(jié)構(gòu)的變化；螞蟻體解釋顯示在TK847井區(qū)以西存在一條近乎南北向斷裂，而相干體在該井區(qū)顯示十分雜亂，斷裂分布規(guī)律性差。

與人工解釋結(jié)果（見(jiàn)圖4）對(duì)比：人工解釋只能解釋斷距較大的一條北東向斷裂，其中斷距較小的斷裂或裂縫通過(guò)二維剖面解釋是十分困難的，人工沒(méi)有解釋（如T705CH井區(qū)）或解釋存在偏差（如 TK866井區(qū)）；人工解釋與螞蟻體解釋結(jié)果在TK847井區(qū)以西南北向斷裂是一致的。

圖3 頂面下0～100 ms相干原圖

圖4 頂面下0～60 ms人工解釋斷裂

以T803（K）-T705井組為例，對(duì)比了螞蟻體井間剖面（見(jiàn)圖5a）和常規(guī)能量體剖面（見(jiàn)圖5b）。螞蟻體剖面顯示：2口井井間裂縫規(guī)模較小，以微裂縫為主，裂縫或低級(jí)序斷層主要分布在T803（K）井北西（剖面上井點(diǎn)以西）及T705井南東（剖面上井點(diǎn)以東）。常規(guī)能量體剖面顯示：T803（K）與T705兩口井屬于同一縫洞體，井間裂縫發(fā)育，而T705井南東裂縫不發(fā)育。螞蟻體剖面與能量體剖面結(jié)論相反，但在該井區(qū)螞蟻體解釋結(jié)果可以很好地解釋后期開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)，能量體結(jié)果與開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)之間存在矛盾。

圖5 T803(K)—T705螞蟻體與能量體剖面對(duì)比

4 地質(zhì)效果

4.1 裂縫發(fā)育程度與油氣富集關(guān)系

塔河油田縫洞型油藏油氣富集程度與斷裂發(fā)育程度密切相關(guān)，井周裂縫密度越大，單井產(chǎn)能和累計(jì)產(chǎn)油量就越大（見(jiàn)圖6）。

圖6 裂縫發(fā)育程度與油井累計(jì)產(chǎn)量疊合

如圖6所示，T705井區(qū)北東向主斷裂上的TK847與TK866井供油裂縫有限，主要為北東向單向裂縫，單井產(chǎn)能均在60 t/d以下，累計(jì)產(chǎn)油量在4×104t以下，水油比較高（平均大于1），地層供液能力不強(qiáng)，動(dòng)液面約在1 000 m，類似井包括TK849CH與TK719CH井。而受多條裂縫共 同作用的 T803（K），T705，T705CH，TK826井，裂縫供液面積大，單井產(chǎn)能均在120 t/d 以上，最高 250 t/d，累計(jì)產(chǎn)油量 4.0×104t，最高達(dá)13.4×104t，水油比小于0.5，地層供液能力充足，動(dòng)液面平均在250 m。該井區(qū)的生產(chǎn)特征表明，裂縫的發(fā)育程度是導(dǎo)致油井生產(chǎn)狀況差異的根本原因。

4.2 裂縫分布方向與水淹關(guān)系

圖7 T705井區(qū)單井出液深度與見(jiàn)水時(shí)間關(guān)系

結(jié)合井區(qū)單井見(jiàn)水深度與見(jiàn)水時(shí)間關(guān)系（見(jiàn)圖7），同時(shí)參照?qǐng)D 2所示斷裂預(yù)測(cè)可知，T803（K）與TK847井無(wú)斷裂直接連通，開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)也無(wú)明顯連通證據(jù)，表現(xiàn)為構(gòu)造高部位的T803（K）井水淹后，后期投產(chǎn)的低部位TK847井仍能無(wú)水采油且累計(jì)產(chǎn)量較高。類似井組包括T803（K）—T705和TK847—T705井組，均表現(xiàn)為井點(diǎn)水淹。

T803（K）井與 TK719CH，TK826，TK849CH 井存在靜態(tài)裂縫連通，動(dòng)態(tài)顯示高部位的T803（K）及TK826井水淹后，低部位的TK849CH井無(wú)水采油1.1×104t后暴性水淹。整體而言，該井區(qū)水淹方向主要順著T803（K）井以西裂縫沿構(gòu)造由低到高逐層水淹，而T803（K）井以東主斷裂附近油井主要是因?yàn)楦呓嵌攘芽p井點(diǎn)水錐導(dǎo)致高含水。

4.3 裂縫分布方向與井區(qū)注水關(guān)系

井區(qū)目前共有4口井注過(guò)水，而前期識(shí)別注水連通通道的主要方法是根據(jù)圖4振幅屬性來(lái)判斷，出現(xiàn)了T803（K）與T705井相互注水不見(jiàn)效果的開(kāi)發(fā)矛盾。通過(guò)螞蟻體識(shí)別成果可知，T803（K）與T705井間不存在裂縫溝通，導(dǎo)致注水不見(jiàn)效果，而在裂縫連通較好的T803（K）—TK849CH—TH826井組見(jiàn)到明顯注水增油效果。其中，T803（K），TK849CH 井注水，TK826井見(jiàn)明顯增油效果；而后期TK826井注水，TK849CH井也見(jiàn)到增油效果。注水效果好的井組主要分布在裂縫預(yù)測(cè)效果較好的井區(qū)。

4.4 裂縫控制的有利剩余縫洞體預(yù)測(cè)

通過(guò)對(duì)裂縫發(fā)育程度與油氣富集程度、水淹程度及注采關(guān)系的分析，認(rèn)為裂縫發(fā)育相對(duì)較差的井區(qū)因滲流條件的差異和水驅(qū)置換的滯后，仍有較高的剩余儲(chǔ)量豐度。而且認(rèn)為，在T803（K）井以北、TK847井以西的南北向裂縫帶，TK847井以南、T803（K）井以東的北東向斷裂帶，以及TK866井以西近東西向裂縫帶，剩余有利縫洞體較多，如2012年投產(chǎn)的TK866井初期產(chǎn)油在25 t/d，截至2013年9月，產(chǎn)油量仍在20 t/d以上，含水率25%左右，累計(jì)產(chǎn)油量已達(dá)9 500 t，生產(chǎn)效果較好。

5 結(jié)論

1）成功運(yùn)用螞蟻體追蹤技術(shù)直觀展示了縫洞型油藏?cái)嗔芽臻g組合，探索了縫洞型油藏裂縫預(yù)測(cè)的新途徑，為類似油藏?cái)嗔丫?xì)刻畫提供了借鑒。

2）螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)系統(tǒng)地描述了斷裂系統(tǒng)內(nèi)部裂縫及低級(jí)序斷層的分布特征，其結(jié)果與地質(zhì)認(rèn)識(shí)一致，且能很好地解釋開(kāi)發(fā)中后期存在的一些問(wèn)題。

3）對(duì)裂縫發(fā)育程度與油氣富集程度、水淹程度及注采關(guān)系的分析認(rèn)為，裂縫發(fā)育相對(duì)較差的井區(qū)仍有較高的剩余儲(chǔ)量豐度，明確了剩余油分布的潛力區(qū)域。

［1］魯新便.塔里木盆地塔河油田奧陶系碳酸鹽巖油藏開(kāi)發(fā)地質(zhì)研究中的若干問(wèn)題［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2003，25（5）：508-512.

［2］蘇江玉，俞仁連.對(duì)塔河油田油氣成藏地質(zhì)研究若干問(wèn)題的思考［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2011，33（2）：105-112.

［3］王祥，呂修祥，劉國(guó)勇，等.塔河油田碳酸鹽巖油氣輸導(dǎo)體系與勘探方向［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2012，34（1）：14-18.

［4］許錦，席斌斌，饒丹，等.數(shù)理統(tǒng)計(jì)應(yīng)用于示蹤原油運(yùn)移趨勢(shì)的探索：以塔河油田奧陶系原油為例［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2012，34（6）：659-663.

［5］丁勇，彭守濤，李會(huì)軍.塔河油田及塔北碳酸鹽巖油藏特征與成藏主控因素［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2011，33（5）：488-494.

［6］陳義國(guó)，張麗霞，趙謙平，等.三介質(zhì)模型常規(guī)測(cè)井變尺度極差分析裂縫預(yù)測(cè)技術(shù)［J］.斷塊油氣田，2012，19（1）：85-87.

［7］李巍，侯吉瑞，丁觀世，等.碳酸鹽巖縫洞型油藏剩余油類型及影響因素［J］.斷塊油氣田，2013，20（4）：459-461.

［8］何星，吳文明，李亮.密度選擇性堵水工藝在縫洞型油藏中的應(yīng)用［J］.斷塊油氣田，2013，20（3）：381-383.

［9］唐琪凌，蘇波，王迪，等.螞蟻算法在斷裂系統(tǒng)解釋中的應(yīng)用［J］.特種油氣藏，2009，16（6）：31-33.

［10］劉雷頌，高軍，代雙河，等.“螞蟻?zhàn)粉櫋绷芽p預(yù)測(cè)技術(shù)在中東AD油田開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用［J］.石油天然氣學(xué)報(bào)，2013，35（8）：57-61.

［11］蔡剛，楊子玉，李雙文，等.埕海潛山奧陶系碳酸鹽巖裂縫預(yù)測(cè)［J］.地球物理學(xué)進(jìn)展，2013，28（2）：945-951.

［12］孫淑艷，劉益嘉，劉迪.大慶外圍油田儲(chǔ)層裂縫綜合描述技術(shù)［J］.大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā)，2012，31（4）：65-68.

［13］周文，戴建文.四川盆地西部坳陷須家河組儲(chǔ)層裂縫特征及分布評(píng)價(jià)［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2008，30（1）：20-25.

［14］張奉東，馬收.松遼盆地長(zhǎng)嶺凹陷腰英臺(tái)油田地應(yīng)力及天然裂縫場(chǎng)研究［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2008，30（2）：150-153.

［15］劉群，李海英，鄧光校.地震斷裂檢測(cè)技術(shù)在塔河油田南部碳酸鹽巖儲(chǔ)層及油藏預(yù)測(cè)中的應(yīng)用［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2013，34（2）：203-206.

［16］戴俊生，張繼標(biāo)，馮建偉，等.高郵凹陷真武斷裂帶西部低級(jí)序斷層發(fā)育規(guī)律預(yù)測(cè)［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào)，2012，18（1）：12-19.

［17］司麗，王彥輝，佟洪海，等.基于地震屬性體的三維可視化井震匹配斷層解釋［J］.油氣藏評(píng)價(jià)與開(kāi)發(fā)，2013，3（3）：2-4.

［18］程超，吳東昊，桑琴，等.基于螞蟻體的“相”控地質(zhì)建模［J］.西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011，26（3）：22-25.

［19］聶永生，田景春，魏生祥，等.裂縫三維地質(zhì)建模的難點(diǎn)與對(duì)策［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2013，20（2）：40-41.

［20］張繼標(biāo)，戴俊生，馮建偉，等.螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)在大程莊地區(qū)斷裂自動(dòng)解釋中的應(yīng)用［J］.石油天然氣學(xué)報(bào)，2012，34（5）：53-57.

［21］史軍.螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)在低級(jí)序斷層解釋中的應(yīng)用［J］.石油天然氣學(xué)報(bào)，2009，31（2）：257-258.

［22］張淑娟，王延斌，梁星如，等.螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)在潛山油藏裂縫預(yù)測(cè)中的應(yīng)用［J］.斷塊油氣田，2011，18（1）：51-54.

［23］程超，楊洪偉，周大勇，等.螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)在任丘潛山油藏的應(yīng)用［J］.西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010，32（2）：49-52.

［24］陸嫣，魯全貴，李彬，等.螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)在隨鉆跟蹤及井位優(yōu)化中的應(yīng)用［J］.物探化探計(jì)算技術(shù)，2011，33（4）：395-400.

［25］李振華，邱隆偉，齊贊，等.螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)在辛34斷塊解釋中的應(yīng)用［J］.西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013，28（2）：21-24.

［26］陸嫣，薛懷艷，古莉，等.珠江口盆地A油田生物礁灰?guī)r儲(chǔ)層的精細(xì)油藏描述［J］.石油地質(zhì)與工程，2012，26（3）：54-56.

［27］楊瑞召，李洋，龐海玲，等.產(chǎn)狀控制螞蟻體預(yù)測(cè)微裂縫技術(shù)及其應(yīng)用［J］.煤田地質(zhì)與勘探，2013，41（2）：73-75.

［28］林承灝，郭立全，張衛(wèi)楊，等.利用螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)精細(xì)解釋礦井地質(zhì)構(gòu)造［J］.中國(guó)煤炭地質(zhì)，2013，25（4）：56-59.

［29］梁積偉，李宗杰，劉昊偉，等.塔里木盆地塔河油田S108井區(qū)奧陶系一間房組裂縫性儲(chǔ)層研究［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2010，32（5）：447-452.

［30］夏在連，劉樹(shù)根，時(shí)華星，等.中伊朗盆地地層條件下裂縫性儲(chǔ)層巖石力學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)分析［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2008，30（1）：86-93.

［31］趙天男，王曉紅.蟻群算法及其應(yīng)用研究［J］.軟件導(dǎo)刊，2010，9（6）：34-35.