碳酸鹽巖縫洞型油藏描述與儲量計算

竇之林

(中國石油化工股份有限公司西北油田分公司，烏魯木齊 830011)

1 油藏概況

從1997年至今，塔河油田奧陶系油藏劃分為3個階段:1997—2001 年勘探階段[1］，2002—2005年開發(fā)早期階段，2006年至今為開發(fā)早期—開發(fā)階段。其中前兩個階段建立了儲集體概念模型和框架模型，對儲集體復(fù)雜性有了初步認(rèn)識;初步形成了縫洞型儲集體預(yù)測方法，包括地震反射特征分析、振幅變化率、相干體分析、三維地震可視化、地震測井聯(lián)合約束反演技術(shù);并通過FMI成像測井和群井干擾試井初步判別儲集體的連通性。前兩階段認(rèn)識到塔河油田奧陶系油藏以縫洞系統(tǒng)形式分布，油藏主要受多期次構(gòu)造運動、巖溶作用和油氣充注調(diào)整控制，但無法確定其地質(zhì)邊界和油水界面，開發(fā)井的建產(chǎn)率較低(70% ～75%)。另外一直沿用的砂巖油藏靜態(tài)容積法儲量計算，用于塔河油田縫洞型油藏開發(fā)階段不適應(yīng)性更加突出，而壓力、水侵量等動態(tài)法儲量計算參數(shù)在縫洞型油藏的監(jiān)測和求取困難。因此有必要在資料日益豐富的開發(fā)階段，加大縫洞儲集體發(fā)育特征的研究力度，尋找更加適合于縫洞型油藏描述技術(shù)和儲量計算的方法，來提高描述精度，改善油田開發(fā)效果。

2 縫洞單元的描述

2.1 縫洞系統(tǒng)和縫洞單元的概念模型

自“九五”以來，針對塔河油田奧陶系碳酸鹽巖縫洞型油藏分隔嚴(yán)重，呈現(xiàn)出多縫洞系統(tǒng)、多壓力體系、多個流動單元的開發(fā)特征[2－3］，以儲集體成因相關(guān)性和儲集體連通性為基礎(chǔ)，以系統(tǒng)層次性為原則(復(fù)雜的事物是由比它相對簡單的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成的)，以開發(fā)為目標(biāo)，提出了縫洞系統(tǒng)和縫洞單元兩個基本理論概念(相對碎屑巖油藏中的砂體和流動單元概念)，構(gòu)筑了系統(tǒng)和單元兩個級次的縫洞體系分類，并形成相應(yīng)的研究思路和配套技術(shù)。

第一層次:縫洞系統(tǒng)。是指同一巖溶背景(古地貌)條件下，受斷裂和古水系控制，由孔、縫、洞構(gòu)成的縫洞帶(體)，表現(xiàn)形式為樹枝狀古暗河、或呈片狀以及網(wǎng)絡(luò)狀縫洞體等復(fù)雜結(jié)構(gòu)?？p洞系統(tǒng)是對縫洞儲集體的宏觀表述，重點描述繼承性發(fā)育古溶洞的最終規(guī)模、空間展布形態(tài)及空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，并不強(qiáng)調(diào)在時間或空間上與巖溶作用活動聯(lián)系的縫洞成因研究[4－7］。

圖1 塔河油田縫洞單元研究技術(shù)流程Fig.1 Research method and technical processes on fracture － vug units in Tahe Oil Field

第二層次:縫洞單元。是指在碳酸鹽巖縫洞型油藏內(nèi)，周圍被相對致密或滲透性較差的溶蝕界面或封閉斷裂分隔，由溶洞、斷裂和裂縫網(wǎng)絡(luò)連通，由溶蝕孔、縫、洞溝通而成的流體連通體?？p洞單元強(qiáng)調(diào)了流體連通性及滲流差異，是具有統(tǒng)一壓力系統(tǒng)和油水關(guān)系的獨立油藏?？p洞單元是對縫洞系統(tǒng)內(nèi)幕結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步細(xì)化，是縫洞型油藏描述和儲量計算的基本研究單元，反映了不同尺度的儲集體非均質(zhì)性。不同階段縫洞單元的研究內(nèi)容和方法各有側(cè)重，現(xiàn)已廣泛運用至塔里木盆地的碳酸鹽巖縫洞型油氣藏的開發(fā)中。

2.2 縫洞單元研究方法

塔河油田奧陶系碳酸鹽巖油藏主要采用動態(tài)法和靜態(tài)法相結(jié)合進(jìn)行縫洞單元研究[8－9］，其中動態(tài)方法著重于單元內(nèi)部連通性的確定，靜態(tài)方法重點確定單元邊界和刻畫內(nèi)部結(jié)構(gòu)(圖1)。

隨著縫洞型油藏動、靜態(tài)資料的不斷豐富和技術(shù)方法進(jìn)步，對縫洞儲集體的分隔性認(rèn)識更加深化，縫洞單元的研究劃分精度也不斷提升。截至2011年塔河油田奧陶系油藏主體區(qū)塊(2、3、4、6、7、8區(qū))已研究劃分了138個縫洞單元(圖2)，其中單井控制的單井縫洞單元95個，2口或2口以上井控制的多井縫洞單元43個。在此基礎(chǔ)上，對各單元的儲量規(guī)模、油藏能量大小及開發(fā)效果好壞進(jìn)行評價，綜合劃分為四類:Ⅰ、Ⅱ類單元的儲集體連通性好—較好，地層壓力穩(wěn)定，能量充足—較充足，產(chǎn)量穩(wěn)定，開發(fā)效果好—較好，該兩類單元共49個;Ⅲ、Ⅳ類單元的天然能量一般—不足，儲集體連通性一般—較差，產(chǎn)量下降較快，開發(fā)效果一般—較差，該兩類單元共89個。針對四類單元，塔河油田奧陶系油藏形成了差異性開發(fā)對策，即對能量充足或中低含水的多井單元實施井網(wǎng)加密，對能量不足或高含水的多井單元實施注水開發(fā)，對能量不足的單井單元實施注水替油，并對注水替油失效的單井單元實施側(cè)鉆挖潛。這些做法取得了較好的開發(fā)效果，2012年塔河油田的年產(chǎn)油已達(dá)735×104t。

在年齡方面，18～25歲以下33人，占總體的27.3%；26～30歲26人，占總體的21.5%；31～40歲的受訪者最多，共計44人，占總體的36.4%；41～50歲13人，占總體的10.7%；51歲以上有5人，占總體的4.1%。

圖2 塔河油田4區(qū)縫洞單元綜合分類Fig.2 Comprehensive classification of fracture － vug units in block 4 of Tahe Oil Field

2.3 縫洞單元油水界面的確定

塔河油田奧陶系碳酸鹽巖油藏縫洞體內(nèi)部結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，整體無統(tǒng)一油水界面，但同一縫洞單元具相對統(tǒng)一的油水界面[10－12］。單元內(nèi)單井的原始和某采出程度下的油水界面主要采用完井資料確定，包括測井解釋、酸壓結(jié)論、生產(chǎn)測井、常規(guī)完井測試、油井地層壓力估算等方法[13］。單元的原始油水界面采用單元內(nèi)各井見水時間—產(chǎn)液深度交會法確定，即簡化油藏的油水關(guān)系模式，忽略同一縫洞單元內(nèi)儲集體的非均質(zhì)性和開發(fā)生產(chǎn)產(chǎn)量的不穩(wěn)定性。假設(shè)縫洞單元內(nèi)儲集體性質(zhì)在三維空間分布均勻，在穩(wěn)定的低于臨界水錐采液速度下，則縫洞單元內(nèi)各單井的油水界面上升與采出程度(生產(chǎn)時間)存在線性關(guān)系，利用縫洞單元各單井的油水界面深度隨生產(chǎn)時間的變化趨勢線與初始投產(chǎn)交會就可以估算出該縫洞單元的原始油水界面;在此基礎(chǔ)上，計算單元此時相應(yīng)的采出程度，建立采出程度—油水界面深度的關(guān)系，估算出該單元的初始油水界面深度，最后利用該函數(shù)關(guān)系估算該縫洞單元不同采出程度的油水界面。

按此方法，選擇塔河4區(qū)單元面積較大且資料豐富的S48縫洞單元進(jìn)行油水界面分析，結(jié)合鉆井、生產(chǎn)測井以及單井生產(chǎn)情況，進(jìn)行單元內(nèi)油井不同時間見水深度統(tǒng)計(表1)，利用單井見水深度與時間交會圖(圖3)，擬合出S48縫洞單元油水界面約為－4 730 m，埋深5 680 m。

表1 塔河油田4區(qū)S48單元單井不同時間見水深度統(tǒng)計Table 1 Statistics of water breakthrough depth at different times in single well，unit S48 in block 4 of Tahe Oil Field

圖3 塔河油田4區(qū)S48單元油井見水深度與時間變化Fig.3 Water breakthrough depth and time of unit S48 in block 4 of Tahe Oil Field

3 儲量計算和分類評價

塔河油田奧陶系碳酸鹽巖油藏與碎屑巖油藏差別較大，主要表現(xiàn)在:①儲集空間不同。碎屑巖儲層發(fā)育相對均勻的孔隙、縫隙，而碳酸鹽巖儲集體為非連續(xù)分布的溶洞、裂縫孔洞和裂縫的復(fù)雜組合。②儲集體類型不同。碎屑巖油藏為孔隙型，而碳酸鹽巖縫洞型油藏主要為裂縫—溶洞型、裂縫—孔洞型和裂縫型，極少孔隙型，各類劃分標(biāo)準(zhǔn)不同。③孔隙度、含油飽和度不同。碎屑巖油藏粒間、晶間孔隙具有明顯的毛管力作用，孔隙度、含油飽和度規(guī)律性強(qiáng)，通過常規(guī)測井資料可準(zhǔn)確求得;而溶洞型儲集體忽略毛細(xì)管力和束縛水飽和度的影響等，不能利用測井資料準(zhǔn)確求取溶洞儲集體的孔隙度、含油飽和度。④碎屑巖油藏儲量計算主要是圈定含油面積，確定油層厚度;碳酸鹽巖縫洞型油藏主要確定縫洞儲集體體積。⑤碳酸鹽巖縫洞型油藏?zé)o成熟的儲量方法可借鑒，在勘探階段和開發(fā)早期階段借鑒碎屑巖，以井控法確定含油面積，在一個塊或?qū)佣蝺?nèi)按均質(zhì)體描述基礎(chǔ)上，采用靜態(tài)容積法計算儲量。由于縫洞儲集體的空間形態(tài)極不規(guī)則，該類方法的含油面積和油層厚度取值較樂觀，導(dǎo)致計算儲量往往偏大。隨塔河油田由主體的阿克庫勒凸起軸部向斜坡區(qū)的擴(kuò)大開發(fā)，縫洞儲集體沿斷裂呈條帶狀分布，而斷裂帶間儲集體發(fā)育程度低，平面上儲量豐度差異較大，因此需在油藏精細(xì)描述基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探索適合縫洞型油藏的儲量計算方法。

3.1 體積法儲量計算

塔河油田奧陶系碳酸鹽巖油藏從2011年開始，在縫洞儲集體特征、油水關(guān)系精細(xì)研究的基礎(chǔ)上，對容積法儲量計算中的一些方法進(jìn)行了改進(jìn)，主要有以下幾方面:

(1)初步形成“平面分單元、分儲集類型，縱向分段”的縫洞型油藏體積法儲量計算。

在勘探和開發(fā)早期階段，塔河油田奧陶系碳酸鹽巖縫洞型油藏利用容積法儲量計算，其含油面積主要通過井控法確定，油水界面為區(qū)域內(nèi)鉆井揭示的最深油底計算，并按統(tǒng)一油水界面處理，突出了復(fù)雜問題簡單化，但儲量的計算精度低(圖4)。

圖4 塔河油田6區(qū)井控法含油面積分布Fig.4 Oil-bearing area distribution of well-control method in block 6 of Tahe Oil Field

圖5 塔河油田6區(qū)縫洞單元含油面積分布Fig.5 Oil-bearing area distribution of fracture－ vug units in block 6 of Tahe Oil Field

圖6 塔河油田6區(qū)分段體積法儲量計算示意Fig.6 Reserve calculation with layering volumetric method in block 6 of Tahe Oil Field

開發(fā)階段油藏的油水分布和剩余儲量分布更加復(fù)雜，考慮到碳酸鹽巖縫洞儲集體和流體的空間分隔性，提出了縫洞型油藏的體積法儲量計算。該方法以縫洞單元做為儲量計算的基礎(chǔ)單元(圖5)，以縫洞單元內(nèi)縱向上儲集體不發(fā)育或相對致密段為分隔的儲集體分段，分段計算含油體積(圖6);同時以單元內(nèi)各油井見水時間—產(chǎn)液深度交會法確定單元的原始油水界面;然后在單元內(nèi)分溶洞、裂縫孔洞和裂縫三類儲集體計算，即“平面分單元、分儲集類型、縱向分段”，逐步提高縫洞型油藏儲量的計算精度。

塔河油田奧陶系碳酸鹽巖縫洞型油藏體積法儲量計算公式見文獻(xiàn)[10］。

(2)突出了將溶洞鉆遇井也考慮儲量計算。

由于勘探和早期開發(fā)階段鉆井較少，大多鉆遇放空漏失的油井無法測井，孔隙度、含油飽和度等參數(shù)不易求取，容積法儲量計算中未考慮。開發(fā)階段鉆井資料和生產(chǎn)動態(tài)資料越來越豐富，部分放空漏失量小的井已能夠測井，該階段將溶洞段作為具有最大儲集空間的儲集體，以實鉆溶洞井的測井解釋、鉆時和累油量，賦予放空漏失井段相應(yīng)的儲量計算參數(shù)，并對溶洞儲集體提出了洞隙率和含油百分?jǐn)?shù)的表征參數(shù)，以突出溶洞型儲集體儲量的比重。

(3)井震結(jié)合，優(yōu)選地震屬性門檻值確定縫洞單元邊界。

塔河油田奧陶系碳酸鹽巖縫洞型油藏的灰?guī)r巖性較純，不同地震采集區(qū)和巖溶區(qū)各縫洞單元巖溶縫洞體邊界的地震振幅、頻率等屬性是變化的，其中縫洞體對地震振幅、頻率和波形較敏感。通過對塔河油田1 600余口井的井震標(biāo)定，奧陶系主體區(qū)縫洞單元邊界的地震振幅變化率相對值范圍為40～60，波形相對系數(shù)為－20～－44，地震振幅變化率小于40的區(qū)域縫洞儲集體不發(fā)育或發(fā)育程度差，為單元外部，大于60的區(qū)域為單元內(nèi)部，縫洞儲集體發(fā)育;將振幅變化率40～60作為縫洞單元劃分的邊界門限值，在不同區(qū)塊，邊界門限值有所不同(表2)。

3.2 儲量分類評價

在體積法儲量計算基礎(chǔ)上，按縫洞儲集體發(fā)育、油氣富集程度、儲集體預(yù)測特征、油藏能量、生產(chǎn)動態(tài)和開發(fā)動用的難易，將碳酸鹽巖縫洞型油藏儲量劃分為三大類[10］:可開發(fā)儲量、待評價儲量、待核銷儲量;五小類:落實已開發(fā)儲量、落實待開發(fā)儲量、待評價Ⅰ類、Ⅱ類儲量和待核銷儲量。

3.2.1 可開發(fā)儲量

可以直接部署開發(fā)井的縫洞儲集體發(fā)育范圍內(nèi)的儲量。該類儲量區(qū)域處于構(gòu)造、斷裂發(fā)育的有利部位，構(gòu)造、巖溶作用較強(qiáng)，具有明顯的“串珠狀、雜亂強(qiáng)”地震反射結(jié)構(gòu)、較強(qiáng)的振幅變化率;Ⅰ類溶洞型儲集體發(fā)育，油氣富集程度高，具有一定天然能量;油井的日產(chǎn)油能力大于等于20 t，且能夠穩(wěn)定生產(chǎn);單井的累產(chǎn)油大于等于1 000 t，可整體開發(fā)。該類又可進(jìn)一步劃分為已開發(fā)儲量、落實待開發(fā)儲量。

表2 塔河油田以地震屬性門檻值標(biāo)定縫洞單元邊界統(tǒng)計Table 2 Calibrated threshold value of seismic attributes for fracture－vug unit border in Tahe Oil Field

(1)已開發(fā)儲量:在可開發(fā)儲量范圍內(nèi)，已投產(chǎn)油井控制的縫洞儲集體發(fā)育范圍內(nèi)的儲量。即在該區(qū)域內(nèi)重新確定儲集體有效厚度、有效孔隙度(洞隙率)、含油飽和度(含油百分?jǐn)?shù))等參數(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行體積法儲量計算。

(2)落實待開發(fā)儲量:在可開發(fā)儲量范圍內(nèi)，沒有投產(chǎn)井控制的縫洞儲集體發(fā)育范圍內(nèi)的儲量。即具明顯的“串珠狀、雜亂強(qiáng)”地震反射特征及地震屬性異常，其邊界鉆井建產(chǎn)可能性大，儲量落實可靠度較高，以已開發(fā)儲量的平均豐度與落實未開發(fā)儲量面積相乘得到落實未開發(fā)儲量。

3.2.2 待評價儲量

部署開發(fā)井風(fēng)險較大，需要進(jìn)一步評價縫洞儲集體發(fā)育范圍內(nèi)的儲量。該類儲量區(qū)域巖溶作用較弱，Ⅱ類裂縫型儲集體發(fā)育，Ⅰ類溶洞型儲集體程度相對較差、平面非均質(zhì)性較強(qiáng)，油水關(guān)系復(fù)雜;油井的日產(chǎn)油能力小于20 t，且單井的累產(chǎn)油小于1 000 t，可滾動評價開發(fā)。

(1)待評價Ⅰ類儲量:在待評價儲量范圍內(nèi)，振幅變化率較弱，地震反射特征不十分明顯的縫洞儲集體發(fā)育范圍內(nèi)的儲量。采取儲量豐度類比法確定待評價Ⅰ類儲量區(qū)的儲量。待評價Ⅰ類儲量區(qū)的豐度=(待評價Ⅰ類儲量區(qū)的振幅變化率值/可開發(fā)儲量區(qū)振幅變化率值)×可開發(fā)儲量區(qū)的豐度，豐度與面積的乘積即為待評價Ⅰ類儲量區(qū)儲量。

(2)待評價Ⅱ類儲量:在待評價儲量范圍內(nèi)，在現(xiàn)有技術(shù)條件下無明顯地震反射特征、不能識別地震屬性異常、不能判斷油氣是否富集的縫洞儲集體發(fā)育范圍內(nèi)的儲量?？蓪⒋u價Ⅱ類儲量進(jìn)一步劃分兩個亞類:待評價Ⅱ－1類(為發(fā)育殘丘和斷裂的縫洞體控制區(qū)的儲量)采取實鉆低產(chǎn)井豐度類比法確定其儲量，即待評價Ⅱ－1類儲量=待評價Ⅱ－1類儲量區(qū)面積×低產(chǎn)井豐度。待評價Ⅱ－2類儲量(無殘丘和斷裂的縫洞體控制區(qū)的儲量)=探明儲量－(已開發(fā)儲量+落實未開發(fā)儲量+待評價Ⅰ類儲量+待評價Ⅱ－1類儲量+待核銷儲量)。

3.2.3 待核銷儲量

在探明儲量區(qū)內(nèi)，鉆遇水井及干井控制面積范圍內(nèi)的儲量。待核銷儲量計算方法與待評價儲量計算方法一致，只是面積不同。

根據(jù)開發(fā)階段儲量的計算方法和分類評價，塔河油田碳酸鹽巖油藏2011—2012年提高儲量動用約1.8×108t，提高儲量動用程度20%;階段累計生產(chǎn)原油1 235×104t，提高采出程度7%。

4 結(jié)論

(1)對于儲集體內(nèi)部結(jié)構(gòu)和油水關(guān)系特殊的非常規(guī)碳酸鹽巖縫洞型油藏，采用從復(fù)雜整體到相對簡單部分的系統(tǒng)層次化研究思路。即將整個塔河油田奧陶系碳酸鹽巖縫洞型油藏分成若干縫洞系統(tǒng)，每個系統(tǒng)又細(xì)分成若干縫洞單元，即著眼于縫洞成因的相似和縫洞間流體的連通。以縫洞單元作為相對獨立的油藏進(jìn)行描述和儲量計算，并按難易程度分類開發(fā)動用，實踐表明是可行的，目前已擴(kuò)大應(yīng)用到整個塔里木盆地的碳酸鹽巖開發(fā)中。

(2)在碎屑巖容積法儲量方法上初步形成的碳酸鹽巖縫洞型油藏體積法儲量計算，其精度雖有所提高，但因地震屬性的多解性和溶洞鉆遇井多數(shù)無法測井，使儲量計算參數(shù)具一定的不確定性。下步仍需要依托高精度三維地震和大量的鉆井資料，通過井震精細(xì)標(biāo)定和地震三維可視化，精細(xì)雕刻縫洞異常體，求準(zhǔn)縫洞體的體積，不斷提高體積法儲量計算精度。另外，在開發(fā)的中、后期，隨生產(chǎn)動態(tài)資料的不斷豐富，利用物質(zhì)平衡法、水驅(qū)法[14］等動態(tài)儲量方法也可進(jìn)一步提高儲量的計算精度。

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