量化描述技術(shù)在縫洞型儲(chǔ)層連通性分析中的應(yīng)用

李相文，張亮亮，劉永雷 安海亭，張明

中石油東方地球物理勘探有限責(zé)任公司研究院庫(kù)爾勒分院 新疆 庫(kù)爾勒 841001

哈拉哈塘地區(qū)位于塔里木盆地塔北隆起中段，是塔北隆起的一個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元，其東西兩側(cè)分別為輪南低凸起和英買力低凸起。該區(qū)奧陶紀(jì)地層年代老［1］、埋藏深（近7000m）。鉆探結(jié)果表明，哈拉哈塘地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖地層油氣資源豐富［2］，受多期表層巖溶作用［3，4］，多個(gè)層系巖溶儲(chǔ)集層發(fā)育，其奧陶系良里塔格組三段、鷹山組一段、一間房組巖溶儲(chǔ)集層的發(fā)育規(guī)模存在明顯差異，油藏開(kāi)發(fā)差異巨大。哈拉哈塘油田自發(fā)現(xiàn)至今，隨著高精度勘探開(kāi)發(fā)一體化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，使得油田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)對(duì)大型縫洞集合體的儲(chǔ)層連通性分析有了更高的要求。在油藏開(kāi)發(fā)過(guò)程中，通常用儲(chǔ)層連通性來(lái)表征儲(chǔ)集層的連通效果［5］，可直接影響油藏生產(chǎn)的受效情況，同時(shí)也可以反映注水潛油或注水驅(qū)油是否達(dá)到油藏開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)效果，其次可以間接了解油藏內(nèi)剩余油的情況［6］。利用靜態(tài)資料定性地對(duì)大型縫洞集合體的邊界進(jìn)行刻畫，分析結(jié)果的可靠性受到地震資料品質(zhì)、地震解釋員、研究方法等方面的影響，無(wú)法確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，已經(jīng)不能完全滿足油田高精度勘探開(kāi)發(fā)的精度需求。因此需要分別從縱向和橫向兩方面進(jìn)行定量研究，明確縫洞體系之間的連通性，最終確定大型縫洞集合體的邊界，指導(dǎo)油藏開(kāi)發(fā)方案的編制。

通過(guò)近幾年的攻關(guān)，對(duì)哈拉哈塘地區(qū)的地質(zhì)認(rèn)識(shí)進(jìn)一步加深，地震資料品質(zhì)也有明顯提高。碳酸鹽巖縫洞型儲(chǔ)集層是由洞穴、孔洞、裂縫相互組合而形成的，目前所確定的部分定容型洞穴儲(chǔ)集體也是由洞穴、孔洞及周邊裂縫交錯(cuò)組成的，也就是地質(zhì)上的縫洞集合體，它們具有相似的成因。因此，量化研究主要包括裂縫強(qiáng)度定量分析、裂縫方向量化分析和縫洞體量化研究3個(gè)部分。筆者提出利用靜態(tài)描述與動(dòng)態(tài)資料分析的研究思路與方法，通過(guò)精細(xì)井－震定量標(biāo)定確定測(cè)井解釋裂縫發(fā)育程度與地震裂縫預(yù)測(cè)結(jié)果之間的關(guān)系；其次應(yīng)用五維地震資料的優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化偏移距或入射角，確定地震面元內(nèi)裂縫的發(fā)育方向；最后通過(guò)油藏建模技術(shù)，將裂縫量化分析結(jié)果與生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料進(jìn)行有機(jī)整合，形成連通單元的完整模型。

1 裂縫強(qiáng)度定量描述技術(shù)

一般認(rèn)為，利用地震資料所預(yù)測(cè)出的“裂縫”實(shí)際是微斷裂或是裂縫破碎帶，也有可能是波阻抗突變帶［3］。對(duì)于地震裂縫預(yù)測(cè)，必須精細(xì)優(yōu)化參數(shù)設(shè)置，選擇恰當(dāng)?shù)拈撝?，才能保證單元?jiǎng)澐值暮侠硇约翱陀^性。該次裂縫研究的內(nèi)容主要包括兩大方面。

一是基于疊前深度偏移地震數(shù)據(jù)的疊后預(yù)測(cè)研究，主要解決裂縫強(qiáng)度的問(wèn)題，通過(guò)精細(xì)井－震定量標(biāo)定，利用測(cè)井解釋的裂縫成果標(biāo)定在裂縫預(yù)測(cè)地震屬性剖面上，分析井－震之間的關(guān)系，確定井上裂縫發(fā)育程度與地震裂縫預(yù)測(cè)振幅強(qiáng)度有效閾值的關(guān)系（圖1），其標(biāo)定結(jié)果為：Ⅰ級(jí)裂縫孔隙度大于0.1%；裂縫強(qiáng)度（裂縫相對(duì)密度）大于1.31；Ⅱ級(jí)裂縫孔隙度介于0.04%～0.1%；裂縫強(qiáng)度介于1.15～1.31；Ⅲ級(jí)裂縫孔隙度小于0.04%；裂縫強(qiáng)度小于1.15，最終確定靜態(tài)橫向連通范圍。

二是基于疊前深度偏移三維或五維地震數(shù)據(jù)的各向異性預(yù)測(cè)研究，主要解決裂縫發(fā)育方向的問(wèn)題，因?yàn)橹挥辛芽p方向有利于縫洞體相互連通才是有效的低儲(chǔ)、高滲介質(zhì)。通過(guò)兩方面裂縫研究的緊密結(jié)合，確定靜態(tài)數(shù)據(jù)分析下連通單元的分布特征。

圖1 W1井井上裂縫孔隙度與預(yù)測(cè)裂縫強(qiáng)度交會(huì)圖

2 裂縫方向量化描述技術(shù)

疊前各向異性分析，研究的是地下同一反射點(diǎn)在不同方位上的地震差異［7］，最終求取裂縫發(fā)育方向。該次研究中針對(duì)方位各向異性疊前裂縫預(yù)測(cè)對(duì)地震數(shù)據(jù)的高要求，首次應(yīng)用五維地震數(shù)據(jù)，優(yōu)選各方位覆蓋次數(shù)均勻，能真實(shí)反映各向異性特征的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)裂縫方向。首先有效地對(duì)偏移距或者入射角進(jìn)行優(yōu)化，提高參與預(yù)測(cè)裂縫方向的數(shù)據(jù)樣點(diǎn)品質(zhì)，使參與橢圓擬合的數(shù)據(jù)收斂，減少橢圓擬合所求解的數(shù)量；其次進(jìn)行可信度分析，對(duì)擬合橢圓的離心率進(jìn)行刻度，橢圓離心率越大可信度越高；最后是質(zhì)量控制，與實(shí)鉆資料進(jìn)行交互式分析，使預(yù)測(cè)裂縫的方向與FMI（地層微電阻率掃描成像）測(cè)井結(jié)果的裂縫走向趨于一致，最終確定裂縫方向預(yù)測(cè)的優(yōu)化數(shù)據(jù)方案。如圖2所示，通過(guò)裂縫方向量化分析技術(shù)的實(shí)施，W1井南北走向的干擾得到有效壓制，裂縫方向預(yù)測(cè)結(jié)果與FMI解釋結(jié)果一致。

圖2 W1井入射角優(yōu)化前、后裂縫預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)比圖

裂縫方向量化研究是對(duì)每個(gè)地震面元進(jìn)行分析，確定地震面元內(nèi)裂縫的發(fā)育方向。以W井區(qū)高密度全方位三維地震數(shù)據(jù)的應(yīng)用為例，通過(guò)裂縫方向量化分析技術(shù)的實(shí)施，裂縫方向預(yù)測(cè)符合率由54.5%提高到75%，符合率有明顯提高。

3 縫洞單元建模技術(shù)

縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)層的非均質(zhì)性極強(qiáng)，各單元彼此不連通，一個(gè)油田可能包含許多個(gè)縫洞單元，各個(gè)縫洞單元的面積、厚度、孔隙度都不相同，而且計(jì)算難度極大，利用常規(guī)的容積法計(jì)算儲(chǔ)量不夠準(zhǔn)確。通過(guò)近年來(lái)的研究，認(rèn)識(shí)到地震剖面上“串珠”狀反射地震相、片狀反射地震相、雜亂反射地震相均可能是儲(chǔ)層的表現(xiàn)，因此采用可反映儲(chǔ)層的地震相分析方法進(jìn)行約束，選用具有趨勢(shì)的、穩(wěn)健的序貫高斯隨機(jī)模擬算法，結(jié)合克里金插值算法，將溶洞發(fā)育概率作為相應(yīng)區(qū)域的比例閾值進(jìn)行約束插值，充分發(fā)揮各種算法的優(yōu)勢(shì)，使所得估值結(jié)果符合不同巖溶帶及古地貌內(nèi)的局部趨勢(shì)，同時(shí)還具有井資料地質(zhì)概率統(tǒng)計(jì)的合理性，可充分利用地震資料進(jìn)行孔隙度模型的建立［8］。

通過(guò)技術(shù)攻關(guān)，提出針對(duì)縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間量化建模描述技術(shù)，通過(guò)建立鉆井、測(cè)井解釋儲(chǔ)層孔隙度與反演孔隙度體之間的量化關(guān)系，并將不同時(shí)期的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)約束到靜態(tài)油藏模型中，利用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)中的云變幻技術(shù)［9］建立孔隙度－滲透率關(guān)系，尊重?cái)?shù)據(jù)間的非線性特點(diǎn)，建立孔隙度曲線與2種以上地震屬性的關(guān)系，保留真實(shí)的儲(chǔ)層數(shù)據(jù)，最后進(jìn)行體積分與體積校正，求得儲(chǔ)集空間體積的準(zhǔn)確值。如圖3所示，結(jié)合 W2井、W3井、W4井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，建立孔隙度模型和裂縫模型，確定AL、BL、CL共3個(gè)連通單元。

圖3 哈拉哈塘W井區(qū)有效儲(chǔ)層連通單元建模實(shí)例

4 應(yīng)用實(shí)例

圖4為哈拉哈塘油田G井區(qū)某連通單元分析實(shí)例，實(shí)際研究結(jié)果為，靜態(tài)研究G1井與G2井為連通型井組，周邊裂縫相對(duì)發(fā)育，地震剖面上表現(xiàn)為典型的“串珠”狀反射的大型縫洞集合體；動(dòng)態(tài)資料表明，G1井投產(chǎn)油壓38.8MPa，目前油壓33.8MPa，一年時(shí)間內(nèi)油壓壓降很小，而G2井試油敞放求產(chǎn)時(shí)，G1井油壓突降，生產(chǎn)受到明顯干擾；G3井投產(chǎn)時(shí)，G1井油壓無(wú)明顯壓降，且2口井原油密度、氣比重、取樣口硫化氫均不同；動(dòng)態(tài)分析結(jié)果認(rèn)為，G1井與G2井為連通型大型縫洞集合體，G3井為單一大型縫洞集合體；動(dòng)態(tài)資料與靜態(tài)資料相互約束下的三維地質(zhì)建模結(jié)果連通性分析認(rèn)為，G1井與G2井之間相互連通，G1井與G3井不連通。

基于上述關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用以及對(duì)研究結(jié)果的分析，對(duì)哈拉哈塘油田JY地區(qū)進(jìn)行連通單元?jiǎng)澐?，并且依?jù)研究成果進(jìn)行連通可能性評(píng)價(jià)，共分為3大類級(jí)別，其中47個(gè)Ⅰ類單元，總面積約52.7km2，已動(dòng)用19個(gè)，動(dòng)用面積約24.8km2。

圖4 哈拉哈塘油田G井區(qū)連通單元分析實(shí)例

5 結(jié)論

通過(guò)裂縫強(qiáng)度定量分析、裂縫方向量化分析和縫洞體量化研究在哈拉哈塘地區(qū)縫洞型碳酸鹽巖連通分析中的應(yīng)用，取得以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

1）精細(xì)井－震定量標(biāo)定可有效確定裂縫強(qiáng)度的閾值，可反映縱向和橫向的連通范圍。

2）應(yīng)用五維地震資料預(yù)測(cè)裂縫方向，可有效確定地震面元內(nèi)裂縫的發(fā)育方向。

3）通過(guò)縫洞型碳酸鹽巖縫洞儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間量化建模描述技術(shù)的應(yīng)用，可有效地將裂縫量化分析結(jié)果、有效儲(chǔ)層和生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料進(jìn)行有機(jī)整合，建立連通單元的完整模型，為縫洞體系空間立體連通性分析提供可靠依據(jù)。

本文的順利完成，得益于東方地球物理公司各位領(lǐng)導(dǎo)的指導(dǎo)，詹世凡創(chuàng)意工作室、庫(kù)爾勒分院的同事幫助，以及塔里木油田分公司的支持，在此一并表示感謝！

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