縫洞型油藏連通單元地質(zhì)建模研究—以哈拉哈塘油田為例

薛江龍，劉應(yīng)飛，周志軍

(1.中國石油塔里木油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆庫爾勒 841000；2.東北石油大學(xué)非常規(guī)油氣成藏與開發(fā)省部共建國家重點實驗室培育基地，黑龍江大慶 163318)

縫洞型油藏連通單元地質(zhì)建模研究—以哈拉哈塘油田為例

薛江龍1，劉應(yīng)飛1，周志軍2

(1.中國石油塔里木油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆庫爾勒 841000；2.東北石油大學(xué)非常規(guī)油氣成藏與開發(fā)省部共建國家重點實驗室培育基地，黑龍江大慶 163318)

針對哈拉哈塘油田奧陶系裂縫孔洞型儲層連通單元井組注水效果差異性很大的問題，開展縫洞單元連通井組地質(zhì)建模研究。哈拉哈塘油田儲集空間巖溶洞穴、孔洞、裂縫非常發(fā)育，類型形態(tài)多變，具有極強(qiáng)的非均質(zhì)性，儲層空間縫洞體識別及連通方式預(yù)測與定量評價難度大。本文首先利用地震識別的大型溶洞和螞蟻體追蹤的大尺度裂縫分布,通過確定性建模方法,建立離散大型溶洞模型和離散大尺度裂縫模型；然后在儲層的波阻抗數(shù)據(jù)體和縫洞體儲層構(gòu)造模型的空間約束下，建立縫洞體連通單元的儲層孔隙度模型，儲層滲透率模型主要通過線性回歸建立基質(zhì)孔隙度、裂縫參數(shù)與滲透率關(guān)系，結(jié)合動態(tài)數(shù)值試井對靜態(tài)回歸計算的滲透率數(shù)值進(jìn)行修正；最后利用曲率屬性形象表征微裂縫，采用多屬性協(xié)同模擬方法，建立多尺度離散縫洞儲集體三維地質(zhì)屬性模型。該方法定量刻畫了縫洞儲集體在三維空間的展布特征,很好地表征了單元連通井組連通方式，為單元連通井組開發(fā)奠定了堅實的地質(zhì)基礎(chǔ)。

碳酸鹽巖 縫洞 量化雕刻 單元注水 連通方式 地質(zhì)模型

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0 引言

哈拉哈塘油田位于塔里木盆地塔北隆起輪南低凸起西斜坡，北靠輪臺凸起，南接北部坳陷，西鄰英買力低凸起，是輪古-塔河-哈拉哈塘奧陶系特大型油藏的一部分(張麗娟等，2012；2013)，目標(biāo)儲層主要為一間房組和鷹山組一段儲層，儲層埋藏深，總體呈準(zhǔn)層狀，但形態(tài)多變，具有極強(qiáng)的非均質(zhì)性，儲層空間巖溶洞穴、孔洞、裂縫非常發(fā)育，縫洞體識別及連通方式預(yù)測與定量評價難度大。

對于縫洞型碳酸鹽巖地質(zhì)建模研究，學(xué)者已經(jīng)做了大量的工作(楊輝廷等，2004；Matthaietal.,2005;胡向陽等，2013；孫岳等，2013；李相文等，2016)，一是提出了多元約束碳酸鹽巖縫洞型油藏三維地質(zhì)建模方法，采用確定性建模與隨機(jī)建模方法相結(jié)合的方法建立大型溶洞、大尺度裂縫模型、溶蝕孔洞模型、微裂縫模型，進(jìn)而采用同位條件賦值算法，定量刻畫縫洞儲集體在三維空間的展布；二是初步探討碳酸鹽巖儲層三維地質(zhì)建模方法，同時提出了“巖溶相控建?！焙蛢臻g的“多類型”建模原則，對不同的儲集空間采用不同的建模方法進(jìn)行建模；三是提出以主應(yīng)力帶為單元，在準(zhǔn)確構(gòu)造建模的基礎(chǔ)上,通過地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)算法與確定性優(yōu)勢屬性有機(jī)結(jié)合的方式,實現(xiàn)建模過程中井與地震數(shù)據(jù)的整合，形成了動靜態(tài)數(shù)據(jù)相互約束下的碳酸鹽巖綜合油藏建模方法。

對于儲層物性參數(shù)模型，建模方法主要采用隨機(jī)模擬及相關(guān)屬性約束，而縫洞型碳酸鹽巖單井鉆遇過程中多發(fā)生放空漏失，滲透率、孔隙度參數(shù)很難錄取。特別是對于滲透率屬性模型，采用隨機(jī)模擬及井間插值，由于縫洞型油藏非均質(zhì)性很強(qiáng)，很難準(zhǔn)確表征連通井組井間屬性。本文在前人研究成果的基礎(chǔ)上，采用動靜態(tài)相結(jié)合的方式建立油藏連通單元地質(zhì)模型，基于縫洞體量化雕刻(王兆峰，2010；楊鵬飛等，2013；李小波等，2014；苗青等，2014；李國會等，2015)進(jìn)行儲層確定性建模，通過井震結(jié)合建立縫洞儲層構(gòu)造模型和波阻抗約束得到儲層孔隙度模型。儲層滲透率模型主要通過線性回歸建立基質(zhì)孔隙度、裂縫參數(shù)與滲透率關(guān)系，結(jié)合動態(tài)數(shù)值試井(韓永新等，2006；張冬麗等，2010；彭朝陽等，2010；李林地等，2013；徐文斌，2014)對靜態(tài)回歸計算的滲透率數(shù)值進(jìn)行修正。動靜結(jié)合建立合理的確定性縫洞型油藏連通井組儲層地質(zhì)模型，更好地用于連通井組數(shù)值模擬研究，進(jìn)而指導(dǎo)裂縫孔洞型儲層縫洞單元剩余油分布研究。

1 縫洞單元連通模式

碳酸鹽巖油藏儲層非均質(zhì)性極強(qiáng)，連通縫洞單元如何連通、是否存在高滲通道對注水波及效率起關(guān)鍵作用。提高注水驅(qū)油效果，一方面需開展油藏地質(zhì)研究，依據(jù)連通方式、能量等合理選取注采參數(shù)，設(shè)計注水方案，另一方面井間連通方式差異大，連通單元內(nèi)各井受效差異大，注水開發(fā)必須突出差異化注水、動態(tài)完善。結(jié)合地震反射特征、AFE裂縫預(yù)測、生產(chǎn)動態(tài)分析將目前哈拉哈塘油田縫洞單元注采井間連通模式主要分為三種類型：第一種是通過地下暗河管道連通，第二種是通過表層裂縫孔洞型儲層溝通，第三種是通過大尺度縫或斷裂帶溝通(李小波等，2014)。

表層裂縫孔洞型儲層連通單元井組，發(fā)育大尺度縫與彌散縫，由于儲層非均質(zhì)性極強(qiáng)，不同縫洞連通單元注采井組之間裂縫發(fā)育的差異性很大，伴隨不同連通井間大尺度縫與彌散縫比例不盡相同，不同連通單元井間連通方式不同。構(gòu)建合理準(zhǔn)確的縫洞連通單元的地質(zhì)模型，差異化指導(dǎo)不同注采井組之間的注水開發(fā)。

2 連通單元縫洞體地質(zhì)建模

2.1 連通單元儲層描述

表層裂縫孔洞型儲層連通井組地震剖面圖(圖1b)上，注采井間表層地震相呈弱反射特征；地震相疊合儲層剖面圖上(圖1a)，連通井組之間表層主要以溶洞次強(qiáng)反射(孔洞型)儲層為主，裂縫相發(fā)育1-5相，分布大尺度縫與彌散縫；測井成像上顯示井間小角度傳導(dǎo)性裂縫十分發(fā)育，單井鉆遇地質(zhì)儲層橫向?qū)Ρ?，井間儲層高阻層發(fā)育，有效隔層隔開儲層的上部與下部，注采井組通過表層裂縫孔洞儲層連通。綜合成像測井、裂縫儲層預(yù)測、地震反演，綜合識別表層裂縫孔洞型儲層連通注采井組。然后基于儲層地質(zhì)認(rèn)識和縫洞體量化雕刻方法，建立連通注采井組的地質(zhì)模型(構(gòu)造模型、屬性模型、裂縫模型)，用于數(shù)值模擬研究與礦場試驗注水開發(fā)。

2.2 構(gòu)造模型

基于縫洞體量化雕刻思路(李國會等，2015)，通過井震結(jié)合建立連通單元注采單元時間域幾何空間結(jié)構(gòu)模型，結(jié)合哈拉哈塘地區(qū)疊后地震數(shù)據(jù)體特征，平面網(wǎng)格步長采用25×25m，縱向上1ms劃分為一個小層。利用時間域?qū)用媾c深度域?qū)用鏄?gòu)建速度場模型，通過場速度模型時深轉(zhuǎn)換，再結(jié)合儲層鉆遇單井實鉆分層數(shù)據(jù)井校，最終得到準(zhǔn)確的深度域儲層構(gòu)造模型。通過典型井組連井地層對比(圖2)，表明B-A連通井組之間地層存在高阻層，高阻層起隔層遮擋作用，單元地質(zhì)模型不考慮下部儲層對上部的影響，綜合考慮典型注采單元儲層構(gòu)造模型中只考慮高阻層之上0～20m范圍內(nèi)的表層裂縫孔洞型儲層，模型網(wǎng)格數(shù)Nx=90，Ny=83，Nz= 20，總網(wǎng)格節(jié)點數(shù)為149400。

圖1 裂縫孔洞型連通井組儲層描述Fig. 1 Description of crack-cavity type connected well-group reservoirsa-地震相疊合儲層剖面圖;b -B井—A井連井地震剖面圖a-superposition of seismic facies and reservoir; b-well-tie seismic profile of well A-well B

圖2 B井-A井連井地層對比Fig. 2 Stratigraphic correlation of well-tie B-A

2.3 屬性模型

連通井組的儲層空間構(gòu)造模型并不能描述縫洞體油藏屬性特征，需要結(jié)合實鉆井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定，包括錄井響應(yīng)特征(放空、漏失)、儲層類型、測井?dāng)?shù)據(jù)等。以實鉆井測井解釋儲層類型及對應(yīng)的孔隙度數(shù)據(jù)為依據(jù)，通過分析不同儲層類型(Ⅰ類儲層、Ⅱ類儲層、非儲層)相應(yīng)的孔隙度分布，建立起其與波阻抗二者的交會關(guān)系。以測井解釋孔隙度為主，把儲層的波阻抗數(shù)據(jù)體和縫洞體儲層構(gòu)造模型作為空間約束，采用協(xié)同克里金模擬方法(苗青等，2014)，最終得到縫洞體連通單元的儲層孔隙度模型(圖3)。

儲層滲透率采取動靜態(tài)結(jié)合方法，靜態(tài)上主要通過線性回歸建立基質(zhì)孔隙度、裂縫參數(shù)與滲透率關(guān)系，動態(tài)試井對靜態(tài)回歸計算的滲透率數(shù)值進(jìn)行驗證，從而得到儲層滲透率空間分布模型?；|(zhì)滲透率，對于裂縫-孔隙雙重介質(zhì)不可能完全用巖心孔隙度來求取儲層滲透率，也不可能用低孔段和中孔段的巖心孔隙度來求巖塊滲透率，因為它里面包含著較多的天然裂縫和人工誘導(dǎo)微裂縫。在低孔段選其滲透率變化的下限，在高孔段選其滲透率變化的實際回歸值，在中孔段無法分別確定孔隙、裂縫對滲透率的貢獻(xiàn)，故只好按低孔和高孔段滲透率變化趨勢來取，于是可得出基塊滲透率(Km)的估算公式為：

Km=0.0795φ2.0683

式中：Km-基質(zhì)滲透率，μm2；φ-基質(zhì)孔隙度，無量綱。

對于裂縫滲透率，通過對區(qū)塊21塊帶有裂縫的巖心及用巖心人工造縫后，測量其滲透率，并與顯微鏡下觀察到的裂縫寬度進(jìn)行統(tǒng)計分析。實驗結(jié)果表明裂縫寬度與裂裂縫滲透率Kf隨裂縫寬度W增加而呈指數(shù)增加，擬合求得裂縫寬度與裂縫滲透率的關(guān)系式為：

式中：Kf-巖心裂縫滲透率，μm2；W-巖心裂縫寬度，m；Φf-巖心裂縫孔隙度，無量綱；L-巖心長度，m；S-巖心橫截面積，m2。

測井裂縫滲透率的近似估算與地質(zhì)對比，上式可變換為：

Kf=8.22185×105×φf×W1.596

靜態(tài)巖心回歸的滲透率模型，利用動態(tài)數(shù)值試

圖3 儲層孔隙度體Fig. 3 Data cubes of reservoir porosity

井進(jìn)行修正(韓永新，2006；張冬麗，2010；彭朝陽，2010；李林地，2013)?；陟o態(tài)縫洞體的刻畫，構(gòu)建單井或井組的數(shù)值模型，綜合解析分析結(jié)果與靜態(tài)線性回歸計算結(jié)果，調(diào)整井筒儲集系數(shù)、儲集體系數(shù)及周圍網(wǎng)格的滲透率，進(jìn)行全壓力史、雙對數(shù)曲線、半對數(shù)曲線擬合。對比分析數(shù)值試井解釋數(shù)據(jù)與靜態(tài)回歸滲透率數(shù)值的差異，對整體靜態(tài)模型的滲透率進(jìn)行修正，特別是沒有井控制的地區(qū)，其滲透率可以較好地進(jìn)行校正，提高動態(tài)模型的精度，盡可能地使地質(zhì)模型更加接近地下實際情況(李勇等，2009；肖陽等，2012；康志江等，2014)。

2.4 裂縫模型

表層裂縫孔洞型儲層連通注采單元碳酸鹽巖儲層裂縫十分發(fā)育，分布微裂縫與大尺度裂縫。微裂縫主要采用曲率屬性體預(yù)測裂縫技術(shù)：地震曲率屬性能有效地描述斷裂和裂縫橫向不連續(xù)和垂向位錯。大型的凹陷在地震傾角屬性上會表現(xiàn)出與斷裂相似的構(gòu)造特征。與地震傾角屬性不同，曲率屬性能更好地描述儲層的斷裂特征和垂向上的非連續(xù)性(苗青等，2014；孫維鳳等，2014)。在研究區(qū)，最大曲率屬性能有效地描述與斷裂和巖溶作用相關(guān)的裂縫通道。在最大曲率屬性的剖面上，微斷裂和裂縫通道往往表現(xiàn)為黑色的線狀構(gòu)造特征(較大曲率值)，在橫向上可切割儲層。本文采用利用曲率屬性形象表征微裂縫，通過曲率屬性構(gòu)建微裂縫模型(圖4)。對于大尺度縫，是對螞蟻體進(jìn)行巖層切片，按層搜索追蹤得到沿層展布的大尺度縫分布(圖5)。

3 地質(zhì)模型應(yīng)用

3.1 動用地質(zhì)儲量計算

利用上述三維地質(zhì)模型計算典型井組的縫洞體地質(zhì)模型儲量56×104t，誤差5%以內(nèi)，模型符合精度高。利用網(wǎng)格積分法分洞穴、孔洞及裂縫等儲集體類型，計算了不同儲層類型儲量16.8×104t、33.6×104t、5.6×104t，典型連通井組之間以孔洞儲層為主，地震特征以片狀反射為主，與儲層地質(zhì)認(rèn)識相符(圖1)，進(jìn)一步也明確了儲量富集有利區(qū)及剩余油分布，指導(dǎo)井間加密及單元連通井組開發(fā)。

3.2 指導(dǎo)連通井組注水開發(fā)

應(yīng)用典型井組的縫洞體地質(zhì)模型建立其數(shù)值模型，初次單井指標(biāo)整體擬合符合率80%，進(jìn)一步驗證了靜態(tài)地質(zhì)模型的可靠性，動態(tài)指導(dǎo)注水開發(fā)。A井與B井通過裂縫孔洞型儲層連通，分布大尺度縫與微裂縫。通過模擬不同注采比(1∶1， 1∶2，1∶3，1∶4，1∶5 )井組注水效果，提高單元注水開發(fā)效果。礦場實踐實施三輪注水，A井受效顯著，累計增油2500t，噸水換油率由0.16提高至0.26。

4 結(jié)論

(1)采用動靜態(tài)結(jié)合的技術(shù)思路，靜態(tài)線性回歸基質(zhì)孔隙度與滲透率、裂縫長度、孔隙度與裂縫滲透率關(guān)系曲線求取滲透率，動態(tài)試井進(jìn)行驗證。綜合求取的滲透率數(shù)值應(yīng)用數(shù)值模型，模型應(yīng)用得到很好的驗證。

圖4 平面儲層微裂縫展布圖Fig. 4 Planar distribution of reservoir fissure

圖5 平面儲層大尺度裂縫展布圖Fig. 5 Planar distribution of large-scale reservoir fissure

(2)以哈拉哈塘油田裂縫孔洞型儲層為例，對于不同連通井組，需要準(zhǔn)確刻畫井間裂縫分布，構(gòu)建合理的連通單元地質(zhì)模型，差異化指導(dǎo)不同井組的注水開發(fā)。

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Three-Dimensional Geological Modeling of Connected Units in Crack-Vug Reservoirs: An Example of the Halahatang Oilfield

XUE Jiang-long1, LIU Ying-fei1, ZHOU Zhi-jun2

(1.ResearchInstituteofExplorationandDevelopmentofTarimOilfield,Korla,Xinjiang841000; 2.NortheastPetroleumUniversity,AccumulationandDevelopmentofUnconventionalOilandGas,StateKeyLaboratoryCultivationBaseJointly-constructedbyProvinceandtheMinistryofScienceandTechnology,Daqing,Heilongjiang163318)

For the Ordovician crack-vug carbonate reservoirs in the Halahatang oilfield, the water injection effects are highly different between connected unit well groups. This work used the geological modeling to address this issue. The reservoirs in this oil field contain numerous cracks and vugs with strong heterogeneities both in vertical and lateral directions. So the recognition of cracks and vugs and prediction and quantitative evaluation of connection patterns are very difficult. Firstly, the large-scale vugs are recognized with seismic data and crack distribution is tracked with the ant-body method. Large-scale vug and large-scale crack models are then established by the deterministic modeling. With the spatial constraint of the wave impedance data and crack-cavity reservoir structure models, the reservoir porosity model of connected units is established. Through linear regression, the relationship between matrix porosity, crack parameters and permeability is determined and reservoir permeability model is established. Combined with dynamic numerical well testing, the permeability model is corrected. At last, micro cracks are described with the curvature attribute. The multiscale scatter crack-vug reservoir property models are established using the multiattribute synergy analogy procedure. These approaches allow us to describe quantitatively the three-dimensional space distribution of crack-vug reservoirs and characterize connection patterns of unit-well groups, which provide a theoretical support for exploitation in such wells of the oilfield.

carbonate reservoir, quantitative description of cracks and cavities, unit water injection, well connectivity, geology model

2015-10-25；[修改日期]2016-03-21；[責(zé)任編輯]郝情情。

國家重大專項“塔里木碳酸鹽巖油藏重大開發(fā)試驗”(2011ZX05004-004)資助。

薛江龍(1987年-)，男，工程師，從事碳酸鹽巖油藏勘探開發(fā)相關(guān)工作。E-mail：xuejianglong1987@163.com。

周志軍(1966年-)，男，教授，博士生導(dǎo)師，從事油氣田開發(fā)方面的科研和教學(xué)工作。E-mail：sygc423@163.com。

P617.9

A

0495-5331(2016)06-1176-07