任丘潛山油藏儲層劃分及分類分級地質(zhì)建模

羅江華，張淑娟，曹文麗，羅永勝，朱玉雙，郭發(fā)軍

（1．西北大學地質(zhì)學系，陜西西安 710069；2．中國石油華北油田分公司勘探開發(fā)研究院）

任丘潛山霧迷山組油藏位于冀中坳陷饒陽凹陷北部，是一個以中元古界薊縣系霧迷山組碳酸鹽巖地層組成的大型潛山底水塊狀油藏[1–2]，目前處于高含水低速開發(fā)階段，綜合含水率達到97.1%。任丘潛山油藏整體構(gòu)造為一南低、北高、西北抬、東南傾的大型單面山，自下而上共劃分為10個油層組，其斷層及裂縫十分發(fā)育，主要分為北西向、北東向、北北東向、及近東西向4組。為了提高任丘潛山霧迷山組油藏的開發(fā)效率，進一步尋找有利剩余油分布區(qū)，開展了精細的儲層類別劃分以及儲層地質(zhì)模型研究[3–4]，利用地震、鉆井、測井、試井及實驗分析等資料，在測井資料精細解釋與儲層劃分的基礎上，分步建立了儲層分類相模型、基質(zhì)屬性模型、離散裂縫網(wǎng)絡模型、裂縫屬性模型；同時，分儲層級別對儲量進行復核與細化，為后期的數(shù)值模擬和剩余油分布研究提供了基礎資料，同時為任丘地區(qū)開展地溫場及地熱綜合利用研究提供扎實的地質(zhì)依據(jù)。

1 儲層類別劃分

任丘潛山碳酸鹽巖油藏為裂縫型碳酸鹽巖油藏，以隱藻白云巖為主。

1.1 儲集空間類型

任丘潛山碳酸鹽巖儲層的孔隙類型以構(gòu)造溶蝕孔洞縫等次生孔隙為主，儲集滲流空間形態(tài)分布多樣，大小懸殊，分布不均，以其形態(tài)和成因大致可劃分為孔、洞、縫三大類。

洞：根據(jù)任丘霧迷山組復合型儲層統(tǒng)計，大洞的孔隙度約為0.5%，主要分布于大斷層帶和風化殼附近；小洞主要分布于粗結(jié)構(gòu)藻云巖層中，并與斷裂裂縫有依存關(guān)系，復合型儲層中小型洞孔隙度約為0.3%。

孔：孔是碳酸鹽巖儲層中數(shù)量最多的空隙空間，一般直徑僅幾微米至幾百微米，有藻架孔、粒間孔、晶間孔和溶蝕孔等。由各種微孔及微細構(gòu)造縫組成的孔隙稱為基質(zhì)孔隙系統(tǒng)，其孔隙度可達1.8%～3.5%。

縫：縫是碳酸鹽巖油藏中極其發(fā)育的孔隙類型，主要是構(gòu)造成因的構(gòu)造縫和構(gòu)造溶縫，其次是層理縫，壓溶縫較少。構(gòu)造縫以高角度縫為主，近80%的構(gòu)造縫大于75o；裂縫成組系分布，主要裂縫組系平行邊界斷層；此外，裂縫具等級性，高級別的大裂縫數(shù)量少，低級別的小裂縫數(shù)量多；且各級裂縫為不等距分布，一般大縫間距大，小縫間距小[5–8]。

任丘碳酸鹽巖潛山油藏以構(gòu)造成因的裂縫為主，層間縫次之，構(gòu)造縫成組系分布。根據(jù)露頭區(qū)裂縫調(diào)查和巖心統(tǒng)計資料對任丘潛山裂縫進行分級（表1）

表1 裂縫分級特征

裂縫分級統(tǒng)計結(jié)果表明：大尺度縫和中等尺度的裂縫即Ⅰ、Ⅱ級裂縫發(fā)育數(shù)量相對較少，Ⅴ級裂縫屬于微細裂縫，而Ⅲ、Ⅳ級裂縫密度大，張開寬度較Ⅴ級相對大些，是油藏中的主要儲集滲流裂縫網(wǎng)絡系統(tǒng)[9]。

1.2 儲層級別劃分標準

常規(guī)測井曲線受巖性、物性、泥漿侵入、裂縫密度、長度、產(chǎn)狀、含液性、地層各向異性等因素的影響，常規(guī)測井儲集層響應特征具有多解性。本次根據(jù)最新的成像測井與取心資料，再結(jié)合常規(guī)電測曲線，明確了曲線變化是溶孔發(fā)育帶還是誘導縫引起的，以及較準確地判斷了儲集層的有效性，將儲層由以前的Ⅰ、Ⅱ級細分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級，使解釋精度更加精細（表2）。

表2 成像測井定量解釋標準

Ⅰ級儲層：即裂縫發(fā)育層，縫洞面孔率較高，多為縫、孔、洞的復合型或大型溶洞，裂縫連通性好，低電阻率、低自然伽馬、低中子伽馬、高聲波時差測井特征；Ⅰ級儲層可細分為大洞大縫型儲層和裂縫溶洞復合型儲層。Ⅱ級儲層：即裂縫相對發(fā)育層，包括裂縫、溶洞、裂縫溶洞復合型三種儲集類型的地層，含有一定泥質(zhì)，滲透性變差，低至中等的自然伽馬，孔隙度中至高值，電阻率中至高值。Ⅲ類儲層：即微裂縫發(fā)育層，電性特征為中高電阻率、低孔隙度、低泥質(zhì)含量；儲集空間主要是巖塊中的微細裂縫和孔隙，或者是少量孤立裂縫型和孤立孔洞；孔喉狹窄或裂縫孔隙度小，巖塊孔隙度也小，不含或含少量可動流體。經(jīng)統(tǒng)計各類級別儲層所占的比例為I級占11.0%，II級占28.6%，III級占18.6%，非儲層占41.8%。

2 分類分級地質(zhì)建模

任丘潛山碳酸鹽巖油藏地質(zhì)模型分為基質(zhì)模型和裂縫模型兩大部分。

2.1 基質(zhì)模型

借鑒已成熟的碎屑巖建模技術(shù)，建立了定量的任丘潛山碳酸鹽巖油藏的三維可視化基質(zhì)儲層模型。在裂縫相建模過程中，首先要建立各個巖相在每個層的概率曲線，該曲線主要刻畫各個裂縫相在每個層的垂向分布情況，并在隨后的建模中起控制作用，在此基礎上用序貫指示模擬方法建立儲層發(fā)育級別相模型。由霧迷山組油藏霧7油組裂縫相模型可見，霧7油組為一套海相白云巖和灰?guī)r為主的地層，其中I類占12.9%，II類占30.5%，III類占15.4%，非裂縫相約占41.2%（圖1）。

總之，儲層以II類為主，III類次之， I類較少，并且I類和II類儲層在空間上均與斷層和大裂縫的發(fā)育方向和位置相一致， III類儲層發(fā)育區(qū)距斷層相對較遠，三者在空間上成疊置關(guān)系?？v向上各油組發(fā)育狀況：霧1油組儲層發(fā)育最好，霧7、霧2、霧5油組次之，再次為霧3、霧4、霧9油組，而霧8 、霧6油組儲層發(fā)育最差，具有不穩(wěn)定的泥質(zhì)隔層。

儲層三維地質(zhì)建?？色@得儲層物性的三維空間展布，它是在構(gòu)造模型和裂縫發(fā)育相模型的控制下，發(fā)揮具有較高垂向分辨率的測井數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，運用變差函數(shù)控制手段，選用地質(zhì)統(tǒng)計學中適用于連續(xù)變量模擬的序貫高斯模擬算法，模擬得到孔隙度及滲透率模型。

在單井測井解釋的基礎上，將基質(zhì)孔隙度粗化到所建立的三維網(wǎng)格中，計算各小層在各級“相”控條件下的基質(zhì)孔隙度在平面和垂向的變差函數(shù)，確定主方向變程、次方向變程，并對計算后的結(jié)果進行理論模型擬合，最終建立了儲層相控基質(zhì)孔隙度、基質(zhì)滲透率等屬性模型。

圖1 霧7儲層裂縫發(fā)育級別相三維模型

2.2 離散裂縫網(wǎng)絡模型

由于任丘霧迷山組油藏裂縫發(fā)育的長度從幾米到數(shù)千米的跨度區(qū)間，因此本次研究利用巖心描述獲得米級或厘米級的裂縫數(shù)據(jù)，利用地震信息獲得千米級的裂縫數(shù)據(jù)，利用野外露頭資料獲得米級或十米級的裂縫數(shù)據(jù)。結(jié)合任丘潛山油藏裂縫分布特征，裂縫描述按照發(fā)育的級別，即大尺度裂縫、中等尺度裂縫以及微小尺度裂縫，分別模擬，最終建立裂縫網(wǎng)絡集團。

2.2.1 確定性建模建立中等尺度及大尺度裂縫網(wǎng)絡模型

基于三維地震數(shù)據(jù)體中含有豐富的構(gòu)造及斷裂信息，通過“螞蟻追蹤”技術(shù)可以解釋大量的裂縫信息，克服了傳統(tǒng)地震解釋的主觀性，把解釋集中在構(gòu)造地質(zhì)認識上而不是常規(guī)的拾取，保證了“螞蟻追蹤”技術(shù)對井間裂縫和垂向裂縫描述的準確性。

通過對原始地震屬性體進行構(gòu)造平滑處理、混沌處理、作方差體等來增強地震數(shù)據(jù)在空間上的不連續(xù)性。根據(jù)研究區(qū)裂縫特征，通過設置螞蟻追蹤的各項參數(shù)來對屬性體進行追蹤，進而產(chǎn)生螞蟻屬性體。通過確定性建模建立裂縫離散網(wǎng)絡模型（圖2），進而生成中等及大尺度的裂縫網(wǎng)絡模型。統(tǒng)計表明生成裂縫片方位角主要位于北東、北北東、北西向和近東西向，與地質(zhì)認識相符[10–12]。

圖2 螞蟻追蹤提取的裂縫片模型

2.2.2 隨機性建模建立微小尺度及中等尺度裂縫網(wǎng)絡模型

利用成像測井解釋的裂縫數(shù)據(jù)生成各井裂縫發(fā)育強度曲線，在儲層級別分類相模型的約束下，以斷層距離分析作為第二變量，采用序貫高斯模擬方法，生成任丘霧迷山組油藏裂縫強度三維模型。

以裂縫強度屬性體作為裂縫發(fā)育富集程度的一個重要的約束條件，設定了裂縫的縫長以及方位等參數(shù)，分層進行了裂縫片的模擬和生成，從而獲得微小尺度及中等尺度裂縫網(wǎng)絡模型。

2.2.3 裂縫網(wǎng)絡模型及裂縫屬性模型

將任丘霧迷山組油藏大尺度裂縫、中等尺度裂縫及微小尺度裂縫有機統(tǒng)一合并成裂縫網(wǎng)絡集團，即通過展布于三維空間中的各類裂縫片組成的裂縫網(wǎng)絡集團來構(gòu)建整體的裂縫模型，實現(xiàn)了對裂縫系統(tǒng)從幾何形態(tài)直到其滲流行為的逼真細致的有效描述。通過調(diào)節(jié)裂縫的長度、方位、傾角、長度等參數(shù)來進行模擬，建立裂縫的離散網(wǎng)絡模型。統(tǒng)計表明生成裂縫片方位角主要位于北東及北北東向、北西向和近東西向，與地質(zhì)認識相符。

使用Golder技術(shù)，將裂縫網(wǎng)絡模型轉(zhuǎn)換成裂縫孔隙度和滲透率。按照任丘潛山實際資料，采用Oda數(shù)據(jù)統(tǒng)計計算方式，以單個網(wǎng)格內(nèi)裂縫的總面積及裂縫的不同參數(shù)為基準，進行裂縫滲透率、裂縫孔隙度估算，建立裂縫網(wǎng)絡屬性模型，圖3即為生成的任丘霧迷山組油藏裂縫孔隙度三維模型，裂縫孔隙度小于2%，符合現(xiàn)有地質(zhì)認識。

圖3 任丘潛山油藏裂縫孔隙度三維模型

3 模型驗證

3.1 裂縫發(fā)育程度與產(chǎn)量分布具有良好對應關(guān)系

通過對任丘潛山油藏各生產(chǎn)井的初期日產(chǎn)液量與地質(zhì)建模結(jié)果對應關(guān)系分析，二者具有較好的一致性。由于所處的構(gòu)造位置不同，潛山各山頭的井進山層位不同，其裂縫的發(fā)育程度和油井生產(chǎn)狀況也有很大的差異。從裂縫滲透率模型中可直接提取生成各層滲透率平面圖，在裂縫發(fā)育相對高值區(qū)，其單井日產(chǎn)液量上千噸；任26井東北部是裂縫發(fā)育高值區(qū)，其日產(chǎn)液量大于4 000 t，而處于裂縫發(fā)育相對低值區(qū)的井日產(chǎn)液量均小于50 t。

3.2 儲量復核

充分考慮儲層空間非均質(zhì)性對儲量計算的影響，采用容積法對已建的模型分油組、分儲層類別、分裂縫與基質(zhì)對儲量進行細化與核算，提高了儲量計算的精度和油藏的認知程度，其結(jié)果為：I類、II類、III類儲層的儲量分別占總儲量的25.6%、49.1%和25.3%，總儲量與原始容積法計算的地質(zhì)儲量基本一致；而各級儲層中裂縫儲量的總和約占總儲量的1/3，與目前開發(fā)動態(tài)儲量標定、油藏采出程度相吻合，說明所建立的精細地質(zhì)模型與現(xiàn)有地質(zhì)認識相符，可以有效、可靠反映地下的實際情況。

4 結(jié)論與認識

（1）任丘潛山碳酸鹽巖儲層的孔隙類型以孔洞縫等次生孔隙為主，裂縫既是儲集空間也是油藏中的主要儲集滲流通道，以構(gòu)造成因的高角度裂縫為主，層間縫次之，裂縫系統(tǒng)成組系分布。

（2）嘗試了裂縫型碳酸鹽巖油藏分基質(zhì)和裂縫、分儲層級別建立儲層模型，綜合利用表征大級別裂縫的斷裂系統(tǒng)和微小級別裂縫的成像測井表征的信息、以及中等級別的裂縫地震螞蟻屬性等多種資料，定量描述了任丘潛山油藏三維離散裂縫網(wǎng)絡模型，實現(xiàn)了對裂縫系統(tǒng)從幾何形態(tài)直到其滲流行為的逼真細致的有效描述，為類似油藏的模擬提供了借鑒方法。

（3）分類分級對儲量進行細化與復核，為下步剩余油分布研究提供基礎保障。將地質(zhì)模型粗化后直接導入油藏模擬軟件中進行數(shù)值模擬，實現(xiàn)了雙孔隙介質(zhì)建模、數(shù)模一體化研究，提高了工作效率和模擬精度。

[1] 童亨茂．裂縫網(wǎng)絡模型的建立及其在任丘潛山油藏中的應用[J]．西安石油大學學報：自然科學版，2006，21（3）：17–22．

[2] 張義，秦志勇，尹艷樹，等．杜坡油田核三段精細地質(zhì)建模研究[J]．石油地質(zhì)與工程，2015，29（3）：81–23．

[3] 周燦燦，王擁軍，周鳳鳴．近源砂巖原生孔隙儲集層巖石相控建模及其應用[J]．石油勘探與開發(fā)，2006，33（5）：553–557．

[4] 侯加根，馬曉強，劉鈺銘，等．縫洞型碳酸鹽巖儲層多類多尺度建模方法研究——以塔河油田四區(qū)奧陶系油藏為例[J]．地學前緣，2014，19（2）：59–66．

[5] 李陽，侯家根，李永強．碳酸鹽巖縫洞型儲集體特征特征及分類分級地質(zhì)模型[J]．石油勘探與開發(fā)，2016，43（4）：600–606．

[6] 邊立恩，屈勇，于茜，等．渤海BZ油田儲層定量預測研究[J]．石油地質(zhì)與工程，2016，30（3）：77–80．

[7] 王時林，秦啟榮，蘇培東．儲層裂縫識別與預測[J]．斷塊油氣田，2009，16（5）：31–33．

[8] 魯新便，趙敏，胡向陽，等．碳酸鹽巖縫洞型油藏三維建模方法技術(shù)研究——以塔河奧陶系縫洞型油藏為例[J]．石油實驗地質(zhì)，2012，34（2）：193–198．

[9] 張淑品，陳福利，金勇．塔河油田奧陶系縫洞型碳酸鹽巖儲集層三維地質(zhì)建模[J]．石油勘探與開發(fā)，2007，34（2）： 175–180．

[10] 吳忠寶，胡文瑞，宋新民，等．天然微裂縫發(fā)育的低滲透油藏數(shù)值模擬[J]．石油學報，2009，30（5）：727–730．

[11] 張淑娟，邵龍義，宋杰，等．相控建模技術(shù)在阿南油田阿11斷塊中的應用[J]．石油勘探與開發(fā)，2008，35（3）：355–361．

[12] 胡向陽，袁向春，侯加根，等．多尺度巖溶相控碳酸鹽巖縫洞型油藏儲集體建模方法[J]．石油學報，2014，35（2）：340–346．