塔中Ⅰ號氣田礁灘相碳酸鹽巖儲層 連通單元劃分方法

范 鵬，鄭 霄，楊文博

（1.陜西省地質(zhì)調(diào)查規(guī)劃研究中心（陜西省地質(zhì)勘查基金中心），陜西西安 710068； 2.陜西省地質(zhì)調(diào)查院，陜西西安 710054；3.西安大數(shù)據(jù)資產(chǎn)經(jīng)營有限責(zé)任公司，陜西西安 710075）

在油田開發(fā)中，油藏連通性研究是油藏評價和開發(fā)方案制定的基礎(chǔ)，前人分別從儲層靜態(tài)特征[1-4]、生產(chǎn)動態(tài)資料[5-9]以及模型反演計算[10-14]等方法對連通單元進(jìn)行了大量研究，但缺乏動靜態(tài)資料結(jié)合和相互驗證方面的研究。另外，塔中礁灘體儲層縫洞連通單元刻畫有別于常規(guī)碳酸鹽巖儲層[15-16]。塔中Ⅰ號氣田目前處于開發(fā)初期，單井井間距較大，依靠單井地質(zhì)分析及井間插值的油藏描述很難對井間儲層特征及非均質(zhì)性進(jìn)行精確描述。本文應(yīng)用地質(zhì)與動態(tài)資料綜合分析礁灘儲集體的連通性，在此基礎(chǔ)上劃分連通單元，為該區(qū)后期高效開發(fā)及其他地區(qū)類似礁灘體碳酸鹽巖儲層開發(fā)提供參考。

1 地質(zhì)背景

晚奧陶世時期，塔里木板塊地處古南緯20°附近[17]，屬于亞熱帶淺海環(huán)境，群體珊瑚、鈣質(zhì)海綿、層孔蟲以及各種藻類等生長繁盛，這些生物單獨或共同組成抗浪格架[18]。受構(gòu)造運動和海平面變化的控制，生物礁在垂向上發(fā)育4-5 期旋回，并與粒屑灘交互疊合組成礁灘復(fù)合體，沿塔中Ⅰ號坡折帶臺緣成裙帶分布[19]。塔中Ⅰ號氣田位于塔中Ⅰ號坡折帶中部至東南段，覆蓋面積264.54 km2，是迄今發(fā)現(xiàn)埋藏最深、年代最古老的大型礁灘復(fù)合體凝析氣藏。上奧陶統(tǒng)良里塔格組礁灘復(fù)合體儲層為研究目的層，區(qū)域沉積厚度460～598 m，沉積環(huán)境為開闊陸棚環(huán)境，可分為開闊臺地相、臺緣相和斜坡相（圖1）。臺地邊緣可細(xì)分為內(nèi)帶和外帶，內(nèi)帶主要發(fā)育灰泥丘、砂屑灘及灘間海；外帶主要發(fā)育珊瑚-層孔蟲格架礁、鮞粒和粒屑灘、灰泥丘和礁丘等。

圖1 塔中I 號氣田區(qū)域沉積相帶分布

2 礁灘相儲層縫洞系統(tǒng)特殊性分析

在構(gòu)造破裂和多期巖溶作用的改造下，塔中Ⅰ號氣田礁灘體內(nèi)的儲集空間形態(tài)多樣，如非組構(gòu)選擇性溶蝕的溶縫、溶溝和大型溶洞，組構(gòu)選擇性溶蝕的生物體腔孔、鑄模孔、粒內(nèi)溶孔及粒內(nèi)溶縫等。這些儲滲空間規(guī)模相差懸殊，從微米級至數(shù)十米級，滲透率從0.001×10-3μm2至管狀流。儲集空間非均質(zhì)性極強(qiáng)，孔、洞、縫相互組合形成多個孤立或連通的縫洞系統(tǒng)，早期縫洞系統(tǒng)可再發(fā)生疊加改造，如方解石、滲流粉砂、泥質(zhì)或硅質(zhì)等膠結(jié)充填，阻塞油氣運移通道，可加劇儲層的非均質(zhì)性。同一連通單元內(nèi)縫洞系統(tǒng)連通形式多樣，根據(jù)方位可分為:縱向連通、橫向連通和復(fù)合連通；根據(jù)主體連通介質(zhì)可分為縫連通、洞連通和縫洞復(fù)合連通。雖然連通單元內(nèi)部壓力和流體自成系統(tǒng)，但單井鉆遇縫洞系統(tǒng)的位置和個數(shù)直接影響單井產(chǎn)能、井網(wǎng)部署和開發(fā)方案。因此，應(yīng)充分認(rèn)識礁灘相儲層縫洞系統(tǒng)的復(fù)雜性，進(jìn)一步細(xì)化礁灘體縫洞系統(tǒng)的連通性研究。

3 礁灘體縫洞系統(tǒng)連通性分析

3.1 靜態(tài)連通性

在良里塔格組沉積時期，塔中Ⅰ號氣田主要以臺緣礁灘相沉積為主，礁灘體呈指狀交叉連片，屬潛在的連通區(qū)域。良里塔格組沉積末期，塔中Ⅰ號斷裂帶以塔中62 井區(qū)為中心發(fā)生扭轉(zhuǎn)，形成西高東低的地貌，發(fā)生一期不整合巖溶作用，進(jìn)一步改善礁灘體，初步構(gòu)建縫洞系統(tǒng)。海西構(gòu)造運動期研究區(qū)內(nèi)發(fā)育5 條大型走滑斷裂和多條次級小斷裂，并伴生大量裂縫，改善了原始連通特性，區(qū)內(nèi)塔中62-1 井和塔中621 井相距1 800 m，沉積相研究表明，兩井鉆遇兩套生物礁及棘屑灘、生物砂礫屑灘、生屑砂屑灘的礁灘復(fù)合體（圖2）；井間地震相呈現(xiàn)中等振幅連續(xù)丘狀反射特征，說明井間礁灘體微相連續(xù)性較好；儲層對比及地震反射特征表明兩口井儲層發(fā)育層位、深度基本一致，且具有一定的連續(xù)性（圖3）。

圖2 塔中62-1 井和塔中621 井沉積相特征

圖3 塔中62-1 井和塔中621 井儲層對比特征

兩口井目的層巖心及薄片分析顯示，主要儲層類型為裂縫-孔洞型、孔洞型；塔中62-1 井巖心原始面洞率1.51%、原始面縫率0.65%、有效面洞率1.44%、有效面縫率0.09%、充填率63.7%，縫洞系統(tǒng)面積0.18 km2；塔中621 井巖心統(tǒng)計原始面洞率6.97%、原始面縫率5.06%、有效面洞率0.22%、有效面縫率0.07%、充填率95.8%，縫洞系統(tǒng)面積為0.21 km2。對比宏觀和微觀模型，塔中62-1 井縫洞網(wǎng)絡(luò)連通性優(yōu)于塔中621 井，而塔中621 井縫洞體體積基數(shù)大于塔中62-1 井（圖4）。綜合上述靜態(tài)縫洞特征，初步判定塔中62-1 井與塔中621 井具備連通的地質(zhì)條件。

3.2 動態(tài)連通性

3.2.1 地層壓力 在井間連通性分析方法中，地層壓力資料分析是既直接又經(jīng)濟(jì)有效的方法。地層靜壓可以通過壓力卡片分析或井底流壓與產(chǎn)量關(guān)系曲線求??；流動壓力則可以通過井底壓力計實測或井口壓力折算獲得。康志宏等人研究指出，同一連通單元具有統(tǒng)一的壓力系統(tǒng)、油水界面、流體性質(zhì)和物性特征，同一非均質(zhì)滲流場內(nèi)任意一點的壓力擾動均能在縫洞單元中得到響應(yīng)[6]。早期進(jìn)行開發(fā)的塔中62 井區(qū)就是極好的例子，2004 年11 月塔中622 井進(jìn)入投產(chǎn)并測試，早于鄰井塔中62-1 井和塔中62-3 井，以海拔-3 900 m 進(jìn)行等深度折算壓力分析得知，塔中622 壓力為56.01 MPa，而塔中62-1 井和塔中62-3 井分別為57.70，60.05 MPa，此三口井不滿足壓降漏斗特征，而隨時間呈線性增加，由此可判斷塔中622 井、塔中62-1 井和塔中62-3 井互不連通。同理，鄰近塔中621 井的地層折算壓力為58.33 MPa，高于后鉆井塔中62-1 井，結(jié)合前述靜態(tài)分析，推測塔中62-1 井與塔中621 井屬于同一連通單元。

圖4 塔中62-1 井和塔中621 井儲集空間模型

3.2.2 流體性質(zhì)分析

流體性質(zhì)差異分析主要研究原油、地層水以及流體包裹體的物理、化學(xué)性質(zhì)，這些特征屬縫洞系統(tǒng)連通性分析的必要而非充分條件。選取塔中62 井區(qū)5 口井進(jìn)行對比分析（表1），塔中62-3 井屬中低產(chǎn)凝析氣藏，與相鄰的塔中622 井在甲烷含量、密度、動力黏度、硫化氫含量、膠質(zhì)等方面差異明顯，可推斷兩井分屬不同的連通單元；塔中622 井與塔中62-1 井動力黏度、硫化氫含量、含蠟量，氣油比等方面差異顯著，且靜態(tài)資料顯示兩井被兩條海西運動期走滑斷裂阻隔，因此判定兩井不連通。塔中62-1 井含氮化合物含量為61.23 μg/g，塔中621 井為59.17 μg/g，其他流體性質(zhì)指標(biāo)相近，連通性進(jìn)一步得到驗證。塔中621 井與塔中62-2 井流體性質(zhì)差異明顯，靜態(tài)資料顯示塔中621 井、塔中62-2 井分屬不同相帶，塔中62-2 井含氮化合物總量為28.68 μg/g，可確定兩井不連通。

3.2.3 井間干擾試井分析

表1 塔中62 井區(qū)5 口井流體性質(zhì)分析

在油藏描述中常用多種試井方法研究井間連通特征，比如干擾試井、脈沖試井和不穩(wěn)定試井方法，井間干擾是最直接有效的試井方法。塔中621 井雙對數(shù)擬合曲線反映出儲集空間以孔洞型為主，探測半徑為1 747 m，井控儲量半徑為439 m，有效滲透率41.15×10-3μm2，滲透性較好（圖5a），試井解釋表現(xiàn)為典型的均質(zhì)地層特征，初期產(chǎn)能高，后期穩(wěn)產(chǎn)主要依靠縫洞系統(tǒng)的體積容量及連通程度。塔中62-1 井雙對數(shù)擬合曲線表現(xiàn)為裂縫孔洞型儲層，屬于內(nèi)好外差的復(fù)合油藏，內(nèi)區(qū)半徑為126 m，井控儲量半徑為675 m，有效滲透率為9.66×10-3μm2（圖5b），試井解釋屬雙重介質(zhì)地層模型。干擾試井方面（圖5c），初期兩口井均處于生產(chǎn)狀態(tài)，塔中62-1 井壓力持續(xù)降低，20 h 后塔中621 井關(guān)井，觀測井塔中62-1 井壓力逐漸恢復(fù)至平穩(wěn)階段，66 h之后塔中621 開井，塔中62-1 井壓力開始下降并呈現(xiàn)下降速率增大的趨勢，分析認(rèn)為塔中621 井干擾信號已經(jīng)傳播到塔中62-1 井，并且8 mm 油嘴壓力變化斜率比5 mm 油嘴壓力變化斜率大，表明動態(tài)連通性良好。

圖5 塔中62-1 井和塔中621 井雙對數(shù)曲線及干擾試井分析

3.2.4 生產(chǎn)測試資料分析

在同一井組內(nèi)，常常利用生產(chǎn)中油氣水產(chǎn)量、含水率、原油密度等生產(chǎn)動態(tài)資料研究縫洞系統(tǒng)的動態(tài)連通性。如新井投產(chǎn)、改變注水量、變換油嘴、井漏或關(guān)井等，若屬于同一連通單元會出現(xiàn)響應(yīng)信號。塔中62-11H 井鉆遇一條北西-南東向小型逆斷層，且井軌跡與斷層走向基本一致，斷層附近裂縫發(fā)育，構(gòu)成裂縫-孔隙型空間，水平段長達(dá)875 m，溝通了塔中62-2 井區(qū)的有效縫洞體。2010 年10 月17 至2010 年12 月26 日，兩口井油氣試采曲線變化特征基本一致，油氣產(chǎn)量高，產(chǎn)油量曲線均表現(xiàn)出“三凹三凸”的特征，含水少，2010 年11 月16日之后兩井產(chǎn)水量均上升，12 月6 日兩口井產(chǎn)水量同時下降，說明兩口井在一個注采井網(wǎng)內(nèi)；壓力相對充足，油壓相近，都表現(xiàn)為后期略有下降但總體平穩(wěn)的特征（圖6），據(jù)此推斷兩井動態(tài)連通性良好。

3.3 礁灘相儲層連通單元劃分原則和標(biāo)準(zhǔn)

塔中I 號氣田的儲層屬于礁灘相碳酸鹽巖儲層，油藏埋深大，儲層非均質(zhì)極強(qiáng)，儲層分布以及流體流動主要受控于裂縫和溶蝕孔洞的分布和發(fā)育程度。因此，在研究儲層縫洞系統(tǒng)的連通性時，必須將地質(zhì)、測井、地震、試油試井、開發(fā)動態(tài)等動靜態(tài)資料緊密結(jié)合。連通單元劃分原則是：鄰井對比，逐步排除，動靜結(jié)合，相互驗證。即根據(jù)井的位置，采用鄰井對比分析，在靜態(tài)分析基礎(chǔ)上，充分利用各種動態(tài)資料，按照儲層連通性分析方法進(jìn)行判斷。若判斷為不連通，則劃為不同的縫洞單元；若判斷為連通，則劃為同一連通單元；若為可能連通，也將其劃為同一連通單元，待資料豐富后進(jìn)行進(jìn)一步驗證。

3.4 連通單元劃分結(jié)果

按照前面確定的劃分原則，對塔中I 號氣田進(jìn)行了連通單元劃分，共劃分出53 個連通單元，其中塔中62-1 井、塔中621 井和塔中62-4H 井，塔中62-2 井和塔中62-11H 井，塔中62 井與塔中62-13H 井為三個連通的縫洞系統(tǒng)，塔中I 號氣田其余井，無論是在地層壓力、流體性質(zhì)還是試采方面都存在較大的差異，因此根據(jù)劃分原則，將其余井分別劃分為不同的縫洞系統(tǒng)（圖7）。

圖6 塔中62-2 井與塔中62-11H 井生產(chǎn)曲線

圖7 塔中I 號氣田連通單元劃分

4 結(jié)論

（1）塔中Ⅰ號氣田礁灘相儲層受巖性巖相、多期次巖溶及構(gòu)造破裂等作用的綜合影響，形成的儲集體形態(tài)多樣，儲滲空間規(guī)模差距懸殊，縫洞儲集體疊加改造強(qiáng)烈，空間分布具極強(qiáng)的非均質(zhì)性。礁灘體溶蝕孔洞與裂縫相互組合而成多個獨立或相互連通的縫洞系統(tǒng)。

（2）動靜態(tài)資料結(jié)合能準(zhǔn)確研究礁灘相儲層的靜態(tài)和動態(tài)連通性，同一連通單元內(nèi)，沉積相、儲層發(fā)育層位及深度具有相似性，斷層附近、地震屬性強(qiáng)串珠狀反射附近縫洞系統(tǒng)連通性好；地層壓力分析是最簡單直接的研究方法，屬連通性研究的充要條件；同一縫洞系統(tǒng)的流體性質(zhì)差異較小，若流體性質(zhì)差異大，則一定不連通，反向遞推則不成立；井間干擾試井是最準(zhǔn)確的分析方法，其原理與地層壓力分析方法類似，屬連通性研究的充要條件；生產(chǎn)測試資料可以輔助進(jìn)行連通單元劃分及井間連通性驗證。在研究中應(yīng)當(dāng)綜合運用多種方法對比分析，采用逐步排查的原理，最終準(zhǔn)確地劃分出礁灘相儲層的連通單元。

（3）綜合研究區(qū)域動靜態(tài)資料，將塔中Ⅰ號氣田開發(fā)試驗區(qū)劃分為53 個縫洞單元，其中塔中62-1 井和塔中621 井、塔中62-4H 井；塔中62-2 井和塔中62-11H 井；塔中62 井與塔中62-13H 井為三個連通的縫洞單系統(tǒng)，其余井多為不連通或有待進(jìn)一步研究。