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      塔里木盆地迪那2 氣田古近系離散裂縫表征與建模

      2022-05-13 12:49:50廖發(fā)明宋秋強(qiáng)鮮讓之
      巖性油氣藏 2022年3期
      關(guān)鍵詞:氣田曲率巖心

      陳 袁,廖發(fā)明,呂 波,賈 偉,宋秋強(qiáng),吳 燕,亢 鞠,鮮讓之

      (1.中國(guó)石油塔里木油田分公司迪那油氣開發(fā)部,新疆庫(kù)爾勒 841000;2.中國(guó)石油塔里木油田分公司監(jiān)督中心,新疆庫(kù)爾勒 841000)

      0 引言

      低滲油氣藏高效開發(fā)的基礎(chǔ)在于對(duì)裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研究和認(rèn)識(shí)。裂縫不僅是流體的儲(chǔ)集空間,還是流體滲流運(yùn)移的通道[1-2]。被裂縫溝通改造的基質(zhì)網(wǎng)絡(luò)滲流能力顯著增強(qiáng),極大地提高儲(chǔ)層生產(chǎn)能力[3-5]。裂縫發(fā)育的復(fù)雜性、極強(qiáng)的非均質(zhì)性及各向異性使得裂縫表征和預(yù)測(cè)成為裂縫性油氣藏勘探開發(fā)領(lǐng)域的世界性難題[6]。20 世紀(jì)80 年代起,Baecher[7]、Long 等[8]、Dershowitz 等[9]提出并完善的離散裂縫網(wǎng)絡(luò)概念為裂縫的定量描述和建模提供了理論依據(jù)。在離散裂縫模型中,采用裂縫的幾何特征,如裂縫產(chǎn)狀、尺寸、開度、間距、發(fā)育密度等表征裂縫的三維空間特性。Ivanovai[10]對(duì)于不同尺度的裂縫采取不確定性的方法來(lái)預(yù)測(cè)其分布。國(guó)內(nèi)大多數(shù)裂縫分析還停留在單一因素對(duì)裂縫發(fā)育的影響上。許同海[11]應(yīng)用成像測(cè)井技術(shù)并輔以常規(guī)測(cè)井方法,計(jì)算裂縫的幾何參數(shù),進(jìn)而評(píng)價(jià)裂縫的有效性;李志勇等[12]應(yīng)用主曲率法預(yù)測(cè)了江漢盆地王場(chǎng)地區(qū)裂縫發(fā)育情況;趙萬(wàn)金等[13-14]則從地震資料出發(fā),對(duì)小斷裂和裂縫發(fā)育帶進(jìn)行了預(yù)測(cè)。部分學(xué)者對(duì)影響裂縫發(fā)育的多因素進(jìn)行了分析。張亞春等[15-16]結(jié)合成像測(cè)井、常規(guī)測(cè)井和地震資料建立了精細(xì)裂縫模型的思路和方法;黃輔瓊等[17]利用儲(chǔ)層巖心裂縫進(jìn)行定量觀測(cè)與統(tǒng)計(jì)描述,結(jié)合測(cè)井,產(chǎn)能及構(gòu)造分析,對(duì)儲(chǔ)層雙側(cè)向測(cè)井中裂縫參數(shù)進(jìn)行了標(biāo)定;周新桂等[18]探討了在地質(zhì)分析、儲(chǔ)層裂縫數(shù)理統(tǒng)計(jì)、儲(chǔ)層巖石參數(shù)實(shí)測(cè)和精細(xì)應(yīng)力模擬等多學(xué)科基礎(chǔ)上開展裂縫定量預(yù)測(cè)等;王建君等[19]提出了基于地震幾何屬性的裂縫地震相識(shí)別和裂縫確定性提取及建模方法,綜合應(yīng)用地震傾角、曲率和非連續(xù)性等多屬性,建立了高精度離散裂縫模型;王蓓等[20]利用巖心照片、成像測(cè)井、疊前地震及動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等資料,定量表征了裂縫幾何參數(shù),并建立了多尺度非結(jié)構(gòu)化的離散裂縫模型。從已有研究來(lái)看,不管是通過單因素還是利用多因素對(duì)裂縫進(jìn)行分析,都存在未考慮不同尺度裂縫在開度、導(dǎo)流能力以及對(duì)油氣運(yùn)移的影響等方面的差異性,使得裂縫研究無(wú)法得出客觀、全面的認(rèn)識(shí)。

      通過對(duì)塔里木盆地迪那2 氣田古近系裂縫的半定量描述,利用巖心分析、成像測(cè)井、地球物理、儲(chǔ)層地質(zhì)以及油藏動(dòng)態(tài)等多學(xué)科資料,針對(duì)不同尺度裂縫的預(yù)測(cè)方法進(jìn)行模擬,并以動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)為依據(jù)優(yōu)化靜態(tài)裂縫模型,以期建立一套行之有效的裂縫預(yù)測(cè)新方法。

      1 地質(zhì)概況

      迪那2 氣田構(gòu)造位于庫(kù)車前陸盆地秋里塔格構(gòu)造帶東部迪那—東秋構(gòu)造區(qū)帶上(圖1),為一受南、北2 條北東東走向的北傾逆沖斷層所夾持的東西向展布的長(zhǎng)軸背斜。該背斜南翼斷層斷距大、延伸長(zhǎng),北翼斷層發(fā)育少,核部多發(fā)育小斷距斷層,且多為逆斷層。由于應(yīng)力作用,研究區(qū)同時(shí)發(fā)育了3 個(gè)正斷層帶,分別為1 條地塹帶和2 條單向正斷層帶(北翼正斷層帶和南翼正斷層帶)。該區(qū)主要含氣層系為古近系,自下而上發(fā)育庫(kù)姆格列木群組(Ek)和蘇維依組(E3s),厚度為334~408 m,主力產(chǎn)氣層為Su1 段和Su3 段,次產(chǎn)氣層為Su2 段、Ku2 段和Ku3 段,Ku1 段為區(qū)域隔夾層,厚度為10~90 m。迪那地區(qū)古近系沉積以扇三角洲前緣亞相為主,扇三角洲平原亞相發(fā)育較少,前緣亞相中以水下分流河道、分流河道間、河口壩微相為主,局部地區(qū)發(fā)育湖泊相,巖性為濱淺湖亞相的濱淺湖泥。儲(chǔ)層巖性主要為褐色粉砂巖、中—細(xì)砂巖,次為雜色-褐色泥質(zhì)粉砂巖、泥巖,少量礫巖。巖石類型以巖屑砂巖為主,其次為次長(zhǎng)石巖屑砂巖。分選中—好,多為次棱—次圓狀,顆粒以點(diǎn)-線接觸為主,孔隙式膠結(jié)為常見膠結(jié)方式。迪那2 氣田為受背斜構(gòu)造控制的異常高壓塊狀底水凝析氣藏,氣水界面海拔為-3 712 m。

      2 裂縫發(fā)育特征

      為了做好多信息離散裂縫表征,準(zhǔn)確收集不同信息的裂縫數(shù)據(jù)是至關(guān)重要的一步。定量描述的裂縫信息越準(zhǔn)確,所建立的離散裂縫模型就越能反映真實(shí)的地質(zhì)情況[21]。本次研究采用的多信息裂縫表征方法主要包括巖心分析、成像測(cè)井、地球物理、油藏動(dòng)態(tài)等。

      2.1 巖心裂縫發(fā)育特征

      巖心分析是最直觀、最可靠的研究裂縫的方法。依據(jù)巖心裂縫發(fā)育特征對(duì)地層裂縫進(jìn)行分析,可以得出裂縫的幾何特征(產(chǎn)狀、長(zhǎng)度、開度、密度、間距等)、充填情況、力學(xué)性質(zhì)、裂縫成因及裂縫發(fā)育影響因素等重要認(rèn)識(shí)[22-23]。迪那2 氣田目的層段取心井5 口,用于裂縫分析的巖心樣品95 塊,薄片樣品281 塊(表1)。

      表1 塔里木盆地迪那2 氣田取心井巖心裂縫幾何特征參數(shù)統(tǒng)計(jì)Table 1 Geometric parameters of core fractures from coring wells in Dina-2 gas field,Tarim Basin

      (1)裂縫產(chǎn)狀。裂縫產(chǎn)狀是裂縫方向性的描述量,在三維空間中,裂縫產(chǎn)狀通常由裂縫斷面的走向(或傾向)和傾角來(lái)定義。裂縫按照傾角大小可分為水平縫(0°~15°)、低角度斜交縫(15°~45°)、高角度斜交縫(45°~75°)和垂直縫(75°~90°)等4類[24]。從巖心觀察來(lái)看,迪那2 氣田古近系發(fā)育有各種傾角的裂縫,但多數(shù)裂縫傾角為45°~90°,即以高角度斜交縫(占比為29%)和垂直縫(占比為69%)為主。由于部分巖心受破壞嚴(yán)重,裂縫傾向難以準(zhǔn)確觀測(cè)。

      (2)裂縫長(zhǎng)度。裂縫長(zhǎng)度主要影響儲(chǔ)層基質(zhì)與裂縫之間的連通性。裂縫越長(zhǎng),越容易形成相互滲流的裂縫網(wǎng)絡(luò),從而構(gòu)成油氣的運(yùn)移通道。目前還沒有精確測(cè)量裂縫長(zhǎng)度的有效方法,而巖心大多被裂縫切穿,因此也無(wú)法直觀觀測(cè)到裂縫的真實(shí)長(zhǎng)度。

      (3)裂縫開度。裂縫開度是表征裂縫張開程度的量,也是裂縫物性計(jì)算的重要參數(shù),開度的大小反映裂縫發(fā)育的規(guī)模。在實(shí)際研究中,無(wú)論是通過巖心觀察的宏觀裂縫,還是鏡下巖石薄片統(tǒng)計(jì)的微觀裂縫,其裂縫開度都要比真實(shí)裂縫開度大,因此需要對(duì)觀測(cè)的開度值進(jìn)行必要的修正[25]。經(jīng)驗(yàn)修正公式為

      式中:At為裂縫真開度,mm;Aa為裂縫視開度,mm;θ為測(cè)量面與裂縫面夾角,(°)。

      從研究區(qū)巖心觀察的統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看(表1),一半以上的宏觀裂縫真開度小于0.460 mm,3/4 的微觀裂縫真開度小于0.037 mm。

      (4)裂縫密度。裂縫密度是反映裂縫密集程度的值,是裂縫表征的重要參數(shù)之一,也是評(píng)價(jià)裂縫發(fā)育程度的重要指標(biāo)之一,可定義為單位長(zhǎng)度、單位面積或單位體積內(nèi)裂縫的條數(shù)。根據(jù)裂縫維度的不同,裂縫密度可分為線密度(P10)、面密度(P21)和體密度(P32)[26-29]。在巖心分析和鏡下巖石薄片研究中,裂縫密度的表征方法主要為計(jì)算P10和P21,其中,P10的計(jì)算公式為

      P21的計(jì)算公式為

      式中:N為裂縫總條數(shù),條;L為統(tǒng)計(jì)裂縫總長(zhǎng)度,m;A為測(cè)量區(qū)域橫截面積,m2。

      統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,研究區(qū)內(nèi)裂縫總體較為發(fā)育,各井裂縫發(fā)育程度變化不大,巖心線密度均值為0.73條/m,薄片裂縫面密度均值為0.031條/m2。

      (5)裂縫間距。裂縫間距指的是同一組系裂縫之間的垂直距離,和裂縫線密度成倒數(shù)關(guān)系。裂縫間距越小,裂縫密度越大,裂縫就越密集。本區(qū)的宏觀裂縫間距較難直接觀測(cè)和統(tǒng)計(jì),只有極少數(shù)裂縫發(fā)育的密集段能測(cè)出裂縫間距。

      (6)裂縫充填情況。裂縫充填程度可劃分為全充填、半充填和未充填3 類。巖心觀察表明,目的層段充填程度較高,充填物以泥質(zhì)、方解石和石膏最為常見。迪那2 氣田取心段宏觀裂縫平均充填程度達(dá)79.1%,即多數(shù)為無(wú)效縫,其中全充填裂縫約占50.4%,半充填裂縫約占28.7%,未充填裂縫占20.9%。從鏡下巖石薄片來(lái)看,目的層段充填程度較低,半充填裂縫平均約占83.4%,全充填縫和未充填縫相對(duì)不發(fā)育,僅占所有裂縫的16.6%。宏觀裂縫與微觀裂縫充填程度的差異表明,微裂縫在改善儲(chǔ)層滲透性方面起主要作用。

      (7)裂縫形態(tài)及成因。不同力學(xué)性質(zhì)裂縫的形態(tài)具有較大差別。張性裂縫常呈不規(guī)則折線狀,剪裂縫常呈規(guī)則的直線狀,張扭性裂縫則呈較規(guī)則的直線、折線狀或成組的斜列狀。裂縫成因歸納起來(lái)主要有構(gòu)造作用、剝蝕作用、成巖作用、古巖溶作用、溶蝕塌陷、壓實(shí)作用、撞擊作用等多種。通過巖心(圖2)觀察,研究區(qū)內(nèi)目的層段裂縫大多為剪裂縫,縫面平直規(guī)則且成組出現(xiàn),可見擦痕和階步,表明迪那地區(qū)裂縫成因主要與局部構(gòu)造變形及斷裂作用有關(guān)。

      2.2 成像裂縫發(fā)育特征

      測(cè)井資料具有信息豐富全面、垂向分辨率高等特點(diǎn),是用于研究裂縫的主要基礎(chǔ)資料之一。測(cè)井新技術(shù),尤其是微電阻率成像測(cè)井的大規(guī)模應(yīng)用,使得對(duì)裂縫的識(shí)別更加準(zhǔn)確(圖3)。迪那2 氣田具有豐富的電阻率成像資料,共28 口井目的層段具有成像裂縫解釋數(shù)據(jù)。

      從統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看,裂縫走向主要為60°~100°(近東西向,占比為41.3%)和0°~20°,150°~180°(近南北向,占比為18.5%)(圖4a),裂縫傾角特征較為明顯,主要為50°~85°(圖4b)??傮w上,迪那地區(qū)裂縫走向?yàn)榻鼥|西向,發(fā)育高角度斜交縫和垂直縫。

      3 裂縫預(yù)測(cè)

      鑒于裂縫的復(fù)雜性和特殊性,采用單一手段或從某一側(cè)面來(lái)預(yù)測(cè)裂縫往往具有很大的局限性[30],因此想要得到準(zhǔn)確、全面的裂縫認(rèn)識(shí),就需要開展多信息、分級(jí)次的綜合裂縫預(yù)測(cè)研究。根據(jù)裂縫發(fā)育的規(guī)模和尺度,可將構(gòu)造裂縫系統(tǒng)劃分為3 類,即大尺度裂縫、中等尺度裂縫和小尺度裂縫。大尺度裂縫為地震資料上直接識(shí)別的斷層[31],中等尺度裂縫為次一級(jí)規(guī)模的斷層,小尺度裂縫在地震資料上不能直接識(shí)別,只能通過巖心和成像測(cè)井資料分析得到。對(duì)于小尺度裂縫的井間預(yù)測(cè),則需要綜合應(yīng)用多種研究手段,從地球物理、沉積儲(chǔ)層到生產(chǎn)動(dòng)態(tài)多信息綜合分析。

      3.1 地球物理裂縫預(yù)測(cè)

      天然構(gòu)造裂縫會(huì)造成地層的各向異性,地震波在含裂縫的巖層中傳播時(shí),其運(yùn)動(dòng)學(xué)屬性和動(dòng)力學(xué)屬性也會(huì)發(fā)生有一定規(guī)律的變化[32]。通過對(duì)各類地震屬性體的研究能挖掘出其中所攜帶的裂縫信息[33]。針對(duì)裂縫預(yù)測(cè),常用的地震屬性眾多,主要包括曲率、相干體、方位角和傾角、混沌體、方差體、螞蟻體、AⅤO 屬性等,但不同地區(qū)的應(yīng)用效果也存在差異。通過對(duì)各類反映裂縫分布規(guī)律的地震屬性體的對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)塔里木盆地迪那2 氣田裂縫在曲率和螞蟻體地震屬性上有較好的響應(yīng)。

      在利用地震屬性體進(jìn)行裂縫分布規(guī)律預(yù)測(cè)前,需要對(duì)原始地震數(shù)據(jù)體進(jìn)行預(yù)處理,去除原始地震資料中的隨機(jī)噪聲,增強(qiáng)地震同相軸的橫向連續(xù)性,并保留斷層、裂縫等邊界信息。本次研究選用構(gòu)造光滑方法對(duì)原始地震數(shù)據(jù)體進(jìn)行預(yù)處理,處理后的數(shù)據(jù)地層連續(xù)性變好,斷裂信息更明顯(圖5)。

      曲率是地震構(gòu)造屬性中的一種,對(duì)斷裂和裂縫響應(yīng)敏感。從構(gòu)造應(yīng)力角度出發(fā),當(dāng)?shù)貙影l(fā)育斷層或裂縫時(shí),在地震數(shù)據(jù)體相應(yīng)位置上會(huì)出現(xiàn)曲率異常。常用的曲率屬性體有最大曲率、最小曲率、高斯曲率、平均曲率、傾角曲率、最大正曲率、最小負(fù)曲率等。從多種曲率模擬的結(jié)果(圖6)來(lái)看,最小曲率法在研究區(qū)的應(yīng)用效果較好,最大曲率和平均曲率次之,最大負(fù)曲率噪聲太多,傾角曲率分辨率低,高斯曲率效果最差。

      螞蟻算法最早由Dorigo 等[34]于1996 年提出,是利用“電子螞蟻”間的信息交流求解組合優(yōu)化目標(biāo)的一種仿生算法。后來(lái)由Pedersen 等[35]首次將該算法應(yīng)用于斷層和裂縫的追蹤識(shí)別。理論上任何地震數(shù)據(jù)體都可以作為螞蟻?zhàn)粉櫟妮斎?,但是輸出的質(zhì)量千差萬(wàn)別。研究發(fā)現(xiàn),采用經(jīng)過邊界探測(cè)處理的數(shù)據(jù)體作為輸入可更好地展示斷層帶或裂縫帶發(fā)育位置,從而提高螞蟻體追蹤的準(zhǔn)確度。常用的邊界探測(cè)方法有提取混沌體、方差體、傾角偏差體等。通過對(duì)比,利用方差體進(jìn)行邊界探測(cè)效果最好(圖7a),混沌體(圖7b)包含了太多地層信息,傾角探測(cè)(圖7c)識(shí)別斷層連續(xù)性差。為了使后續(xù)斷層及裂縫的識(shí)別更加精確,還需要利用三維邊界增強(qiáng)技術(shù)進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)體的連續(xù)性、分離不同信號(hào)。三維邊界增強(qiáng)后的方差體(圖7d)邊界更突出、噪音更少,信噪比明顯提高。在利用螞蟻?zhàn)粉欉M(jìn)行裂縫和斷層識(shí)別時(shí),需要設(shè)定“電子螞蟻”的搜索范圍和方向來(lái)估算斷層。采用運(yùn)算3 次螞蟻體的方式,即積極螞蟻-消極螞蟻-積極螞蟻,其結(jié)果(圖7e)與原始地震數(shù)據(jù)體(圖7f)相比,3 次螞蟻體對(duì)斷層和裂縫的識(shí)別度明顯提高,而直接使用原始數(shù)據(jù)體進(jìn)行螞蟻體屬性提取的結(jié)果則非常糟糕,幾乎無(wú)法識(shí)別斷層和裂縫。

      3.2 沉積儲(chǔ)層裂縫特征

      從巖心、薄片和成像測(cè)井解釋的裂縫資料來(lái)看,不同層位的裂縫發(fā)育程度差異很大。為了弄清裂縫發(fā)育規(guī)律,需要對(duì)影響研究區(qū)裂縫發(fā)育的沉積儲(chǔ)層因素進(jìn)行分析。

      不同的巖石類型因其成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造不同,力學(xué)性質(zhì)各異,在相同的構(gòu)造應(yīng)力作用下,裂縫發(fā)育程度也存在差異。一般脆性強(qiáng)的巖石容易發(fā)生破裂且具有較高的裂縫密度。通過裂縫發(fā)育程度的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),不同巖性裂縫發(fā)育程度具有明顯差異。整體而言,中細(xì)砂巖中裂縫最發(fā)育,其次是粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖,泥巖相對(duì)不容易形成裂縫(圖8a)。裂縫發(fā)育程度與沉積體系也存在相關(guān)性,統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,扇三角洲相中裂縫發(fā)育程度高于湖泊相中,而在相同沉積相中,各微相裂縫密度大小順序?yàn)椋悍至骱拥溃竞涌趬危痉至鏖g灣(圖8b)。

      國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者對(duì)構(gòu)造裂縫的發(fā)育程度與單層厚度的關(guān)系進(jìn)行了研究,普遍認(rèn)為在一定的范圍內(nèi),裂縫的線密度與單層厚度存在較明顯的負(fù)相關(guān)。即當(dāng)其他巖石參數(shù)和所受應(yīng)力條件相同時(shí),薄層巖石中的裂縫較發(fā)育[36-39]。袁靜等[40]研究發(fā)現(xiàn),迪那地區(qū)巖層厚度與其平均裂縫線密度關(guān)系整體上呈“座椅式”負(fù)相關(guān),層厚為1~4 m 時(shí),裂縫密度下降較快;層厚為4~8 m 時(shí),裂縫密度下降幅度變?。粚雍駷?~12 m 時(shí),裂縫密度再次快速降低。

      3.3 生產(chǎn)動(dòng)態(tài)裂縫響應(yīng)特征

      由于斷層兩盤地質(zhì)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng),在斷層附近會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力擾動(dòng),沿?cái)鄬泳哂忻黠@的應(yīng)力集中現(xiàn)象,裂縫明顯發(fā)育,隨著與斷層距離的增大,裂縫發(fā)育程度具有依次遞減的趨勢(shì)[41-42]。動(dòng)態(tài)分析就是通過對(duì)滲透率(K)、泥漿漏失、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、采氣強(qiáng)度等參數(shù)進(jìn)行技術(shù)分析,計(jì)算得到斷層影響周圍裂縫發(fā)育的距離。在距斷層290 m 左右有2 口井試井滲透率大(圖9a),泥漿漏失的井大多位于距斷層小于310 m的范圍內(nèi)(圖9b),日產(chǎn)氣高的井大部分位于距斷層300 m 以內(nèi)的范圍(圖9c),從采氣強(qiáng)度和距斷層距離關(guān)系來(lái)看,氣井大多位于距斷層小于290 m 的范圍內(nèi)(圖9d),綜合研究認(rèn)為斷層影響周圍裂縫發(fā)育的最大距離為300 m 左右。

      4 地質(zhì)建模

      在綜合各類動(dòng)、靜態(tài)信息基礎(chǔ)上進(jìn)行氣藏地質(zhì)建模工作,主要開展了構(gòu)造建模、沉積相建模、孔隙度建模、滲透率建模及儲(chǔ)量計(jì)算等研究工作。

      4.1 構(gòu)造建模

      構(gòu)造模型反映儲(chǔ)層的空間格架,是地層建模、沉積相建模以及儲(chǔ)層物性建模的基礎(chǔ)。為了最大限度提高網(wǎng)格質(zhì)量,將邊界設(shè)定為矩形,長(zhǎng)軸方向?yàn)閰^(qū)域大斷裂秋里塔格斷裂和迪北斷裂的走向(79°),總面積為124.3 km2,網(wǎng)格規(guī)模為191×28×271(I×J×K),共計(jì)1 449 308 個(gè)網(wǎng)格點(diǎn),主力層位Su1 和Su3 段垂向網(wǎng)格平均厚度為1 m 左右,其余層位垂向厚度為10 m。根據(jù)模型網(wǎng)格質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),該構(gòu)造模型網(wǎng)格質(zhì)量高,不存在角度尖銳網(wǎng)格、負(fù)體積、負(fù)厚度以及扭曲網(wǎng)格(表2),能夠滿足沉積微相建模和儲(chǔ)層物性建模研究的各項(xiàng)需求。

      表2 塔里木盆地迪那2 氣田構(gòu)造模型網(wǎng)格質(zhì)量檢查表Table 2 Grid quality check list of construction model in Dina-2 gas field,Tarim Basin

      4.2 儲(chǔ)層屬性建模

      (1)沉積微相建模。迪那2 氣田優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要發(fā)育于各層序的水侵體系域和高位體系域早期,以扇三角洲分流河道和河口壩砂體為主,儲(chǔ)集性能相對(duì)較好,儲(chǔ)層側(cè)向分布較為穩(wěn)定;席狀砂次之;泛濫平原主要為區(qū)域隔夾層,儲(chǔ)集性能差。本次研究首先粗化單井沉積微相數(shù)據(jù),然后對(duì)沉積微相垂向比例進(jìn)行控制,平面上利用沉積微相趨勢(shì)圖作為約束,采用序貫指示模擬方法,最后模擬得到沉積微相模型(圖10a)。

      (2)相控儲(chǔ)層物性建模。儲(chǔ)層物性模擬前,需要對(duì)孔隙度和滲透率曲線進(jìn)行粗化,單井孔隙度數(shù)據(jù)采用算術(shù)平均法,滲透率采用調(diào)和平均法,兩者都以沉積微相作為權(quán)重約束??紫抖葘傩阅M采用序貫高斯隨機(jī)模擬方法,輔以沉積相屬性作為第2 變量進(jìn)行約束,模擬得到孔隙度模型。由于滲透率與孔隙度存在一定的相關(guān)性,因此將模擬得到的孔隙度模型作為第2 變量約束進(jìn)行滲透率屬性模擬。從物性模擬前后對(duì)比來(lái)看,孔隙度和滲透率數(shù)據(jù)基本保持一致(圖10b),整體上能客觀反映迪那2 氣田地質(zhì)特征(圖10c)。

      4.3 儲(chǔ)量計(jì)算與對(duì)比

      本次儲(chǔ)量計(jì)算采用容積法,孔隙度大于6%且滲透率大于0.05 mD 時(shí),網(wǎng)格為有效儲(chǔ)層網(wǎng)格,氣水界面海拔為-3 712 m,含氣飽和度在氣水界面之上平均為65%。容積法計(jì)算公式:

      式中:Ng為天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量,108m3;A為含氣面積,km2;h為氣層有效厚度,m;φ為氣層孔隙度,%;Sg為含氣飽和度,%;Bgi為氣體體積系數(shù)。

      本次模型計(jì)算天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量為1 600×108m3,與探明地質(zhì)儲(chǔ)量比相對(duì)誤差僅為-1%左右。

      5 裂縫建模

      5.1 井點(diǎn)裂縫分析

      裂縫分析是對(duì)所有井上的裂縫進(jìn)行分組分析,對(duì)每組裂縫分巖相進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),得到其裂縫產(chǎn)狀及相關(guān)參數(shù)值,可以很好地顯示裂縫組在每口井上分布的疏密程度。裂縫的形成基本上受控于地層應(yīng)力場(chǎng),天然構(gòu)造裂縫的走向與主應(yīng)力密切相關(guān)。對(duì)于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)復(fù)雜的區(qū)域,可能還會(huì)存在多種不同走向的裂縫,由于這些不同走向的裂縫在尺度、開度以及規(guī)模上都不一致,在裂縫分析時(shí)需要對(duì)裂縫進(jìn)行分組。結(jié)合已分析的迪那2 氣田成像裂縫發(fā)育特征,將裂縫分為近東西走向和近南北走向2 組。

      裂縫的發(fā)育程度與巖性(相)或某種地層屬性密切相關(guān),而且對(duì)于不同期次、不同走向裂縫,相關(guān)性也不盡相同。相控(巖相)需要針對(duì)不同分組的裂縫進(jìn)行分析,這與地質(zhì)建模中進(jìn)行屬性建模時(shí)相控的原理一致。通過巖性與裂縫發(fā)育關(guān)系分析可知,中細(xì)砂巖和粉砂巖中裂縫最發(fā)育。本次裂縫密度計(jì)算分2 種巖相進(jìn)行,即中細(xì)砂巖和粉砂巖為一組(砂巖組),泥質(zhì)粉砂巖和泥巖(泥巖組)為一組。從計(jì)算結(jié)果(表3)可以看出,東西向裂縫組的裂縫明顯比南北向裂縫組的更發(fā)育,同一走向的裂縫,砂巖組裂縫密度大于泥巖組。

      表3 塔里木盆地迪那2 氣田不同裂縫組裂縫發(fā)育程度對(duì)比Table 3 Comparison of fracture development degree of different fracture groups in Dina-2 gas field,Tarim Basin

      5.2 裂縫密度屬性場(chǎng)

      在對(duì)裂縫發(fā)育宏觀認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上,結(jié)合影響裂縫發(fā)育因素,如構(gòu)造曲率、螞蟻體、距斷層距離等,分析不同屬性體與裂縫發(fā)育的相關(guān)性,計(jì)算權(quán)重系數(shù),并對(duì)不同權(quán)重的屬性體進(jìn)行體融合,最后通過融合后的屬性體約束建立裂縫密度屬性場(chǎng)。將不同屬性體的值采樣到單井上,與單井成像解釋的裂縫密度曲線做線性判別分析,得到不同屬性體的權(quán)重系數(shù)(表4)。在東西走向的砂巖裂縫組中,距斷層距離屬性對(duì)融合屬性體的影響最大,其次為最小曲率和螞蟻體,而在泥巖組中影響最大的是孔隙度,其次為距斷層距離,最小為螞蟻體屬性;在南北向裂縫組中,最小曲率和孔隙度分別對(duì)砂巖組和泥巖組融合屬性體的貢獻(xiàn)最大。

      表4 塔里木盆地迪那2 氣田融合屬性體相關(guān)性分析權(quán)重系數(shù)統(tǒng)計(jì)表Table 4 Weight coefficient statistics of correlation analysis of fusion attribute volume in Dina-2 gas field,Tarim Basin

      屬性體融合計(jì)算公式為

      將計(jì)算完成的融合體值采樣到單井上,再次與單井成像解釋的裂縫密度曲線做線性判別分析,得到融合體與單井裂縫的相關(guān)系數(shù)值r,最后計(jì)算裂縫密度屬性場(chǎng)D。

      從計(jì)算得到的裂縫密度場(chǎng)可以看出,東西走向裂縫主要沿?cái)鄬臃植迹▓D11a),而南北走向的裂縫主要發(fā)育在斷層附近,裂縫發(fā)育強(qiáng)度明顯弱很多(圖11b)。

      5.3 離散裂縫建模

      結(jié)合以上分析,優(yōu)選適合的裂縫建模方法,對(duì)不同裂縫組設(shè)置相應(yīng)的模型參數(shù)(表5),包括裂縫產(chǎn)狀、長(zhǎng)度、開度、傳導(dǎo)率及空間分布,建立離散裂縫模型,圖12為主力產(chǎn)氣層Su1 段第1~10 層裂縫模擬后的三維空間的分布規(guī)律。

      表5 塔里木盆地迪那2 氣田離散裂縫建模參數(shù)Table 5 Discrete fracture modeling parameters in Dina-2 gas field,Tarim Basin

      5.4 動(dòng)態(tài)優(yōu)化裂縫模型

      裂縫孔隙度和滲透率參數(shù)會(huì)影響數(shù)值模型的收斂程度和歷史擬合率,而裂縫滲透率作為對(duì)流體滲流影響最大的參數(shù),是裂縫研究最關(guān)注的屬性。利用裂縫建模軟件FracaFlow 的動(dòng)態(tài)驗(yàn)證功能,通過流量計(jì)模擬、試井解釋模擬、動(dòng)態(tài)自動(dòng)校正、指導(dǎo)校正等手段優(yōu)化已經(jīng)建好的靜態(tài)裂縫模型,模擬的Kh(地層系數(shù))值與測(cè)量Kh 值最大誤差小于10%,總體誤差小于5%(表6),說(shuō)明應(yīng)用多信息裂縫表征、分級(jí)次裂縫建模、動(dòng)態(tài)優(yōu)化裂縫建模等一系列裂縫研究技術(shù)能更好地反映裂縫發(fā)育規(guī)律。

      表6 塔里木盆地迪那2 氣田動(dòng)態(tài)優(yōu)化后裂縫模型Kh 值誤差統(tǒng)計(jì)Table 6 Error of Kh values of fracture model after dynamic optimization in Dina-2 gas field,Tarim Basin

      6 結(jié)論

      (1)塔里木盆地迪那2 氣田古近系裂縫走向以近東西向?yàn)橹鳎喟l(fā)育高角度斜交縫和垂直縫,水平縫和低角度斜交縫基本不發(fā)育。宏觀裂縫真開度普遍小于0.460 mm,線密度均值為0.730 條/m,充填程度較高,充填物以泥質(zhì)、方解石、石膏最為常見;微觀裂縫真開度小于0.037 mm,面密度均值為0.031 條/m2,充填程度低。裂縫多為與構(gòu)造變形及斷裂作用相關(guān)的剪裂縫。

      (2)三維最小曲率地震屬性對(duì)迪那2 氣田古近系斷層和裂縫響應(yīng)敏感,利用構(gòu)造光滑、三維邊界探測(cè)和邊界加強(qiáng)聯(lián)合技術(shù)識(shí)別的螞蟻體能清楚地反映其斷層或裂縫的分布。

      (3)迪那2 氣田分流河道及河口壩中發(fā)育的中細(xì)砂巖、粉砂巖中裂縫密度最大,巖層厚度與其平均裂縫線密度呈“座椅式”負(fù)相關(guān),斷層影響周圍裂縫發(fā)育的最大距斷層距離為300 m 左右。

      (4)采用相控條件下的序貫高斯隨機(jī)模擬方法對(duì)儲(chǔ)層物性進(jìn)行模擬,模擬前后數(shù)據(jù)對(duì)比顯示,孔隙度和滲透率數(shù)據(jù)基本保持一致;計(jì)算模型地質(zhì)儲(chǔ)量較真實(shí)儲(chǔ)量誤差小,地質(zhì)模型整體上能客觀反映迪那2 氣藏的地質(zhì)特征。

      (5)以動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)為依據(jù)優(yōu)化靜態(tài)裂縫模型的一整套預(yù)測(cè)裂縫分布的技術(shù)和方法在迪那2 氣田是行之有效、且真實(shí)可靠的,可為下一步數(shù)值模擬提供高質(zhì)量地質(zhì)模型。

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