呂心瑞，胡向陽，張 慧，王 英，劉建偉

（1.中國(guó)石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.中國(guó)石油冀東油田分公司陸上作業(yè)區(qū)）

塔河4區(qū)油藏分析技術(shù)研究與應(yīng)用

呂心瑞1，胡向陽1，張 慧1，王 英1，劉建偉2

（1.中國(guó)石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.中國(guó)石油冀東油田分公司陸上作業(yè)區(qū)）

根據(jù)塔河4區(qū)鉆井、巖心、地震、測(cè)井和生產(chǎn)動(dòng)態(tài)等資料，建立了溶洞型、裂縫型以及裂縫－孔洞型儲(chǔ)集體的判別標(biāo)準(zhǔn)。并在此基礎(chǔ)上，開展了儲(chǔ)集體識(shí)別與描述、三維地質(zhì)建模、油藏?cái)?shù)值模擬等多學(xué)科油藏分析技術(shù)研究，研究結(jié)果表明，多學(xué)科油藏分析技術(shù)有利于揭示縫洞型碳酸鹽巖油藏的嚴(yán)重非均質(zhì)性，可精確表征剩余油的分布位置。

塔河4區(qū)；縫洞型油藏；油藏分析技術(shù)；儲(chǔ)集體識(shí)別；地質(zhì)建模

塔河4區(qū)位于塔里木盆地北部邊緣，構(gòu)造位于沙雅隆起中段南翼的阿克庫(kù)勒凸起之上，是典型的縫洞型碳酸鹽巖油藏，其基質(zhì)基本不具有儲(chǔ)滲能力，不同尺度的溶蝕孔洞、大型溶洞及溶蝕裂縫為主要的儲(chǔ)集空間，同時(shí)裂縫也是流體的主要流動(dòng)通道［1－2］。為正確識(shí)別和描述縫洞儲(chǔ)集體特征及發(fā)育規(guī)律，建立了精確刻畫此類油藏非均質(zhì)性及空間展布規(guī)律的三維地質(zhì)模型，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行油藏?cái)?shù)值模擬，研究剩余油的分布情況。在這方面，國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者做了大量工作，且取得了一定的研究成果［3－9］。但在研究過程中，發(fā)現(xiàn)單獨(dú)依靠某一學(xué)科或某項(xiàng)技術(shù)難以取得好的效果［10－11］，因此，將多學(xué)科油藏分析技術(shù)應(yīng)用到縫洞型碳酸鹽巖油藏的開發(fā)過程中具有重要意義。

1 縫洞儲(chǔ)集體識(shí)別與描述

據(jù)塔河4區(qū)巖心樣品分析，巖心孔隙度平均為0.96%，其中，小于1%的樣品占71.5%，只有1%的樣品基質(zhì)滲透率大于1×10－3μm2，基質(zhì)壓汞飽和度中值半徑均小于0.05μm，由此得知：奧陶系基質(zhì)物性差，對(duì)儲(chǔ)滲貢獻(xiàn)很小，只能作為封堵體起到分隔和阻擋各類儲(chǔ)集體的作用。該區(qū)油藏的儲(chǔ)集空間類型主要為溶洞型、裂縫型及裂縫－孔洞型三大類［12］。因此，需綜合利用該區(qū)鉆井、巖心、地震、測(cè)井和生產(chǎn)動(dòng)態(tài)等多學(xué)科信息，建立識(shí)別不同尺度縫洞儲(chǔ)集體的判別標(biāo)準(zhǔn)。

1.1 溶洞型儲(chǔ)集體

溶洞型儲(chǔ)集體主要以大型溶洞和溶蝕孔洞為主，是該區(qū)重要的儲(chǔ)集空間類型，其儲(chǔ)集性能取決于溶洞的規(guī)模，油井初期產(chǎn)量較高，產(chǎn)量穩(wěn)定程度因溶洞規(guī)模不同而不同，地震剖面上顯示串珠狀反射特征，S48、T401等井均有此類現(xiàn)象［12］。綜合分析多學(xué)科資料，將該區(qū)75口單井溶洞型儲(chǔ)集體進(jìn)一步劃分為未充填型溶洞、部分充填型溶洞和充填型溶洞三種類型［6］，其中，未填充溶洞在鉆井過程中，存在鉆時(shí)突然加快，鉆速明顯提高，鉆井液漏失嚴(yán)重甚至出現(xiàn)井涌、井噴等問題，自然伽馬小于20 API，成像測(cè)井整段明顯有深色圖像。部分充填溶洞在鉆井過程中存在輕微漏失，鉆時(shí)大于5 min／m，存在較明顯擴(kuò)徑，自然伽馬為20～60 API，成像測(cè)井洞內(nèi)有明顯淡色基巖圖像。全充填溶洞無放空漏失，鉆時(shí)大于5 min／m，取心可見充填物，并有輕微擴(kuò)徑，自然伽馬大于60 API，成像測(cè)井顯示洞內(nèi)全深色或部分深色圖像。不同類型溶洞的GR與RD交繪圖如圖1所示。

1.2 裂縫型儲(chǔ)集體

裂縫型儲(chǔ)集體是由不同級(jí)別裂縫相互連通形成的封閉系統(tǒng)，同時(shí)發(fā)育較少的溶蝕孔洞，裂縫是主要的滲流通道，儲(chǔ)集能力相對(duì)有限，取決于自身規(guī)模及連通程度，如T402井即屬此類，該類儲(chǔ)層在鉆井過程中無放空漏失，鉆時(shí)大于10 min／m，巖心可見小尺度裂縫及少量溶蝕孔洞，基本不擴(kuò)徑；測(cè)井顯示裂縫比較發(fā)育，自然伽馬小于15 API，雙側(cè)向電阻率在100～1 000Ω·m，有明顯“雙軌”現(xiàn)象，成像測(cè)井有明顯條帶深色圖像，地震剖面呈現(xiàn)雜亂弱反射，此類型油井采油指數(shù)較小，但穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)。

圖1 不同類型溶洞GR與RD交繪圖

1.3 裂縫－孔洞型儲(chǔ)集體

裂縫－孔洞型儲(chǔ)集體由裂縫網(wǎng)絡(luò)與多個(gè)溶蝕孔洞及中小型溶洞溝通組合而成，也是該區(qū)重要的儲(chǔ)集類型，裂縫、孔洞均對(duì)儲(chǔ)集性有一定的貢獻(xiàn)。該類儲(chǔ)層在鉆井過程中無放空漏失，鉆時(shí)小于10 min／m，巖心可見小尺度裂縫和溶蝕孔洞，基本不擴(kuò)徑，自然伽馬小于15 API，雙側(cè)向電阻率在20～200Ω·m，成像測(cè)井有明顯的條帶深色圖像，地震剖面顯示雜亂弱反射；此類型油井高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，地層能量充足。

2 三維地質(zhì)模型建立

地質(zhì)模型是數(shù)值模擬和編制開發(fā)方案的基礎(chǔ)，在儲(chǔ)集體識(shí)別與描述的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用地震、測(cè)井、地質(zhì)及統(tǒng)計(jì)學(xué)等相關(guān)理論，整合地震、鉆井、油藏工程、試采、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)等多尺度數(shù)據(jù)，建立了塔河4區(qū)三維地質(zhì)模型，主要包括構(gòu)造模型、儲(chǔ)集體模型和屬性參數(shù)模型。

2.1 構(gòu)造建模

以中下奧陶統(tǒng)T47解釋層面作為模型頂面，根據(jù)縱向上巖溶發(fā)育程度的差異，將奧陶系細(xì)分為N個(gè)巖溶帶，以潛流溶蝕帶的底面作為第N帶的底面，建立了該區(qū)構(gòu)造模型，在此基礎(chǔ)上，通過層面和斷層的控制，根據(jù)塔河4區(qū)井網(wǎng)的分布，充分考慮縫洞儲(chǔ)集體非均質(zhì)性，在盡量節(jié)省計(jì)算機(jī)資源，并能保證建模精度的前提下，設(shè)計(jì)了合適的模型網(wǎng)格，其橫向上網(wǎng)格尺寸的大小為60 m，縱向上網(wǎng)格尺寸的大小為25 m，模型網(wǎng)格數(shù)為150×141×30，總網(wǎng)格數(shù)為634 500個(gè)，構(gòu)造模型及網(wǎng)格劃分情況如圖2所示。

2.2 儲(chǔ)集體建模

塔河4區(qū)儲(chǔ)集體幾何形態(tài)多樣，大小懸殊且呈離散狀態(tài)分布。儲(chǔ)集體建模的目的就是精確表征縫洞儲(chǔ)集體在空間上的展布特征。采用文獻(xiàn)［4］提出的建模方法，根據(jù)縫洞型碳酸鹽巖油藏的特征，層系上遵循“巖溶相控”和儲(chǔ)集體“多類型”建模原則，對(duì)不同類型的儲(chǔ)集空間，分別采用不同的方法建模。采用定性建模與隨機(jī)建模相結(jié)合的方法，并用定性信息對(duì)隨機(jī)建模進(jìn)行約束，盡量降低模型的不確定性，最終，在建立儲(chǔ)集體識(shí)別模式、井間儲(chǔ)集體分布、平面儲(chǔ)集體分布研究的基礎(chǔ)上，建立了縫洞儲(chǔ)集體的三維地質(zhì)模型（圖3）。

圖2 塔河4區(qū)構(gòu)造模型及網(wǎng)格劃分

圖3 塔河4區(qū)溶洞型儲(chǔ)集體模型

2.3 屬性參數(shù)模型

以常規(guī)測(cè)井解釋孔隙度為基礎(chǔ)，結(jié)合生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料對(duì)無測(cè)井曲線的未填充溶洞和部分填充溶洞進(jìn)行了賦值，得到了塔河4區(qū)所有井點(diǎn)的孔隙度值；依據(jù)試井解釋結(jié)果，得到單井滲透率數(shù)據(jù)；采用文獻(xiàn)［12］的飽和度計(jì)算方法，確定裂縫含油飽和度和基巖含油飽和度。依照三維網(wǎng)格分別進(jìn)行采樣，得到沿井軌跡的離散化孔隙度、滲透率和飽和度數(shù)據(jù)，采用序貫高斯模擬算法，建立了儲(chǔ)集體屬性參數(shù)模型（圖4）。

3 油藏?cái)?shù)值模擬

將三維地質(zhì)模型網(wǎng)格粗化，X、Y方向網(wǎng)格大小均為120 m，Z方向上網(wǎng)格大小不變，孔隙度、飽和度及水平滲透率均采用算術(shù)平均的方法進(jìn)行粗化，縱向滲透率采用幾何平均的方法進(jìn)行粗化，然后進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。

圖4 塔河4區(qū)屬性參數(shù)模型

以壓力擬合情況為例，建立式（1）式的目標(biāo)函數(shù)，針對(duì)每口井和油藏的每個(gè)參數(shù)自動(dòng)求取該函數(shù)值，以評(píng)價(jià)每次模擬過程中的擬合情況，然后將每口井及每個(gè)參數(shù)的目標(biāo)函數(shù)值累加，最后根據(jù)累加值的大小判定總體歷史擬合情況，進(jìn)而在合理范圍內(nèi)調(diào)參，使擬合符合率達(dá)到最高。另外根據(jù)擬合結(jié)果，結(jié)合產(chǎn)液量、注入量及壓力等對(duì)三維地質(zhì)模型進(jìn)行修正。

其中，n——有效時(shí)間步，d；ωi——第i個(gè)時(shí)間步的權(quán)重系數(shù)，%；Mi——實(shí)測(cè)壓力值，MPa；Si——模擬壓力值，MPa；σi——第i次的觀測(cè)誤差，MPa。

利用該方法對(duì)產(chǎn)油量、壓力和含水率等主要參數(shù)進(jìn)行歷史擬合（圖5），該區(qū)含水率和產(chǎn)油量的模擬值與實(shí)際值符合較好。通過數(shù)值模擬預(yù)測(cè)，塔河4區(qū)剩余油飽和度分布如圖6所示，該預(yù)測(cè)結(jié)果與地質(zhì)認(rèn)識(shí)相符，特別是剩余油分布與大型溶洞位置較為相符，證明該區(qū)剩余油主要類型仍為洞頂油，同時(shí)，依據(jù)開發(fā)方案調(diào)整后的效果情況，對(duì)多學(xué)科油藏分析過程中的技術(shù)體系進(jìn)行了評(píng)價(jià)和完善。

圖5 塔河4區(qū)生產(chǎn)歷史擬合情況

圖6 塔河4區(qū)剩余油飽和度分布

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）利用多學(xué)科信息資料開展油藏分析研究，可對(duì)各學(xué)科信息數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)同表征、互相驗(yàn)證，深化對(duì)油藏的認(rèn)識(shí)，但在研究過程中也面臨著數(shù)據(jù)多樣化，成果難以融合等問題。

（2）根據(jù)塔河4區(qū)鉆井、巖心、地震、測(cè)井和生產(chǎn)動(dòng)態(tài)等多學(xué)科資料，建立了溶洞型、裂縫型以及裂縫－孔洞型儲(chǔ)集體的判別標(biāo)準(zhǔn)，并在此基礎(chǔ)上，建立了塔河4區(qū)三維地質(zhì)模型，同時(shí)通過數(shù)值模擬計(jì)算，對(duì)剩余儲(chǔ)量分布及剩余油飽和度分布進(jìn)行預(yù)測(cè)。

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TE319

A

1673－8217（2012）03－0060－03

2011－10－12；改回日期：2012－02－11

呂心瑞，工程師，碩士，1983年生，2010年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（華東）油氣田開發(fā)工程專業(yè)，主要從事油氣田開發(fā)相關(guān)工作。

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“碳酸鹽巖油田開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)”（2011ZX05014）。

劉洪樹