趙力彬 石石 肖香姣 王海應(yīng) 張杰

1.中國(guó)石油塔里木油田公司勘探開發(fā)研究院 2.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院

庫(kù)車坳陷克深2氣藏裂縫—孔隙型砂巖儲(chǔ)層地質(zhì)建模方法

趙力彬1石石2肖香姣1王海應(yīng)1張杰1

1.中國(guó)石油塔里木油田公司勘探開發(fā)研究院 2.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院

目前，針對(duì)低滲透或致密裂縫—孔隙型砂巖儲(chǔ)層的地質(zhì)建模多局限于定性或半定量研究，通常的做法是將裂縫當(dāng)做基質(zhì)滲透率的增加因素來考慮，因而無法體現(xiàn)裂縫發(fā)育的方向性、不均一性，也無法描述連續(xù)合理的變化趨勢(shì)。為此，針對(duì)塔里木盆地庫(kù)車坳陷克深2氣藏儲(chǔ)集層為低孔隙度、低滲透率裂縫—孔隙型砂巖的實(shí)際情況，提出了一套將地質(zhì)、地震、測(cè)井等手段綜合一體化的裂縫—孔隙型砂巖儲(chǔ)層地質(zhì)建模方法。該方法首先利用地震、測(cè)井、巖心以及野外露頭數(shù)據(jù)，以區(qū)內(nèi)夾層分布為切入點(diǎn)建立巖性模型，并進(jìn)行相控參數(shù)建模；再通過構(gòu)造曲率法對(duì)該區(qū)裂縫的發(fā)育區(qū)帶進(jìn)行預(yù)測(cè)，并用其約束裂縫參數(shù)建模，從而建立了克深2氣藏裂縫性砂巖儲(chǔ)層的三維地質(zhì)模型。實(shí)際運(yùn)用效果證明，該方法所建模型符合地質(zhì)認(rèn)識(shí)規(guī)律，可量化儲(chǔ)層參數(shù)，適用于裂縫—孔隙型油氣藏評(píng)價(jià)階段稀井網(wǎng)條件下的地質(zhì)建模研究。

塔里木盆地 庫(kù)車坳陷 克深2氣藏 裂縫—孔隙型 儲(chǔ)集層 地質(zhì)建模 裂縫（巖石） 曲率 稀井網(wǎng)

對(duì)于低滲透或致密的裂縫—孔隙型砂巖儲(chǔ)層，裂縫的發(fā)育制約著儲(chǔ)層內(nèi)流體的滲流方向，是控制油氣富集和產(chǎn)能的主要因素［1］。目前，針對(duì)該類儲(chǔ)層的地質(zhì)建模多局限于定性或半定量研究，通用做法是將裂縫當(dāng)做基質(zhì)滲透率的增加因素來考慮，即在平面、剖面上劃分出不同程度的裂縫發(fā)育部位和層段，分層、分區(qū)塊給基質(zhì)滲透率一個(gè)增加值，以此作為裂縫的存在對(duì)宏觀滲透率的影響表現(xiàn)［2－3］，因而無法體現(xiàn)裂縫發(fā)育的方向性、不均一性，也無法描述連續(xù)合理的變化趨勢(shì)。為此，筆者針對(duì)塔里木盆地庫(kù)車坳陷克深2氣藏的實(shí)際情況，提出了一套將地質(zhì)、地震、測(cè)井等手段綜合一體化的裂縫—孔隙型砂巖儲(chǔ)層地質(zhì)建模方法。該方法以相控建模思路建立基質(zhì)屬性模型，而后以成像測(cè)井解釋的裂縫參數(shù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并將構(gòu)造曲率法裂縫預(yù)測(cè)結(jié)果作為約束條件模擬裂縫參數(shù)，從而建立了克深2氣藏裂縫性砂巖儲(chǔ)層的三維地質(zhì)模型。該方法所建模型符合地質(zhì)認(rèn)識(shí)規(guī)律，可量化儲(chǔ)層參數(shù)，適用于裂縫—孔隙型油氣藏評(píng)價(jià)階段稀井網(wǎng)條件下的地質(zhì)建模研究。

1 地質(zhì)背景

克深2氣藏位于庫(kù)車坳陷克拉蘇構(gòu)造帶克深區(qū)帶的克深1—克深2段，是繼克拉2、大北氣田后發(fā)現(xiàn)的又一個(gè)大型氣藏。該構(gòu)造為一個(gè)東西走向的長(zhǎng)軸背斜，產(chǎn)層埋深超過6 500 m，測(cè)試地層壓力在115 MPa以上，壓力系數(shù)可達(dá)1.7，屬于典型的深層高壓氣藏。該氣藏的主力含氣層位為下白堊統(tǒng)的巴什基奇克組，儲(chǔ)層厚度在300 m左右，主要為褐色中細(xì)砂巖。對(duì)該氣藏共做巖心樣品分析105塊次，其中有裂縫的樣品為5個(gè)，沒有裂縫的樣品有100個(gè)，孔隙度主值區(qū)間介于為4%～8%，平均為5.3%，滲透率主值區(qū)間介于0.1～5 m D，平均為1.8 mD，為低孔隙度、低滲透率氣藏。儲(chǔ)集層類型為裂縫—孔隙型，巖心裂縫線密度平均為4.4條／m，裂縫傾角主要分布在45°～90°，以網(wǎng)狀、高角度裂縫為主，平面分布不均。裂縫是克深2氣藏高產(chǎn)的地質(zhì)基礎(chǔ)。

2 構(gòu)造模型

克深2號(hào)構(gòu)造是巨厚膏鹽層之下受逆沖斷層控制的斷背斜構(gòu)造。為精細(xì)刻畫其構(gòu)造模型，建模時(shí)綜合了地震解釋的層面數(shù)據(jù)、斷層數(shù)據(jù)以及單井的細(xì)分層、斷點(diǎn)數(shù)據(jù)等，采用確定性建模與井間克里金插值相結(jié)合的方法，綜合建立了克深2氣藏的構(gòu)造模型（圖1）?？紤]工區(qū)面積及實(shí)際井距，該模型平面網(wǎng)格步長(zhǎng)取100 m×100 m，垂向網(wǎng)格細(xì)分為270個(gè)，一般可分辨出厚度大于0.5 m的單砂體及夾層，基本滿足了氣藏評(píng)價(jià)階段的地質(zhì)建模要求。

圖1 克深2氣藏構(gòu)造模型圖

3 基質(zhì)屬性模型

主要采用相控隨機(jī)建模方法建立克深2氣藏基質(zhì)屬性模型。巴什基奇克組的河道砂巖疊置關(guān)系復(fù)雜，橫向延伸范圍不好確定，考慮到資料的質(zhì)量情況，本次巖性建模主要從夾層入手，先建立小尺度夾層模型，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)巖性建模?？松?氣藏夾層發(fā)育規(guī)模主要參考了中國(guó)石油塔里木油田公司對(duì)氣藏鄰近的克拉蘇河露頭巴一段、巴二段的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)規(guī)律成果。露頭夾層按層次級(jí)別劃分，可分為以下3個(gè)層次。

1）巴三段頂部和巴二段頂部的初始湖泛及最大湖泛沉積泥巖。該類夾層泥巖質(zhì)純，厚度及分布范圍相對(duì)較大，夾層厚度介于1～3 m，橫向延展一般大于450 m，夾層寬厚比在150以上。

2）單河道砂體的頂部或河道間沉積的泥巖、粉砂質(zhì)泥巖。其單層厚度較薄，一般介于0.5～2 m，橫向延伸一般小于200 m，呈斷續(xù)狀分布，夾層寬厚比在100以上。

3）單河道砂體的底部或內(nèi)部的滯留沉積。該類夾層厚度多介于0.1～0.3 m，野外實(shí)測(cè)其延伸長(zhǎng)度小于50 m，呈斷續(xù)狀分布?？松?氣藏巴什基奇克組夾層發(fā)育類型與露頭基本相似，但考慮巖性建模精度問題，只對(duì)厚度相對(duì)較大的前兩類夾層進(jìn)行模擬。從統(tǒng)計(jì)規(guī)律上看，克深2氣藏夾層厚度主要分布在0.5～3 m，參考?xì)獠貎?nèi)部的夾層對(duì)比及露頭夾層的寬厚比，夾層寬度分布范圍取80～500 m，夾層長(zhǎng)寬比取3［1］，取夾層延展方向與物源方向一致，采用基于目標(biāo)的隨機(jī)建模方法進(jìn)行巖性模擬。圖2為巖性隨機(jī)建模的一個(gè)實(shí)現(xiàn)，泥巖夾層厚度較薄，橫向的分布連續(xù)性較差，與地質(zhì)認(rèn)識(shí)基本一致。

在巖性建模的基礎(chǔ)上進(jìn)行基質(zhì)孔隙度、滲透率建模。基質(zhì)孔隙度建模主要將巖性建模結(jié)果作為束縛條件，先分層段統(tǒng)計(jì)輸入、輸出數(shù)據(jù)的變化范圍及分布趨勢(shì)，平面上考慮用物源方向、縱向上用變差函數(shù)統(tǒng)計(jì)值作為約束，采用序貫高斯方法隨機(jī)模擬。對(duì)基質(zhì)滲透率的模擬與孔隙度的步驟基本一致，首先對(duì)其進(jìn)行對(duì)數(shù)變換，使其分布接近正態(tài)分布，用截?cái)喔咚鼓M方法進(jìn)行隨機(jī)模擬（圖2）。

4 裂縫參數(shù)模型

圖2 克深2氣藏孔隙度及巖性模型圖

從鉆井巖心、成像測(cè)井、儲(chǔ)層物性、生產(chǎn)測(cè)試等資料看，克深2氣藏儲(chǔ)層段裂縫較發(fā)育?？松?氣藏共有取心井3口，在長(zhǎng)度為19.84 m的巖心中見裂縫47條。3口成像測(cè)井解釋的裂縫密度介于0.32～1.91條／m，裂縫傾角主值區(qū)間40°～80°，走向近似東西，與構(gòu)造長(zhǎng)軸即克深2氣藏南北邊界斷層走向基本一致。102塊常規(guī)物性分析樣品中，裂縫樣品滲透率明顯高于非裂縫樣品（圖3）。另外，從生產(chǎn)測(cè)試情況的來看，克深2氣藏各井測(cè)試滲透率均較高，如克深201井20 m井段測(cè)試滲透率為28 mD，而巖心實(shí)測(cè)滲透率均值只有0.09 m D，說明儲(chǔ)層段裂縫發(fā)育，而且可以溝通大套儲(chǔ)集層，明顯改善儲(chǔ)層滲流能力。

圖3 克深2氣藏巖心實(shí)測(cè)孔隙度、滲透率關(guān)系圖

4.1 裂縫預(yù)測(cè)

克深2氣藏由于發(fā)育上千米厚的膏鹽巖地層，同時(shí)又為山前高陡構(gòu)造，氣藏的地震資料品質(zhì)較差，一般較難用于儲(chǔ)層及裂縫的預(yù)測(cè)研究［4］。目前，針對(duì)該類型氣藏，多從裂縫成因角度對(duì)其進(jìn)行定性預(yù)測(cè)，如常用的有構(gòu)造應(yīng)力模擬法、構(gòu)造曲率法［5－8］。研究中主要采用構(gòu)造曲率法對(duì)克深2氣藏天然裂縫進(jìn)行預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果和分布規(guī)律符合單井測(cè)井及試井解釋成果。

構(gòu)造曲率法是進(jìn)行構(gòu)造拉張裂縫分布評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)的傳統(tǒng)方法［9］。一般可采用2種方法求曲率值：①利用經(jīng)鉆井校正后的構(gòu)造剖面圖編制巖層的曲率圖；②根據(jù)地震剖面圖或地震構(gòu)造圖，用計(jì)算方法（傾角變化率法、三點(diǎn)圓弧法、五點(diǎn)曲線擬合法、極值主曲率法、垂直二次微商法等）求取、編制巖層的曲率圖。編制出巖層的曲率圖后，再評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)構(gòu)造拉張裂縫的分布情況［10］。本次研究是采用經(jīng)過井點(diǎn)校正的構(gòu)造圖來進(jìn)行曲率計(jì)算的。網(wǎng)格化的層面曲率計(jì)算有很多種方法，當(dāng)層面在解釋工作站上是以網(wǎng)格的形式建立時(shí)，非常適合曲率的計(jì)算，本次研究采用差分法來確定曲率（圖4）。

過層面上某一點(diǎn)有無窮多個(gè)正交曲率，但只有一個(gè)曲率最大，稱為極大曲率Kmax（也即主曲率）。若已知點(diǎn)0、1、2、3、4、5、6、7、8共9個(gè)點(diǎn)的高程，則0點(diǎn)的主曲率Kmax可用下式表示：

式中各參數(shù)可用差分法由下式求得：

圖4 差分法確定曲率示意圖

根據(jù)以上方法計(jì)算構(gòu)造主曲率值，得到氣藏頂面構(gòu)造主曲率等值線圖，如圖5所示。由圖5可見，克深2氣藏構(gòu)造主曲率值主要分布在0.000 2～0.000 4之間，斷層附近及地層形態(tài)急劇彎曲變化的區(qū)域曲率值較大。從單井上看，A5井曲率值最大，其次是A4井，最小的是A2井，反映的規(guī)律與成像測(cè)井的裂縫解釋規(guī)律完全一致（FMI成像測(cè)井裂縫密度：A5為1.9條／m、A4為0.82條／m、A2為0.32條／m），說明在現(xiàn)階段將構(gòu)造主曲率法用于克深2氣藏的裂縫預(yù)測(cè)是行之有效的。

圖5 最大主曲率圖

4.2 裂縫建模

裂縫滲透率和產(chǎn)狀參數(shù)建模主要以克深2氣藏成像測(cè)井解釋的裂縫參數(shù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，但由于測(cè)井僅能刻畫氣層縱向變化規(guī)律，對(duì)于滲透率級(jí)別缺乏有效刻度，因而筆者首先用單井試井解釋的滲透率對(duì)其進(jìn)行校正，然后將其粗化至數(shù)值模擬網(wǎng)格，并將其與構(gòu)造主曲率進(jìn)行相關(guān)性分析。裂縫參數(shù)建模主要采用序貫高斯及截?cái)喔咚狗椒▽?duì)裂縫孔隙度、滲透率進(jìn)行模擬。圖6為克深2氣藏白堊系巴什基奇克組裂縫滲透率模型的一個(gè)實(shí)現(xiàn)，其滲透率值主要分布在2～20 mD，與試井解釋的滲透率（0.3～28 mD）區(qū)間基本一致。其中，A5井的裂縫滲透率可以高達(dá)30 mD，A4滲透率在10 mD左右，而A2井的滲透率不到5 mD，與成像測(cè)井、試井解釋結(jié)果及構(gòu)造主曲率預(yù)測(cè)的裂縫發(fā)育區(qū)帶基本相同。

圖6 裂縫滲透率模型圖

5 結(jié)束語

裂縫性砂巖儲(chǔ)集層三維地質(zhì)建模是一項(xiàng)綜合性研究工作，需要綜合地質(zhì)、測(cè)井、地震、巖心、露頭以及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)等多方面資料和手段，才能建立符合實(shí)際地質(zhì)情況的三維模型。本次所建模型定量描述了克深2氣藏儲(chǔ)層基質(zhì)物性及裂縫參數(shù)的空間展布，為該氣藏評(píng)價(jià)、試采井位部署（如A5等裂縫發(fā)育井區(qū)是最有利的生產(chǎn)井部署區(qū)）以及開發(fā)機(jī)理數(shù)模研究等提供了依據(jù)，取得了較好的效果，并總結(jié)出了一套適用于裂縫性油氣藏評(píng)價(jià)階段稀井網(wǎng)條件下的建模方法。

［1］賈愛林，肖敬修.油藏評(píng)價(jià)階段建立地質(zhì)模型的技術(shù)與方法［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2002.

［2］賈愛林.中國(guó)儲(chǔ)層地質(zhì)模型20年［J］.石油學(xué)報(bào)，2011，32（1）：181－188.

［3］邵長(zhǎng)金，李志航，汪小宇，等.低滲透氣藏相對(duì)滲透率影響因素的孔隙網(wǎng)絡(luò)模型［J］.天然氣工業(yè)，2010，30（7）：36－38.

［4］徐振平，李勇，馬玉杰，等.塔里木盆地庫(kù)車坳陷中部構(gòu)造單元?jiǎng)澐中路桨概c天然氣勘探方向［J］.天然氣工業(yè)，2011，31（3）：31－36.

［5］周新桂，張林炎，范昆.油氣盆地低滲透儲(chǔ)層裂縫預(yù)測(cè)研究現(xiàn)狀及進(jìn)展［J］.地質(zhì)論評(píng)，2006，52（6）：6－11.

［6］張景和，孫宗頎.地應(yīng)力、裂縫測(cè)試技術(shù)在石油勘探開發(fā)中的應(yīng)用［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2001：38－123.

［7］李志勇，曾佐勛，羅文強(qiáng).褶皺構(gòu)造的曲率分析及其裂縫估算——以江漢盆地王場(chǎng)褶皺為例［J］.吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：地球科學(xué)版，2004，34（4）：517－521.

［8］李志勇，曾佐勛，羅文強(qiáng).裂縫預(yù)測(cè)主曲率法的新探索［J］.石油勘探與開發(fā)，2003，30（6）：83－85.

［9］曾錦光，羅元華，陳太源.應(yīng)用構(gòu)造面主曲率研究油氣藏裂縫問題［J］.力學(xué)學(xué)報(bào)，1982（2）：202－206.

［10］馬如輝.致密砂巖儲(chǔ)層的裂縫預(yù)測(cè)［J］.天然氣工業(yè)，2005，25（10）：36－37.

Geologic modeling of fractured and porous sandstone reservoirs in the Keshen－2 gas pool of the Kuqa Depression，Tarim Basin

Zhao Libin1，Shi Shi2，Xiao Xiangjiao1，Wang Haiying1，Zhang Jie1
（1.Exploration and Development Research Institute，Tarim Oilfield Company，PetroChina，Korla，Xinjiang 841000，China；2.Exploration and Development Research Institute，PetroChina，Langfang，Hebei 065007，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME 32，ISSUE 10，pp.10－13，10／25／2012.（ISSN 1000－0976；In Chinese）

At present，the geologic modeling of low permeability or tight fractured and porous sandstone reservoirs is qualitative or semi－quantitative in nature.Generally，the fractures are regarded as a factor of enhancing matrix permeability，thus neither their orientation，heterogeneity nor their continuous variation can be rationally integrated in the model.As the reservoirs in the Keshen－2 gas pool of the Kuqa Depression，Tarim Basin，are fractured and porous sandstones with low permeability and low porosity，a comprehensive modeling method with geologic，seismic and logging data integrated is proposed for this type of sandstone reservoirs with dual－porosity system.First，by use of seismic，logging，core and outcrop observation data，a lithologic model is built according to the distribution of interbeds in the study area，and the facies－controlled petrophysical parameter modeling is performed.Then，the structure curvature method is used to predict the distribution of fractures，and the fracture parameters constrained are identified in modeling.Finally，a 3D geologic model is built for the sandstone reservoirs in the Keshen－2 gas pool.Results of field application show that models built with this method can reveal the real geologic conditions，quantify reservoir parameters，and will be used to evaluate the fractured and porous reservoirs with sparse well spacing.

Tarim Basin，Kuqa Depression，Keshen－2 gas pool，fractured－porous type，reservoir，geologic modeling，fracture（rock），curvature，spaese well spacing

趙力彬等.庫(kù)車坳陷克深2氣藏裂縫—孔隙型砂巖儲(chǔ)層地質(zhì)建模方法.天然氣工業(yè)，2012，32（10）：10－13.

10.3787／j.issn.1000－0976.2012.10.003

趙力彬，1979年生，工程師，碩士；畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（北京），從事開發(fā)地質(zhì)研究工作，擔(dān)任副項(xiàng)目長(zhǎng)。地址：（841000）新疆維吾爾自治區(qū)庫(kù)爾勒市中國(guó)石油塔里木油田公司勘探開發(fā)研究院。電話：（0996）2174814。E－mail：zhaolb－tlm＠petrochina.com.cn

（修改回稿日期 2012－08－06 編輯 居維清）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2012.10.003

Zhao Libin，engineer，born in 1979，is engaged in research of development geology.

Add：Korla，Xinjiang 841000，P.R.China

E－mail：zhaolb－tlm＠petrochina.com.cn