李會(huì)娟，肖宏躍，張嘯楓，王 博

（1.成都理工大學(xué)地球物理學(xué)院，四川 成都 610059；2.成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都610059）

隨著油氣勘探進(jìn)程的深入，勘探對(duì)象由常規(guī)油氣藏向復(fù)雜油氣藏及非常規(guī)油氣藏轉(zhuǎn)移，勘探領(lǐng)域也由碎屑巖轉(zhuǎn)向海相碳酸鹽巖。四川盆地五百梯氣田W區(qū)塊石炭系黃龍組氣藏儲(chǔ)層受沉積、成巖及構(gòu)造運(yùn)動(dòng)共同制約，發(fā)育海侵背景下碳酸鹽巖裂縫—溶蝕孔隙型氣藏，已有的勘探成果表明W區(qū)塊石炭系黃龍組氣藏受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制，發(fā)育多條西傾逆斷層，形成向南逐漸下傾的多級(jí)斷階，各斷階伴有牽引撓褶，使得氣藏層間連通性變得更差，嚴(yán)重制約了下一步的勘探與開發(fā)。為解決這一關(guān)鍵性問題，本次研究以研究區(qū)鉆井、錄井、取心及測(cè)井資料為基礎(chǔ)，采用三維地質(zhì)建模技術(shù)進(jìn)行氣藏儲(chǔ)層三維地質(zhì)模擬，更為真實(shí)還原氣藏地下原始狀態(tài)[1-2]，為下一步勘探工作提供更為充分的地質(zhì)依據(jù)。國(guó)內(nèi)外研究成果表明三維地質(zhì)建模技術(shù)不僅可以進(jìn)行準(zhǔn)確的地層劃分[3]，還可以根據(jù)地表露頭資料結(jié)合高品質(zhì)井控資料進(jìn)行地層厚度及空間展布特征描述[4-5]，同時(shí)三維地質(zhì)建模還可以采用邊界元法模型計(jì)算任意斷裂的應(yīng)力傳播方向[6]，并對(duì)復(fù)雜應(yīng)力場(chǎng)中進(jìn)行多邊形斷裂系統(tǒng)研究，具有重要實(shí)用價(jià)值和理論意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

W區(qū)塊由于受加里東運(yùn)動(dòng)影響，揚(yáng)子海盆于志留紀(jì)末抬升，缺失泥盆系和下石炭統(tǒng)，直到晚石炭世黃龍期（達(dá)拉期）才又接受沉積。早期（C2hl1）海水入侵形成薩勃哈沉積；中期（C2hl2）海侵?jǐn)U大，發(fā)生大面積的海侵沉積作用，形成海灣陸棚沉積；晚期（C2hl3）海域范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，形成深水的開闊海灣沉積環(huán)境[7]。結(jié)合前人研究成果表明，海灣陸棚沉積中的濱外淺灘亞相地層為最重要的油氣勘探層段，生屑灘、砂屑灘、粒屑灘（復(fù)合顆粒灘）為最有利儲(chǔ)層發(fā)育的微相[8]，儲(chǔ)層巖性主要為顆粒白云巖和粉、細(xì)晶白云巖。W區(qū)塊石炭系地層埋藏較深，地面露頭少，質(zhì)量差，不具備縫、洞的觀察和描述條件，無法進(jìn)行地面裂縫特征研究，根據(jù)野外剖面、巖心和室內(nèi)鏡下巖石薄片鑒定分析，W區(qū)塊石炭系氣藏裂縫有兩種類型：有效縫和充填縫（有效縫為地層中未被充填或半充填的裂縫，它是地下油氣滲流的主要通道）。W區(qū)塊主要為有效縫，充填縫較少。各井有效縫平均密度為8.91條/m，單井平均有效縫密度在0.64～31.61條/m，W區(qū)塊有效縫發(fā)育程度高，非均質(zhì)性強(qiáng)。

2 地質(zhì)模型的方法

在對(duì)單井分層合理劃分研究基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域黃龍組1段和3段存在一定程度的地層缺失，因此，采用協(xié)同克里金方法建立了各小層構(gòu)造層面，結(jié)合井點(diǎn)分層數(shù)據(jù)生成構(gòu)造模型[9]。針對(duì)黃龍?jiān)缙谡舭l(fā)作用強(qiáng)烈，為薩勃哈沉積環(huán)境，黃龍中期海侵范圍逐漸擴(kuò)大，由薩勃哈沉積環(huán)境逐漸轉(zhuǎn)化為局限—半局限—開闊海灣環(huán)境的沉積特點(diǎn)，采用序貫指示模擬方法建立有效儲(chǔ)層骨架模型和沉積微相模型。在沉積微相控制下，結(jié)合儲(chǔ)層物性平面物性展布和地震反演成果，采用算法穩(wěn)健的序貫高斯模擬方法建立儲(chǔ)層孔隙度、滲透率、飽和度、有效儲(chǔ)層等參數(shù)模型[10]，在地震數(shù)據(jù)體基礎(chǔ)上，并利用螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)，預(yù)測(cè)了W區(qū)塊大尺度裂縫發(fā)育狀況。

3 地質(zhì)模型的建立

收集整理研究區(qū)目的層54口井的鉆、測(cè)、試及分析化驗(yàn)數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換成與軟件相兼容的數(shù)據(jù)格式。本次建模工區(qū)目的層為石炭系黃龍組地層，面積約515.2 km2，縱向上目的層共劃分為5個(gè)模擬層，黃龍組3段1層、黃龍組2段3層、黃龍組1段1層，地層平均厚度約42m左右，為了充分體現(xiàn)儲(chǔ)層的縱向非均質(zhì)性，設(shè)定網(wǎng)格縱向步長(zhǎng)為1m，橫向步長(zhǎng)為100m，形成了280×184×42的網(wǎng)格系統(tǒng)，工區(qū)內(nèi)三維網(wǎng)格數(shù)為2，163，840。

3.1 構(gòu)造模型

W區(qū)塊構(gòu)造屬于川東大天池高陡構(gòu)造帶北傾末端的一個(gè)局部構(gòu)造，為一短軸狀背斜，長(zhǎng)約24 km，東西最寬處約6.5 km，該背斜軸向?yàn)楸睎|向，構(gòu)造東北端舒展、西南端收斂，單層層面最低點(diǎn)與最高點(diǎn)高差約2 199.72m左右，地層傾角較大。工區(qū)內(nèi)發(fā)育13條斷層，主要斷層組系為北東向，為走向傾軸逆斷層，特點(diǎn)是斷距大（160～940m）、延伸長(zhǎng)（10～30 km）；構(gòu)造西南端斷距大（900m），向東北端斷距逐漸變小，直至消失。北西走向斷層多發(fā)育于北西鼻凸或鼻狀構(gòu)造西翼，一般為傾軸逆斷層，規(guī)模較小，延伸不遠(yuǎn)。根據(jù)地質(zhì)認(rèn)識(shí)建立了三維構(gòu)造模型（圖1）。

3.2 沉積相建模

此次有效儲(chǔ)層相模型的建立是在前期地質(zhì)與地球物理有效儲(chǔ)層相特征及展布規(guī)律的基礎(chǔ)上，利用單井測(cè)井解釋有效儲(chǔ)層相，通過相概率、相序、相與其他屬性之間的關(guān)系和相分布變差函數(shù)分析，運(yùn)用基于象元的序貫指示模擬方法和協(xié)同克里金方法而實(shí)現(xiàn)的（圖2）。有效儲(chǔ)層相平面上主要呈東西—南北向（北偏東30°）分布，平面上有效儲(chǔ)層橫向發(fā)育較連續(xù)，儲(chǔ)層平面連通性好。C2hl3主要為深水的開闊海灣沉積環(huán)境，主體發(fā)育一套低能的潮下靜水泥微相沉積，在此背景上僅在TD2井區(qū)發(fā)育面積不大的粒屑灘（復(fù)合顆粒灘）微相沉積。整體上，有利儲(chǔ)層發(fā)育的淺灘微相相比黃龍組二段規(guī)模要小，分布范圍更局限。北部、西部和西南部為剝蝕缺失區(qū)，儲(chǔ)層發(fā)育較差。C2hl2在濱外潮下靜水泥沉積區(qū)背景上廣泛地發(fā)育有生屑灘、砂屑灘、粒屑灘（復(fù)合顆粒灘）微相帶，是主要的有效儲(chǔ)層相發(fā)育區(qū)。C2hl1總體上為蒸發(fā)潮坪環(huán)境，儲(chǔ)層發(fā)育較差。

圖1 黃龍組三段（C2hl3）頂面構(gòu)造三維立體圖Fig.1 Top surface constructed 3D graph of 3rd member of Huanglong formation(C2hl3)

圖2 W區(qū)塊石炭系黃龍組沉積微相建模流程圖Fig.2 Sedimentary microfacies modeling flow chart of Carboniferous Huanglong formation in block W

3.3 相控屬性建模

相控屬性模型是在相模型的基礎(chǔ)上，分析各相的儲(chǔ)層屬性參數(shù)分布特征，運(yùn)用基于象元的序貫高斯模擬隨機(jī)建模方法和協(xié)同克里金方法，在相分布模型的約束下建立的[11]（圖3）。儲(chǔ)層屬性參數(shù)分布模型的建立主要包括孔隙度分布模型、滲透率分布模型和流體飽和度分布模型。儲(chǔ)層屬性參數(shù)模型的建立分三步完成，即測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)離散化、離散化數(shù)據(jù)分析和模型的實(shí)現(xiàn)。

圖3 相控孔隙度建模流程圖Fig.3 Modeling flowchart of phased porosity

圖4 大尺度裂縫預(yù)測(cè)方法綜合圖Fig.4 Comprehensive map of large-scale fracture prediction method

4 大尺度裂縫預(yù)測(cè)

結(jié)合實(shí)際工區(qū)的分布情況，定義螞蟻?zhàn)粉櫟墓^(qū)范圍為：inline96～876、xiline132～502、z方向 966～2 210 ms。把三維地震反演速度場(chǎng)數(shù)據(jù)載入Petrel軟件，定義初始的螞蟻分布邊界為7個(gè)voxel（地震面元），定義覓食路線的偏移度為2，定義螞蟻搜索的步長(zhǎng)為3個(gè)Voxel，定義非法范圍為3，定義法定范圍為2，定義搜索終止的門檻值為60%。通過螞蟻的類型及追蹤路徑參數(shù)優(yōu)化，獲得整個(gè)三維地震數(shù)據(jù)體的差異體，結(jié)合單井巖心分析數(shù)據(jù)和裂縫成像數(shù)據(jù)體的共同約束，進(jìn)行小斷層屬性的提取，并通過修改方位角、傾角限制、直方統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)[12]，獲得微小斷層片三維數(shù)據(jù)體，進(jìn)而直接獲得五百梯區(qū)塊石炭系三維裂縫幾何模型（圖4）。

該區(qū)塊石炭系氣藏裂縫類型按成因可分為構(gòu)造縫、溶蝕縫和成巖縫等，其中構(gòu)造縫是石炭系氣藏最主要的裂縫類型。該區(qū)塊石炭系氣藏裂縫總體很發(fā)育，但各井間裂縫發(fā)育程度的差異卻很大，平面上裂縫主要發(fā)育在背斜軸部、靠近大斷層附近，以及TD62-TD69井一帶，而在構(gòu)造的翼部和端部裂縫不發(fā)育，此次螞蟻體追蹤的大尺度裂縫與地質(zhì)認(rèn)識(shí)一致。根據(jù)各井巖心裂縫分層統(tǒng)計(jì)，裂縫在C2hl2段相對(duì)較發(fā)育，各井平均裂縫密度為9.71條/m，而C2hl3段和C2hl1段相對(duì)差些，平均裂縫密度分別為8.15條/m和8.87條/m，螞蟻?zhàn)粉櫧Y(jié)果與巖性觀察結(jié)果一致。

5 結(jié)論

1）工區(qū)儲(chǔ)層優(yōu)勢(shì)相縱向上主要發(fā)育在C2hl2-2小層，且橫向發(fā)育較連續(xù)，儲(chǔ)層平面連通性好。最有利的生屑灘、砂屑灘、粒屑灘等儲(chǔ)集微相帶主要集中在TD65-TD60-TD69井區(qū)。

2）綜合運(yùn)用相控序貫高斯模擬法建立了孔隙度、滲透率和流體飽和度等儲(chǔ)層屬性參數(shù)模型，縱向上C2hl2-2的屬性參數(shù)最好，平面上TD65-TD60-TD69井區(qū)屬性參數(shù)好，見圖3孔隙度參數(shù)模型中的紅色區(qū)域。

3）利用三維地震資料，并結(jié)合螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)建立了裂縫預(yù)測(cè)模型，裂縫主要發(fā)育在主體構(gòu)造軸部和附近，以及TD62-TD69井一帶，而在構(gòu)造的低緩翼部裂縫不發(fā)育，見圖4中裂縫幾何模型。

4）2012年新投產(chǎn)的MX005-H3井獲高產(chǎn)工業(yè)氣流，且該井實(shí)際地質(zhì)情況與預(yù)測(cè)結(jié)果基本吻合，通過建模深化了W區(qū)塊氣田地質(zhì)認(rèn)識(shí)，實(shí)現(xiàn)了氣田難采儲(chǔ)量的有效動(dòng)用。

[1]明鏡.三維地質(zhì)建模技術(shù)研究[J].地理與地理信息科學(xué)，2011，27（4）：15-17.

[2]曾文波，朱元超，馬春，等.三維地質(zhì)建模與儲(chǔ)量估算在印尼某鐵礦的應(yīng)用研究[J].地質(zhì)學(xué)刊，2011，35（2）：161-162.

[3]Cao Liang,Li Xiaozhao,Tacher L,et al.Three-dimensional geological modeling based on division of engineering geological strata units[J].Advanced Science Letters,2012,5(2)∶510-514.

[4]Donald S Sweetkind,Emilym Taylor,Craig A McCabe,et al.Three-dimensional geologic modeling of the Santa Rosa Plain,California[J].Geosphere,2010,6(3)∶237-274.

[5]Hou Enke,Deng Niandong,Zhang Zhihua,et al.Research on dynamic updating of three dimensional geological modeling based on the OO-Solid model[J].Journal of Coal Science and Engineering(China),2008,14(3)∶420-424.

[6]Meng Chunfang,Frantz Maerten,David D Pollard.Modeling mixed-mode fracture propagation in isotropic elastic three dimensional solid[J].International Journal of Fracture,2013,179(1-2)∶45-57.

[7]沈平，徐仁芬，李宗銀.川東五百梯氣田成藏條件及高效勘探經(jīng)驗(yàn)[J].天然氣工業(yè)，1988，18（6）：6-7.

[8]潘楊輝，鄭榮才，張兵.川東地區(qū)五百梯構(gòu)造帶長(zhǎng)興組有利儲(chǔ)集相帶預(yù)測(cè)[J].海洋地質(zhì)前沿，2012，28（1）：16-18.

[9]睢瑜，陳建國(guó)，趙江南.個(gè)舊高松礦區(qū)三維地質(zhì)建模及儲(chǔ)量估算[J].地質(zhì)找礦論叢，2011，26（3）：278-280.

[10]黃瑞婕，劉紅欣.基于三維地質(zhì)建模的斷裂構(gòu)造識(shí)別技術(shù)[J].石油天然氣學(xué)報(bào)，2010，32（2）：218-220.

[11]張海娜，杜玉山，常澗峰，等.應(yīng)用Petrel軟件建立復(fù)雜斷裂系統(tǒng)斷層模型[J].斷塊油氣田，2009，16（5）：46-47.

[12]Gong Jianya,Cheng Penggen,Wang Yandong.Three-dimensional modeling and application in geological exploration engineering[J].Computers and Geosciences,2004,30(4)∶391-404.