張小平 孫祥熙 蘇 燕 康保平 蔣宏偉

(1.中國石化西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院，成都 610081;2.阿什卡集團，北京 100101;3.中國石油集團鉆井工程技術(shù)研究院，北京 100195)

新場氣田須家河組須二氣藏斷層、裂縫發(fā)育，氣藏產(chǎn)水且產(chǎn)能分布嚴重不均;作為復雜的有水氣藏，隨著勘探開發(fā)的深入，應用三維地質(zhì)建模技術(shù)成為開發(fā)此類復雜氣藏的重要手段。然而，裂縫性油氣藏具有孔隙結(jié)構(gòu)復雜、非均質(zhì)性強的特征，給裂縫性油氣藏地質(zhì)模型的建立帶來了極大的不確定性，因此，不斷采用新技術(shù)，提高裂縫性油氣藏地質(zhì)建模的精細水平具有重要意義。Petrel地質(zhì)建模軟件在進行三維地質(zhì)建模方面具有一定的優(yōu)勢，但對裂縫建模有一定的困難;而FracFlow軟件在裂縫建模方面具有一定的優(yōu)勢。本文以新場氣田須家河組須二氣藏為研究對象，充分發(fā)揮兩軟件的優(yōu)勢，即利用Petrel地質(zhì)建模軟件完成儲層構(gòu)造和沉積相模型，采用相控建模方法完成基質(zhì)屬性三維地質(zhì)模型的建立，在此基礎上運用FracFlow裂縫建模軟件，對裂縫系統(tǒng)擬采用離散裂縫網(wǎng)絡技術(shù)完成裂縫系統(tǒng)模型的建立，從而得到儲層的包含基質(zhì)和裂縫系統(tǒng)的雙重介質(zhì)地質(zhì)模型。

1 氣藏地質(zhì)特征

新場構(gòu)造位于四川盆地西部坳陷中段鴨子河—孝泉—新場—合興場—豐谷北東東向構(gòu)造帶之中段，其南為彭州 — 德陽向斜，北為梓潼、金山鋪向斜。西為鴨子河構(gòu)造，東為東泰、合興場構(gòu)造。孝泉—新場—豐谷北東向構(gòu)造帶整體表現(xiàn)為西高東低。在該構(gòu)造帶內(nèi)發(fā)育有近斜列展布的孝泉—新場構(gòu)造帶和高廟子—豐谷構(gòu)造帶，在這2個斜列的構(gòu)造帶的結(jié)合部位與合興場—石泉場南北向構(gòu)造帶交錯、復合，形成較為復雜的構(gòu)造形態(tài)。須二孔隙發(fā)育程度極差，孔隙度均小于10%;儲層基質(zhì)滲透性也極差，滲透率普遍低于0.1×10-3μm2，只有當裂縫發(fā)育時，才表現(xiàn)出較高的滲透性，須二氣藏屬于典型的致密儲層［1-2］。

2 地質(zhì)建模

2.1 基質(zhì)模型

2.1.1 構(gòu)造模型

應用Petrel地質(zhì)建模軟件，根據(jù)構(gòu)造精細解釋，結(jié)合井筒地質(zhì)分層數(shù)據(jù)、斷點數(shù)據(jù)、地震標定和地質(zhì)分層，劃分斷層，確定全區(qū)斷裂體系的分布及目的層段頂?shù)捉缑?。用地震確定的頂?shù)捉缑鏄?gòu)造圖控制約束等時沉積單元(對應段)的頂面構(gòu)造，建立三維構(gòu)造模型(圖1(a))，它是進一步精細刻畫地層框架內(nèi)部儲層及其屬性參數(shù)空間發(fā)育特征的物質(zhì)基礎［3-4］。

2.1.2 沉積微相分布模型

河流三角洲是須家河組儲集砂體的主要沉積類型，須二段以三角洲平原 — 前緣沉積為主。三角洲平原沉積微相以分流河道沉積為主，部分河口壩、河道側(cè)積、遠砂壩以及分流間灣沉積;三角洲前緣微相主要以水下分流河道為主，部分河口壩、遠砂壩以及湖泊微相沉積。

對于河道的模擬，多數(shù)都采用布爾模擬算法，它可以較好地再現(xiàn)巖性空間的分布形態(tài)。同時，布爾模擬算法也需要較長的模擬時間，因此，綜合考慮，本區(qū)相建模采用的是序貫指示模擬方法。

砂:將水下分流河道微相與河道側(cè)積微相組合為一個相體。

細砂:將河口壩微相與遠砂壩微相組合為一個相體。

泥:將三角洲平原漫溢砂、前緣席狀砂微相和分流間灣、淺湖微相組合為一個相體。按上述建模方法建立了巖相在三維空間中的分布模型(圖1(b))。

圖1 新場須二構(gòu)造模型、沉積微相模型

2.1.3 相控儲層參數(shù)模型

一般情況下巖石物理模型要受沉積相的約束，這將約束儲層巖石物理參數(shù)。利用沉積微相的研究成果，在沉積微相分布模型建立之后，采取沉積微相分布模型控儲層建模方法，這種方法稱之為相控建模［5-6］。分小層、分微相統(tǒng)計各種物性參數(shù)分布特征，然后利用序貫高斯模擬方法分別進行模擬(其建模優(yōu)點同前相建模)，建立了研究區(qū)的孔隙度模型和滲透率模型，其擬合數(shù)據(jù)精度分析見圖2。

分相確定各種屬性(孔隙度、滲透率)變差函數(shù)模型以后，采取序貫高斯模擬法，建立井點的屬性三維隨機模型(圖3)。

圖2 須二氣藏儲層孔隙度、滲透率三維模型擬合數(shù)據(jù)精度分析圖

圖3 新場須二POR、Perm模型

將所得儲層孔隙度和滲透率粗化，得到可供后期數(shù)值模擬研究所用的氣藏儲層的基質(zhì)模型。

2.2 裂縫模型

運用ESSCA公司最新研發(fā)的專用于裂縫建模的FracFlow軟件，該軟件主要是在基于地震解釋的宏觀斷層、構(gòu)造解釋成果和基于單井解釋得到的微裂縫兩者之間相關(guān)性的分析和研究的基礎上，將地震信息和測井解釋結(jié)果有機的結(jié)合起來，建立斷層和裂縫三維地質(zhì)網(wǎng)格模型［7-8］。

2.2.1 網(wǎng)格體粗化

利用Petrel軟件得到的基質(zhì)模型進行初步的網(wǎng)格和屬性體的粗化，導入到FracFlow軟件中進一步進行斷層、構(gòu)造、裂縫的分析和基質(zhì)+裂縫建模。

2.2.2 斷層和構(gòu)造分析

利用Petrel建模結(jié)果在FracFlow軟件中拾取斷層，并對斷層進行分組。將斷層分為東西向和南北向2組(圖4)。結(jié)合斷層分析和構(gòu)造層面的曲率分析，研究受斷層控制的裂縫密度分布模型(圖5)，裂縫可能發(fā)育區(qū)域主要分布在研究工區(qū)的中部和東部，工區(qū)中部為裂縫最發(fā)育地帶，其次為東部，西部裂縫不發(fā)育。

圖4 斷層分組(東西向、南北向)圖

圖5 受斷層和構(gòu)造控制的裂縫密度分布模型

2.2.3 單井裂縫分析

對測井解釋得到的單井裂縫進行統(tǒng)計和分析，認為裂縫在北東方向(68°附近)和近南北方向(148°附近)裂縫相對較為發(fā)育，對選擇的裂縫進行分組(圖6)，與南北向斷層發(fā)育方向一致的裂縫設為主方向，與東西向裂縫發(fā)育方向一致的裂縫設為次方向。

充分考慮儲層構(gòu)造、斷層發(fā)育情況及儲層巖相特征等有可能影響裂縫發(fā)育的因素，對分組以后的裂縫進行裂縫密度與裂縫連通性分析可知，裂縫密度與斷層、巖相、曲率的相關(guān)程度較高。

圖6 裂縫分組(主方向、次方向)圖

2.2.4 大尺度裂縫(亞斷層)模擬

結(jié)合前面得到的斷層分析結(jié)果與地質(zhì)構(gòu)造中對斷層要素的統(tǒng)計分析，對東西向亞斷層各項參數(shù)取值分別為:傾角80°，傾角離散值12°;裂縫平均長度3 000 m，長度范圍2 000～5 000 m;裂縫寬度0.001 m;平均滲透率1×102μm2。對南北向亞斷層各項參數(shù)取值分別為:傾角80°，傾角離散值12°;裂縫平均長度2 600 m，長度范圍1 300～4 000 m;裂縫寬度0.001 m;平均滲透率1×102μm2。模擬結(jié)果如圖7(a)所示，顯示與斷層發(fā)育方向密切。

2.2.5 微裂縫模擬

在大尺度裂縫模擬的基礎上，結(jié)合前面的微裂縫統(tǒng)計分析結(jié)果，對新場須二微裂縫進行模擬。首先選擇關(guān)鍵區(qū)域(ZOI)，設置裂縫平均長度為10 m，裂縫開度0.000 1 m，裂縫滲透率500×10-3μm2;在確定與實際單井裂縫解釋相對應，并與實際生產(chǎn)情況相符的情況下，在全區(qū)進行整個網(wǎng)格格架內(nèi)的裂縫模擬。從其中一口典型井X856井的微裂縫模擬結(jié)果(圖7(b))來看，利用FracFlow軟件進行裂縫建模是切實可行的。模擬結(jié)果顯示微裂縫的發(fā)育與斷層發(fā)育密切相關(guān)。

圖7 大尺度裂縫、微裂縫模擬結(jié)果圖

2.2.6 裂縫模型

將上述建立的裂縫及斷層粗化至模型網(wǎng)格體中，其最終體現(xiàn)為網(wǎng)格體裂縫滲透率及裂縫孔隙度(圖8)，從而得到裂縫系統(tǒng)地質(zhì)模型，從模型上容易發(fā)現(xiàn)，裂縫滲透率、孔隙度的發(fā)育不均勻，原因是受斷層、巖相等的影響。

圖8 TX22裂縫滲透率、裂縫孔隙度分布圖

3 模型驗證

通過油氣藏數(shù)值模擬的歷史擬合證明，建立的模型是否符合生產(chǎn)歷史動態(tài)變化，從而確定模型的準確性。

新場氣田須二氣藏新856井區(qū)參與數(shù)值模擬的井有8 口(X101、X856、X853、X3、X2、X301、X201 和X202)，擬合效果都比較好。X856井產(chǎn)水量、壓力擬合曲線見圖9，新856井區(qū)部分單井擬合產(chǎn)水量、壓力誤差統(tǒng)計見表1。

圖9 X856井產(chǎn)水量、壓力擬合曲線圖

表1 新856井區(qū)部分單井擬合產(chǎn)水量、壓力誤差統(tǒng)計表

模型計算新856井區(qū)系統(tǒng)累積產(chǎn)氣12.425 5×108m3，和實際采氣量一致。計算累積產(chǎn)水31.38×104m3，與實際值28.88×104m3相比，相對誤差為8.7%。

從以上生產(chǎn)歷史擬合結(jié)果可看出，對單井生產(chǎn)歷史及新856井區(qū)整體生產(chǎn)歷史擬合的精度都較高，表明所建立的三維雙孔介質(zhì)地質(zhì)模型符合生產(chǎn)實際，能夠體現(xiàn)真實的儲層狀況，是可靠的。該地質(zhì)模型為指導新場氣田須二氣藏的開發(fā)奠定了一定基礎。

4 結(jié)論

(1)結(jié)合Petrel地質(zhì)建模軟件和FracFlow裂縫建模軟件，可以建立孔隙裂縫性儲層的雙重介質(zhì)三維地質(zhì)模型。

(2)裂縫密度與斷層、巖相、儲層層面曲率呈正相關(guān)。

(3)通過模型檢驗，尤其是油氣藏數(shù)值模擬歷史擬合與生產(chǎn)井的生產(chǎn)動態(tài)吻合較好，所建立的雙重介質(zhì)模型比較接近儲層真實狀況。

(4)模型為指導新場氣田須二氣藏的合理高效開發(fā)奠定了一定基礎。

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