符幸子,徐守余,王淑萍,丁烽娟
(中國石油大學(華東)地球科學與技術(shù)學院,山東 青島 266580)
碳酸鹽巖油藏是世界上最重要的油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域之一,占已探明石油儲量的52%,全球油氣總產(chǎn)量的60%[1-2]。位于塔里木盆地北部二級構(gòu)造單元沙雅隆起南翼、阿克庫勒凸起斜坡上的塔河油田,其奧陶系碳酸鹽巖縫洞型儲層是我國第1個特大型的古生界海相碳酸鹽巖油田[3]。其在地質(zhì)歷史上經(jīng)歷了加里東—海西—喜山等多期構(gòu)造運動以及后期巖溶改造作用,形成了廣泛的巖溶發(fā)育區(qū)。為了描述其溶洞型儲集體在三維空間的展布規(guī)律,本文建立了溶洞儲集體的三維地質(zhì)模型。
本次建模所針對的研究工區(qū)為塔河油田六區(qū),位于塔河油田的西北角,北部邊界為TK672井,南部邊界為TK648井,西部邊界為TK684井,東部邊界為TK641井。建模所圈定的區(qū)域南北平均長約11 km,東西平均長約4.5 km,面積約為50 km2。
國內(nèi)對碳酸鹽巖儲層的建模研究始于最近幾年,時間較短,但經(jīng)過研究者們的努力,依然積累了一些寶貴的經(jīng)驗。例如,縱向上層系的“巖溶相控建?!焙蛢臻g的“多類型”建模原則[4];縱向上層系的“溶洞類型建?!焙汀安ㄐ螖?shù)據(jù)體”約束建模[5];利用 RMS振幅屬性提取技術(shù)建立溶洞模型[6];以高精度三維反演結(jié)果為基礎(chǔ),統(tǒng)計溶洞的反演阻抗區(qū)間值作為溶洞概率分布體來建模[7];溶洞相多點統(tǒng)計學建模方法[8]等。 本次建模借鑒前人的研究成果,根據(jù)工區(qū)可利用的資料以及建模的可操作性,注重地質(zhì)理論的指導,提出遵循“成因控制”的原則,分析溶洞的成因類型,從而建立溶洞型儲集體的三維成因模型。建模流程如圖1所示。
王玉江(1970-),男,博士,教授,主要研究方向為新型建筑材料和信息功能材料。E-mail: wang_yu_jiang@163.com
圖1 碳酸鹽溶洞型儲集體建模流程
所謂“成因控制”,是指巖溶發(fā)育規(guī)律對建模的控制作用,即以溶洞的成因特征作為建模的地質(zhì)約束條件。根據(jù)現(xiàn)代巖溶理論,自地表向下,地下水動力逐漸減弱,巖溶發(fā)育強度也逐漸減弱,表現(xiàn)出明顯的分帶特征[9]。研究區(qū)地層垂向上自上而下可劃分為表層溶蝕帶、滲流溶蝕帶、徑流溶蝕帶、潛流溶蝕帶等4個帶,不同的巖溶帶發(fā)育不同成因類型的溶洞。
1)表層溶蝕帶屬于巖溶剖面結(jié)構(gòu)的最上層,位于不整合侵蝕面附近[10]。裸露原巖受到強風化淋濾作用而發(fā)生巖溶,大氣降水是表層溶蝕帶形成的主要動力。地表水沿著裂隙滲透溶蝕形成的直徑大于15 000 mm的溶洞,即落水洞。
1)整理總結(jié)塔河油田的井資料,結(jié)合前人研究成果,得出溶洞型儲集體在鉆井、錄井、測井上具有如下識別標志[14-17]。
3)徑流溶蝕帶位于地下潛水面附近。由于上部淋濾水的匯集,形成較強的地下徑流,產(chǎn)生強溶蝕作用,可形成具有一定規(guī)模的近水平溶洞[9-10]。其中:廳堂洞是徑流帶內(nèi)垮塌形成的規(guī)模較大的溶洞;水流匯聚于地下暗河的干流區(qū)域后形成的直徑大于5 000 mm的溶洞便是干流洞;地下暗河支流段受侵蝕形成的直徑介于500~5 000 mm的洞穴為支流洞;直徑小于500 mm的則稱之為末梢洞。
根據(jù)本文巖溶帶的劃分標準,即以不同巖溶帶的測井響應特征、地震反演剖面特征以及溶洞的發(fā)育特征為依據(jù),先從單井著手,定量劃分其巖溶帶,從而得出整個研究區(qū)的巖溶帶發(fā)育特征。
4.2.1 井震結(jié)合識別溶洞
表1 巖溶垂向分帶劃分依據(jù)
4)潛流溶蝕帶處于巖溶帶的最底層,水動力條件最弱,溶洞基本不發(fā)育。
2.質(zhì)量佳、毛料出成率高。世界藍寶石毛料出成率一般在20%左右,而昌樂藍寶石毛料一般高于50%,最高達80%,出成率遠高于世界水平。
3.演習前1 d:戰(zhàn)備等級轉(zhuǎn)換及物資轉(zhuǎn)運,按一級部署展開醫(yī)學中心基本指揮所,加強戰(zhàn)備值班。醫(yī)療隊接到命令后組織隊員快速集結(jié),進行攜行物品器材裝載。到達碼頭,組織物資裝載上艦,接收艦編醫(yī)務人員和艦載醫(yī)療設(shè)備,明確各人員分工。
1.1.1 納入標準 ①合并有Ⅰ型或2型糖尿病病史的患者;②符合手術(shù)指征擇期進行手術(shù)治療的患者;③年齡在25~65周歲之間的患者;④能夠良好配合臨床研究的患者;⑤擁有正常的語言溝通能力,能夠與醫(yī)護人員進行正常溝通;⑥知曉研究內(nèi)容,并同意參與的患者。
3)識別結(jié)果。依據(jù)測井解釋結(jié)果,塔河油田六區(qū)共73口井中,有31口井鉆遇溶洞,累計鉆遇溶洞220個。其中,位于表層溶蝕帶的溶洞有90個,位于滲流溶蝕帶的溶洞有45個,位于徑流溶蝕帶的溶洞有85個。
圖2 S74井巖溶垂向分帶特征
2)滲流巖溶帶。發(fā)育于距奧陶系頂面37~177 m處,厚度約140 m。巖性主要為黃灰色微晶砂屑灰?guī)r,砂屑體積分數(shù)隨著深度加深由45%左右逐漸減少,進而轉(zhuǎn)變?yōu)橐晕⒕橹?,體積分數(shù)達91%。該段自然伽馬值為3~80 API,深側(cè)向電阻率值為107.0~2 014.0 Ω·m,淺側(cè)向電阻率值為 97.0~1 956.0 Ω·m。 裂縫孔隙度為0.03%~0.25%,平均為0.08%;溶洞孔隙度為0.71%~2.82%,平均值為1.11%;總孔隙度為0.77%~3.07%,平均值為1.19%。5 556.84~5 564.07 m處發(fā)生井漏現(xiàn)象。
3)徑流巖溶帶。發(fā)育于距離奧陶系頂面177~219 m處,厚度為42 m。巖性為黃灰色微泥晶灰?guī)r、亮晶砂屑灰?guī)r,砂屑體積分數(shù)達85%。該段自然伽馬值5~52 API, 深側(cè)向電阻率值 7.0~5 440.0 Ω·m (一般小于400.0 Ω·m),淺側(cè)向電阻率值 5.0~5 059.0 Ω·m(一般小于120.0 Ω·m)。裂縫孔隙度 0.07%~0.47%, 平均0.20%;溶洞孔隙度0.87%~4.09%,平均值 1.98%;總孔隙度1.24%~4.16%,平均值2.18%。溶洞發(fā)育段:5 653.00~5 655.00 m,為完全充填溶洞,充填物為砂泥;5 677.00~5 678.50 m,部分充填溶洞,充填物為砂泥。
4)潛流巖溶帶。發(fā)育于距奧陶系頂面219 m以下,巖性以黃灰色微晶灰?guī)r為主,巖溶發(fā)育程度極弱。
系統(tǒng)用能包括蒸汽和電力,因此在節(jié)能計算時需要進行能源折算,按照上海市地方標準,電力折標系數(shù)取0.288 kgce/kWh。蒸汽均為飽和蒸汽,新鮮蒸汽比焓為2745kJ/kg,折標 系 數(shù) =2.745*0.03412=0.0937kgce/kg;再生蒸汽比焓為2679kJ/kg,折標系數(shù)=2.679*0.03412=0.0933kgce/kg。
巖溶分帶模型與常規(guī)碎屑巖中的地層模型相類似,即把巖溶帶視為“小層”,將巖溶帶分界面視為“地層”界面[13]。本次建模以奧陶系T74解釋層面經(jīng)過時深轉(zhuǎn)換后作為模型的頂面,縱向上將地層分為表層溶蝕帶、滲流溶蝕帶、徑流溶蝕帶、潛流溶蝕帶等4個帶。由于多數(shù)井未能鉆穿奧陶系,因此將其頂面下移250 m作為模型的底面。根據(jù)測井資料結(jié)合地震資料,識別鉆遇溶洞的井中不同巖溶帶的分界線,確定井上的分帶數(shù)據(jù),通過插值得到不同巖溶帶的分界面。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)研究區(qū)范圍(11 km×4.5 km)和目的層段厚度(約250 m),并考慮到計算機的計算承受能力,設(shè)計長2.0 m,寬2.0 m,高0.1 m的三維網(wǎng)格模型。據(jù)此,建立塔河油田六區(qū)的三維巖溶分帶模型(見圖3)。在此范圍內(nèi):表層巖溶帶分布于距離奧陶系頂面0~40 m,S80井段厚度最小,約為27 m,個別井厚度較大,如TK441井和TK668井,厚度分別為51,64 m;滲流溶蝕帶分布于距離奧陶系頂面30~140 m,TK622井段厚度最小約為 33 m,TK617井厚度最大約為 112 m,TK442,TK611,TK614,TK648等4口井未鉆至滲流溶蝕帶;徑流溶蝕帶分布于距離奧陶系頂面110~200 m,TK667井厚度最小約為51 m,S74井厚度最大達140 m,有多口井未鉆至此帶,如 TK686,TK679,TK684 井等;潛流溶蝕帶則分布于距離奧陶系頂面80~220 m,大部分井均未鉆至此帶。
圖3 三維巖溶分帶模型
巖溶垂向帶在測井曲線響應,鉆速,地下水徑流方式,巖溶作用類型,縫洞體的形態(tài)、分布、充填特征等方面存在差異(見表1),據(jù)此可進行研究區(qū)巖溶帶垂向上的劃分[10-12]。
井資料垂向上具有較高的分辨率,可作為建模的“硬數(shù)據(jù)”;地震資料橫向上具有較好的連續(xù)性,可作為建模中起約束作用的“軟數(shù)據(jù)”。
2)滲流溶蝕帶位于表層溶蝕帶以下至潛水面附近。地表水受重力或水力梯度作用,沿斷層或裂隙向下淋濾、溶蝕,形成一系列垂直或高角度的溶蝕縫及溶蝕孔洞[9-10]。
——鉆井、錄井。鉆時減小、鉆具放空、鉆速加快、泥漿漏失、井涌、井噴、無法取心及測井等,是識別大型溶洞的重要標志。
——測井。溶洞段測井曲線(見圖4a)通常表現(xiàn)為:井徑明顯擴大;聲波時差幅值明顯增高;電阻率值明顯降低,深淺雙側(cè)向電阻率出現(xiàn)明顯的正差異;中子孔隙度圖增大;密度值降低;自然伽馬能譜曲線呈“弓”形,鈾含量值高于圍巖。成像測井圖(見圖4b)上,溶洞顯示為較大的不規(guī)則星點分布的深色團塊。
圖4 溶洞測井識別標志
2)地震反射剖面。溶洞在地震反射剖面上主要表現(xiàn)為串珠狀特征(見圖5)。
圖5 地震反射剖面
1)表層巖溶帶。發(fā)育于奧陶系頂面至以下37 m處,厚度約37 m。巖性主要為黃灰色微晶砂屑灰?guī)r,砂屑體積分數(shù)達75%以上。該段自然伽馬值4~77 API,深側(cè)向電阻率值 3.0~1 440.0 Ω·m(一般小于 340.0 Ω·m),淺側(cè)向電阻率值 0.8~1 400.0 Ω·m (一般小于 80.0 Ω·m)。裂縫孔隙度0.04%~0.29%,平均0.11%;溶洞孔隙度0.75%~12.46%,平均值2.74%;總孔隙度0.79%~12.75%,平均值2.85%。溶洞發(fā)育段:5 468.00~5 474.80 m,為完全充填溶洞,充填物主要為砂泥,并含有少量角礫;5 484.00~5 486.00 m 和 5 494.00~6 496.00 m,為部分充填的溶洞,充填物為砂泥。
以S74井(奧陶系頂面為地下5 643 m深處)為例,其垂向巖溶分帶特性如下(見圖2)。
4)地震屬性的井間約束。溶洞型碳酸鹽巖儲層多井測井約束地震反演研究結(jié)果表明,波阻抗能夠較好地預測溶洞儲層發(fā)育段[15]。這是因為,碳酸鹽巖較致密且地震波傳播速度較高,波阻抗會呈現(xiàn)高值,而當儲層內(nèi)發(fā)育溶洞時,會使得其波阻抗值相對降低[18],因而溶洞發(fā)育段體現(xiàn)出“低波阻抗”的特征。然而,波阻抗屬性與溶洞的響應關(guān)系并非嚴格對應,因此需要綜合前文的測井響應特征,分析歸納不同巖溶帶內(nèi)波阻抗屬性與井孔溶洞發(fā)育概率之間的關(guān)系。由圖6可以看出,TK602井測井上可見聲波時差值明顯增高,井徑明顯擴大,同時波阻抗反演也表現(xiàn)出異?!f明聲波時差也可作為建立溶洞型儲集體模型的約束數(shù)據(jù)。
基層農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣部門在農(nóng)業(yè)的發(fā)展和農(nóng)村的建設(shè)中起著重要的作用,其承擔著制定當?shù)胤N植業(yè)發(fā)展的規(guī)劃,以及相關(guān)農(nóng)業(yè)政策的開展與宣傳工作。此外,農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣部門還組織和開展進行農(nóng)業(yè)技術(shù)的培訓,尤其是承擔對新技術(shù)和新品種的推廣工作,還有進行病蟲害的防治等。為推動農(nóng)村的發(fā)展和鄉(xiāng)村的振興奠定基礎(chǔ)。經(jīng)過多年的努力和發(fā)展,我國的基層農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作已經(jīng)取得了一定的成績,尤其是新技術(shù)和新品種的推廣更是促進了農(nóng)業(yè)的發(fā)展和農(nóng)民收入的增加。但是在進行推廣的過程中也發(fā)現(xiàn)一些問題,為了適應時代的發(fā)展必須對這些問題進行解決,實現(xiàn)推廣工作的優(yōu)化和創(chuàng)新。
圖6 井震結(jié)合識別溶洞
4.2.2 確定性建模技術(shù)模擬溶洞型儲集體
免耕播種技術(shù)是農(nóng)機和農(nóng)藝有效結(jié)合的重要產(chǎn)物,是一次技術(shù)的改革。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中,積極推廣應用免耕播種技術(shù)具有保墑、增加土壤肥力、減少土地流失、抑制土地荒漠化、降低作業(yè)勞動強度、減少成本投入等顯著的效益。
溶洞可視為一種離散變量的“儲層相”[19],可稱之為“溶洞相”。根據(jù)表1中的溶洞分類標準,利用建模軟件中的地震解釋功能,將結(jié)合井資料的溶洞波阻抗屬性體轉(zhuǎn)化為溶洞表征數(shù)據(jù),將每口井的井數(shù)據(jù)與波阻抗屬性一一對應,從而得到整個研究區(qū)所有溶洞三維空間展布特征的表征數(shù)據(jù),即所謂的“地震溶洞相”。采用確定性建模技術(shù)對不同類型溶洞建模,進而建立了塔河油田6區(qū)溶洞儲集體的三維地質(zhì)模型(見圖7)。
圖7 塔河六區(qū)溶洞儲集體三維模型
由圖7可以看出:1)表層巖溶帶的溶洞最為發(fā)育,規(guī)模最大 (其中,TK604,TK653,TK665井段發(fā)育有落水洞,它們零星分布于研究區(qū)周邊)。2)滲流溶蝕帶內(nèi)發(fā)育的溶洞數(shù)量較少,規(guī)模也??;且因其在成因機制上是由于溶蝕水沿著斷層或裂隙向下淋濾、溶蝕,所以形成的溶洞一般呈現(xiàn)高角度的特征,可作為連通表層帶與徑流溶蝕帶的水流通道。3)徑流溶蝕帶內(nèi)溶洞較為發(fā)育,但是規(guī)模不大。本研究區(qū)徑流溶蝕帶內(nèi)發(fā)育的溶洞類型主要為支流洞和末梢洞,干流洞數(shù)量較少,分布零星。4)表層帶內(nèi)溶洞發(fā)育的區(qū)域,其滲流溶蝕帶與徑流溶蝕帶的溶洞也較為發(fā)育,尤其是發(fā)育落水洞的區(qū)域,地表水可順著落水洞匯聚并流入地下,發(fā)生溶蝕作用,從而形成不同類型的溶洞(研究區(qū)由于有些井并未鉆至徑流溶蝕帶,因此,某些導致表層帶內(nèi)溶洞發(fā)育的部位,其滲流溶蝕帶卻沒有溶洞)。
④脾胃:《張氏醫(yī)通·卷八》提出“脾胃生發(fā)之氣不能上升,邪害孔竅,故不利而不聞香臭,宜養(yǎng)脾胃,使陽氣上行,則鼻通矣,補中益氣加辛夷、山梔?!边@對一些虛癥患者的治療,有著重要的指導意義。
研究區(qū)內(nèi)溶洞的發(fā)育不僅在垂向上具有明顯的分帶性,在平面上也受控于古地貌類型。巖溶古地貌通過控制巖溶地下水的補給、流動匯聚和排泄,控制巖溶作用和巖溶洞穴層的發(fā)育分布。塔河油田的古地貌可劃分為巖溶臺地、巖溶緩坡和巖溶山間盆地3類二級地貌類型,又可細分為峰從洼地、巖溶槽谷、峰丘洼地、丘叢壟脊溝谷、丘叢壟脊槽谷、丘叢谷地、丘溶洼地、峰叢壟脊槽谷、峰叢谷地、巖溶湖等三級地貌類型。其中,峰叢洼地區(qū)的溶洞最為發(fā)育,其次為巖溶緩坡內(nèi)的峰丘洼地區(qū)和丘叢壟脊槽谷區(qū)[20]。
研究區(qū)的中部區(qū)域在古地貌上屬于巖溶緩坡內(nèi)的丘峰洼地區(qū),北部和西側(cè)區(qū)域?qū)儆趲r溶緩坡內(nèi)的丘叢壟脊槽谷區(qū)[12](見圖 8),受控于古地貌類型,因此這些區(qū)域內(nèi)溶洞較為發(fā)育。
圖8 塔河六區(qū)巖溶古地貌
1)建模遵循“成因控制”的原則,即巖溶發(fā)育規(guī)律對建模的控制作用,以溶洞的成因特征作為地質(zhì)約束條件。
2)碳酸鹽巖溶洞型儲集層在垂向上具有明顯的分帶性。將研究區(qū)目的層自上而下分為表層溶蝕帶、滲流溶蝕帶、徑流溶蝕帶和潛流溶蝕帶,并建立了三維巖溶分帶模型。
雖然在課堂上對多媒體技術(shù)進行有效地利用能夠在一定程度上激發(fā)學生學習興趣,但是多媒體教學卻使傳統(tǒng)課堂上老師與學生之間的表情或者手勢的互動環(huán)節(jié)變得少之又少,不利于老師和學生之間感情的培養(yǎng)。
3)溶洞型儲層在鉆井、錄井、測井及地震反射剖面上都有其識別標志,在波阻抗反演剖面上也表現(xiàn)出“低阻抗”異常。結(jié)合井震資料,對研究區(qū)的溶洞進行識別,并對井間溶洞的分布進行預測,通過精細地震解釋雕刻出溶洞的三維展布形態(tài)。
4)運用確定性建模技術(shù)分別對不同巖溶帶內(nèi)的不同成因類型的溶洞進行模擬,得到研究區(qū)溶洞型儲集體三維成因模型。發(fā)現(xiàn)溶洞的展布不僅在垂向具有分帶性,在平面上也受控于古地貌類型。
[1]胡向陽,權(quán)蓮順,侯加根.巖溶相控多尺度碳酸鹽巖縫洞儲集體二步法建模新技術(shù)[J].科技導報,2013,31(24):42-46.
[2]江懷友,宋新民,王元基,等.世界海相碳酸鹽巖油氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀與展望[J].海洋石油,2008,28(4):6-13.
[3]康玉柱.海相成油新理論與塔河大油田的發(fā)現(xiàn)[J].地質(zhì)力學學報,2002,8(3):201-206.
[4]楊輝廷,江同文,顏其彬,等.縫洞型碳酸鹽巖儲層三維地質(zhì)建模方法初探[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā),2004,23(4):11-16.
[5]趙敏,康志宏,劉潔.縫洞型碳酸鹽巖儲集層建模與應用[J].新疆石油地質(zhì),2008,29(3):318-320.
[6]萬方,崔文彬,李士超.RMS提取技術(shù)在溶洞型碳酸鹽巖儲層地質(zhì)建模中的應用[J].現(xiàn)代地質(zhì),2010,24(2):279-293.
[7]魯新便,趙敏,胡向陽.碳酸鹽巖縫洞型油藏三維建模方法技術(shù)研究:以塔河奧陶系縫洞型油藏為例[J].石油實驗地質(zhì),2012,34(2):193-198.
[8]劉學利,汪彥.塔河縫洞型油藏溶洞相多點統(tǒng)計學建模方法[J].西南石油大學學報:自然科學版,2012,34(6):53-58.
[9]侯加根,馬曉強,胡向陽,等.碳酸鹽巖溶洞型儲集體地質(zhì)建模的幾個關(guān)鍵問題[J].高校地質(zhì)學報,2013,19(1):64-69.
[10]馮海霞,李樹新,陳冬梅,等.新疆西克爾地區(qū)下奧陶統(tǒng)鷹山組巖溶分帶性研究[J].現(xiàn)代地質(zhì),2010,24(6):1065-1071.
[11]謝欣睿,毛健,王振宇,等.塔中北斜坡奧陶系鷹山組巖溶作用于儲層分布[J].斷塊油氣田,2013,20(3):324-328.
[12]夏日元,鄒勝章,梁彬,等.塔里木盆地奧陶系碳酸鹽巖縫洞系統(tǒng)模式及成因研究[M].北京:地質(zhì)出版社,2011:23-25.
[13]肖玉茹,王敦則,沈杉平.新疆塔里木盆地塔河油田奧陶系古洞穴型碳酸鹽巖儲層特征及其受控因素[J].現(xiàn)代地質(zhì),2003,17(1):92-98.
[14]劉之的,苗福全,侯慶宇,等.塔河油田五區(qū)奧陶系碳酸鹽巖巖溶地層測井響應特征[J].地球物理學進展,2013,28(3):1483-1489.
[15]李陽.塔河油田奧陶系碳酸鹽巖溶洞型儲集體識別及定量表征[J].中國石油大學學報:自然科學版,2012,36(1):1-7.
[16]馬暉.利用測井方法識別和評價塔河油田巖溶溶洞[J].斷塊油氣田,2012,19(2):266-269.
[17]王光付.碳酸鹽巖溶洞型儲層綜合識別及預測方法[J].石油學報,2008,29(1):47-51.
[18]溫志新,王紅漫,漆立新,等.塔河油田奧陶系縫洞型碳酸鹽巖儲層預測研究[J].地學前緣,2008,15(1):94-100.
[19]馬曉強,侯加根,胡向陽,等.論古巖溶洞穴型儲層三維地質(zhì)建模:以塔河油田四區(qū)奧陶系儲層為例[J].地質(zhì)評論,2013,59(2):315-324.
[20]李陽,范智慧.塔河奧陶系碳酸鹽巖油藏縫洞系統(tǒng)發(fā)育模式與分布規(guī)律[J].石油學報,2011,32(1):101-106.