李峰峰, 郭 睿, 余義常

(中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

油藏地質(zhì)模型是地下儲(chǔ)層展布和屬性空間差異的三維可視化表征，是油藏?cái)?shù)值模擬及開發(fā)可行性研究的基礎(chǔ)。三維地質(zhì)建模核心是采集多樣化數(shù)據(jù)，綜合多學(xué)科地質(zhì)理論，應(yīng)用最優(yōu)技術(shù)方法，實(shí)現(xiàn)已有數(shù)據(jù)的最大限度擬合和未知數(shù)據(jù)的科學(xué)預(yù)測(cè)。三維地質(zhì)建模廣泛應(yīng)用于地下能源礦產(chǎn)的表征和預(yù)測(cè)，計(jì)算機(jī)硬件性能、數(shù)學(xué)理論算法及軟件平臺(tái)的高速發(fā)展不斷推動(dòng)地質(zhì)建模理論方法、模型精度和實(shí)現(xiàn)途徑拓展更新[1-2]，應(yīng)用領(lǐng)域也從碎屑巖到碳酸鹽巖和火山巖，從常規(guī)油氣藏拓展到非常規(guī)油氣藏[3-4]，碎屑巖儲(chǔ)層地質(zhì)建模方法不斷成熟，尤其是對(duì)河流和三角洲沉積體系儲(chǔ)層構(gòu)型的表征取得了巨大的進(jìn)展[5-7]。

全球碳酸鹽巖油藏油氣產(chǎn)量占總產(chǎn)量的60%[8]，碳酸鹽巖儲(chǔ)層已成為油氣地質(zhì)研究的熱點(diǎn)。碳酸鹽儲(chǔ)層具有成因多樣性、展布穿時(shí)性和微觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜性等特征，相比碎屑巖儲(chǔ)層，碳酸鹽巖儲(chǔ)層建模方法存在顯著差異。根據(jù)儲(chǔ)集空間類型，海相碳酸鹽巖儲(chǔ)層可劃分為孔隙型、裂縫-孔隙型和縫洞型[9]?？p洞型碳酸鹽巖研究程度較高，中國(guó)已經(jīng)形成了成熟的建模理論和方法[10-13]，裂縫-孔隙型儲(chǔ)層建模研究也取得了較大的進(jìn)展[14-16]。然而，孔隙型儲(chǔ)集層中流體通過孔隙-吼道系統(tǒng)滲流、其孔隙滲透率值決定了滲流體的穩(wěn)定滲流[17]。孔隙型儲(chǔ)層是中東碳酸鹽巖油藏重要的儲(chǔ)層類型，白堊系地層中油氣儲(chǔ)量占伊拉克油氣總儲(chǔ)量的80%[18]，油氣多產(chǎn)自于生物碎屑灰?guī)r，如哈法亞油田Mishrif油藏，北阿扎德甘油田Savark油藏、西古爾納油田Mishrif油藏，艾哈代布油田Khasib油藏，魯邁拉油田的Mishrif油藏，馬基隆油田的Mishrif油藏和Sa’di油藏等。中東地區(qū)白堊系油藏高儲(chǔ)高產(chǎn)特征得益于其所經(jīng)歷的獨(dú)特構(gòu)造演化、沉積環(huán)境和成藏系統(tǒng)[19-23]?？紫缎吞妓猁}儲(chǔ)層的成因機(jī)理、控制因素及開發(fā)特征等與其他類型儲(chǔ)層存在較大差異，儲(chǔ)層地質(zhì)建模一直是碳酸鹽巖油田開發(fā)技術(shù)研究的焦點(diǎn)。深入分析總結(jié)孔隙型碳酸鹽巖儲(chǔ)層特征、建模難點(diǎn)和建模方法，對(duì)中東生物碎屑灰?guī)r儲(chǔ)層非均質(zhì)性表征和注水開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。

1 孔隙型碳酸鹽巖儲(chǔ)層特征

1.1 地質(zhì)特征

1.1.1 沉積-成巖作用雙重控制儲(chǔ)層成因

孔隙型碳酸鹽巖儲(chǔ)層可形成于潮坪、局限臺(tái)地、開闊臺(tái)地、臺(tái)地邊緣、斜坡等不同沉積環(huán)境，構(gòu)造作用對(duì)儲(chǔ)層影響較小，礁和淺灘是儲(chǔ)層形成的有利微相，后期成巖作用，尤其是溶蝕作用、膠結(jié)作用和白云化作用對(duì)儲(chǔ)層改造較大[24-26]。不同環(huán)境的沉積物經(jīng)歷的成巖演化差異較大，海平面升降、沉積水動(dòng)力強(qiáng)弱及古地貌差異是控制儲(chǔ)層品質(zhì)的主要因素。通常古地貌高地沉積水動(dòng)力較強(qiáng)，泥質(zhì)含量較低，海平面下降沉積物容易暴露并遭受大氣淡水淋濾，溶蝕作用可有效改善儲(chǔ)層物性。而古地貌低洼區(qū)域沉積水動(dòng)力較弱，泥質(zhì)含量高，溶蝕作用較弱，相鄰古地貌高地淋濾形成的Ca2+在低處聚集至飽和，發(fā)生強(qiáng)烈的膠結(jié)作用，大幅度降低儲(chǔ)層物性?？紫缎吞妓猁}巖通常是多樣化的沉積環(huán)境和復(fù)雜的成巖改造耦合作用的結(jié)果。

1.1.2 厚層塊狀油藏儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)復(fù)雜

中東碳酸鹽巖油田主力油藏儲(chǔ)層多為厚層塊狀，如馬基隆油田Mishrif組儲(chǔ)層厚度近300 m，哈法亞油田Mishrif組儲(chǔ)層厚度近400 m[27]，巨厚地層內(nèi)部仍發(fā)育多期高頻層序旋回，儲(chǔ)層垂向非均質(zhì)性強(qiáng)。孔隙型儲(chǔ)層主要發(fā)育于礁灘相，礁體受水介質(zhì)條件和水動(dòng)力強(qiáng)度控制，不同時(shí)期具有不同的生長(zhǎng)模式，沉積環(huán)境差異導(dǎo)致其發(fā)育不同的沉積構(gòu)型。淺灘沉積主要受水動(dòng)力強(qiáng)度控制，在臺(tái)地邊緣、臺(tái)地內(nèi)及濱岸帶均可發(fā)育，灘體發(fā)育模式復(fù)雜，平面幾何形狀各異，垂向多期灘體疊置。儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)是影響油藏開發(fā)層系劃分、井網(wǎng)部署的重要地質(zhì)因素。

1.1.3 多樣的次生孔隙，孤立孔發(fā)育程度高

生物碎屑灰?guī)r原生孔隙發(fā)育程度較低，儲(chǔ)集空間主要為成巖改造形成的次生孔隙。不同生物碎屑抗溶蝕能力和抗壓實(shí)強(qiáng)度存在顯著差異，選擇性溶蝕形成多種孤立孔隙。中東白堊系孔隙型儲(chǔ)層包括粒間孔、基質(zhì)微孔、顆粒微孔、生物體腔孔、晶間孔、溶孔、鑄?？?、殘余鑄模孔、生物體腔孔及粒內(nèi)孔等(圖1)，其中鑄?？缀蜕矬w腔孔發(fā)育最為普遍，是重要的儲(chǔ)集空間[28]。不同孔隙連通性存在顯著差異，粒間孔和晶間孔連通性最好；鑄?？?、殘余鑄?？住⑸矬w腔孔、粒內(nèi)孔通常呈孤立狀，連通性差；基質(zhì)微孔和顆粒微孔喉道半徑較小，連通性較差；溶孔產(chǎn)狀不規(guī)則，主要以孤立形式分布。哈法亞油田Sa’di油藏發(fā)育生物體腔孔，鑄?？?、粒內(nèi)溶孔、晶間微孔，其中以生物體腔孔最為發(fā)育，優(yōu)勢(shì)孔隙類型對(duì)滲透率貢獻(xiàn)低是導(dǎo)致儲(chǔ)層高孔低滲的關(guān)鍵因素[29]，Mishrif組灘相儲(chǔ)集層發(fā)育粒間孔、生物體腔孔，鑄?？准叭芸?，孔隙類型多樣導(dǎo)致各類灘相儲(chǔ)層孔隙度較高，滲透率差異明顯[30]。馬基隆油田Mishrif組發(fā)育生物體腔孔，鑄?？?、粒內(nèi)溶孔、晶間孔及基質(zhì)微孔，多樣的孔隙組合導(dǎo)致儲(chǔ)層具有復(fù)雜的孔滲關(guān)系。

圖1 孔隙性碳酸鹽巖儲(chǔ)層孔隙多樣性

1.1.4 結(jié)構(gòu)組分復(fù)雜，生物碎屑含量高

圖2 孔隙型碳酸鹽巖儲(chǔ)層生物碎屑多樣性

伊拉克南部油田白堊系主力油藏主要為生物碎屑灰?guī)r，巖石顆粒生物碎屑含量高，大量的生物碎屑遭受溶蝕后可形成重要的儲(chǔ)集空間。生物多樣性是中東白堊系孔隙型儲(chǔ)層重要的特征，如馬基隆油田Mishrif組生屑包括棘皮類、腹足類、苔蘚類、圓笠蟲、雙殼類、藻類、厚殼蛤、珊瑚類、底棲有孔蟲類、海綿骨針及似球粒等(圖2)。不同生物碎屑的抗溶蝕能力和抗壓實(shí)強(qiáng)度存在顯著差異，復(fù)雜的巖石顆粒組分為差異成巖作用奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。

1.2 開發(fā)特征

孔隙性碳酸鹽巖油藏初期產(chǎn)量高，但油藏壓力下降幅度大，產(chǎn)量遞減快，邊底水錐進(jìn)速度快，油水關(guān)系復(fù)雜[31]，油井無水產(chǎn)油期短，儲(chǔ)量動(dòng)用程度低。中東白堊系主力油藏多由衰竭式開采轉(zhuǎn)向注水開發(fā)，如魯邁拉油田Mishrif油藏，哈法亞Mishrif油藏、艾哈代布Khasib油藏等[24]。然而，油藏注水后，地層壓力恢復(fù)狀況受儲(chǔ)層特征影響[32]，水驅(qū)效果差，儲(chǔ)層內(nèi)部多發(fā)育賊層，水竄現(xiàn)象普遍[24]，其中艾哈代布Khasib油藏賊層問題最為突出，油井含水突竄上升最為嚴(yán)重，厚層塊狀儲(chǔ)層和合注合采方式不利于產(chǎn)液剖面分析和賊層的識(shí)別。碳酸鹽巖儲(chǔ)層平面非均質(zhì)性強(qiáng)，單井產(chǎn)能差異大，構(gòu)造高部位儲(chǔ)層產(chǎn)量通常高于構(gòu)造低部位，這與構(gòu)造高部位有利于發(fā)育礁灘相息息相關(guān)。

2 孔隙型碳酸鹽巖儲(chǔ)層建模難點(diǎn)

2.1 儲(chǔ)層格架模型

2.1.1 物性隔夾層的有效解釋

圖3 哈法亞油田Mishrif油藏隔夾層分布[24]

孔隙型碳酸鹽巖儲(chǔ)層主要發(fā)育物性隔夾層，相比其他類型隔夾層，物性隔夾層隱蔽性高。有效識(shí)別物性隔夾層，建立有效的測(cè)井解釋模板，是建立有效儲(chǔ)層格架模型的基礎(chǔ)。然而，物性隔夾層巖性復(fù)雜、泥質(zhì)含量低、厚度較小且連續(xù)性差。巖石膠結(jié)程度較高，物性通常表現(xiàn)為中低孔超低滲、特低滲或致密，測(cè)井曲線上通常表現(xiàn)為低伽馬、低聲波、高密度和高電阻率。如哈法亞油田Mishrif組發(fā)育三類隔夾層[24]，其中Ⅰ類、Ⅱ類隔夾層為巖性夾層，發(fā)育程度較低，且主要在層序界面處發(fā)育，受海平面升降旋回控制；Ⅲ類隔夾層為物性夾層，巖性為粒泥灰?guī)r，隔夾層在層序界面和層序內(nèi)部均可發(fā)育。層內(nèi)隔夾層展布主要受沉積演化控制，空間分布雜亂隨機(jī)，隔夾層厚度和連續(xù)性缺乏明顯的規(guī)律性，測(cè)井曲線響應(yīng)特征與儲(chǔ)層差異較小，識(shí)別和解釋難度較大。而且，該層段內(nèi)差油層也具有一定的隔擋作用，增加了隔夾層的識(shí)別難度和儲(chǔ)層的非均質(zhì)性(圖3)。隔夾層研究是油藏分層系開發(fā)的重要依據(jù)，對(duì)于優(yōu)化井位設(shè)計(jì)和注水方案具有重要的指導(dǎo)作用，通常隔夾層厚度越大越連續(xù)，封隔作用越好，對(duì)注水開發(fā)越有利。隔夾層也是建立儲(chǔ)層格架模型的重要元素。能否有效識(shí)別并解釋隔夾層，準(zhǔn)確刻畫和預(yù)測(cè)其空間展布是制約建立孔隙型儲(chǔ)層模型的重要因素。

2.1.2 賊層的有效識(shí)別

GR為伽馬測(cè)井，API；AC為聲波時(shí)差測(cè)井，μs/m；CNL為補(bǔ)償中子測(cè)井，%；DEN為密度測(cè)井，g/cm-3；ILD為深感應(yīng)電阻率測(cè)井，Ω·m；ILM為中感應(yīng)電阻率測(cè)井，Ω·m；MSFL為微球電阻率測(cè)井，Ω·m

孔隙型碳酸鹽巖儲(chǔ)層中賊層成因多樣，難以識(shí)別和預(yù)測(cè)。艾哈代布油田Khasib組Kh2-1-2L為賊層段，厚度約為1.2 m。巖心上，該段為淺灰白色致密狀灰?guī)r，生物擾動(dòng)跡象明顯。鑄體薄片顯示，該段巖性為生屑砂屑灰?guī)r、泥晶生屑灰?guī)r和生屑似球粒灰?guī)r，孔隙類型包含粒間孔、鑄?？住⑸矬w腔孔、溶孔及粒內(nèi)孔等。測(cè)井資料顯示Kh2-1-2L段具有低伽馬、高密度、低中子、低聲波、高電阻率特征，無高滲透性質(zhì)跡象，而巖心物性分析化驗(yàn)顯示，該段具有較高的滲透率，尤其是生物擾動(dòng)形成的灰白色致密巖性段滲透率最高(圖4)。開發(fā)過程中，注入水沿該段發(fā)生嚴(yán)重的水竄，通過生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料判定該段為賊層?？紫缎吞妓猁}巖賊層成因多樣，既有沉積成因也有成巖成因、生物擾動(dòng)成因，微裂縫的存在也可導(dǎo)致賊層的發(fā)育。如西古爾納油田Mishrif組賊層為沉積成因，不同沉積環(huán)境形成不同物性的巖石類型，后期成巖作用將巖石物性差異向兩極化改造，導(dǎo)致巖石間滲透性極差變大，發(fā)育厚殼蛤?yàn)┖统毕揽紫缎再\層。魯邁拉油田Mishrif組賊層主要為差異壓實(shí)-溶蝕擴(kuò)大縫和溶蝕孔洞2種成因類型[33]。艾哈代布油田Khasib組儲(chǔ)層中存在微裂縫，賊層的發(fā)育可能是微裂縫所致，生物擾動(dòng)作用也可能對(duì)于提高賊層的滲透性也具有重要的影響。靜態(tài)方法識(shí)別賊層通常比較困難，巖心、薄片及測(cè)井資料等通常不具有高滲透特征顯示，且目前尚缺乏通過靜態(tài)資料識(shí)別賊層的標(biāo)準(zhǔn)，難以建立有效的賊層判別模板，無法開展單井上賊層解釋分析。動(dòng)態(tài)方法是賊層識(shí)別的有效途徑，而合注合采的開發(fā)方式造成賊層段難以判定。賊層的存在導(dǎo)致水竄現(xiàn)象普遍，嚴(yán)重制約了油藏注水開發(fā)效果。

2.1.3 微裂縫的有效表征

充足可靠的特征參數(shù)是有效隨機(jī)模擬微裂縫的保證。微裂縫規(guī)模較小，裂縫分布雜亂隨機(jī)，取心井鉆遇裂縫偶然性較大。因此，微裂縫特征參數(shù)獲取困難，且裂縫巖石學(xué)特征及流體的充填使其在測(cè)井上具有不同的響應(yīng)特征，增加了裂縫識(shí)別的難度。伊拉克南部油田白堊系儲(chǔ)層中發(fā)育構(gòu)造縫和成巖縫2種裂縫。構(gòu)造縫產(chǎn)狀多樣，既有水平縫也有垂直縫，裂縫通常未被充填。成巖縫包括溶蝕縫和壓溶縫，溶蝕縫多呈開啟狀態(tài)，偶見白云石或方解石充填，壓溶縫油氣充填現(xiàn)象比較普遍。微裂縫的存在增加了孔隙型儲(chǔ)層特征的復(fù)雜性，同時(shí)也增加了建立儲(chǔ)層構(gòu)架模型的難度。

2.2 儲(chǔ)層屬性模型

復(fù)雜的孔滲關(guān)系制約了有效滲透率模型的構(gòu)建。孔滲相關(guān)性低是伊拉克白堊系孔隙型儲(chǔ)層的重要特征。西古爾納油田Mishrif組儲(chǔ)層根據(jù)孔滲關(guān)系可劃分為高孔高滲型、高孔中滲型、高孔低滲型、中孔低滲型和低孔低滲型[34]。哈法亞油田Mishrif組灘相儲(chǔ)集層平均孔隙度為13.59%～25.80%，平均滲透率為2.35×10-3～139.17×10-3μm2，總體發(fā)育中高孔中高滲和中高孔中低滲2類儲(chǔ)層[28]；馬基隆油田Mishrif組儲(chǔ)層可劃分為中孔低滲型、中孔中滲型、中孔特低滲型和中孔高滲型，復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)是孔滲相關(guān)性低的主要原因。生物碎屑灰?guī)r中孔隙類型多樣，以次生溶蝕孔隙為主，不同類型孔隙百分比與滲透率貢獻(xiàn)值無明顯相關(guān)性，大量孤立鑄?？?、生物體腔孔和殘余體腔孔等對(duì)儲(chǔ)層孔隙度貢獻(xiàn)雖大，但對(duì)滲透率貢獻(xiàn)卻很低，兩者難以建立有效的經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)換公式。大孔喉發(fā)育比例是控制儲(chǔ)層滲透率的重要因素，然而，大孔喉雖然對(duì)滲透率的貢獻(xiàn)值大，但發(fā)育程度與孔隙類型無直接聯(lián)系，增加了儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)研究的難度。

2.3 約束條件

碳酸鹽成巖改造強(qiáng)度較大，沉積相約束效果較差。不同沉積相發(fā)育不同的巖石類型，然而，伊拉克白堊系孔隙型儲(chǔ)層生物碎屑含量高，不同的生屑經(jīng)歷的物理-化學(xué)轉(zhuǎn)化存在差異，但由于成巖作用造成儲(chǔ)層差異模糊化，導(dǎo)致基于沉積相約束的儲(chǔ)層屬性建模效果不佳。而且儲(chǔ)層差異模糊化也造成地球物理響應(yīng)特征弱。地震資料是地質(zhì)建模重要的空間約束條件，碳酸鹽巖黏土礦物含量低，礦物成分簡(jiǎn)單，巖石物理性質(zhì)差異小，難以建立有效可靠的地質(zhì)-地球物理相關(guān)函數(shù)，儲(chǔ)層建模的空間約束存在較大的不確定性。

3 孔隙型碳酸鹽巖儲(chǔ)層建模方法

地質(zhì)建模是基于目標(biāo)體充分的認(rèn)識(shí)和把握，采取最優(yōu)化實(shí)現(xiàn)途徑獲得最佳理想模型的過程。儲(chǔ)層建模方法的選擇是建立有效可靠?jī)?chǔ)層構(gòu)架模型和儲(chǔ)層屬性模型的基礎(chǔ)，針對(duì)孔隙型碳酸鹽巖儲(chǔ)層，建模方法主要有相控建模、成因地質(zhì)建模，等時(shí)建模。每種方法并非對(duì)立，建模過程中，多種方法可以結(jié)合使用，互相包含、互相輔助。

3.1 相控建模

相控建模指在沉積相、成巖相或巖相的控制下降低儲(chǔ)層屬性隨機(jī)模擬的不確定性，實(shí)現(xiàn)建模結(jié)果的最優(yōu)化。沉積相相控建模在碎屑巖中應(yīng)用成熟且效果較好，而碳酸鹽巖儲(chǔ)層，由于成巖作用對(duì)儲(chǔ)層物性的強(qiáng)烈改造，沉積相相控方法應(yīng)用不甚理想[35-36]。成巖相是特定沉積-成巖環(huán)境中的儲(chǔ)層成巖作用的物質(zhì)表現(xiàn)及其與儲(chǔ)層發(fā)育關(guān)系的總體特征[37]，包括巖石顆粒、膠結(jié)物、組構(gòu)、孔洞縫等綜合特征[38]，巖溶相是成巖相中重要的類型，根據(jù)巖溶作用差異造成碳酸鹽巖具有不同的溶蝕特征，將儲(chǔ)集體進(jìn)行垂向分帶，平面分區(qū)，實(shí)現(xiàn)不同巖溶帶的劃分，進(jìn)而在巖溶相的控制下進(jìn)行多尺度多期次建模，巖溶相相控建模主要針對(duì)由巖溶作用形成的縫洞型儲(chǔ)層或溶洞型儲(chǔ)層[39-41]，孔隙型碳酸鹽巖儲(chǔ)層建模應(yīng)用較少。

巖相相控是孔隙型碳酸鹽巖儲(chǔ)層建模最有效的方法。同一巖相是指沉積在相似地質(zhì)條件下，經(jīng)歷了相似的成巖過程，形成了具有統(tǒng)一的孔喉結(jié)構(gòu)和潤(rùn)濕性的一類巖石[42-43]。巖相是更小的儲(chǔ)層性質(zhì)控制單元，同一巖石類型通常具有統(tǒng)一的孔-滲關(guān)系。成巖作用和改造趨勢(shì)也受巖相類型的約束，通過巖相控制碳酸鹽巖儲(chǔ)層屬性建模的效果最佳[44]。巖相相控建模的基礎(chǔ)是巖石類型的有效劃分，巖石劃分是基于沉積學(xué)、儲(chǔ)層學(xué)及巖石學(xué)等理論方法，通過巖性參數(shù)、物性參數(shù)、微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)和地球物理響應(yīng)參數(shù)將具有相同性質(zhì)的巖石進(jìn)行分類。目前巖石劃分方法主要有基于毛管壓力曲線的R10法、R30法、R35法和R50法[45-48]，基于有效孔隙度和滲透率的巖石品質(zhì)因子法(RQI)和流動(dòng)帶指數(shù)法(FZI)[49-50]，基于核磁測(cè)井曲線的T2譜法[51]，基于數(shù)學(xué)算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和KNN分類算法[52-53]，基于物性綜合指數(shù)和毛管壓力曲線的J函數(shù)法[54]、Thomeer函數(shù)法[55]。對(duì)于孔隙型儲(chǔ)層，巖石分類應(yīng)用最廣的是Winland R35法[35,44,56]。

相控建模中無論是沉積相、巖相還是成巖相，其控制的基礎(chǔ)是不同相類型具有不同的儲(chǔ)層屬性。為提高模型準(zhǔn)確性和精度，地質(zhì)建?？刹捎枚嘞嗉s束多期次建模方法，如王鳴川等[35]針對(duì)孔隙型碳酸鹽巖儲(chǔ)層建立了沉積相耦合巖石物理相的建模方法(圖5)，巖相對(duì)于沉積相通常具有一定的繼承性，且孔隙度在不同沉積相中分布具有一定的規(guī)律性，在沉積相模型的約束下，建立巖石物理模型和孔隙度模型，在巖石物理模型的控制下建立滲透率模型，有效提高了巖石物理模型和滲透率模型的可靠性[35]。

圖5 沉積相耦合巖石物理相地質(zhì)建模方法[35]

3.2 成因建模

成因建模是基于儲(chǔ)層成因分類的建模方法，成因分類是反映特定沉積環(huán)境和改造過程形成的儲(chǔ)層類型，分類參數(shù)包括巖石類型、孔隙結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)層物性、分布層位、實(shí)驗(yàn)參數(shù)及非均質(zhì)性系數(shù)等[30,57-58]，不同儲(chǔ)層形成于特定的沉積環(huán)境、經(jīng)歷了特定成巖演化，具有特定的物性和孔隙結(jié)構(gòu)特征(圖6)。將不同儲(chǔ)層類型進(jìn)行測(cè)井標(biāo)定，建立測(cè)井解釋模板，開展單井儲(chǔ)層類型劃分，進(jìn)而建立不同儲(chǔ)層類型展布模型，每種類型儲(chǔ)層具有特定的孔-滲關(guān)系，在儲(chǔ)層模型的控制下，可通過孔隙度模型轉(zhuǎn)換建立滲透率模型。

圖6 孔隙型儲(chǔ)層成因分類結(jié)構(gòu)示意圖

成因建?？坍嬃瞬煌愋蛢?chǔ)層的空間展布，對(duì)于后期油藏開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。不同類型儲(chǔ)層具有不同的開發(fā)特征，適用于特定的開發(fā)方式，如伊拉克白堊系生物碎屑灰?guī)r孔喉結(jié)構(gòu)具有多模態(tài)特征，注水開發(fā)中倡導(dǎo)溫和注水，充分利用滲吸作用，有效驅(qū)替小孔隙中的油[24]；高孔低滲儲(chǔ)層宜采用酸化或壓裂方式提高儲(chǔ)層滲流能力，增加單井油氣產(chǎn)能。伊拉克白堊系孔隙型儲(chǔ)層多采用成因分類方法，魯邁拉油田Mishrif組儲(chǔ)層受高頻層序旋回、差異成巖和構(gòu)造作用影響，儲(chǔ)層巖石類型主要有泥晶灰?guī)r、生屑泥晶灰?guī)r、泥晶生屑灰?guī)r、生屑灰?guī)r和白云質(zhì)灰?guī)r，儲(chǔ)集空間為粒間(溶)孔、鑄?？?、晶間孔、微孔、溶蝕縫和壓溶縫，儲(chǔ)層層間和層內(nèi)非均質(zhì)性嚴(yán)重[59]；哈法亞油田Sa’di組高孔低滲儲(chǔ)層主要受沉積作用控制，成巖改造對(duì)次生孔隙形成具有建設(shè)性作用，膠結(jié)作用整體較弱，儲(chǔ)層發(fā)育優(yōu)勢(shì)孔隙為體腔孔和粒內(nèi)溶孔，排驅(qū)壓力較高、喉道半徑小，儲(chǔ)層滲流能力差[28]。

3.3 等時(shí)建模

等時(shí)建模地質(zhì)依據(jù)：不同時(shí)間段內(nèi)，由于物源供應(yīng)及沉積作用的差異，沉積物具有不同的地質(zhì)特征，為了提高建模精度，建模過程中可進(jìn)行等時(shí)地質(zhì)約束，每一個(gè)等時(shí)層內(nèi)具有相似的沉積規(guī)律[60]。等時(shí)建模用地層等時(shí)界面將建模目標(biāo)地質(zhì)體劃分為若干等時(shí)層，分層網(wǎng)格化去建模，從而降低將建模目標(biāo)地質(zhì)體整體上等厚或等比例三維網(wǎng)格化帶來的誤差[61]。等時(shí)建模不適于大型巖溶型碳酸鹽巖儲(chǔ)層，碳酸鹽巖溶洞發(fā)育與古水系、古地貌和古構(gòu)造等有著密切的成因聯(lián)系[62]。構(gòu)造抬升或海平面下降造成地層暴露，遭受長(zhǎng)期的風(fēng)化剝蝕或大氣淡水淋濾改造，與碳酸鹽巖原始沉積相帶不一致[61]，古巖溶儲(chǔ)層具有垂向分帶，平面分區(qū)的特征[63]，穿時(shí)現(xiàn)象普遍，發(fā)育規(guī)律性隨機(jī)，表征難度大[64]。

孔隙型碳酸鹽巖儲(chǔ)層主要受沉積-成巖作用控制，層序界面和水體能量差異影響儲(chǔ)層發(fā)育和物性變化，層序旋回對(duì)儲(chǔ)層的改造以小尺度的溶蝕膠結(jié)為主，未造成明顯的地層穿時(shí)，因此，孔隙性碳酸鹽巖儲(chǔ)層適用于等時(shí)建模。目前現(xiàn)有的孔隙型儲(chǔ)層建模均為等時(shí)建模，儲(chǔ)層格架的建立基于等時(shí)地層旋回[35,44,65]。地震反射同向軸通常反映了地層等時(shí)界面，等時(shí)地層格架為地震數(shù)據(jù)約束創(chuàng)造了條件[48,66-67]。等時(shí)建模通常將儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)與層序地層學(xué)、沉積學(xué)及地震地層學(xué)相結(jié)合，如凌云等[68]提出了基于儲(chǔ)層構(gòu)造和沉積等時(shí)格架的儲(chǔ)層靜態(tài)建模方法，該方法基于地震和測(cè)井分辨率相同部分的儲(chǔ)層構(gòu)造等時(shí)格架解釋、基于層序地層學(xué)的地震和測(cè)井儲(chǔ)層沉積等時(shí)格架解釋，以及基于儲(chǔ)層構(gòu)造和沉積等時(shí)格架的測(cè)井插值建模和基于建模結(jié)果的等時(shí)切片單砂體解釋等。

4 孔隙型碳酸鹽巖儲(chǔ)層建模存在問題

4.1 地質(zhì)知識(shí)庫不健全

儲(chǔ)層構(gòu)型研究程度低，儲(chǔ)集體的幾何特征參數(shù)是地質(zhì)建模重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。相比碎屑巖儲(chǔ)層，碳酸鹽巖儲(chǔ)層構(gòu)型研究薄弱，尚未建立有效的碳酸鹽巖地質(zhì)知識(shí)庫。碳酸鹽巖復(fù)雜的構(gòu)造背景、盆地邊緣結(jié)構(gòu)、臺(tái)地差異、埋藏深度、沉積演化及數(shù)據(jù)采集等因素，造成儲(chǔ)層構(gòu)型研究存在一定的困難和局限性。

4.2 模擬算法局限

孔隙型儲(chǔ)層格架建模主要應(yīng)用序貫指示模擬，屬性建模多采用序貫高斯模擬，其他的模擬算法，如基于目標(biāo)的模擬和多點(diǎn)統(tǒng)計(jì)模擬方法等應(yīng)用較少。不同的算法其模擬函數(shù)、樣本采集方式及適用條件存在顯著差異，如多點(diǎn)統(tǒng)計(jì)模擬中基于圖型的Dispat方法采用圖型替換數(shù)據(jù)事件的策略，使相的分布規(guī)律更符合地質(zhì)認(rèn)識(shí)，為孔隙型碳酸鹽巖油藏建模提供了一種新思路[65]。

4.3 缺乏相模型約束條件

孔隙型儲(chǔ)層物性模型通過相控方法降低隨機(jī)性，而相模擬的空間約束研究較少，可靠的相模型是建立準(zhǔn)確儲(chǔ)層屬性模型的基礎(chǔ)。地震數(shù)據(jù)可作為相模型隨機(jī)模擬的約束條件，如譚學(xué)群等[48]提出基于二次震控的三維油藏建模方法(圖7)，該方法的核心是建立波阻抗數(shù)據(jù)和巖樣孔喉半徑的關(guān)系，進(jìn)而準(zhǔn)確建立巖石類型模型，突破了地震波阻抗這一連續(xù)型變量難以約束巖石類型這一離散型變量的瓶頸，提高了空間上任意一點(diǎn)巖石類型和滲透率的預(yù)測(cè)精度。

圖7 一次震控和二次震控建模流程對(duì)比[48]

4.4 變差函數(shù)分析有效性低

碳酸鹽巖儲(chǔ)層空間展布的方向模糊，碎屑巖中的河流、三角洲等砂體儲(chǔ)層主方向與次方向具有明顯的差異，變差函數(shù)分析對(duì)于水體流向和物源方向具有可靠的指示意義。而碳酸鹽巖平面展布方向性較弱，不同沉積環(huán)境儲(chǔ)層平面幾何結(jié)構(gòu)多樣，如礁灘相儲(chǔ)層可發(fā)育席狀、點(diǎn)狀、障壁狀、環(huán)狀等多種樣式，變差函數(shù)分析存在較大的困難和不確定性。

4.5 水平井建模技術(shù)研究薄弱

碳酸鹽巖油藏水平井開發(fā)效果明顯好于直井，伊拉克油田普遍采用水平井開發(fā)。如哈法亞油田水平井占到了總井位數(shù)的40.5%，艾哈代布油田水平井占到了總井?dāng)?shù)的77.5%。傳統(tǒng)水平井解釋方法是利用鄰近直井地層對(duì)比投影到水平井井眼軌跡主方向上，拾取地層關(guān)鍵界面點(diǎn)繪制井眼軌跡與地層的關(guān)系，由于地層構(gòu)造變化使該方法存在一定局限性[69]，開展水平井建模研究對(duì)于孔隙型碳酸鹽巖研究具有重要的意義。

4.6 儲(chǔ)層的穿時(shí)性不可忽視

溶蝕作用是孔隙型儲(chǔ)層重要的建設(shè)性成巖作用，構(gòu)造抬升或海平面下降造成地層暴露，若暴露時(shí)間較短，大氣淡水環(huán)境下溶蝕作用雖強(qiáng)，但只有化學(xué)離子的遷移，地層結(jié)構(gòu)未被破壞，若暴露時(shí)間較長(zhǎng)，古地貌隆起風(fēng)化淋濾作用較強(qiáng)，破壞了地層結(jié)構(gòu)，地層界面具有穿時(shí)現(xiàn)象。

4.7 虛擬井約束技術(shù)應(yīng)用實(shí)例較少

伊拉克碳酸鹽巖開發(fā)適宜采用較大的注采井距，稀疏的井網(wǎng)易導(dǎo)致地質(zhì)建模存在較大的不確定性。虛擬井約束方法，即在對(duì)區(qū)域地質(zhì)認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上，給出反映區(qū)域非均質(zhì)性特征的變差函數(shù)模型并利用克里金插值，選擇方差分布較大區(qū)域，插入虛擬井位置，并綜合多尺度數(shù)據(jù)在虛擬井上賦值，不斷迭代，直到克里金估計(jì)方差分布平穩(wěn)且均勻[70]。地震資料容易受分辨率影響，難以約束小尺度薄層儲(chǔ)層模擬，虛擬井技術(shù)正好可彌補(bǔ)地震資料的不足。

4.8 建模策略局限

建模策略主要局限于相控建模，而對(duì)于其它建模方法，如成因建模、基于流動(dòng)單元的建模方法和基于原型模型的建模方法應(yīng)用較少，每種方法均具有不同的建模思路和適應(yīng)性，如基于流動(dòng)單元的建?？梢越鉀Q儲(chǔ)層穿時(shí)問題，從巖石滲流特征上實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)層單元的劃分。張連進(jìn)等[71]提出以控制儲(chǔ)滲體為原則確定地層建模單元，將龍崗礁灘儲(chǔ)層劃分為儲(chǔ)滲單元與非儲(chǔ)滲單元，突破了等時(shí)層序地層界面的約束，奠定了精細(xì)刻畫儲(chǔ)滲體的地質(zhì)基礎(chǔ)。

5 展望

孔隙型儲(chǔ)層建模的方法的發(fā)展趨勢(shì)為：相控建模、成因建模和等時(shí)建模等建模方法繼續(xù)完善；基于巖石類型的巖相相控建模方法不斷創(chuàng)新和突破，應(yīng)用更加普遍；儲(chǔ)層建模方法和模擬算法不斷實(shí)現(xiàn)多樣性和綜合性；在基礎(chǔ)地質(zhì)認(rèn)識(shí)不斷提高的基礎(chǔ)上，儲(chǔ)層構(gòu)型研究不斷深入，碳酸鹽巖儲(chǔ)層地質(zhì)知識(shí)庫不斷健全；建模約束方法不斷突破，地震多級(jí)約束方法不斷進(jìn)步，虛擬井約束方法及水平井建模技術(shù)不斷受到重視；孔隙型碳酸鹽巖儲(chǔ)層建模策略不斷向多樣性和綜合性發(fā)展。