缝洞型碳酸盐岩储层三维地质建模方法初探

收稿日期:2004202213作者简介:杨辉廷(1973-),男,四川乐至人,在读博士,从事油气藏开发地质及建模研究。

文章编号:100023754(2004)0420011202缝洞型碳酸盐岩储层三维地质建模方法初探杨辉廷1,江同文2,颜其彬1,李　敏3(11西南石油学院资源与环境学院,四川成都　610500;21塔里木油田分公司勘探开发研究院,新疆库尔勒　841000;31辽河油田分公司茨榆坨采油厂,辽宁辽中　110206)摘要:塔里木盆地轮南古潜山油田是以裂缝、溶洞为主的奥陶系碳酸盐岩油藏。

由于该储层沉积时代久远,经历多次构造运动,遭受强烈的风化、剥蚀和淋滤作用,导致地层非均质性极强。

针对缝洞型储层的特点,提出了该类储层的建模原则,初步探索了缝洞型碳酸盐岩储层三维地质模型的建立方法。

关键词:塔里木盆地;碳酸盐岩;裂缝;溶洞;随机模拟;地质模型中图分类号:TE12212+4 文献标识码:A1　引　言从全球范围来看,碳酸盐岩仅占沉积岩的20%,但却占油气探明储量的50%以上,因此碳酸盐岩作为储层遂成为了重要的勘探对象[1]。

塔里木盆地轮南古潜山油田是以裂缝、溶洞为主的碳酸盐岩油藏,由于该储层沉积时代久远,历经多次构造运动,受强烈的风化、剥蚀和淋滤作用,导致地层非均质性极强,其有效储集层分布异常复杂,因此该类型的储层定量评价与三维模型的建立一直是该类油气藏的勘探开发的主要技术难题与研究重点。

进入20世纪90年代以来,油气储层描述向定量建模和精确预测的方向发展,因而,必须采用一系列定量化的研究手段,更加精确地描述地下储层物性的空间分布及储层的非均质性特征,建立一个精细的定量储层地质模型[2,3]。

本文以轮南古潜山油田桑南某区块为例,采用随机建模方法,通过综合地质、测井、地震、露头等资料,对缝洞型碳酸盐岩储层三维地质模型的建立进行了初步的探索。

2　储层地质特征缝洞型碳酸盐岩储层的储集空间具有多样性,包括孔隙、溶洞、裂缝三大类,其中对储渗起主要作用的是溶洞和裂缝。

溶洞是重要的储渗空间,它可以通过洞穴角砾岩、地下暗河沉积物以及测井、钻井过程中部分井段的放空、井漏、井涌甚至井喷现象揭示出来。

不同的溶洞其充填程度是不同的,有的井钻遇的溶洞为部分充填;有的井钻遇的溶洞为砂泥质全充填;有的井钻遇的溶洞为未充填。

裂缝是缝洞型碳酸盐岩储层的主要渗流通道,也是重要储集空间。

裂缝在轮古碳酸盐岩中普遍发育,但不同地方裂缝发育程度不均一,因而使得储层表现出部分连通或连通程度差的特点,这也是该区储层酸压改造后大部分井能获得高、中产的地质基础。

缝洞型碳酸盐岩储层的物性分析显示其岩心孔渗很低。

据新星公司塔河油田4740块样品统计,孔隙度分布区间0101%～1018%,平均0192%,在4391块渗透率样品中,渗透率分布区间为01001×10-3～5052×10-3μm 2,平均渗透率为2126×10-3μm 2;桑南斜坡地区7口井碳酸盐岩288个常规物性分析资料统计,基质孔隙度范围值为0128%～612%,平均孔隙度112%,基质渗透率范围值0100003×10-3～5184×10-3μm 2,平均渗透率0112×10-3μm 2。

而根据桑南西测井解释统计结果,其平均渗透率为71526×10-3μm 2;试井解释的渗透率结果为,两口井平均渗透率为88109×10-3μm 2。

这是由于取心所获得的岩心大多为致密碳酸盐岩,缝洞发育段没有取上,因此取心所获得的孔渗性能主要为基块的孔渗性能;测井反映的是井壁附近的孔渗性能;而试井资料解释结果能代表距井筒较远的储层信息,或者说,它更能代表一定分布范围的储层特征,因此它在总体上更能比岩心分析和测井解释反映储层的实际储渗性能。

通过钻探证实,其储层在横向上变化大,高产井与中、低产井及干井在平面上交叉分布,如轮古X 井是一口高产稳产井,而两侧井距分别为500m 及・11・第23卷 第4期 大庆石油地质与开发　P 1G 1O 1D 1D 1 2004年8月1000m的轮古X21井、轮古X22井却为低产井;轮南西部的L GXX井为一口日产油434m3的高产井,而在它东北方向距离700m的L GXX22井却为低产井。

可见高产井与低产井的分布关系复杂,总体上表现为高产井之间有低产井,低产井之间有高产井。

从上述可以看出,缝洞型碳酸盐岩储层具有基质孔渗低,溶蚀孔洞和裂缝发育,储集空间类型多样,非均质性十分严重的特征。

该类型储层的主控因素为构造变形作用和岩溶作用。

3　三维地质建模方法由于缝洞型碳酸盐岩的储集空间主要有孔、洞、缝三大类,不同的储集空间其孔渗特性及其分布特征有很大差异,如果在建模过程中,对不同成因、不同储集空间的储层采用一套特征参数,将其作为一个单元来模拟,则可能混淆不同单元的实际地质规律,导致所建模型不能客观地反映地质实际。

另外,如果储渗性能差异很大的储集体按统一的等厚或等比例进行网格划分并插值,这在地质上也是不甚合理的。

因此,本文根据缝洞型碳酸盐岩储层的特征,提出了纵向上层系的“岩溶相控建模”和储集空间的“多类型”建模原则,即纵向上按地表储层段、渗流储层段和潜流段划分层段,对不同的储集空间(基质孔洞、大溶洞和裂缝),分别采用不同的建模方法进行建模。

311　网格划分纵向上的网格划分是根据野外露头观察、测井解释、岩心观察的结果,按照“岩溶相控建模”的原则,将各井在剖面上分为地表储层段、渗流储层段和潜流储层段共三大段,其中潜流储层段又可细分为洞顶破碎带、洞主体和洞底破碎带3个小段。

在每小段内,则按等比例细分网格。

312　构造模型构造模型的三维数据体为各层面的海拔高度。

这一数据体描述了储层的空间形态,反映出储层整体构造(低缓背斜)与局部构造(鼻隆鼻凹),可以推演出储层沟槽分布及地层厚度展布。

构造模型三维数据体的形成步骤为:①引入地震精细解释的顶面构造数据,给网格系统的第一层赋对应点上的海拔高度值;②对各井点在纵向上进行岩溶相带的划分,确定各控制井点各岩溶相带顶底面的海拔高度;③对这些控制点利用克里金插值分别形成各小层顶面海拔高度的网格值。

313　物性模型储层建模的关键技术是如何根据已知资料内插、外推井间及外围储层物性参数。

目前采用的建模方法有两类:一类是确定性方法,如克里金方法、距离平方反比法等;另一类是随机建模方法。

随机建模方法能很好地再现地质问题的不确定性,对井间未知区应用随机模拟方法能建立可选的、等概率的储层地质模型。

在本次实际建模的过程中,为了尽量降低模型中的不确定性,采用了确定性信息(如地震信息)来限定随机建模的过程,即采用确定性建模与随机建模相结合的方法。

为了能够引入地震资料作为软数据对随机模拟进行约束,可以综合第二类变量的序贯高斯协模拟方法(原理见图1)比较适合。

该方法原理简单,易于理解,同时具有计算速度快,容易实现的优点,在各商业建模软件中得到广泛的应用。

储层预测参数的选取依据油藏数值模拟的需要,这里主要讨论对孔隙度和渗透率的模拟。

对基质孔洞孔隙度、大溶洞孔隙度的模型建立采用以地震解释的孔隙度作为约束的序贯高斯协模拟方法进行模拟,地震解释的孔隙度是通过测井、地震联合波阻抗反演得来的,波阻抗能较好地描述孔洞型储集体,因此通过它反演获得的孔隙度基本代表了孔洞型储集体的平均孔隙度;对裂缝孔隙度则采用应变量作为约束的序贯高斯协模拟方法进行模拟。

应变量是反应地层形变程度的一个属性参数,一般而言,地层应变量大表明地层形变强烈,可导致裂缝的发育,因此应变量控制了裂缝发育的强度,也就控制了裂缝孔隙度的发育程度;对基质孔洞渗透率、大溶洞渗透率的模型建立采用已建立的孔隙度三维模型作为约束的序贯高斯协模拟方法进行模拟;对裂缝渗透率则采用已建立的三维裂缝孔隙度作为约束的序贯高斯协模拟方法进行模拟;对断层渗透率则采用确定性建模方法(断层都简化为垂直断层)。

最后将基质孔洞渗透率、大溶洞渗透率、裂缝渗透率以及断层渗透率相叠加,可得到储层总渗透率的三维数据体。

(下转第16页)通过各小层平面含油性预测较好的区块,使有针对性部署的控制井的投产后情况得到证实。

以黑47区块的青二段Ⅰ砂组为例,通过平面预测图和剖面预测图基本圈定了含油范围在青二顶面构造线-2020 m以上范围。

为了进一步验证预测结果的准确性,在含油范围北部部署了生产井(情98223井),该井完钻后电测曲线解释青二段Ⅰ砂组为水层。

为求证储层预测的可靠性,投产时单投青二段Ⅰ砂组,试采结果为产液2113t/d,产油1511t/d,含水2912%,证实预测结果较为可靠。

412　综合地震属性判别方法通过分析泉四段、青一段Ⅲ砂组及青二段Ⅰ砂组3个层位综合地震属性含油性平面预测结果并与实际结果进行对比,多数区块较符合。

从泉四段综合属性平面预测结果看,在黑79区块存在着与黑46区块相似的属性特征,而与黑79区块相邻的探井泉四段试油均为水层,黑79区块构造位置较低,为黑46区块油、水界面之下,因此对该区块的预测结果表示怀疑。

为确定黑79区块青一段Ⅲ砂组的含油面积,先后部署了5口控制井,意外地证实了泉四段含油性也较好,黑125井单投泉四段4号小层初期产液1617 t/d,产油1017t/d,含水31%。

因此认为,综合地震属性含油性预测方法对于预测大情字井油田含油性具有一定的作用。

参考文献:[1]李庆中1高分辨率地震勘探[M]1北京:石油工业出版社,19961[2]陈碧钰1油矿地质学[M]1北京:石油工业出版社,19871[3]呼舜兴,郭献广,张之文1地震反演技术在桥口2白庙地区储层预测中的应用[J]1大庆石油地质与开发,2003,22(3):852871 [4]撒利明,曹正林1提高储层预测精度技术思路与对策[J]1大庆石油地质与开发,2002,21(6):6271编辑:宋玉梅(上接第12页)4　应用实例以塔里木油田轮南古潜山桑南某区块为例,对其进行了三维储层地质建模研究。

平面上按照50m间距划分网格,纵向上按“岩溶相控”原则,划分为五大段,55个小层,因此该区块网格总数为183×116×55,共1167540个网格。

所建立的三维储层地质模型表明其总体特征是与已掌握的资料相一致的。

在剖面上,其三段特征比较明显,即储层主要分布在地表岩溶段和潜流岩溶段,渗流岩溶带具有零星的储层分布。

地表储层的厚度较薄,横向连续性差,而潜流岩溶段储层厚度大,缝洞发育,横向连续性相对较好。

在平面上,裂缝在该区的西北部和中部相对更发育,向东南方向裂缝发育程度减弱。

断层在纵向上对底水的快速锥进,起到了很大的作用。

因此在设计井位时,应避开断层和大裂缝。

5　结　论(1)缝洞型碳酸盐岩储层纵向上网格划分应遵循“岩溶相控”原则。