磨溪龙王庙组碳酸盐岩储层多尺度离散裂缝建模技术及其应用

磨溪龙王庙组碳酸盐岩储层多尺度离散裂缝建模技术及其应用王蓓;刘向君;司马立强;徐伟;李骞;梁瀚

【摘要】在以大斜度井和水平井为主要开发井型的缝洞型碳酸盐岩气藏中,要想获取裂缝在井点不同空间位置的产状较困难,裂缝精细描述存在不准确性,这些均影响了对气藏渗流通道的刻画,制约了边水气藏的科学、均衡开发.以磨溪龙王庙组碳酸盐岩储层为例,利用岩心照片、FMI成像测井、叠前地震各向异性裂缝预测和不连续性检测以及动态监测等资料,在大斜度井、水平井裂缝定性识别的基础上,定量表征了裂缝产状、开度、密度、孔隙度等参数,再结合所获取裂缝参数建立多尺度非结构化网格离散裂缝模型,明确了气藏高、低渗区域分布,优势水侵通道和水侵方式.结果表明:在磨溪龙王庙组气藏离散裂缝模型中,大尺度和中小尺度裂缝均较发育,高渗区呈连片状广泛分布;发育于气藏外围4个方向的9条边水水侵的高渗通道,表现为沿裂缝水窜型和沿溶蚀孔洞均匀推进型2种水侵方式.该方法及研究结果对同类特大型超压有水深层碳酸盐岩气藏裂缝精细描述、水侵优势通道刻画和水侵模式建立等理论和技术研究均具有借鉴意义.

【期刊名称】《岩性油气藏》

【年(卷),期】2019(031)002

【总页数】10页(P124-133)

【关键词】大斜度井和水平井;裂缝识别;DFM裂缝建模;高、低渗区域分布;水侵优势通道;水侵方式;四川盆地

【作者】王蓓;刘向君;司马立强;徐伟;李骞;梁瀚

【作者单位】西南石油大学地球科学与技术学院,成都610500;中国石油西南油气

田分公司勘探开发研究院,成都610041;西南石油大学地球科学与技术学院,成都610500;西南石油大学地球科学与技术学院,成都610500;中国石油西南油气田分

公司勘探开发研究院,成都610041;中国石油西南油气田分公司勘探开发研究院,成

都610041;中国石油西南油气田分公司勘探开发研究院,成都610041

【正文语种】中文

【中图分类】TE319

0 引言

裂缝建模是一种常用的研究裂缝空间展布的手段，可分为确定性建模和随机建模。确定性建模是根据已知信息建立确定的裂缝模型，如利用地震资料解释出规模较大的裂缝，该方法一般不适用于规模较小的裂缝，且不能较好地综合利用多种资料；随机建模是利用裂缝的先验信息，通过随机模拟方式生成可选的相同概率裂缝模型。上述建模方法不仅满足已知点的裂缝统计学特征，而且承认未知区域裂缝发育的随机性，较好地尊重了裂缝模拟不确定性的客观事实［1-3］。目前，国内外主要的随机裂缝建模方法大致可分为5类，即基于空间剖分的裂缝建模、离散裂缝网络

建模、基于变差函数的裂缝建模、基于多点地质统计学的裂缝建模以及基于分形特征迭代的裂缝建模［4-5］，然而，在实际应用中，这些方法所需要的裂缝产状、长度、宽度等几何特征的真实概率分布函数获取困难，所建立的裂缝模型与实际地层中裂缝的发育情况差异较大。

四川盆地磨溪龙王庙组气藏是迄今为止国内外寒武系已探明缝洞型碳酸盐岩储层储集规模最大的气藏，具有油气资源丰富、构造低缓、孔洞缝配置关系复杂、储层非均质性较强、低孔-中高渗等特点。该气藏 2016年初建成年产 90亿m3的生产

能力，开发井型均为定向井，随着生产的平稳推进，气藏南北两翼边水水侵情况凸显［6］。为了及时掌握水体向气藏内部侵入的方向和方式，合理调整气井产量，实现气藏科学开发，亟须开展裂缝建模研究，精细描述储层裂缝发育情况，明确气藏高、低渗区域分布以及优势水侵方向与水侵方式，进而优化气藏开发方式。

由于Petrel软件将裂缝作为片元进行处理，难以获取裂缝在不同空间位置的产状

数据，且该软件给出的片元过于理想，建立的角点网格模型可信度较低［7］，较难运用于研究区的数值模拟。相较于角点网格模型，离散裂缝网格模型能更好地描述裂缝的复杂性和非均质性，被广泛运用于气藏模拟［4-5］。因此，拟以定向井的FMI成像测井裂缝识别技术为约束，进行多尺度的DFM（discrete fracture model）非结构化网格离散裂缝建模，解决随机裂缝建模中裂缝参数获取困难的

问题，以构建更加符合地质实际的裂缝模型。

1 地质概况

磨溪龙王庙组气藏位于四川省遂宁市、资阳市及重庆市潼南县境内，构造位置处于四川盆地川中古隆起平缓构造区乐山—龙女寺古隆起东端。龙王庙组顶界构造低缓、多高点，断层发育程度较低（图1），地层厚度为80～110 m。储集层受有

利亚相颗粒滩发育程度的控制［8-9］，连续性普遍较好，但局部区域物性相对较差；受地层埋深压实和多期溶蚀成岩作用的改造，次生孔、洞、缝极为发育［10-11］。分析岩心、铸体薄片和数字岩心等资料表明，研究区宏观裂缝发育构造缝、压溶缝以及构造溶蚀缝；构造缝以高角度缝为主，斜交缝、水平缝以及网状缝发育程度均较低；微裂缝较发育，发育频率达到了40%，在部分薄片中可见沥青、黄

铁矿充填或者半充填［12］。

图1 磨溪龙王庙组气藏相干地层切片Fig.1 Coherent stratigraphic slice of gas reservoir of Longwangmiao Formation in Moxi area

2 大斜度井和水平井裂缝识别技术

通过岩心观察和薄片鉴定的裂缝仅是小尺度的、局部的、片面的存在，为了获得实钻井未取心井段的裂缝参数，约束裂缝模型的建立，提高裂缝预测的精度，须利用FMI成像测井技术对有效的裂缝进行精细识别［13-15］。在以往的研究中，基于直井的裂缝已形成一套系统的识别和评价技术［14-17］，鉴于磨溪龙王庙组气藏开发井均为大斜度井或水平井，着重针对该类定向井型中FMI成像测井裂缝识别

技术和评价开展研究。

2.1 大斜度井和水平井裂缝的识别

定向井受井斜、地层倾角的影响，其井眼轨迹分为下穿地层和上穿地层2类。定

向井FMI成像测井图天然裂缝的识别模式与直井存在明显差异。为了精细描述裂

缝发育特征，须在排除岩性等其他地质特征成像响应的基础上，结合常规测井资料及区域构造资料，加以精细判别。

假设模型中地层倾角为2°～10°，按照裂缝与岩心中线垂直面的夹角分类，研究区发育高角度缝、斜交缝和低角度缝（表1）：①高角度缝倾角为75°～90°，与定

向井下穿地层和上穿地层时垂直切割，切割井眼很短，在成像测井图中表现为1

组或2组呈对称状的幅度很低、倾向相差约90°的正弦曲线，该正弦曲线不能指示裂缝的最大主应力方向；深浅双侧向测井曲线呈小幅度正差异，与钻井诱导缝的成像响应特征相似。直井中高角度缝在成像测井图上表现出的特征与定向井中的低角度缝特征具有相似性。②斜交缝倾角为15°～75°，在定向井下穿地层和上穿地层时，随着井斜的增加，与井眼斜交的面越大，成像测井图中显示的波谷状高导异常也越高。随着斜交缝角度及方位的变化，其特征也随之变化。直井中斜交缝在成像测井曲线上表现为暗色正弦曲线。③低角度缝倾角为0°～15°，在定向井下穿地层和上穿地层时由于层界面和井眼斜交，切割井眼较长，成像测井图表现为幅度很高的波峰状和波谷状高导异常。在井轨迹平行于层界面时表现出变形的纵向弯曲曲线。常规深浅双侧向测井曲线表现为正差异，与层理成像响应特征相似。直井中低角度