碳酸盐岩缝洞型油藏溶蚀孔洞分类建模

李红凯，康志江

(中国石化石油勘探开发研究院，北京 100083)

碳酸盐岩缝洞型油藏溶蚀孔洞分类建模

李红凯，康志江

(中国石化石油勘探开发研究院，北京 100083)

碳酸盐岩缝洞型油藏储集空间类型主要为大型溶洞、溶蚀孔洞及裂缝。根据溶蚀孔洞成因不同，采用分类建模的方法分别建立不同成因溶蚀孔洞的地质模型。溶洞垮塌引起的溶蚀孔洞采用多点地质统计学建模方法，断裂周围发育的溶蚀孔洞采用断裂约束分区建模方法，风化壳表层层状溶蚀孔洞采用岩溶相控建模方法，揭示了不同成因溶蚀孔洞空间分布特征，提高了溶蚀孔洞地质建模的精度，并通过塔河油田S80缝洞单元的应用，预测了其有利储集体发育带及井间连通关系，验证了该建模方法的实用性。

缝洞型碳酸盐岩;分类建模;溶蚀孔洞;相控建模;多点地质统计学

0 引言

塔河油田是典型的碳酸盐岩缝洞型油藏，其储集空间与孔隙型、裂缝-孔隙型油气藏有本质的区别，主要储集空间以构造变形和垮塌产生的裂缝与岩溶作用形成的孔洞为主，其中大型岩溶洞穴是最重要的储集空间，裂缝是主要的连通通道［1-4］。目前，缝洞型碳酸盐岩油藏建模方法的研究主要集中在大型溶洞和裂缝的建模，溶蚀孔洞建模方法的研究较少［5-11］。以塔河油田S80缝洞单元为例，依据溶蚀孔洞的成因及其空间分布特征分类建立溶蚀孔洞的地质模型，从三维空间描述和刻画溶蚀孔洞的分布，完善了缝洞型油藏的三维地质建模，为该类油藏的开发提供合理的地质依据。

1 溶蚀孔洞空间分布特征

综合利用测井、岩心、野外露头及岩溶理论，将溶蚀孔洞按照成因分为3类:风化壳表层层状溶蚀孔洞、大型溶洞周围溶蚀孔洞和断裂周围溶蚀孔洞。

1.1 风化壳表层层状溶蚀孔洞

风化壳表层层状溶蚀孔洞主要指碳酸盐岩出露地表，受大气淡水淋滤及强烈的风化、剥蚀作用，在风化壳呈层状分布的溶蚀孔洞。风化壳层状溶蚀孔洞在测井上表现为溶蚀孔洞普遍发育，测井解释具有横向连续分布特征(图1)。

1.2 大型溶洞周围溶蚀孔洞

大型溶洞周围溶蚀孔洞主要指大型溶洞由于垮塌在溶洞周围形成的溶蚀孔洞。大型溶洞周围溶蚀孔洞在测井中表现为在溶洞发育段上部通常伴随溶蚀孔洞储层，S80缝洞单元24口井测井解释的29个溶洞中24个具有溶蚀孔洞伴生现象;成像测井显示溶洞上部具有类似圆形或椭圆形的溶蚀孔洞黑斑(图2a);野外露头观察显示溶洞周围具有溶蚀孔洞发育特征，且主要发育在溶洞的顶部和围岩部分。依据Loucks［12］岩溶发育理论，在溶洞形成过程中或形成后，随着埋深的不断增加，上覆和围岩压力不断增加，溶洞发生垮塌，溶洞顶部和围岩发生角砾化作用，形成裂缝，地表水或地层水沿着裂缝发生溶蚀形成溶蚀孔洞(图2b)。

1.3 断裂周围溶蚀孔洞

图1 S80缝洞单元风化壳表层溶蚀孔洞连井剖面

图2 大型溶洞周围溶蚀孔洞

2 溶蚀孔洞建模方法

2.1 岩溶相控约束建模方法

风化壳表层层状溶蚀孔洞分布在风化剥蚀面附近，主要受大气淡水淋滤溶蚀作用，在风化壳表层普遍发育。由于和上下地层的物性存在差异，当地震波到达风化壳溶蚀孔洞发育层时，呈现明显不同的地震反射特征。通过统计风化壳溶蚀孔洞地震反射特征建立溶蚀孔洞岩溶相，以岩溶相为约束建立风化壳表层层状溶蚀孔洞的地质模型。

2.2 多点地质统计学建模方法

基于目标的模拟方法需要刻画模拟对象的几何形状，但溶蚀孔洞的几何形状比较复杂，参数化也比较困难。基于象元的模拟方法以变差函数为基础，虽然能够模拟储层之间的非均质性，但无法模拟溶蚀孔洞和溶洞的空间接触关系。基于以上分析，采用能够反映多点之间相关关系的多点地质统计学方法［13-14］模拟溶蚀孔洞在大型溶洞周围的分布特征。

多点地质统计学应用“训练图像”取代变差函数来表达地质变量的空间结构性。大型溶洞周围溶蚀孔洞与大型溶洞具有很好的空间接触关系，溶蚀孔洞主要分布在大型溶洞顶部及两侧，底部不太发育。在岩溶理论及实际资料分析的基础上，确立溶洞和其周围溶蚀孔洞空间配置关系，以此建立训练图像，通过多点地质统计学建立该类溶蚀孔洞的地质模型。

2.3 分区建模方法

断裂周围溶蚀孔洞主要沿断裂分布，其主要发育方向和断裂方向一致。针对该类溶蚀孔洞的分布特征，将不同发育方向的断裂划分为不同的区块，并依据断裂的大小，确立断裂的影响范围，以断裂的影响范围为约束，分区建立不同方向断裂周围溶蚀孔洞的地质模型。

3 建模方法应用

S80单元位于塔河六七区，单元面积为20.3 km2，是一个典型的缝洞型碳酸盐岩油藏。以S80为例，分别针对3种不同类型成因的溶蚀孔洞采用分类建模方法建立溶蚀孔洞模型。

美国2017年生产的起司中，以53.8亿磅（1磅=0.454 kg）的意式起司居冠，第二名是50.7亿磅的美式起司，其他起司约为18亿磅，瑞士起司则稳定维持约3亿磅。

3.1 风化壳表层溶蚀孔洞建模

对S80单元单井解释风化壳溶蚀孔洞的波阻抗反演数据进行统计，溶蚀孔洞储集体与波阻抗反演具有一定对应关系。风化壳表层溶蚀孔洞的波阻抗值主要为1.45×107～1.70×107kg·m-3·m·s-1(表1)，以这个区间的波阻抗值作为风化壳表层溶蚀孔洞岩溶相的约束，采用协同序贯指示随机模拟技术建立了S80单元风化壳表层溶蚀孔洞的地质模型(图3)。

表1 风化壳表层溶蚀孔洞与波阻抗统计

图3 风化壳表层溶蚀孔洞模型剖面

3.2 大型溶洞周围溶蚀孔洞建模

大型溶洞周围溶蚀孔洞主要位于洞穴垮塌所形成的角砾化带内。在物质平衡原理的基础上，计算得到洞穴通道垮塌形成的角砾化带直径为洞穴通道直径的3～4倍［15］。S80单元统计了24个溶洞及其上部溶蚀孔洞厚度的关系，溶洞厚度与溶蚀孔洞厚度近似呈1.00∶1.86的关系(图4a)。根据以上分析，以Loucks的溶洞垮塌模式为基础，按照溶洞和溶蚀孔洞直径1∶2的关系建立了大型溶洞及其周围溶蚀孔洞配置关系训练图像(图4b)，以此训练图像为基础，建立大型溶洞周围溶蚀孔洞的地质模型(图4c)。

3.3 断裂周围溶蚀孔洞建模

断裂周围溶蚀孔洞建模的关键在于分区及确定断裂的影响范围。S80单元主要发育2个走向的断裂，即北东向和北西向，据此将S80单元分为2个区(图5a)。借助储集体反演结果，统计每条断裂周围储集体的发育范围，把其作为断裂周围溶蚀孔洞发育的范围(表2)。在建模过程中，通过分区方法，以距离北东向30°断裂295 m和距离北西向30°断裂164 m作为断裂周围溶蚀孔洞发育范围约束条件，建立了断裂周围溶蚀孔洞地质模型(图5b)。

图4 大型溶洞周围溶蚀孔洞模型

图5 断裂周围溶蚀孔洞地质模型

表2 不同方位断裂作用下溶蚀孔洞发育范围统计

3.4 模型应用

将溶蚀孔洞模型、溶洞模型和断裂模型融合形成S80单元三维地质模型，溶蚀孔洞和建立的孤立溶洞相连，较好地沟通了溶洞储集体，预测了有利的储集体发育区(图6)。

在有利的储集体发育带，单井累计产油普遍较高(大于10×104t)，如S80井，该井未发生放空漏失，测井也未解释出溶洞，但井周分布多个离散溶洞，通过溶蚀孔洞相连通，单井取得了较好的产量，累计产油达到13.5×104t。示踪剂和动态响应显示，TK634井与TK744、TK638、TK747、TK7-607井连通，建立的溶蚀孔洞模型将溶洞连通，模型显示具有较好的连通关系。

图6 S80单元地质模型及储集体有利发育区

溶蚀孔洞建模结果与溶洞和裂缝模型融合应用于数值模拟，结果显示与井的动态产量特点及单元生产特点基本吻合，说明利用分类方法建立不同成因溶蚀孔洞模型可揭示溶蚀孔洞空间分布和井间连通关系，为后期开发方案的调整提供了地质基础。

4 结论与认识

(1)溶蚀孔洞成因分类建模方法从溶蚀孔洞成因出发，根据不同成因溶蚀孔洞的特征，分别采用相应的建模方法，建立不同的溶蚀孔洞地质模型，揭示不同成因溶蚀孔洞空间分布特征，提高了溶蚀孔洞建模的精度。

(2)岩溶相控建模方法以溶蚀孔洞地震反射特征为约束，建立风化壳表层溶蚀孔洞模型，揭示了该类溶蚀孔洞层状分布特征;多点地质统计学建模方法通过建立溶洞和溶蚀孔洞空间位置关系的训练图像，建立的地质模型揭示了该类溶蚀孔洞在溶洞周围分布的地质特征;分区建模方法根据断裂走向发育的不同，建立的溶蚀孔洞模型揭示了此类溶蚀孔洞沿断裂分布的特征。

(3)将溶蚀孔洞模型、溶洞模型和断裂模型融合，预测了S80单元有利的储集体发育带和连通关系，为开发方案调整提供了地质依据。

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编辑黄华彪

TE122.2

A

1006-6535(2015)05-0050-05

20150511;改回日期:20150728

国家重点基础研究发展计划(“973”计划)“碳酸盐岩缝洞型油藏开采机理及数值模拟研究”(2011CB202404)

李红凯(1980-)，男，工程师，2003年毕业于河南大学应用数学专业，2012年毕业于中国地质大学(北京)矿产普查与勘探专业，获硕士学位，现主要从事油藏描述和储层建模研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.05.010