任丘潜山油藏储层划分及分类分级地质建模

2018-03-26罗江华张淑娟曹文丽罗永胜朱玉双郭发军

石油地质与工程 2018年1期

罗江华，张淑娟，曹文丽，罗永胜，朱玉双，郭发军

（1．西北大学地质学系，陕西西安 710069；2．中国石油华北油田分公司勘探开发研究院）

任丘潜山雾迷山组油藏位于冀中坳陷饶阳凹陷北部，是一个以中元古界蓟县系雾迷山组碳酸盐岩地层组成的大型潜山底水块状油藏[1–2]，目前处于高含水低速开发阶段，综合含水率达到97.1%。任丘潜山油藏整体构造为一南低、北高、西北抬、东南倾的大型单面山，自下而上共划分为10个油层组，其断层及裂缝十分发育，主要分为北西向、北东向、北北东向、及近东西向4组。为了提高任丘潜山雾迷山组油藏的开发效率，进一步寻找有利剩余油分布区，开展了精细的储层类别划分以及储层地质模型研究[3–4]，利用地震、钻井、测井、试井及实验分析等资料，在测井资料精细解释与储层划分的基础上，分步建立了储层分类相模型、基质属性模型、离散裂缝网络模型、裂缝属性模型；同时，分储层级别对储量进行复核与细化，为后期的数值模拟和剩余油分布研究提供了基础资料，同时为任丘地区开展地温场及地热综合利用研究提供扎实的地质依据。

1 储层类别划分

任丘潜山碳酸盐岩油藏为裂缝型碳酸盐岩油藏，以隐藻白云岩为主。

1.1 储集空间类型

任丘潜山碳酸盐岩储层的孔隙类型以构造溶蚀孔洞缝等次生孔隙为主，储集渗流空间形态分布多样，大小悬殊，分布不均，以其形态和成因大致可划分为孔、洞、缝三大类。

洞：根据任丘雾迷山组复合型储层统计，大洞的孔隙度约为0.5%，主要分布于大断层带和风化壳附近；小洞主要分布于粗结构藻云岩层中，并与断裂裂缝有依存关系，复合型储层中小型洞孔隙度约为0.3%。

孔：孔是碳酸盐岩储层中数量最多的空隙空间，一般直径仅几微米至几百微米，有藻架孔、粒间孔、晶间孔和溶蚀孔等。由各种微孔及微细构造缝组成的孔隙称为基质孔隙系统，其孔隙度可达1.8%～3.5%。

缝：缝是碳酸盐岩油藏中极其发育的孔隙类型，主要是构造成因的构造缝和构造溶缝，其次是层理缝，压溶缝较少。构造缝以高角度缝为主，近80%的构造缝大于75o；裂缝成组系分布，主要裂缝组系平行边界断层；此外，裂缝具等级性，高级别的大裂缝数量少，低级别的小裂缝数量多；且各级裂缝为不等距分布，一般大缝间距大，小缝间距小[5–8]。

任丘碳酸盐岩潜山油藏以构造成因的裂缝为主，层间缝次之，构造缝成组系分布。根据露头区裂缝调查和岩心统计资料对任丘潜山裂缝进行分级（表1）

表1 裂缝分级特征

裂缝分级统计结果表明：大尺度缝和中等尺度的裂缝即Ⅰ、Ⅱ级裂缝发育数量相对较少，Ⅴ级裂缝属于微细裂缝，而Ⅲ、Ⅳ级裂缝密度大，张开宽度较Ⅴ级相对大些，是油藏中的主要储集渗流裂缝网络系统[9]。

1.2 储层级别划分标准

常规测井曲线受岩性、物性、泥浆侵入、裂缝密度、长度、产状、含液性、地层各向异性等因素的影响，常规测井储集层响应特征具有多解性。本次根据最新的成像测井与取心资料，再结合常规电测曲线，明确了曲线变化是溶孔发育带还是诱导缝引起的，以及较准确地判断了储集层的有效性，将储层由以前的Ⅰ、Ⅱ级细分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级，使解释精度更加精细（表2）。

表2 成像测井定量解释标准

Ⅰ级储层：即裂缝发育层，缝洞面孔率较高，多为缝、孔、洞的复合型或大型溶洞，裂缝连通性好，低电阻率、低自然伽马、低中子伽马、高声波时差测井特征；Ⅰ级储层可细分为大洞大缝型储层和裂缝溶洞复合型储层。Ⅱ级储层：即裂缝相对发育层，包括裂缝、溶洞、裂缝溶洞复合型三种储集类型的地层，含有一定泥质，渗透性变差，低至中等的自然伽马，孔隙度中至高值，电阻率中至高值。Ⅲ类储层：即微裂缝发育层，电性特征为中高电阻率、低孔隙度、低泥质含量；储集空间主要是岩块中的微细裂缝和孔隙，或者是少量孤立裂缝型和孤立孔洞；孔喉狭窄或裂缝孔隙度小，岩块孔隙度也小，不含或含少量可动流体。经统计各类级别储层所占的比例为I级占11.0%，II级占28.6%，III级占18.6%，非储层占41.8%。

2 分类分级地质建模

任丘潜山碳酸盐岩油藏地质模型分为基质模型和裂缝模型两大部分。

2.1 基质模型

借鉴已成熟的碎屑岩建模技术，建立了定量的任丘潜山碳酸盐岩油藏的三维可视化基质储层模型。在裂缝相建模过程中，首先要建立各个岩相在每个层的概率曲线，该曲线主要刻画各个裂缝相在每个层的垂向分布情况，并在随后的建模中起控制作用，在此基础上用序贯指示模拟方法建立储层发育级别相模型。由雾迷山组油藏雾7油组裂缝相模型可见，雾7油组为一套海相白云岩和灰岩为主的地层，其中I类占12.9%，II类占30.5%，III类占15.4%，非裂缝相约占41.2%（图1）。

总之，储层以II类为主，III类次之， I类较少，并且I类和II类储层在空间上均与断层和大裂缝的发育方向和位置相一致， III类储层发育区距断层相对较远，三者在空间上成叠置关系。纵向上各油组发育状况：雾1油组储层发育最好，雾7、雾2、雾5油组次之，再次为雾3、雾4、雾9油组，而雾8 、雾6油组储层发育最差，具有不稳定的泥质隔层。

储层三维地质建模可获得储层物性的三维空间展布，它是在构造模型和裂缝发育相模型的控制下，发挥具有较高垂向分辨率的测井数据的优势，运用变差函数控制手段，选用地质统计学中适用于连续变量模拟的序贯高斯模拟算法，模拟得到孔隙度及渗透率模型。

在单井测井解释的基础上，将基质孔隙度粗化到所建立的三维网格中，计算各小层在各级“相”控条件下的基质孔隙度在平面和垂向的变差函数，确定主方向变程、次方向变程，并对计算后的结果进行理论模型拟合，最终建立了储层相控基质孔隙度、基质渗透率等属性模型。

图1 雾7储层裂缝发育级别相三维模型

2.2 离散裂缝网络模型

由于任丘雾迷山组油藏裂缝发育的长度从几米到数千米的跨度区间，因此本次研究利用岩心描述获得米级或厘米级的裂缝数据，利用地震信息获得千米级的裂缝数据，利用野外露头资料获得米级或十米级的裂缝数据。结合任丘潜山油藏裂缝分布特征，裂缝描述按照发育的级别，即大尺度裂缝、中等尺度裂缝以及微小尺度裂缝，分别模拟，最终建立裂缝网络集团。

2.2.1 确定性建模建立中等尺度及大尺度裂缝网络模型

基于三维地震数据体中含有丰富的构造及断裂信息，通过“蚂蚁追踪”技术可以解释大量的裂缝信息，克服了传统地震解释的主观性，把解释集中在构造地质认识上而不是常规的拾取，保证了“蚂蚁追踪”技术对井间裂缝和垂向裂缝描述的准确性。

通过对原始地震属性体进行构造平滑处理、混沌处理、作方差体等来增强地震数据在空间上的不连续性。根据研究区裂缝特征，通过设置蚂蚁追踪的各项参数来对属性体进行追踪，进而产生蚂蚁属性体。通过确定性建模建立裂缝离散网络模型（图2），进而生成中等及大尺度的裂缝网络模型。统计表明生成裂缝片方位角主要位于北东、北北东、北西向和近东西向，与地质认识相符[10–12]。

图2 蚂蚁追踪提取的裂缝片模型

2.2.2 随机性建模建立微小尺度及中等尺度裂缝网络模型

利用成像测井解释的裂缝数据生成各井裂缝发育强度曲线，在储层级别分类相模型的约束下，以断层距离分析作为第二变量，采用序贯高斯模拟方法，生成任丘雾迷山组油藏裂缝强度三维模型。

以裂缝强度属性体作为裂缝发育富集程度的一个重要的约束条件，设定了裂缝的缝长以及方位等参数，分层进行了裂缝片的模拟和生成，从而获得微小尺度及中等尺度裂缝网络模型。

2.2.3 裂缝网络模型及裂缝属性模型

将任丘雾迷山组油藏大尺度裂缝、中等尺度裂缝及微小尺度裂缝有机统一合并成裂缝网络集团，即通过展布于三维空间中的各类裂缝片组成的裂缝网络集团来构建整体的裂缝模型，实现了对裂缝系统从几何形态直到其渗流行为的逼真细致的有效描述。通过调节裂缝的长度、方位、倾角、长度等参数来进行模拟，建立裂缝的离散网络模型。统计表明生成裂缝片方位角主要位于北东及北北东向、北西向和近东西向，与地质认识相符。

使用Golder技术，将裂缝网络模型转换成裂缝孔隙度和渗透率。按照任丘潜山实际资料，采用Oda数据统计计算方式，以单个网格内裂缝的总面积及裂缝的不同参数为基准，进行裂缝渗透率、裂缝孔隙度估算，建立裂缝网络属性模型，图3即为生成的任丘雾迷山组油藏裂缝孔隙度三维模型，裂缝孔隙度小于2%，符合现有地质认识。

图3 任丘潜山油藏裂缝孔隙度三维模型

3 模型验证

3.1 裂缝发育程度与产量分布具有良好对应关系

通过对任丘潜山油藏各生产井的初期日产液量与地质建模结果对应关系分析，二者具有较好的一致性。由于所处的构造位置不同，潜山各山头的井进山层位不同，其裂缝的发育程度和油井生产状况也有很大的差异。从裂缝渗透率模型中可直接提取生成各层渗透率平面图，在裂缝发育相对高值区，其单井日产液量上千吨；任26井东北部是裂缝发育高值区，其日产液量大于4 000 t，而处于裂缝发育相对低值区的井日产液量均小于50 t。

3.2 储量复核

充分考虑储层空间非均质性对储量计算的影响，采用容积法对已建的模型分油组、分储层类别、分裂缝与基质对储量进行细化与核算，提高了储量计算的精度和油藏的认知程度，其结果为：I类、II类、III类储层的储量分别占总储量的25.6%、49.1%和25.3%，总储量与原始容积法计算的地质储量基本一致；而各级储层中裂缝储量的总和约占总储量的1/3，与目前开发动态储量标定、油藏采出程度相吻合，说明所建立的精细地质模型与现有地质认识相符，可以有效、可靠反映地下的实际情况。

4 结论与认识

（1）任丘潜山碳酸盐岩储层的孔隙类型以孔洞缝等次生孔隙为主，裂缝既是储集空间也是油藏中的主要储集渗流通道，以构造成因的高角度裂缝为主，层间缝次之，裂缝系统成组系分布。

（2）尝试了裂缝型碳酸盐岩油藏分基质和裂缝、分储层级别建立储层模型，综合利用表征大级别裂缝的断裂系统和微小级别裂缝的成像测井表征的信息、以及中等级别的裂缝地震蚂蚁属性等多种资料，定量描述了任丘潜山油藏三维离散裂缝网络模型，实现了对裂缝系统从几何形态直到其渗流行为的逼真细致的有效描述，为类似油藏的模拟提供了借鉴方法。

（3）分类分级对储量进行细化与复核，为下步剩余油分布研究提供基础保障。将地质模型粗化后直接导入油藏模拟软件中进行数值模拟，实现了双孔隙介质建模、数模一体化研究，提高了工作效率和模拟精度。

[1] 童亨茂．裂缝网络模型的建立及其在任丘潜山油藏中的应用[J]．西安石油大学学报：自然科学版，2006，21（3）：17–22．

[2] 张义，秦志勇，尹艳树，等．杜坡油田核三段精细地质建模研究[J]．石油地质与工程，2015，29（3）：81–23．

[3] 周灿灿，王拥军，周凤鸣．近源砂岩原生孔隙储集层岩石相控建模及其应用[J]．石油勘探与开发，2006，33（5）：553–557．

[4] 侯加根，马晓强，刘钰铭，等．缝洞型碳酸盐岩储层多类多尺度建模方法研究——以塔河油田四区奥陶系油藏为例[J]．地学前缘，2014，19（2）：59–66．

[5] 李阳，侯家根，李永强．碳酸盐岩缝洞型储集体特征特征及分类分级地质模型[J]．石油勘探与开发，2016，43（4）：600–606．

[6] 边立恩，屈勇，于茜，等．渤海BZ油田储层定量预测研究[J]．石油地质与工程，2016，30（3）：77–80．

[7] 王时林，秦启荣，苏培东．储层裂缝识别与预测[J]．断块油气田，2009，16（5）：31–33．

[8] 鲁新便，赵敏，胡向阳，等．碳酸盐岩缝洞型油藏三维建模方法技术研究——以塔河奥陶系缝洞型油藏为例[J]．石油实验地质，2012，34（2）：193–198．

[9] 张淑品，陈福利，金勇．塔河油田奥陶系缝洞型碳酸盐岩储集层三维地质建模[J]．石油勘探与开发，2007，34（2）： 175–180．

[10] 吴忠宝，胡文瑞，宋新民，等．天然微裂缝发育的低渗透油藏数值模拟[J]．石油学报，2009，30（5）：727–730．

[11] 张淑娟，邵龙义，宋杰，等．相控建模技术在阿南油田阿11断块中的应用[J]．石油勘探与开发，2008，35（3）：355–361．