庫車坳陷克深2氣藏裂縫—孔隙型砂巖儲層地質建模方法

趙力彬 石石 肖香姣 王海應 張杰

1.中國石油塔里木油田公司勘探開發(fā)研究院 2.中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院

庫車坳陷克深2氣藏裂縫—孔隙型砂巖儲層地質建模方法

趙力彬1石石2肖香姣1王海應1張杰1

1.中國石油塔里木油田公司勘探開發(fā)研究院 2.中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院

目前，針對低滲透或致密裂縫—孔隙型砂巖儲層的地質建模多局限于定性或半定量研究，通常的做法是將裂縫當做基質滲透率的增加因素來考慮，因而無法體現裂縫發(fā)育的方向性、不均一性，也無法描述連續(xù)合理的變化趨勢。為此，針對塔里木盆地庫車坳陷克深2氣藏儲集層為低孔隙度、低滲透率裂縫—孔隙型砂巖的實際情況，提出了一套將地質、地震、測井等手段綜合一體化的裂縫—孔隙型砂巖儲層地質建模方法。該方法首先利用地震、測井、巖心以及野外露頭數據，以區(qū)內夾層分布為切入點建立巖性模型，并進行相控參數建模；再通過構造曲率法對該區(qū)裂縫的發(fā)育區(qū)帶進行預測，并用其約束裂縫參數建模，從而建立了克深2氣藏裂縫性砂巖儲層的三維地質模型。實際運用效果證明，該方法所建模型符合地質認識規(guī)律，可量化儲層參數，適用于裂縫—孔隙型油氣藏評價階段稀井網條件下的地質建模研究。

塔里木盆地 庫車坳陷 克深2氣藏 裂縫—孔隙型 儲集層 地質建模 裂縫（巖石） 曲率 稀井網

對于低滲透或致密的裂縫—孔隙型砂巖儲層，裂縫的發(fā)育制約著儲層內流體的滲流方向，是控制油氣富集和產能的主要因素［1］。目前，針對該類儲層的地質建模多局限于定性或半定量研究，通用做法是將裂縫當做基質滲透率的增加因素來考慮，即在平面、剖面上劃分出不同程度的裂縫發(fā)育部位和層段，分層、分區(qū)塊給基質滲透率一個增加值，以此作為裂縫的存在對宏觀滲透率的影響表現［2－3］，因而無法體現裂縫發(fā)育的方向性、不均一性，也無法描述連續(xù)合理的變化趨勢。為此，筆者針對塔里木盆地庫車坳陷克深2氣藏的實際情況，提出了一套將地質、地震、測井等手段綜合一體化的裂縫—孔隙型砂巖儲層地質建模方法。該方法以相控建模思路建立基質屬性模型，而后以成像測井解釋的裂縫參數作為基礎數據，并將構造曲率法裂縫預測結果作為約束條件模擬裂縫參數，從而建立了克深2氣藏裂縫性砂巖儲層的三維地質模型。該方法所建模型符合地質認識規(guī)律，可量化儲層參數，適用于裂縫—孔隙型油氣藏評價階段稀井網條件下的地質建模研究。

1 地質背景

克深2氣藏位于庫車坳陷克拉蘇構造帶克深區(qū)帶的克深1—克深2段，是繼克拉2、大北氣田后發(fā)現的又一個大型氣藏。該構造為一個東西走向的長軸背斜，產層埋深超過6 500 m，測試地層壓力在115 MPa以上，壓力系數可達1.7，屬于典型的深層高壓氣藏。該氣藏的主力含氣層位為下白堊統的巴什基奇克組，儲層厚度在300 m左右，主要為褐色中細砂巖。對該氣藏共做巖心樣品分析105塊次，其中有裂縫的樣品為5個，沒有裂縫的樣品有100個，孔隙度主值區(qū)間介于為4%～8%，平均為5.3%，滲透率主值區(qū)間介于0.1～5 m D，平均為1.8 mD，為低孔隙度、低滲透率氣藏。儲集層類型為裂縫—孔隙型，巖心裂縫線密度平均為4.4條／m，裂縫傾角主要分布在45°～90°，以網狀、高角度裂縫為主，平面分布不均。裂縫是克深2氣藏高產的地質基礎。

2 構造模型

克深2號構造是巨厚膏鹽層之下受逆沖斷層控制的斷背斜構造。為精細刻畫其構造模型，建模時綜合了地震解釋的層面數據、斷層數據以及單井的細分層、斷點數據等，采用確定性建模與井間克里金插值相結合的方法，綜合建立了克深2氣藏的構造模型（圖1）?？紤]工區(qū)面積及實際井距，該模型平面網格步長取100 m×100 m，垂向網格細分為270個，一般可分辨出厚度大于0.5 m的單砂體及夾層，基本滿足了氣藏評價階段的地質建模要求。

圖1 克深2氣藏構造模型圖

3 基質屬性模型

主要采用相控隨機建模方法建立克深2氣藏基質屬性模型。巴什基奇克組的河道砂巖疊置關系復雜，橫向延伸范圍不好確定，考慮到資料的質量情況，本次巖性建模主要從夾層入手，先建立小尺度夾層模型，進而實現巖性建模?？松?氣藏夾層發(fā)育規(guī)模主要參考了中國石油塔里木油田公司對氣藏鄰近的克拉蘇河露頭巴一段、巴二段的地質統計規(guī)律成果。露頭夾層按層次級別劃分，可分為以下3個層次。

1）巴三段頂部和巴二段頂部的初始湖泛及最大湖泛沉積泥巖。該類夾層泥巖質純，厚度及分布范圍相對較大，夾層厚度介于1～3 m，橫向延展一般大于450 m，夾層寬厚比在150以上。

2）單河道砂體的頂部或河道間沉積的泥巖、粉砂質泥巖。其單層厚度較薄，一般介于0.5～2 m，橫向延伸一般小于200 m，呈斷續(xù)狀分布，夾層寬厚比在100以上。

3）單河道砂體的底部或內部的滯留沉積。該類夾層厚度多介于0.1～0.3 m，野外實測其延伸長度小于50 m，呈斷續(xù)狀分布?？松?氣藏巴什基奇克組夾層發(fā)育類型與露頭基本相似，但考慮巖性建模精度問題，只對厚度相對較大的前兩類夾層進行模擬。從統計規(guī)律上看，克深2氣藏夾層厚度主要分布在0.5～3 m，參考氣藏內部的夾層對比及露頭夾層的寬厚比，夾層寬度分布范圍取80～500 m，夾層長寬比取3［1］，取夾層延展方向與物源方向一致，采用基于目標的隨機建模方法進行巖性模擬。圖2為巖性隨機建模的一個實現，泥巖夾層厚度較薄，橫向的分布連續(xù)性較差，與地質認識基本一致。

在巖性建模的基礎上進行基質孔隙度、滲透率建模?；|孔隙度建模主要將巖性建模結果作為束縛條件，先分層段統計輸入、輸出數據的變化范圍及分布趨勢，平面上考慮用物源方向、縱向上用變差函數統計值作為約束，采用序貫高斯方法隨機模擬。對基質滲透率的模擬與孔隙度的步驟基本一致，首先對其進行對數變換，使其分布接近正態(tài)分布，用截斷高斯模擬方法進行隨機模擬（圖2）。

4 裂縫參數模型

圖2 克深2氣藏孔隙度及巖性模型圖

從鉆井巖心、成像測井、儲層物性、生產測試等資料看，克深2氣藏儲層段裂縫較發(fā)育?？松?氣藏共有取心井3口，在長度為19.84 m的巖心中見裂縫47條。3口成像測井解釋的裂縫密度介于0.32～1.91條／m，裂縫傾角主值區(qū)間40°～80°，走向近似東西，與構造長軸即克深2氣藏南北邊界斷層走向基本一致。102塊常規(guī)物性分析樣品中，裂縫樣品滲透率明顯高于非裂縫樣品（圖3）。另外，從生產測試情況的來看，克深2氣藏各井測試滲透率均較高，如克深201井20 m井段測試滲透率為28 mD，而巖心實測滲透率均值只有0.09 m D，說明儲層段裂縫發(fā)育，而且可以溝通大套儲集層，明顯改善儲層滲流能力。

圖3 克深2氣藏巖心實測孔隙度、滲透率關系圖

4.1 裂縫預測

克深2氣藏由于發(fā)育上千米厚的膏鹽巖地層，同時又為山前高陡構造，氣藏的地震資料品質較差，一般較難用于儲層及裂縫的預測研究［4］。目前，針對該類型氣藏，多從裂縫成因角度對其進行定性預測，如常用的有構造應力模擬法、構造曲率法［5－8］。研究中主要采用構造曲率法對克深2氣藏天然裂縫進行預測，預測結果和分布規(guī)律符合單井測井及試井解釋成果。

構造曲率法是進行構造拉張裂縫分布評價預測的傳統方法［9］。一般可采用2種方法求曲率值：①利用經鉆井校正后的構造剖面圖編制巖層的曲率圖；②根據地震剖面圖或地震構造圖，用計算方法（傾角變化率法、三點圓弧法、五點曲線擬合法、極值主曲率法、垂直二次微商法等）求取、編制巖層的曲率圖。編制出巖層的曲率圖后，再評價、預測構造拉張裂縫的分布情況［10］。本次研究是采用經過井點校正的構造圖來進行曲率計算的。網格化的層面曲率計算有很多種方法，當層面在解釋工作站上是以網格的形式建立時，非常適合曲率的計算，本次研究采用差分法來確定曲率（圖4）。

過層面上某一點有無窮多個正交曲率，但只有一個曲率最大，稱為極大曲率Kmax（也即主曲率）。若已知點0、1、2、3、4、5、6、7、8共9個點的高程，則0點的主曲率Kmax可用下式表示：

式中各參數可用差分法由下式求得：

圖4 差分法確定曲率示意圖

根據以上方法計算構造主曲率值，得到氣藏頂面構造主曲率等值線圖，如圖5所示。由圖5可見，克深2氣藏構造主曲率值主要分布在0.000 2～0.000 4之間，斷層附近及地層形態(tài)急劇彎曲變化的區(qū)域曲率值較大。從單井上看，A5井曲率值最大，其次是A4井，最小的是A2井，反映的規(guī)律與成像測井的裂縫解釋規(guī)律完全一致（FMI成像測井裂縫密度：A5為1.9條／m、A4為0.82條／m、A2為0.32條／m），說明在現階段將構造主曲率法用于克深2氣藏的裂縫預測是行之有效的。

圖5 最大主曲率圖

4.2 裂縫建模

裂縫滲透率和產狀參數建模主要以克深2氣藏成像測井解釋的裂縫參數作為基礎數據，但由于測井僅能刻畫氣層縱向變化規(guī)律，對于滲透率級別缺乏有效刻度，因而筆者首先用單井試井解釋的滲透率對其進行校正，然后將其粗化至數值模擬網格，并將其與構造主曲率進行相關性分析。裂縫參數建模主要采用序貫高斯及截斷高斯方法對裂縫孔隙度、滲透率進行模擬。圖6為克深2氣藏白堊系巴什基奇克組裂縫滲透率模型的一個實現，其滲透率值主要分布在2～20 mD，與試井解釋的滲透率（0.3～28 mD）區(qū)間基本一致。其中，A5井的裂縫滲透率可以高達30 mD，A4滲透率在10 mD左右，而A2井的滲透率不到5 mD，與成像測井、試井解釋結果及構造主曲率預測的裂縫發(fā)育區(qū)帶基本相同。

圖6 裂縫滲透率模型圖

5 結束語

裂縫性砂巖儲集層三維地質建模是一項綜合性研究工作，需要綜合地質、測井、地震、巖心、露頭以及生產動態(tài)等多方面資料和手段，才能建立符合實際地質情況的三維模型。本次所建模型定量描述了克深2氣藏儲層基質物性及裂縫參數的空間展布，為該氣藏評價、試采井位部署（如A5等裂縫發(fā)育井區(qū)是最有利的生產井部署區(qū)）以及開發(fā)機理數模研究等提供了依據，取得了較好的效果，并總結出了一套適用于裂縫性油氣藏評價階段稀井網條件下的建模方法。

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Geologic modeling of fractured and porous sandstone reservoirs in the Keshen－2 gas pool of the Kuqa Depression，Tarim Basin

Zhao Libin1，Shi Shi2，Xiao Xiangjiao1，Wang Haiying1，Zhang Jie1
（1.Exploration and Development Research Institute，Tarim Oilfield Company，PetroChina，Korla，Xinjiang 841000，China；2.Exploration and Development Research Institute，PetroChina，Langfang，Hebei 065007，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME 32，ISSUE 10，pp.10－13，10／25／2012.（ISSN 1000－0976；In Chinese）

At present，the geologic modeling of low permeability or tight fractured and porous sandstone reservoirs is qualitative or semi－quantitative in nature.Generally，the fractures are regarded as a factor of enhancing matrix permeability，thus neither their orientation，heterogeneity nor their continuous variation can be rationally integrated in the model.As the reservoirs in the Keshen－2 gas pool of the Kuqa Depression，Tarim Basin，are fractured and porous sandstones with low permeability and low porosity，a comprehensive modeling method with geologic，seismic and logging data integrated is proposed for this type of sandstone reservoirs with dual－porosity system.First，by use of seismic，logging，core and outcrop observation data，a lithologic model is built according to the distribution of interbeds in the study area，and the facies－controlled petrophysical parameter modeling is performed.Then，the structure curvature method is used to predict the distribution of fractures，and the fracture parameters constrained are identified in modeling.Finally，a 3D geologic model is built for the sandstone reservoirs in the Keshen－2 gas pool.Results of field application show that models built with this method can reveal the real geologic conditions，quantify reservoir parameters，and will be used to evaluate the fractured and porous reservoirs with sparse well spacing.

Tarim Basin，Kuqa Depression，Keshen－2 gas pool，fractured－porous type，reservoir，geologic modeling，fracture（rock），curvature，spaese well spacing

趙力彬等.庫車坳陷克深2氣藏裂縫—孔隙型砂巖儲層地質建模方法.天然氣工業(yè)，2012，32（10）：10－13.

10.3787／j.issn.1000－0976.2012.10.003

趙力彬，1979年生，工程師，碩士；畢業(yè)于中國石油大學（北京），從事開發(fā)地質研究工作，擔任副項目長。地址：（841000）新疆維吾爾自治區(qū)庫爾勒市中國石油塔里木油田公司勘探開發(fā)研究院。電話：（0996）2174814。E－mail：zhaolb－tlm＠petrochina.com.cn

（修改回稿日期 2012－08－06 編輯 居維清）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2012.10.003

Zhao Libin，engineer，born in 1979，is engaged in research of development geology.

Add：Korla，Xinjiang 841000，P.R.China

E－mail：zhaolb－tlm＠petrochina.com.cn