徐維勝， 龔 彬， 何 川， 秦 關(guān),2

( 1. 北京大學(xué) 石油與天然氣研究中心，北京 100871； 2. 懷俄明大學(xué)，懷俄明 WY82071 )

0 引言

普光氣田位于四川盆地川東斷褶帶黃金口構(gòu)造帶的普光構(gòu)造，是我國(guó)迄今為止發(fā)現(xiàn)的最大海相整裝氣田[1-2].上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組和下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組儲(chǔ)層在埋藏成巖過(guò)程中的不同時(shí)期會(huì)發(fā)育一定的天然裂縫，裂縫的產(chǎn)狀、密度、規(guī)模、張開度等在儲(chǔ)層中存在各向異性，是造成儲(chǔ)層非均質(zhì)性的一個(gè)重要因素，給儲(chǔ)層開發(fā)帶來(lái)困難.在氣田開發(fā)過(guò)程中，為有效地防止儲(chǔ)層的邊、底水通過(guò)裂縫網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入儲(chǔ)層造成水淹，需要對(duì)儲(chǔ)層裂縫的空間分布形態(tài)有足夠的了解.筆者應(yīng)用離散裂縫網(wǎng)絡(luò)模型DFN(Discrete Fracture Network Model)完成儲(chǔ)層裂縫建模.DFN模型是目前描述裂縫的技術(shù)，具有多學(xué)科多資料協(xié)同的優(yōu)勢(shì)，能夠把露頭、巖心、地震、測(cè)井、地質(zhì)、鉆井、生產(chǎn)等資料充分結(jié)合進(jìn)來(lái)，從多個(gè)角度認(rèn)識(shí)裂縫，應(yīng)用多條件約束建立裂縫模型[3-4].它通過(guò)展布于三維空間中的各類裂縫組成的裂縫網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)構(gòu)建整體的裂縫模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)裂縫系統(tǒng)從幾何形態(tài)到其滲流行為的逼真細(xì)致的有效描述[5-6].普光氣田在勘探、開發(fā)過(guò)程中積累了豐富的基礎(chǔ)資料，筆者收集50口井的常規(guī)測(cè)錄井資料、17口井的微電阻率成像測(cè)井資料和工區(qū)的三維地震數(shù)據(jù)體，為該研究提供基礎(chǔ)資料.

1 裂縫模型選擇

油(氣)藏地質(zhì)模型是油(氣)藏的類型、幾何形態(tài)、規(guī)模、油藏內(nèi)部結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)層參數(shù)及流體分布的高度概括，建立油(氣)藏地質(zhì)模型對(duì)于預(yù)測(cè)儲(chǔ)集層平面展布規(guī)律、科學(xué)地編制油田開發(fā)方案,以及提高油田開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益有重要的意義.當(dāng)前主要采用2類方法模擬裂縫油(氣)藏：一是用等效的連續(xù)介質(zhì)模型模擬裂縫和基質(zhì)的耦合作用，即通常所說(shuō)的“雙重孔隙模型”；二是稱為 “離散裂縫網(wǎng)絡(luò)模型”.

1.1 雙重孔隙模型

該模型的基本原理是將裂縫和巖石基質(zhì)中的流體流動(dòng)分開處理，巖石基質(zhì)孔隙提供流體的主要存儲(chǔ)空間，而主要的流體流動(dòng)發(fā)生于裂縫和裂縫之間.裂縫和基質(zhì)之間的流體交換用“傳輸方程”(Transfer Function)或“形狀因子”(Shape Factor)描述[7-8].該方法將油藏裂縫分布理想化，應(yīng)用起來(lái)非常簡(jiǎn)單，因而在工業(yè)界被廣泛應(yīng)用.該方法幾乎沒有用到實(shí)際裂縫離散分布的任何信息，而且認(rèn)為流動(dòng)參數(shù)在基質(zhì)中不具有變化性，或者說(shuō)每一個(gè)網(wǎng)格中基質(zhì)的壓力和飽和度等是定值.這些處理方法和假設(shè)與儲(chǔ)層裂縫的實(shí)際情況存在較大偏差[9].

1.2 離散裂縫網(wǎng)絡(luò)模型

該模型將裂縫的真實(shí)形態(tài)和分布特征完全應(yīng)用到流動(dòng)模型中，將所有的裂縫根據(jù)實(shí)際尺寸和分布形態(tài)進(jìn)行完整和顯性的描述，通過(guò)高分辨率非結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)格呈現(xiàn).離散裂縫網(wǎng)絡(luò)模型的概念是20世紀(jì)90年代末提出的，直到21世紀(jì)初才開始逐步應(yīng)用[10].Karimi-Fard M等于2004年提出基于連通表的離散裂縫網(wǎng)絡(luò)油藏模擬方法.該方法采用有限體積法，并用連通表的形式刻畫非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格之間的傳輸率[11]，生成綜合反映各類數(shù)據(jù)所包含的裂縫信息的裂縫模型，并成功地應(yīng)用到二維和三維油藏中的單相和多相流體模擬中.該模型具有動(dòng)態(tài)擬合功能，通過(guò)計(jì)算出的模擬曲線和實(shí)測(cè)動(dòng)態(tài)曲線進(jìn)行對(duì)比調(diào)整模型參數(shù)，從而使建立的模型更加可靠[12].本次儲(chǔ)層裂縫建模是基于該模型的進(jìn)一步實(shí)際應(yīng)用.

2 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

圖1 裂縫產(chǎn)狀示意

對(duì)于建模而言，數(shù)據(jù)是最重要的因素.由于儲(chǔ)層裂縫的真實(shí)情況十分復(fù)雜，各種不確定因素非常多，合理地將實(shí)際的復(fù)雜問(wèn)題抽象化，最大程度地利用各種合理的假設(shè)、已知數(shù)據(jù)和建模軟件，真實(shí)地反應(yīng)氣藏的實(shí)際情況，是整個(gè)建模流程中最重要的環(huán)節(jié).基于離散裂縫網(wǎng)絡(luò)模型的儲(chǔ)層裂縫地質(zhì)建模需要數(shù)據(jù)：(1)裂縫的空間密度分布；(2)裂縫的形狀和尺寸分布；(3)裂縫的空間位置(產(chǎn)狀)分布(見圖1)；(4)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)(包括井位數(shù)據(jù)、孔隙度、滲透率和飽和度等)；(5)地震數(shù)據(jù)(層面數(shù)據(jù)等).

3 儲(chǔ)層裂縫參數(shù)計(jì)算

共收集PG1x-3、PG2x-1、PG3x-2等17口井的電成像測(cè)井EMI原始資料，通過(guò)Logview成像測(cè)井解釋軟件對(duì)17口井的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行解編和成像處理，然后在EMI成像彩圖上識(shí)別出天然張開裂縫，并作裂縫參數(shù)定量計(jì)算.裂縫參數(shù)主要包括裂縫密度、長(zhǎng)度、寬度、裂縫孔隙度以及裂縫傾向和傾角等(見表1).裂縫參數(shù)計(jì)算包括在統(tǒng)計(jì)窗長(zhǎng)內(nèi)進(jìn)行裂縫參數(shù)的連續(xù)計(jì)算和分層統(tǒng)計(jì)計(jì)算，連續(xù)計(jì)算的數(shù)據(jù)生成LAS格式或其他格式的文件，作為離散裂縫網(wǎng)絡(luò)模型地質(zhì)建模的基礎(chǔ)數(shù)據(jù).

4 離散裂縫網(wǎng)絡(luò)模型建模

GoCAD是目前主流建模軟件，在眾多油公司和服務(wù)公司得到廣泛的應(yīng)用.它是以工作流程為核心的新一代地質(zhì)建模軟件，實(shí)現(xiàn)了高水平的半智能化建模，其功能強(qiáng)，界面友好，離散裂縫網(wǎng)絡(luò)建模是基于該軟件完成的.

4.1 建模范圍

平面上，建模工區(qū)以三維地震反演邊界為基準(zhǔn)，同時(shí)盡量減少模型的網(wǎng)格數(shù)量.西部邊界以普光7井大斷層為邊界；南部和北部以三維地震反演體邊界為界；東南部以三維地震反演數(shù)據(jù)體邊界作參考；東北部由于處于構(gòu)造低部位，邊界適當(dāng)?shù)南騼?nèi)收縮，有效模型總面積約為102 km2.縱向上，建模范圍為飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組，飛四段為非儲(chǔ)層，因此建模層位確定為飛仙關(guān)組飛一至飛三段和長(zhǎng)興組4套層系.

表1 PG102-2井天然張開裂縫參數(shù)(部分井段)

4.2 地震地質(zhì)層位標(biāo)定

首先制作50口有資料井的合成地震記錄.常規(guī)合成地震記錄制作的主要依據(jù)是合成記錄道與井旁地震道在波形特征上的對(duì)比，但有時(shí)會(huì)出現(xiàn)“對(duì)錯(cuò)波”的現(xiàn)象，采用波形對(duì)比與平面趨勢(shì)對(duì)比相結(jié)合的方法解決.即在波形對(duì)比的基礎(chǔ)上，通過(guò)合成記錄的時(shí)深關(guān)系將地層分層轉(zhuǎn)換到時(shí)間域，檢查同一個(gè)層位的分層是否對(duì)應(yīng)同一個(gè)地震反射波.如果不對(duì)應(yīng)，說(shuō)明出現(xiàn)“對(duì)錯(cuò)波”的現(xiàn)象，需要對(duì)時(shí)深關(guān)系進(jìn)行調(diào)整.調(diào)整后的時(shí)深關(guān)系將更為準(zhǔn)確，保證地質(zhì)分層與地震反射波在整個(gè)工區(qū)內(nèi)的一致性.

4.3 基于GoCAD的建模流程

輸入裂縫密度、長(zhǎng)度、寬度、裂縫所在的層位，以及裂縫的傾角、方位角，生成井筒周圍的裂縫點(diǎn)集文件，裂縫用裂縫的中心點(diǎn)坐標(biāo)、長(zhǎng)度、寬度、傾角和方位角5個(gè)參數(shù)確定.這些帶屬性的點(diǎn)集文件可視為基于GoCAD油藏建模過(guò)程中的硬數(shù)據(jù)，后面生成全空間屬性的隨機(jī)建模過(guò)程就是基于硬數(shù)據(jù)進(jìn)行插值或模擬的方法運(yùn)算得來(lái)的.

導(dǎo)入井位數(shù)據(jù)、測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)(孔隙度、滲透率和飽和度)和導(dǎo)入地震數(shù)據(jù)到GoCAD中，由地震數(shù)據(jù)給出的層位(為一系列密集的空間點(diǎn)集構(gòu)成)信息，通過(guò)地震數(shù)據(jù)文件的點(diǎn)集生成頂層(top)和底層(base)曲面.

利用GoCAD的儲(chǔ)層屬性建模(Reservoir Properties)功能，將井段附近的點(diǎn)集數(shù)據(jù)采用序貫高斯模擬法以三角化的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格模式推廣至全空間，并將包含網(wǎng)格塊中心點(diǎn)的坐標(biāo)、網(wǎng)格塊裂縫分布密度、裂縫形狀、裂縫產(chǎn)狀的全空間點(diǎn)集數(shù)據(jù)輸出，最終形成儲(chǔ)層的離散裂縫網(wǎng)絡(luò)模型(見圖2).該地質(zhì)模型真實(shí)地反映儲(chǔ)層裂縫的幾何特征和分布形態(tài)，為后續(xù)的氣藏?cái)?shù)值模擬提供可靠的模型.

圖2 普光氣田裂縫系統(tǒng)近觀圖

5 結(jié)論

(1)通過(guò)對(duì)多口井的微電阻率成像測(cè)井的裂縫拾取和裂縫參數(shù)計(jì)算，得到裂縫的多項(xiàng)參數(shù)，作為裂縫地質(zhì)建模的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)成像測(cè)井和地震資料的有機(jī)結(jié)合.

(2)離散裂縫模型建模充分應(yīng)用裂縫密度、裂縫形狀、裂縫產(chǎn)狀等數(shù)據(jù)，地質(zhì)模型更加客觀反映儲(chǔ)層裂縫的實(shí)際情況.

(3)離散裂縫網(wǎng)絡(luò)模型撇棄了傳統(tǒng)方法所依賴的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，而采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格來(lái)處理，使裂縫的刻畫更加精細(xì)準(zhǔn)確.其中的裂縫數(shù)據(jù)和空間分布形態(tài)可以作為后續(xù)氣藏?cái)?shù)值模擬的重要依據(jù).