王 珂 張榮虎 方曉剛 王俊鵬 張同輝

（ 1 中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院；2 中國(guó)石油塔里木油田公司；3 中國(guó)石油杭州地質(zhì)研究院；4 貴州省非常規(guī)油氣資源工程技術(shù)研究中心 ）

隨著常規(guī)砂巖儲(chǔ)層油氣田的勘探開發(fā)逐漸走向成熟，低滲透的致密砂巖儲(chǔ)層已成為中國(guó)油氣增儲(chǔ)上產(chǎn)的重要領(lǐng)域，在鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組、四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組、塔里木盆地下白堊統(tǒng)巴什基奇克組等致密砂巖儲(chǔ)層中均發(fā)現(xiàn)了工業(yè)規(guī)模性的油氣藏[1-8]。在這類儲(chǔ)層中，由于強(qiáng)烈的壓實(shí)作用和膠結(jié)作用，巖石的基質(zhì)物性通常都很差，孔隙度一般低于10%，滲透率低于0.1mD[9]。因此，構(gòu)造裂縫是改善致密砂巖儲(chǔ)層滲流能力的關(guān)鍵因素，往往控制了油氣藏的高產(chǎn)；而儲(chǔ)層基質(zhì)孔隙度雖然較低，但與裂縫孔隙度相比仍要高出1～3個(gè)數(shù)量級(jí)，孔隙仍然是油氣的主要儲(chǔ)集空間，控制了油氣藏的穩(wěn)產(chǎn)[10-13]。對(duì)于這種裂縫—孔隙型的雙重介質(zhì)儲(chǔ)層，通過屬性建模的方式預(yù)測(cè)基質(zhì)孔隙和構(gòu)造裂縫發(fā)育帶，尋找油氣高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)區(qū)，是這類油氣藏高效開發(fā)的重要手段[14-15]。

克深8氣藏是塔里木盆地庫(kù)車坳陷近年來探明的一個(gè)大型斷背斜天然氣藏，總地質(zhì)儲(chǔ)量約1600×108m3，含氣儲(chǔ)層下白堊統(tǒng)巴什基奇克組為典型的致密砂巖儲(chǔ)層，具有埋深大、基質(zhì)物性差、構(gòu)造裂縫發(fā)育的特征。開發(fā)資料表明，構(gòu)造裂縫控制氣藏高產(chǎn)，基質(zhì)孔隙控制氣藏穩(wěn)產(chǎn)，屬于典型的超深層裂縫—孔隙型雙重介質(zhì)致密砂巖儲(chǔ)層[16]。系統(tǒng)開展克深8氣藏雙重介質(zhì)儲(chǔ)層特征分析及屬性建模的相關(guān)研究，可為該氣藏高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)開發(fā)井的部署以及開發(fā)措施的制定提供地質(zhì)依據(jù)。因此，本文綜合利用巖心、薄片、成像測(cè)井、掃描電鏡、激光共聚焦和電子探針分析等資料和方法，對(duì)庫(kù)車坳陷克深8氣藏巴什基奇克組儲(chǔ)層基質(zhì)特征和構(gòu)造裂縫特征進(jìn)行分析；在此基礎(chǔ)上，采用Petrel建模軟件和序貫高斯模擬方法，分別建立克深8氣藏巴什基奇克組的儲(chǔ)層基質(zhì)屬性模型和構(gòu)造裂縫屬性模型；最后將兩個(gè)模型疊加建立雙重介質(zhì)模型，并據(jù)此指出天然氣的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)區(qū)和高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)層段，以期為克深8氣藏的開發(fā)工作提供一定的理論支持，并為其他裂縫—孔隙型油氣藏的雙重介質(zhì)儲(chǔ)層屬性建模工作提供參考。

1 地質(zhì)背景

庫(kù)車坳陷位于塔里木盆地北部，是一個(gè)自海西晚期開始發(fā)育，經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，在古生代被動(dòng)大陸邊緣基礎(chǔ)上發(fā)育起來的中—新生代疊合前陸盆地，自北向南分為北部單斜帶、克拉蘇構(gòu)造帶、依奇克里克構(gòu)造帶、拜城凹陷、陽霞凹陷、烏什凹陷、秋里塔格構(gòu)造帶和南部斜坡帶8個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元（圖1）[17]?？松顨馓锸抢^克拉2氣田和大北氣田之后，近年來在庫(kù)車坳陷克拉蘇構(gòu)造帶上新探明的萬億立方米級(jí)大氣田，總地質(zhì)儲(chǔ)量約12000×108m3，是在中生代燕山運(yùn)動(dòng)和新生代喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)背景下形成的前展式疊瓦沖斷構(gòu)造，目前已發(fā)現(xiàn)克深2、克深5、克深6、克深8、克深9、克深13、克深24等大中型天然氣藏（圖1），天然氣主要來源于中—下侏羅統(tǒng)和中—上三疊統(tǒng)的煤系地層和湖沼相泥巖[18]?？松顨馓镢@遇地層自上而下依次為第四系（Q），新近系庫(kù)車組（N2k）、康村組（N1-2k）、吉迪克組（N1j），古近系蘇維依組（E2-3s）、庫(kù)姆格列木群（E1-2km），白堊系巴什基奇克組（K1bs）和巴西改組（K1bx），其中巴什基奇克組為克深氣田的主力含氣層系。晚白堊世的構(gòu)造抬升剝蝕使克深地區(qū)普遍缺失上白堊統(tǒng)，下白堊統(tǒng)巴什基奇克組也遭受不同程度的剝蝕，造成與上覆古近系庫(kù)姆格列木群之間為角度不整合接觸。巴什基奇克組沉積期北山南盆的古構(gòu)造格局決定了沉積物源主要來自北部的南天山造山帶，碎屑物質(zhì)沖出山口后能量減弱并快速入湖沉積，形成了一套底部為扇三角洲前緣沉積、上部為辮狀河三角洲前緣沉積的砂巖儲(chǔ)層[19]，巖性以粉砂巖、細(xì)砂巖為主，夾有少量的中砂巖和泥巖薄層，自上而下可劃分為3個(gè)巖性段，第1巖性段包含1～2兩個(gè)砂層組，第2巖性段包含4～6三個(gè)砂層組，第3巖性段包含7～8兩個(gè)砂層組。

克深8氣藏位于克深氣田的中部，是一個(gè)近東西走向的長(zhǎng)軸背斜，與北部的克深2氣藏和南部的克深9氣藏以北傾的大型逆沖斷層相隔（圖1），為克深氣田目前最高產(chǎn)的氣藏，探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量約1600×108m3。主力含氣儲(chǔ)層下白堊統(tǒng)巴什基奇克組埋深大于6700m，巖石致密且構(gòu)造裂縫發(fā)育，屬于超深層裂縫—孔隙型致密砂巖儲(chǔ)層。

圖1 庫(kù)車坳陷克深氣田構(gòu)造位置與氣藏分布

2 儲(chǔ)層基質(zhì)特征與屬性建模

巖石薄片觀察表明，克深8氣藏巴什基奇克組以巖屑長(zhǎng)石砂巖為主，少量為長(zhǎng)石巖屑砂巖，分選中—好，磨圓中等，多為次棱角—次圓狀，顆粒以點(diǎn)—線接觸為主，成分成熟度低—中等，膠結(jié)物包括白云石、方解石、硬石膏、自生鈉長(zhǎng)石和少量硅質(zhì)，平均含量約7.5%，膠結(jié)類型普遍為孔隙—加大式，偶見壓嵌—孔隙式膠結(jié)。測(cè)井解釋巴什基奇克組儲(chǔ)層基質(zhì)孔隙度為1.0%～14.2%，平均約5.8%，基質(zhì)滲透率為 0.001～1.016mD，平均約 0.092mD（圖 2），屬于典型的超深層特低孔特低滲透致密砂巖儲(chǔ)層。通過鑄體薄片觀察、掃描電鏡、激光共聚焦、電子探針等圖像觀察分析（圖3），克深8氣藏儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間以粒間孔為主，包括粒間溶蝕孔和殘余原生粒間孔，占孔隙總量的70%～90%；其次為粒內(nèi)溶孔，主要為長(zhǎng)石質(zhì)顆粒發(fā)生表生溶蝕形成，占孔隙總量的10%～30%。

圖2 庫(kù)車坳陷克深8氣藏巴什基奇克組儲(chǔ)層基質(zhì)物性

圖3 庫(kù)車坳陷克深8氣藏巴什基奇克組儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型

基于Petrel的儲(chǔ)層基質(zhì)屬性建模分為構(gòu)造建模、巖相建模、孔滲屬性建模3個(gè)主要步驟。①構(gòu)造建模：依據(jù)地震解釋得到的斷面數(shù)據(jù)，建立斷層模型，然后根據(jù)構(gòu)造數(shù)據(jù)，在斷層模型的基礎(chǔ)上建立完整的構(gòu)造模型，由于克深8氣藏的多數(shù)井未鉆至第7～8砂層組，因此模型的構(gòu)建主要考慮了第1～6砂層組（圖4）；②巖相建模：將單井巖性數(shù)據(jù)導(dǎo)入到構(gòu)造模型中，以單井巖相為約束，結(jié)合沉積微相分布特征，采用序貫指示模擬方法進(jìn)行井間插值，建立巖相模型（圖5）；③孔滲屬性建模：在巖相模型建立的基礎(chǔ)上，進(jìn)行孔滲數(shù)據(jù)分析，明確基質(zhì)孔滲與巖相之間的關(guān)系，然后以單井測(cè)井解釋的基質(zhì)孔隙度為約束，采用序貫高斯模擬方法建立基質(zhì)孔隙度屬性模型（圖6a）；最后通過孔滲數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，建立基質(zhì)孔滲關(guān)系曲線方程（圖7），并利用該曲線方程建立基質(zhì)滲透率屬性模型（圖6b）。

圖4 庫(kù)車坳陷克深8氣藏巴什基奇克組構(gòu)造模型

圖5 庫(kù)車坳陷克深8氣藏巴什基奇克組巖相模型

圖6 庫(kù)車坳陷克深8氣藏巴什基奇克組儲(chǔ)層基質(zhì)屬性模型

圖7 庫(kù)車坳陷克深8氣藏巴什基奇克組儲(chǔ)層基質(zhì)孔滲關(guān)系

儲(chǔ)層基質(zhì)屬性模型（圖6）表明，基質(zhì)孔滲的高值區(qū)呈不連續(xù)的片狀分布，主要包括KS8-11井區(qū)、KS8-5井區(qū)和KS8-8—KS806井區(qū)南部3個(gè)基質(zhì)孔滲發(fā)育區(qū)，孔隙度大于7%，滲透率高于0.15mD。

3 構(gòu)造裂縫特征與屬性建模

巖心及成像測(cè)井資料表明（圖8、圖9），克深8氣藏的宏觀構(gòu)造裂縫以直立縫和高角度縫為主，線密 度 為 0.2～1.2條 /m， 開 度 為 0.1～1.5mm。 其中直立縫多數(shù)為剪切性質(zhì)，縫面平直光滑，縱向切深距離較大，一般未被充填；高角度縫以張性縫為主，縫面常凹凸不平，縱向切深距離相對(duì)較小，部分高角度縫中含有硬石膏和白云石等充填物，平均充填率約27%。在成像測(cè)井圖像上，構(gòu)造裂縫多以平行式組合和斜交式組合為主，且常切穿層理面（圖9）。微觀構(gòu)造裂縫通常切穿巖石顆粒和膠結(jié)物，縫寬0.02～0.1mm，早期形成的裂縫通常被硬石膏、白云石等礦物或滲流砂顆粒充填，在后期構(gòu)造應(yīng)力和異常流體高壓作用下，早期充填的裂縫可能沿裂縫走向或滲流砂顆粒邊緣重新裂開，再次成為有效裂縫（圖8i）。

結(jié)合構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)演化史和儲(chǔ)層沉積埋藏史[20-22]，認(rèn)為克深8氣藏的構(gòu)造裂縫主要形成于喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)中晚期近南北向的構(gòu)造擠壓作用。根據(jù)成像測(cè)井解釋的構(gòu)造裂縫走向，可將構(gòu)造裂縫分為兩組，一組近似垂直于背斜長(zhǎng)軸，以剪切裂縫為主，主要形成于近南北向構(gòu)造擠壓應(yīng)力的直接剪切作用；另一組近似平行于背斜長(zhǎng)軸，以張性裂縫為主，主要形成于近南北向構(gòu)造擠壓應(yīng)力作用下的背斜彎曲拱張作用和異常流體高壓作用。

圖8 庫(kù)車坳陷克深8氣藏巴什基奇克組巖心及薄片構(gòu)造裂縫

圖9 庫(kù)車坳陷克深8氣藏巴什基奇克組成像測(cè)井裂縫特征

圖10 庫(kù)車坳陷克深8氣藏巴什基奇克組ANSYS地質(zhì)模型

克深8氣藏的構(gòu)造裂縫分布主要受控于南天山造山帶向南推覆形成的擠壓構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)，因此可基于構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的有限元數(shù)值模擬，結(jié)合構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)和構(gòu)造裂縫的關(guān)系，對(duì)構(gòu)造裂縫參數(shù)進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，并以此為基礎(chǔ)建立構(gòu)造裂縫屬性模型，主要包括以下4個(gè)步驟：①地質(zhì)建模：將地震解釋得到的構(gòu)造數(shù)據(jù)，導(dǎo)入到ANSYS有限元分析軟件中，建立克深8氣藏的地質(zhì)模型（圖10）；②力學(xué)建模：綜合采用三軸巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)和測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)解釋[23]，確定數(shù)值模擬所用的巖石力學(xué)參數(shù)（表1），通過巖石力學(xué)參數(shù)賦值與網(wǎng)格劃分，建立有限元力學(xué)模型；③構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬：利用聲發(fā)射實(shí)驗(yàn)及測(cè)井資料解釋確定單井構(gòu)造應(yīng)力[18]，結(jié)合克深8氣藏的構(gòu)造背景，通過數(shù)值模擬反演確定邊界應(yīng)力條件（表1），進(jìn)行構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值模擬；④構(gòu)造裂縫數(shù)值模擬：依據(jù)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)與構(gòu)造裂縫參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系[24-25]，對(duì)構(gòu)造裂縫的孔隙度和滲透率進(jìn)行數(shù)值模擬，將模擬結(jié)果以節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)相對(duì)應(yīng)的方式導(dǎo)入到Petrel構(gòu)造模型中，并以單井成像測(cè)井裂縫解釋成果和試井滲透率數(shù)據(jù)為約束，采用序貫高斯模擬方法進(jìn)行修正插值，從而得到符合實(shí)際的構(gòu)造裂縫屬性模型（圖11）。

表1 庫(kù)車坳陷克深8氣藏構(gòu)造裂縫數(shù)值模擬巖石力學(xué)參數(shù)及邊界應(yīng)力條件

圖11 庫(kù)車坳陷克深8氣藏巴什基奇克組構(gòu)造裂縫屬性模型

構(gòu)造裂縫屬性建模結(jié)果（圖11）表明，構(gòu)造裂縫的孔隙度主要包括氣藏西側(cè)、KS8-11井區(qū)、KS8—KS8-1井區(qū)南部和氣藏東側(cè)4個(gè)高值區(qū)，孔隙度值高于0.09%；滲透率主要包括KS807—KS802井 區(qū)、KS805—KS8-5井 區(qū)、KS8—KS8-1—KS8-3井區(qū)、KS8-8—KS806井區(qū)及氣藏東側(cè)的局部區(qū)域5個(gè)高值區(qū)，滲透率值高于95mD。

4 雙重介質(zhì)儲(chǔ)層屬性建模

裂縫—孔隙型雙重介質(zhì)儲(chǔ)層的總孔隙度和總滲透率可根據(jù)公式(1)進(jìn)行計(jì)算[26]：

式中 φt、φm、φf——分別為總孔隙度、基質(zhì)孔隙度和裂縫孔隙度，%；

Kt、Km、Kf——分別為總滲透率、基質(zhì)滲透率和裂縫滲透率，mD。

依據(jù)公式(1)，將前述已建立的儲(chǔ)層基質(zhì)屬性模型與構(gòu)造裂縫屬性模型進(jìn)行加和運(yùn)算，從而得到總孔隙度模型和總滲透率模型（圖12）。

從平面上看，總孔隙度的高值區(qū)主要集中在KS8-11—KS801—KS807井區(qū)、KS8-5—KS8004井區(qū)、KS8-8—KS806井區(qū)以及氣藏東西兩側(cè)的局部區(qū)域，這些區(qū)域多為天然氣穩(wěn)產(chǎn)區(qū)，例如KS807井在16個(gè)月內(nèi)的日產(chǎn)量一直穩(wěn)定在60×104m3左右，KS8004井在27個(gè)月內(nèi)的日產(chǎn)量一直穩(wěn)定在70×104m3左右；總孔隙度的低值區(qū)產(chǎn)量下降較快，例如KS805井在24個(gè)月內(nèi)日產(chǎn)量由75×104m3下降至40×104m3。總滲透率的高值區(qū)多為天然氣高產(chǎn) 區(qū)， 其 中 KS8—KS8-1—KS8-2—KS8-3井 區(qū) 最高，開發(fā)測(cè)試數(shù)據(jù)表明該部位的單井無阻流量可達(dá)（450～530)×104m3/d，日產(chǎn)量為（60～85)×104m3；其次為KS807—KS802井區(qū)，無阻流量為（430～500)×104m3/d，日產(chǎn)量為（50～80)×104m3；再次為 KS805—KS8-5井區(qū)和KS8-8—KS806井區(qū)，無阻流量為（370～400)×104m3/d，日產(chǎn)量為（40～75)×104m3；其他位于翼部和構(gòu)造低部位的井總滲透率較小，無阻流量為（270～350)×104m3/d，日產(chǎn)量為（30～60)×104m3。

通過上述對(duì)比表明，雙重介質(zhì)屬性建模結(jié)果與實(shí)際的開發(fā)測(cè)試數(shù)據(jù)可以較好地對(duì)應(yīng)，因此可以采用該建模結(jié)果對(duì)克深8氣藏的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)區(qū)進(jìn)行預(yù)測(cè)。從總孔隙度和總滲透率的平面分布來看，KS807井區(qū)、KS8-5井區(qū)和KS8-8—KS806井區(qū)同時(shí)具有較高的總孔隙度和總滲透率，是克深8氣藏的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)區(qū)。

圖12 庫(kù)車坳陷克深8氣藏巴什基奇克組雙重介質(zhì)屬性模型

縱向上（圖13），儲(chǔ)層中上部（第1～5砂層組）的總孔隙度和總滲透率明顯高于儲(chǔ)層下部（第6砂層組），因此天然氣產(chǎn)能也明顯較高。例如KS8-11井在第1～3砂層組射開98m的地層，10mm油嘴生產(chǎn)制度下平均比產(chǎn)氣指數(shù)可達(dá)2797.7m3/(MPa·d·m)；在第6～7砂層組射開65m的地層，10mm油嘴生產(chǎn)制度下平均比產(chǎn)氣指數(shù)僅為612.0m3/(MPa·d·m)。同時(shí)由圖13可以發(fā)現(xiàn)，在第1～5砂層組內(nèi)部，第1～3砂層組的總孔隙度相對(duì)較高，為穩(wěn)產(chǎn)層段，而第3～5砂層組的總滲透率相對(duì)較高，為高產(chǎn)層段，綜合考慮認(rèn)為第3砂層組同時(shí)具有較高的總孔隙度和總滲透率，是克深8氣藏的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)層段，在開發(fā)中應(yīng)優(yōu)先考慮。

5 結(jié)論

克深8氣藏巴什基奇克組為超深層特低孔特低滲透致密砂巖儲(chǔ)層，以巖屑長(zhǎng)石砂巖為主，儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型以粒間孔為主，其次為粒內(nèi)溶孔；儲(chǔ)層基質(zhì)屬性建模結(jié)果表明克深8氣藏主要包括KS8-11井區(qū)、KS8-5井區(qū)和KS8-8—KS806井區(qū)南部3個(gè)基質(zhì)孔滲發(fā)育區(qū)。

圖13 庫(kù)車坳陷克深8氣藏巴什基奇克組雙重介質(zhì)屬性剖面分布

克深8氣藏的構(gòu)造裂縫主要形成于喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)中晚期近南北向的構(gòu)造擠壓作用，以直立剪切縫和高角度張性縫為主，在成像測(cè)井圖像上表現(xiàn)為平行式組合和斜交式組合，部分高角度張性縫被硬石膏和白云石等礦物充填；構(gòu)造裂縫屬性建模結(jié)果表明構(gòu)造裂縫的孔隙度主要包括氣藏西側(cè)、KS8-11井區(qū)、KS8—KS8-1井區(qū)南部和氣藏東側(cè)4個(gè)高值區(qū)，滲透率主要包括KS807—KS802井區(qū)、KS805—KS8-5井區(qū)、KS8—KS8-1—KS8-3井 區(qū)、KS8-8—KS806井 區(qū)及氣藏東側(cè)的局部區(qū)域5個(gè)高值區(qū)。

總孔隙度高值區(qū)為天然氣穩(wěn)產(chǎn)區(qū)，總滲透率高值區(qū)為天然氣高產(chǎn)區(qū)，KS807井區(qū)、KS8-5井區(qū)和KS8-8—KS806井區(qū)同時(shí)具有較高的總孔隙度和總滲透率，是克深8氣藏天然氣的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)區(qū)；第1～3砂層組的總孔隙度相對(duì)較高，為穩(wěn)產(chǎn)層段，第3～5砂層組的總滲透率相對(duì)較高，為高產(chǎn)層段，第3砂層組同時(shí)具有較高的總孔隙度和總滲透率，是克深8氣藏的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)層段，在開發(fā)中應(yīng)優(yōu)先考慮。