代百祥 張沖 劉鑫 郇金來(lái) 甘永年

1.中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司 廣東 湛江 524057

2.中海石油（中國(guó)）有限公司?？诜止?海南 ?？?570100

南海西部北部灣盆地潿西南凹陷N油田為海相碳酸鹽巖潛山儲(chǔ)層，潛山儲(chǔ)層受到多重地質(zhì)作用綜合影響，儲(chǔ)層的發(fā)育具有極強(qiáng)的非均質(zhì)性，裂縫、溶洞為其主要儲(chǔ)滲空間，孔洞縫同時(shí)發(fā)育造成物性尺度差距大[1-2]，空間連通性與儲(chǔ)層非均質(zhì)性的表征困難[3]。國(guó)內(nèi)外針對(duì)裂縫及斷裂帶建模研究比較成熟，主要是利用地震約束結(jié)合隨機(jī)建模模擬斷裂及裂縫系統(tǒng)[4-8]。國(guó)外離散裂縫網(wǎng)絡(luò)方法建模技術(shù)也較為成熟[9-11]；國(guó)內(nèi)利用云計(jì)算技術(shù)，解決了碳酸鹽巖復(fù)雜縫洞儲(chǔ)層多重介質(zhì)模型千萬(wàn)級(jí)網(wǎng)格數(shù)油藏?cái)?shù)值模擬的難題[12]。海相油田面臨鉆井少、地震資料品質(zhì)不高等實(shí)際情況，相關(guān)研究相對(duì)較少，主要集中在國(guó)外碳酸鹽巖儲(chǔ)層雙孔介質(zhì)地質(zhì)建模[13-14]。但N油田地震精度不高，對(duì)裂縫及溶洞的預(yù)測(cè)精準(zhǔn)度不夠。地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)概率隨機(jī)建模既可以匹配油田地質(zhì)規(guī)律，又能評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的風(fēng)險(xiǎn)，而且離散裂縫網(wǎng)絡(luò)模型良好表征了裂縫系統(tǒng)特征，采用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)概率隨機(jī)模擬方法與離散裂縫模型結(jié)合建立N油田裂縫模型，以期對(duì)后續(xù)開(kāi)發(fā)調(diào)整提供新的依據(jù)。

1 研究區(qū)縫洞成因類(lèi)型及孔隙特征

北部灣盆地是一個(gè)斷陷盆地，潿西南凹陷N油田分為2套，上覆古新統(tǒng)長(zhǎng)流組為砂巖儲(chǔ)層，基底為石炭系碳酸鹽巖儲(chǔ)層[15-16]。N油田灰?guī)r潛山經(jīng)歷了長(zhǎng)期的風(fēng)化剝蝕，與上覆古、新近系呈不整合接觸，巖石特征表現(xiàn)為雙層結(jié)構(gòu)，淺部風(fēng)化帶內(nèi)的溶蝕孔洞多被砂礫巖充填；灰云巖巖段則具有復(fù)雜的巖性和孔洞縫空間組合。

2 復(fù)雜縫洞建模方法

2.1 目前適用的裂縫建模方法

建模方法分為確定性建模及隨機(jī)建模，目前碳酸鹽巖建模方法主要有地震反演法、隨機(jī)建模、離散裂縫網(wǎng)絡(luò)模擬法。地震反演法利用反演螞蟻體追蹤斷裂及大的裂縫，不適用于小裂縫的模擬。地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)隨機(jī)模擬是它根據(jù)地質(zhì)知識(shí)庫(kù)，明確各相在三維空間的概率分布，約束模擬適合地質(zhì)認(rèn)識(shí)的相模型，準(zhǔn)確度較高，此方法能表征裂縫的空間幾何形態(tài)。綜合幾種方法優(yōu)缺點(diǎn)，創(chuàng)新提出地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)隨機(jī)模擬方法利用各種孔隙類(lèi)型在空間上的概率分布約束孔隙類(lèi)型相模型建立，采用序貫高斯隨機(jī)模擬方法建立基質(zhì)及孔洞相控屬性模型且利用離散裂縫建網(wǎng)絡(luò)模型方法建立裂縫網(wǎng)絡(luò)。

2.2 離散裂縫網(wǎng)絡(luò)建模方法

目前流行的離散裂縫網(wǎng)絡(luò)（DFN）模型，它通過(guò)對(duì)一系列具有不同形狀、坐標(biāo)、尺寸、方位、開(kāi)度等屬性的裂縫片集合在三維空間中的展布來(lái)表征裂縫網(wǎng)絡(luò)。Petrel軟件中利用Oda方法計(jì)算裂縫網(wǎng)格滲透率，它基于統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算網(wǎng)格裂縫滲透率張量，破裂張量?jī)H僅和形狀，開(kāi)度，尺寸和朝向等幾何形狀有關(guān)。

λ——修正常數(shù) 0～1/12；

Pkk——裂縫張量對(duì)角線(xiàn)分量之和；

Pij——裂縫張量；

δij——克羅內(nèi)克符號(hào)。

式中：左邊表示滲透率張量，右邊λ值在裂縫完全斷開(kāi)巖石的情況下用1/12，在其他情況下小于1/12。

3 地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)離散裂縫建模

3.1 孔洞縫相模型的建立

地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)模擬是用來(lái)表述儲(chǔ)層空間相關(guān)性，它建模流程是：基于地質(zhì)認(rèn)識(shí)，明確儲(chǔ)層特征參數(shù)，約束模擬建立相模型。序貫指示用不同的變差函數(shù)模擬不同的分布變量，從而表征不同的地質(zhì)現(xiàn)象，能多信息的聯(lián)合約束相模擬。地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)隨機(jī)建模其實(shí)是利用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)得到的地質(zhì)知識(shí)庫(kù)約束相模型隨機(jī)模擬。碳酸鹽巖地質(zhì)建模實(shí)際上分成裂縫模型與基質(zhì)孔洞模型。單井縫洞分類(lèi)將縫洞分為洞穴、裂縫溶洞、裂縫、裂縫孔隙四種相。地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)概率統(tǒng)計(jì)表明，裂縫發(fā)育度越高（裂縫在巖石中空間占比權(quán)重越大），采用概率分布約束，利用序貫指示隨機(jī)模擬方法建立縫洞相模型見(jiàn)圖1。結(jié)果表明，本區(qū)縫洞較為發(fā)育。

圖1 N油田不同孔隙類(lèi)型

3.2 裂縫模型的建立

以裂縫發(fā)育概率體及距斷裂距離信息為條件約束，采用隨機(jī)模擬的示性點(diǎn)過(guò)程方法建立小尺度離散三維裂縫網(wǎng)絡(luò)模型。在巖溶相控下，采用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)多屬性協(xié)同模擬技術(shù)，建立縫洞的三維概率分布模型。裂縫傾角方位角采用斷層的平均方位角，以北東向?yàn)橹?，東西向次之。裂縫開(kāi)度采用測(cè)試的開(kāi)度值，裂縫開(kāi)度最大值0.014m，平均值0.0005m。隨機(jī)多次模擬縫洞發(fā)育指數(shù)模型，優(yōu)選符合地質(zhì)模式的模型見(jiàn)圖2。結(jié)果表明不同井之間裂縫發(fā)育密度差異較大。利用離散裂縫網(wǎng)絡(luò)建模方法建立碳酸鹽離散裂縫模型見(jiàn)圖3。從模擬的結(jié)果上看，全區(qū)裂縫較為發(fā)育，與主斷裂方向一致。

圖2 N油田縫洞發(fā)育指數(shù)模型圖

圖3 N油田離散裂縫模型圖

3.3 裂縫屬性的建立

裂縫滲透率模型的建主要是綜合計(jì)算效率和結(jié)果可靠性?xún)蓚€(gè)方面的考慮，采用Oda校正的方法將離散裂縫模型等效到網(wǎng)格中見(jiàn)圖4。整體結(jié)果顯示，等效裂縫滲透率較高。最大值1088mD，平均值79mD ，滲透率值較大，流體會(huì)沿裂縫突進(jìn)。

圖4 N油田裂縫滲透率模型圖

3.4 基質(zhì)屬性模型的建立

由于裂縫對(duì)總孔隙的影響不大，故孔隙度模型利用常規(guī)的相控隨機(jī)模擬就可以得到。研究區(qū)基質(zhì)滲透率利用相控隨機(jī)模擬得到，模擬結(jié)果表明基質(zhì)滲透率平均值3mD ，基質(zhì)滲透率較低。滲透率模型特征也與孔隙度模型比較相似，孔隙度高的部位滲透率較高見(jiàn)圖5。

圖5 N油田基質(zhì)孔洞滲透率模型圖

4 應(yīng)用效果

本區(qū)模擬的多孔介質(zhì)模型與前期縫洞平面分布特征較為匹配，相控屬性模型很好表現(xiàn)了流體沿裂縫突進(jìn)的特征，模型儲(chǔ)量也與地質(zhì)儲(chǔ)量吻合。后期油藏?cái)?shù)字模擬效果較好，進(jìn)一步驗(yàn)證了本區(qū)碳酸鹽地質(zhì)建模的合理性。