海相少井潜山缝洞型碳酸盐岩三维地质建模方法研究

代百祥 张冲 刘鑫 郇金来 甘永年

1.中海石油（中国）有限公司湛江分公司 广东 湛江 524057

2.中海石油（中国）有限公司海口分公司 海南 海口 570100

南海西部北部湾盆地涠西南凹陷N油田为海相碳酸盐岩潜山储层，潜山储层受到多重地质作用综合影响，储层的发育具有极强的非均质性，裂缝、溶洞为其主要储渗空间，孔洞缝同时发育造成物性尺度差距大[1-2]，空间连通性与储层非均质性的表征困难[3]。国内外针对裂缝及断裂带建模研究比较成熟，主要是利用地震约束结合随机建模模拟断裂及裂缝系统[4-8]。国外离散裂缝网络方法建模技术也较为成熟[9-11]；国内利用云计算技术，解决了碳酸盐岩复杂缝洞储层多重介质模型千万级网格数油藏数值模拟的难题[12]。海相油田面临钻井少、地震资料品质不高等实际情况，相关研究相对较少，主要集中在国外碳酸盐岩储层双孔介质地质建模[13-14]。但N油田地震精度不高，对裂缝及溶洞的预测精准度不够。地质统计学概率随机建模既可以匹配油田地质规律，又能评价储层的风险，而且离散裂缝网络模型良好表征了裂缝系统特征，采用地质统计学概率随机模拟方法与离散裂缝模型结合建立N油田裂缝模型，以期对后续开发调整提供新的依据。

1 研究区缝洞成因类型及孔隙特征

北部湾盆地是一个断陷盆地，涠西南凹陷N油田分为2套，上覆古新统长流组为砂岩储层，基底为石炭系碳酸盐岩储层[15-16]。N油田灰岩潜山经历了长期的风化剥蚀，与上覆古、新近系呈不整合接触，岩石特征表现为双层结构，浅部风化带内的溶蚀孔洞多被砂砾岩充填；灰云岩岩段则具有复杂的岩性和孔洞缝空间组合。

2 复杂缝洞建模方法

2.1 目前适用的裂缝建模方法

建模方法分为确定性建模及随机建模，目前碳酸盐岩建模方法主要有地震反演法、随机建模、离散裂缝网络模拟法。地震反演法利用反演蚂蚁体追踪断裂及大的裂缝，不适用于小裂缝的模拟。地质统计学随机模拟是它根据地质知识库，明确各相在三维空间的概率分布，约束模拟适合地质认识的相模型，准确度较高，此方法能表征裂缝的空间几何形态。综合几种方法优缺点，创新提出地质统计学随机模拟方法利用各种孔隙类型在空间上的概率分布约束孔隙类型相模型建立，采用序贯高斯随机模拟方法建立基质及孔洞相控属性模型且利用离散裂缝建网络模型方法建立裂缝网络。

2.2 离散裂缝网络建模方法

目前流行的离散裂缝网络（DFN）模型，它通过对一系列具有不同形状、坐标、尺寸、方位、开度等属性的裂缝片集合在三维空间中的展布来表征裂缝网络。Petrel软件中利用Oda方法计算裂缝网格渗透率，它基于统计学计算网格裂缝渗透率张量，破裂张量仅仅和形状，开度，尺寸和朝向等几何形状有关。

λ——修正常数 0～1/12；

Pkk——裂缝张量对角线分量之和；

Pij——裂缝张量；

δij——克罗内克符号。

式中：左边表示渗透率张量，右边λ值在裂缝完全断开岩石的情况下用1/12，在其他情况下小于1/12。

3 地质统计学离散裂缝建模

3.1 孔洞缝相模型的建立

地质统计学模拟是用来表述储层空间相关性，它建模流程是：基于地质认识，明确储层特征参数，约束模拟建立相模型。序贯指示用不同的变差函数模拟不同的分布变量，从而表征不同的地质现象，能多信息的联合约束相模拟。地质统计学随机建模其实是利用地质统计学得到的地质知识库约束相模型随机模拟。碳酸盐岩地质建模实际上分成裂缝模型与基质孔洞模型。单井缝洞分类将缝洞分为洞穴、裂缝溶洞、裂缝、裂缝孔隙四种相。地质统计学概率统计表明，裂缝发育度越高（裂缝在岩石中空间占比权重越大），采用概率分布约束，利用序贯指示随机模拟方法建立缝洞相模型见图1。结果表明，本区缝洞较为发育。

图1 N油田不同孔隙类型

3.2 裂缝模型的建立

以裂缝发育概率体及距断裂距离信息为条件约束，采用随机模拟的示性点过程方法建立小尺度离散三维裂缝网络模型。在岩溶相控下，采用地质统计学多属性协同模拟技术，建立缝洞的三维概率分布模型。裂缝倾角方位角采用断层的平均方位角，以北东向为主，东西向次之。裂缝开度采用测试的开度值，裂缝开度最大值0.014m，平均值0.0005m。随机多次模拟缝洞发育指数模型，优选符合地质模式的模型见图2。结果表明不同井之间裂缝发育密度差异较大。利用离散裂缝网络建模方法建立碳酸盐离散裂缝模型见图3。从模拟的结果上看，全区裂缝较为发育，与主断裂方向一致。

图2 N油田缝洞发育指数模型图

图3 N油田离散裂缝模型图

3.3 裂缝属性的建立

裂缝渗透率模型的建主要是综合计算效率和结果可靠性两个方面的考虑，采用Oda校正的方法将离散裂缝模型等效到网格中见图4。整体结果显示，等效裂缝渗透率较高。最大值1088mD，平均值79mD ，渗透率值较大，流体会沿裂缝突进。

图4 N油田裂缝渗透率模型图

3.4 基质属性模型的建立

由于裂缝对总孔隙的影响不大，故孔隙度模型利用常规的相控随机模拟就可以得到。研究区基质渗透率利用相控随机模拟得到，模拟结果表明基质渗透率平均值3mD ，基质渗透率较低。渗透率模型特征也与孔隙度模型比较相似，孔隙度高的部位渗透率较高见图5。

图5 N油田基质孔洞渗透率模型图

4 应用效果

本区模拟的多孔介质模型与前期缝洞平面分布特征较为匹配，相控属性模型很好表现了流体沿裂缝突进的特征，模型储量也与地质储量吻合。后期油藏数字模拟效果较好，进一步验证了本区碳酸盐地质建模的合理性。