塔河油田岩溶型碳酸盐岩缝洞单元综合评价

塔河油田岩溶型碳酸盐岩缝洞单元综合评价金强;田飞;张宏方【摘要】岩溶型碳酸盐岩缝洞储集空间非常复杂,如何识别和评价相互连通具有一个油藏特征的缝洞单元,是该类油藏基础性储层地质工作的难题.通过岩溶地质分带、不同岩溶带缝洞成因结构和岩溶缝洞充填物成因规律研究,提出了四步法识别缝洞单元的方法,即确定缝洞成因结构及缝洞单元边界、查明缝洞充填物类型和分布、静态分析缝洞充填物和洞缘储集物性、动态分析缝洞单元内井间连通性.这个四步法识别缝洞单元本身就是对其进行的综合评价,然后还要对缝洞单元进行产油潜力等方面的评价.通过对塔河油田主体区若干缝洞单元的应用,取得了重新认识缝洞形成和充填过程、动静态相结合的综合评价结果.【期刊名称】《石油实验地质》【年(卷),期】2015(037)003【总页数】8页(P272-279)【关键词】缝洞成因结构;缝洞连通性;充填物成因类型;储集性能;岩溶储层;塔河油田;塔里木盆地【作者】金强;田飞;张宏方【作者单位】中国石油大学(华东)地球科学与技术学院,山东青岛266580;中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029;中国石化石油勘探开发研究院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TE122.2塔河油田是我国投入开发的储量最大、产量最高的海相碳酸盐岩油藏[1-4]，其储层是经过强烈岩溶作用形成大量缝洞储集空间的奥陶系灰岩[5-9]。

岩溶缝洞规模可以很大(如溶洞高度可达数十米或上百米、洞长数千米或数十千米，形状变化多端)，也可以小到用显微镜才能够观察到[10-11]。

就目前的原油开发情况来看，除了溶蚀缝洞，未受溶蚀的奥陶系灰岩孔渗性很低，基本上不是油气储层[5-6]。

从岩溶地质学来看，碳酸盐岩岩溶分带、溶蚀缝洞结构和充填物分布有一定规律[12-14]。

可是塔河油田奥陶系岩溶层段现今埋藏深度超过5 400 m，经历了多期断裂构造和热液改造作用，同时受地震分辨率和钻井数量限制，岩溶缝洞形态如何、在什么位置、充填情况、以及连通和油气分布等很难予以准确预测，那么如何有效地设计油藏开发方案则更加困难，因此，塔河油田经历了20多年的开发，多数区块原油采收率还不足20%[8]。

许多油气专家指出，塔河油田可能是世界上开发难度最大的碳酸盐岩油田[1]。

碳酸盐岩岩溶缝洞型油藏在美国、北非和东欧等地均有分布[15-17]，有关专家进行了将今论古和多种手段的研究[18-20]，对其成因提出了模式[21-23]，解决了许多难题。

我国对塔河油田缝洞型油藏也进行了大量研究[24-28]，还设立了“973”项目专门攻克岩溶地质和油藏开发技术难题。

作者通过973项目及其他相关课题的研究，在塔河油田不同岩溶带的缝洞结构模式、不同缝洞充填物类型识别和分布规律取得了进展[29]，还对塔河主体区的典型缝洞单元进行了解剖和分析，提出了缝洞单元综合评价方法，并以T615缝洞单元为例，阐述相关思路和成果。

岩溶型碳酸盐岩油藏的缝洞单元概念大概几年前就有人提出[30]，但是在应用上还是困难重重，因为塔河油田岩溶储层太复杂，缝洞单元的认识和划分一直存在争议[8,14]。

总体上认为，缝洞单元是由一个或若干个裂缝网络沟通的溶洞为主的、其中流体具有统一压力系统的、相互连通的缝洞储集体，其边界由相对致密或渗透性较差的奥陶系灰岩、缝洞充填物或者封闭断裂组成，其内部流体不易与外界交换的最小油藏开发单元。

实际上，塔河油田对缝洞单元已经进行了多次的划分，多数是强调缝洞的连通性，主要根据生产动态进行划分，并且根据油水井压力升降和产量变化不断进行调整。

缝洞发育及其结构、缝洞充填等静态情况研究较少，例如2口井分别打到同一个溶洞系统，但是井间溶洞被充填物所充填，可能油田开发初期这2口井互不连通，后来采取酸化或压裂等措施、或者2口井压力差变大，2口井又连通了，从而造成原来2个缝洞单元、现今变成1个缝洞单元的情况。

因此，本文强调岩溶储层缝洞结构和充填的静态地质分析，采用静态和动态地质相结合的方法对缝洞单元进行认识和划分。

基于上述思路，本文尝试缝洞单元的研究及划分方案，并且对塔河油田主体区的缝洞单元进行了重新划分和综合评价。

1.1 确定缝洞结构及其边界首先在纵向上划分岩溶带，明确研究区不同岩溶带缝洞发育和结构特征，分析不同岩溶带的缝洞连通情况，再考察溶洞周围溶蚀裂缝和断层分布，确定溶洞周围不渗透层的性状，并且以适当的图件表达出来。

通过研究，作者认为塔河油田主体区发育表层岩溶带、渗流岩溶带、径流岩溶带和潜流岩溶带[10,29]，并且发现塔河油田原油主要储集在前3个带的缝洞中，而且原油产量主要来自径流岩溶带缝洞，其次来自表层岩溶带和渗流岩溶带的储集体。

其中径流岩溶带的溶洞最为发育，由厅堂洞、干流洞、支流洞和末梢洞组成，溶洞周围还发育大量缝洞复合体；渗流岩溶带位于表层岩溶带和径流岩溶带之间，起着沟通地表水和地下河的作用，主要发育驻水洞和渗流井等缝洞结构；表层岩溶带由地表河、落水洞、裸露原岩和坡积物组成。

因此，要求确定研究区油气分布在什么岩溶带的什么类型的溶洞中，再分析溶洞周围岩石的溶蚀缝洞发育与否，确定缝洞单元的边界。

1.2 查明充填类型及其分布在明确缝洞的结构和边界之后，就需要明确岩溶缝洞的充填特征。

研究发现，岩溶期会有大量的沉积砂泥和垮塌角砾充填刚刚形成的溶洞，岩溶碳酸盐岩埋藏期和深埋期还会有方解石等化学充填物充填缝洞[20-21]。

所以要求在研究的溶洞中识别充填物的类型，考察它们的分布特征，再分析它们是否堵塞缝洞、造成缝洞的不连通性。

油田生产实践表明，即使是同一个地下河溶洞，由于内部充填物的不同，在单井生产上仍然有很大的差异[30-31]，所以明确溶洞充填物的类型以及其在溶洞内部的分布特征尤为重要。

1.3 缝洞充填物及原岩储集物性分析在明确了缝洞充填特征之后，针对不同充填物类型，利用岩心和测井资料，分别对沉积砂质岩性、垮塌角砾岩的孔隙度、渗透率等储集性能进行评价[32]，还能够定量评价油气饱和度等。

与此同时，利用测井资料对溶洞周围奥陶系灰岩进行物性分析，明确缝洞单元储集空间大小和分布范围。

塔河油田开发实践证实，未充填的溶洞或半充填溶洞的未充填部分是油气最佳储集空间，在缝洞单元评价中，溶洞未充填率是一个重要参数，因此需要正确识别溶洞未充填部分的高度和体积。

1.4 生产动态资料验明缝洞连通关系由于缝洞储层内部的溶洞和裂缝相互配合形成了复杂的储集空间系统，钻井位置的缝洞结构、充填特征和物性参数可以准确求得，井间缝洞结构有时候可以用地震等资料预测，但充填物类型和分布等还不能得到定量预测，所以需要利用油田生产井的产量、压力等动态信息考察缝洞的连通关系，才能完整地说明缝洞储层的连通性。

实际资料表明，有些缝洞是以含有胶结物的裂缝为连接通道的，还有一些是以充填物的孔隙所连接的，在油田生产初期可能不连通，油田生产过程中压力下降(压力差增大)、注水、或者酸化压裂等，导致这些通道开启，缝洞连通，所以生产动态的验证必不可少。

井间示踪剂测试资料是最常见的动态考察连通性的方法。

上述缝洞结构特征、充填物类型和分布特征、储集性能和动态连通性的分析，就是从缝洞储集体的静态、动态2个方面对缝洞单元进行综合评价。

下面以T615缝洞单元为例，讨论缝洞单元的划分和评价。

T615缝洞单元位于塔河油田7区中部、S67单元东南延伸的岩溶斜坡上，面积1.97 km2。

该区域内断层和裂缝不太发育，只见到2条NNW走向小断裂，5口井钻遇10个溶洞，其中完全充填、半充填、未充填洞分别为7个、2个、1个，最深溶洞距奥陶系风化壳98 m，油气主要储集在径流岩溶带的溶洞中。

径流带发育2层溶洞，已经被沉积砂泥和垮塌角砾所充填(平均充填率在75%左右)。

只有T615井钻井时遇到放空漏失，5口井揭示的溶洞平均洞高为22.8 m。

该单元投产初期平均单井产油能力49.13 t/d，示踪剂平均扩散速度116.26 m/d，资料证实这是一典型的高充填率径流带缝洞单元。

2.1 缝洞单元结构和边界特征通过单井解释和井间缝洞的综合预测，发现T615井区径流带发育2组深度距离很近的(不超过30 m)、延伸方向和位置不在一起的地下河溶洞(图1)。

这2组洞在TK602井附近有连通，但是这个连通是结构上的连通，还是1个缝洞单元，需要进行缝洞充填作用分析和生产动态的验证。

在径流岩溶带缝洞结构分析中发现，第一组溶洞在深度约5 750 m存在一个古潜水面，后期受到构造运动的影响，古潜水面上升到5 608 m附近，因此存在砂质到泥质2个沉积旋回，并且夹有垮塌角砾充填。

通过断层、裂缝的连通，从T602井钻遇的厅堂洞内部的流水可以流到深部的TK625井区附近，从而形成了现今的缝洞发育特征(图1a)。

第二组溶洞的TK730井附近在地震剖面上为典型的厅堂洞特征，其上部还发育2个支流洞。

TK734井在邻近奥陶系风化壳发育一个典型的驻水洞，它主要接受从地表河流入的水，但是现今与径流带不连通。

TK730井和TK734井钻遇的溶洞通过干流洞相连，TK632井也是一个厅堂洞的特征，它和TK730井的厅堂洞也是通过干流洞相连的(图1b)。

利用地震反演资料分别对第一组和第二组洞进行追踪识别，得到了它们结构组成平面分布图(图2)。

图2a和图2b比例尺一样，可以明显看出，第一组溶洞分布广、规模大(图2a)，其古地下河走向有2个：NE-SW向(TK643井-TK625井方向)和NW-SE向(TK602井-TK734井方向)；第二组溶洞规模小，仅相当于第一组洞的NW-SE向的分支(图2b)。

2组洞均由厅堂洞、干流洞、支流洞和末梢洞组成，厅堂洞—干流洞是T615缝洞单元的主体，支流洞—末梢洞与它们相连，再配合断层—裂缝和缝洞复合体，形成了复杂的溶洞系统。

通过测井和地震资料解释，除2条断层附近，T615单元溶洞以外10～30 m的奥陶系灰岩均为致密岩性，所以将径流带2套溶洞和断层—裂缝发育带叠加到一起，得到了整个T615井区缝洞单元的边界特征(图3)。

从整个T615单元的边界范围来看，其具有非常强的不规则性。

整体上缝洞单元呈NW向发育，在北部有2个较大的NW向分岔，这是由于在径流带的西北部存在一个干流洞，在东北部存在一个较大的支流洞。

在TK734井附近则是落水洞密集的发育区，这是由于TK734井的位置较低，地表水和径流带的水都向这个地方汇集。

在缝洞单元的西南部的TK637H井附近发育较多的支流洞，也是较好的汇水区域。

2.2 溶洞充填充填特征TK730井钻遇第二组溶洞的厅堂洞，其底部为沉积细碎屑充填物，之上充填了垮塌角砾岩和沉积粗碎屑充填物。

而在TK734井情况则完全不同，洞底为垮塌角砾岩，之上为一层厚达7.2 m沉积砂质岩性，在TK632井内发现的溶洞充填物均为颗粒比较细的沉积砂泥岩性，没有识别出垮塌角砾岩。