滨里海盆地东缘北特鲁瓦油田石炭系碳酸盐岩储层裂缝网络连通性评价.pdf
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1、第 36 卷 第 2 期2024 年 3 月岩性油气藏LITHOLOGIC RESERVOIRSVol.36 No.2Mar.2024收稿日期:2022-10-11;修回日期:2022-11-14;网络发表日期:2023-11-15基金项目:中国石油天然气股份有限公司“十四五”前瞻性基础性重大科技项目“中亚裂缝孔隙型碳酸盐岩油藏稳油控水关键技术研究与应用”(编号:2022DJ3210)资助。第一作者:李长海(1992),男,博士,工程师,主要从事裂缝表征与预测方面的研究工作。地址:(100029)北京市朝阳区惠新东街甲 6 号。Email:。文章编号:1673-8926(2024)02-011
2、3-11DOI:10.12108/yxyqc.20240211引用:李长海,赵伦,刘波,等.滨里海盆地东缘北特鲁瓦油田石炭系碳酸盐岩储层裂缝网络连通性评价 J.岩性油气藏,2024,36(2):113-123.Cite:LI Changhai,ZHAO Lun,LIU Bo,et al.Connectivity of fracture networks of Carboniferous carbonate reservoirs in NorthTruva Oilfield,eastern margin of Precaspian Basin J.Lithologic Reservoirs,20
3、24,36(2):113-123.滨里海盆地东缘北特鲁瓦油田石炭系碳酸盐岩储层裂缝网络连通性评价李长海1,赵伦2,刘波3,赵文琪2,王淑琴2,李建新2,郑天宇2,李伟强4(1.中国石化国际石油勘探开发有限公司,北京 100029;2.中国石油勘探开发研究院,北京 100083;3.北京大学 地球与空间科学学院,北京 100871;4.中国石油杭州地质研究院,杭州 310023)摘要:基于岩心、成像测井及裂缝网络建模结果,应用拓扑学理论,对滨里海盆地东缘北特鲁瓦油田石炭系碳酸盐岩储层裂缝网络的连通性进行了评价,并分析了其对油田开发的影响。研究结果表明:滨里海盆地东缘北特鲁瓦油田石炭系碳酸盐岩储层
4、裂缝切割类型可划分为高高切割、高低切割和低低切割,研究区A2,A3,G1,G2,G3及G4小层裂缝切割较为发育,且主要分布在构造高部位。裂缝网络连通性可通过连通体面积占比、裂缝体密度、裂缝的平均长度和平均节点数4个参数进行定量评价,根据连通体面积大小、裂缝体密度大小及裂缝类型可对裂缝连通体进行定性分析和命名,研究区A2小层主要发育低低大连通体、高中大连通体和高高大连通体。裂缝网络连通性和储层物性的耦合作用是油田水窜的原因,裂缝网络连通性主要与裂缝长度和裂缝体密度有关。关键词:碳酸盐岩;裂缝长度;裂缝体密度;连通性;水窜现象;石炭系;北特鲁瓦油田;滨里海盆地东缘中图分类号:TE122.2;P61
5、8.13文献标志码:AConnectivity of fracture networks of Carboniferous carbonate reservoirs inNorth Truva Oilfield,eastern margin of Precaspian BasinLIChanghai1,ZHAOLun2,LIUBo3,ZHAOWenqi2,WANGShuqin2,LIJianxin2,ZHENGTianyu2,LIWeiqiang4(1.Sinopec International Petroleum Exploration and Production Corporation,
6、Beijing 100029,China;2.PetroChina ResearchInstitute of Petroleum Exploration and Development,Beijing 100083,China;3.School of Earth and Space Sciences,PekingUniversity,Beijing 100871,China;4.PetroChina Hangzhou Research Institute of Geology,Hangzhou 310023,China)Abstract:Based on the data of core,im
7、aging logging,and fracture network modeling,topology theory was applied to evaluate the connectivity of fracture networks of Carboniferous carbonate reservoirs in North Truva Oilfield,the eastern margin of Precaspian Basin,and its impacts on oilfield development were analyzed.The resultsshow that:(1
8、)The types of fracture cutting of Carboniferous carbonate reservoirs in North Truva Oilfield of eastern margin of Precaspian Basin can be divided into high-high cutting,high-low cutting,and low-low cutting.The fracture cutting in the sublayers A2,A3,G1,G2,G3,and G4 is relatively developed and mainly
9、 distri-114岩性油气藏第 36 卷第 2 期buted in the high structural parts.(2)The connectivity of fracture networks can be quantitatively evaluatedthrough four parameters:the proportion of connected area,fracture fracture volume density,average length offractures,and average number of nodes.The connected area,fr
10、acture volume density,and fracture type can beused to qualitatively analyze and name the fracture connected units.The sublayer A2 in the study area mainly develops low-low large connected units,high-medium large connected units,and high-high large connected units.(3)The coupling effect of fracture n
11、etwork connectivity and reservoir properties is the origin of oilfield waterchanneling,and fracture network connectivity is mainly related to fracture length and fracture volume density.Key words:carbonate;fractures length;fracture volume density;connectivity;water channeling phenomenon;Carboniferou
12、s;North Truva Oilfiled;eastern margin of Precaspian Basin0引言碳酸盐岩储层中的原油地质储量约占世界原油地质储量的 40%,天然气地质储量约占世界天然气地质储量的 60%1-3。碳酸盐岩储层中的高产油气井均与裂缝有关,因此裂缝的研究是碳酸盐岩储层研究的重点4。以往学者针对裂缝的识别、分类、成因及预测等开展了大量研究5-7,但有关裂缝网络连通性的问题则研究较少且属于初级探索阶段。邬光辉等8通过统计交点和端点的比值研究了塔中奥陶系碳酸盐岩储层的裂缝网络连通性;李玮等9基于拓扑学理论研究了松辽盆地南部下白垩统青山口组一段和二段页岩裂缝的网络连通
13、性;Ghosh等10研究了不同裂缝连通体对储层连通性的贡献;Svik 等11和 Sanderson 等12将裂缝线的节点划分为 X 型、Y 型和 I 型,并基于拓扑学理论提出了计算裂缝网络连通性评价参数的方法。虽然研究人员针对裂缝网络连通性提出了使用诸如拓扑学理论等技术方案,但目前尚缺少对油田裂缝网络连通性分析的系统性评价方法。滨里海盆地东缘北特鲁瓦油田发育裂缝-孔隙型碳酸盐岩储层,大量高角度裂缝和低角度裂缝并存13,地下裂缝相互连通形成裂缝网络系统,油田地下水及注入水沿着裂缝网络迅速推进,生产井在短时间内快速见水,油田水窜问题严峻,井网部署及调整极其困难14。由于高角度裂缝和低角度裂缝切割非
14、常发育,裂缝网络系统极其复杂,仅通过裂缝预测确定裂缝分布特征难以有效解决水窜问题。基于岩心、成像测井及裂缝网络建模结果,对滨里海盆地东缘北特鲁瓦油田石炭系碳酸盐岩储层裂缝网络连通性进行评价,并对影响裂缝网络连通性的主控因素进行分析,以期为解决该区油田水窜问题提供一定借鉴。1地质概况北特鲁瓦油田位于哈萨克斯坦西部,构造上属于滨里海盆地东缘的延别克扎尔卡梅斯古隆起东斜坡的中央地区,为断背斜构造(图 1a),发育一条北东南西向的大断层及大量裂缝(图 1b)。该油田石炭系 KT-和 KT-油层组是重要的产油层,KT-油层组自上而下发育蒸发台地、局限台地和开阔台地相沉积15,可划分为 2,3,b1,b2
15、,1,2,3,4 和 5 共 9 个小层,其中 2 和 3 小层主要发育白云岩,其他小层以灰岩为主;KT-油层组发育开阔台地相沉积,以灰岩沉积为主(图 1c)。研究区目的层储层物性较好,KT-油层组孔隙度平均为 16.9%,渗透率平均为 84 mD;KT-油层组孔隙度平均为 12.1%,渗透率平均为 35.9 mD16。北特鲁瓦油田于 2013 年转注水开发,目前综合含水率为 30%,单井含水率为 098%。2裂缝网络连通性评价2.1裂缝切割类型划分Zhao 等17根据裂缝的产状将裂缝划分为高角度裂缝(60)、斜缝(3060)和低角度裂缝(30)。北特鲁瓦油田裂缝切割类型多且复杂,难以对该油田
16、的复杂裂缝网络开展有效评价。裂缝网络的复杂性主要是由于低角度裂缝发育,因而需要重点考虑低角度裂缝对裂缝网络连通性的影响。为了分析研究区裂缝切割关系,将裂缝划分为高角度裂缝(30)和低角度裂缝(30),并将裂缝切割类型划分为高高切割、高低切割和低低切割。高高切割是指高角度裂缝与高角度裂缝相互切割的地质现象,该切割类型主要出现在岩心垂直于井轨迹的横截面上。高低切割是指高角度裂缝与低角度裂缝切割的地质现象,主要见于平行于井轨迹的岩心上。低低切割是指低角度裂缝与低角度裂缝切割的地质现象,主要见于平行于井轨迹的岩心上。该套裂缝切割关系的划分方案相对简单,同时可满足不同类型的裂缝对裂缝网络连通性评价的需求
17、。由图 2可看出,在岩心上可识别出上述 3 种裂缝切割类李长海等:滨里海盆地东缘北特鲁瓦油田石炭系碳酸盐岩储层裂缝网络连通性评价2024 年115型,但成像测井上仅识别出高高切割和高低切割,未识别出低低切割。2.2裂缝切割的空间分布特征2.2.1裂缝切割的平面分布特征裂缝切割线密度是指单位长度上发育的裂缝切割交点的数目。根据研究区裂缝交点的数目,统计单井裂缝切割线密度,并将单井裂缝切割线密度的统计结果投影到平面图上,分析裂缝切割类型的平面分布特征。图 3、图 4 中圆的直径代表裂缝切割线密度的大小,不同颜色扇形的面积代表不同裂缝切割类型发育的比例。由表 1、图 3、图 4 可看出,高低切割是研
18、究区主要的切割类型,高高切割和低低切割主要发育在构造高部位。研究区构造高部位和构造低部位单井发育裂缝切割的比例基本一致,但由于构造高部位裂缝更发育,因此构造高部位裂缝网络连通性更好。2.2.2裂缝切割剖面分布特征岩心和成像测井虽然可以对裂缝切割特征进行评价,但存在一定缺陷。岩心只能反映局部井段裂缝切割的发育特征,成像测井因受分辨率限制,对裂缝切割关系的响应相对较差,因此本文综合岩心和成像测井资料来分析研究区的裂缝切割特征。由表 2 可见,B1B5 小层缺少取心资料,所以缺少裂缝切割的相关信息,A2,A3,G2,G3,G4 小层裂缝切割线密度相对较大,裂缝连通性较好,这与北特鲁瓦油田 A2,A3
19、 及 G4 小层水窜问题严峻的结果一致。G1 小层在成像测井上裂缝切割十分发育,但在岩心上却不发育,由于岩心是局部井段统地层石炭系格热尔阶卡西莫夫阶莫斯科阶巴什基尔阶油层KT-MKTKT-小层A2A3b1b2B1B2B3B4B5MKTG1G2G3G4G5G6深度/mSP/mV70120GR/API0200(泥质)/%01(白云石)/%01(方解石)/%01Rd/(m)70120Rs/(m)02002 1002 3002 2002 4002 5002 6002 7002 8002 9003 000滨里海盆地二级构造单元界线里海隆起断层气田油田海拔等值线/m(a)(c)(b)海乌拉尔斯克卡拉恰甘纳
20、克北部断阶带中央坳陷带伏尔加格勒乌拉尔褶皱带扎那若尔北特鲁瓦阿斯特拉罕阿克纠宾隆起阿斯特拉罕阿特劳卡莎甘田吉兹里海东南部坳陷带南恩巴褶皱带-2 250-2 100-2 100-2 400-2 250-2 250海拔/m-1 980-2 100-2 220-2 340-2 46006 km050 km地名图 1滨里海盆地构造单元划分(a)、北特鲁瓦油田顶面构造图(b)及石炭系岩性地层综合柱状图(c)Fig.1Tectonic unit division of Precaspian Basin(a),top structure of North Truva Oilfield(b)and strat
21、igraphic columnof Carboniferous(c)116岩性油气藏第 36 卷第 2 期计结果,因而认为 G1 小层裂缝切割较发育,而 G6小层在岩心上裂缝切割十分发育,但在成像测井上裂缝不发育,由此认为该层裂缝切割不发育。由表 3 可看出,A2,A3,G1,G2,G3,G4,G5 及G6 小层裂缝切割较为发育,结合裂缝切割线的密度(表 2)可知,A2,A3,G1,G2,G3 及 G4 小层裂缝切割较为发育。表 1北特鲁瓦油田单井裂缝切割发育的比例Table 1Proportion of different types of fracturecutting of single
22、 well in North Truva Oilfield%井名55555598CT-10CT-22CT-4CT-41CT-43CT-46CT-50CT-52CT-54CT-59CT-62CT-64CT-65CT-67L-5裂缝切割发育比例KT-油层组13.3830.0813.5510.919.9121.058.3311.5419.0524.4919.238.5733.9014.004.1714.47KT-油层组16.672.0019.4315.1526.321.5450.0020.5925.00011.5418.928.245.2626.51构造位置构造高部位构造低部位表 2北特鲁瓦油田不同
23、切割类型裂缝切割线密度Table 2Density of different types of fracture cutting inNorth Truva Oilfield小层A2A3b1b2B1B2B3B4B5G1G2G3G4G5G6岩心不同切割类型裂缝切割线密度/m-1高高切割0.070.070.040.070.010.030.040.1600.44高低切割0.400.450.280.610.080.480.550.620.390.62低低切割0.060.080.320.170.080.150.150.070.170成像测井不同切割类型裂缝切割线密度/m-1高高切割0.0300.0300
24、.030.0300.0500.110.030.120.0300高低切割0.470.890.350.110.180.080.160.080.040.610.250.240.280.090.21ESNW方向/(f)WNNES090180270360深度/m成像测井裂缝倾角/0902 3402 3412 342深度/m成像测井裂缝倾角/0902 4002 4012 402(a)(b)(c)2 cm2 cm2 cm(d)(d)(e)(a)高高切割,CT-54 井,2 083.84 m;(b)高低切割,CT-59 井,2 377.81 m;(c)低低切割,5555 井,2 579.23 m;(d)成像测
25、井上高高切割,CT-10 井;(e)成像测井上高低切割,CT-10 井;(f)成像测井裂缝倾角解释原理。图 2北特鲁瓦油田石炭系 KT-油层组不同裂缝切割类型Fig.2Different fracture cutting types of CarboniferousKT-formation set in North Truva Oilfield表 3北特鲁瓦油田不同切割类型裂缝切割发育的比例Table 3Proportion of different types of fracture cuttingin North Truva Oilfield%小层A1A2A3b1b2B1B2B3B4B5G
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