發(fā)布時間：2020-07-29 18:04

【摘要】：碳酸鹽巖油藏是世界上儲量最多的油藏,據(jù)統(tǒng)計,全球已發(fā)現(xiàn)的945個大型油氣田中,有300多個油田屬碳酸鹽巖油藏,儲量占47%；全球碳酸鹽巖油藏的油氣產(chǎn)量約占世界油氣總產(chǎn)量的60%。但碳酸鹽巖油藏同時也是預(yù)測難度最大的油藏。近年來,我國在碳酸鹽巖油藏勘探和開發(fā)中取得了明顯的進展,先后在塔中、塔北地區(qū)奧陶系發(fā)現(xiàn)了油氣高產(chǎn)富集區(qū),碳酸鹽巖油藏的儲量在中國石油儲量中也占到了很大的比重,例如塔河油田、輪古油田、塔中坡折帶地區(qū)的奧陶系灰?guī)r油藏,鷹山組風(fēng)化殼的勘探也獲得了重大突破,使塔里木盆地臺盆區(qū)碳酸鹽巖油氣勘探成為了目前中國石油重要的勘探領(lǐng)域。塔里木輪古油田是我國目前碳酸鹽巖油藏的大型油田之一,制約油田勘探開發(fā)的關(guān)鍵問題主要是碳酸鹽巖縫洞系統(tǒng)發(fā)育及分布規(guī)律預(yù)測。縫洞系統(tǒng)的預(yù)測是世界性的難題,尤其是中國碳酸鹽巖孔洞縫三重介質(zhì)體系在國外也鮮有類似,目前并沒有有效通用的預(yù)測手段。近年來,碳酸鹽巖油氣藏勘探技術(shù)受到普遍重視,勘探中也見到一定效果,但關(guān)鍵技術(shù)仍未突破,建立碳酸鹽巖縫洞系統(tǒng)的地質(zhì)模型是碳酸鹽巖儲層分布預(yù)測的關(guān)鍵問題。因此,對輪古地區(qū)奧陶系巖溶管道進行三維地質(zhì)建模,特別是對巖溶縫洞儲集系統(tǒng)體系和研究方法進行深入探討,對于發(fā)展中國海相碳酸鹽巖油氣地質(zhì)理論,確定塔里木盆地碳酸鹽巖油氣勘探方向,將有效的推動碳酸鹽巖油氣勘探開發(fā)。本論文以塔里木盆地輪古油田奧陶系為重點解剖對象,充分運用地震、地質(zhì)、測井、錄井、物性等資料,以碳酸鹽巖儲層地質(zhì)學(xué)理論為指導(dǎo),結(jié)合巖溶水文學(xué)等理論和技術(shù)方法,在裂縫模型、初始層模型等條件的約束下,尋找一套綜合多學(xué)科建立復(fù)雜碳酸鹽巖巖溶管道系統(tǒng)的三維地質(zhì)模型的方法,為塔里木油田奧陶系縫洞型油藏勘探及評價部署提供重要的理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。選題密切追蹤建模國際前沿和熱點,進行巖溶管道系統(tǒng)建模的工作研究,將不僅推動縫洞型碳酸鹽巖儲層研究向定量化、精細化的方向發(fā)展,而且將豐富儲層建模技術(shù)的理論和應(yīng)用,具有明顯的理論和實際意義。取得的主要認識如下：1.區(qū)域性的地層產(chǎn)狀影響巖溶洞穴的發(fā)育在對工區(qū)地震剖面上的洞道進行追蹤時,可以發(fā)現(xiàn)一部分洞道是順層發(fā)育的,明顯受巖層產(chǎn)狀控制,這種洞道與Ford的四狀態(tài)模式是相吻合的。從地下水動力學(xué)角度說明徑流帶的地下水運動受區(qū)域性排泄基準面和巖層傾向的雙重控制,因此需要將巖層的傾斜方位信息作為自動追蹤算法的一個約束條件來確保巖溶洞穴的發(fā)育方向與構(gòu)造情況一致。2.高線性體密度條帶指示巖溶洞道的發(fā)育方向線性體密度是一種反映斷裂裂縫帶等線性構(gòu)造密集程度的參數(shù),最初用以分析探礦產(chǎn)及能源賦存和工程地質(zhì)及地震地質(zhì)的構(gòu)造條件,后用來預(yù)測現(xiàn)今巖溶系統(tǒng)中連接落水洞和巖溶泉的洞穴路徑。該方法基于巖溶管道會優(yōu)先選擇巖層裂紋化程度高的路徑發(fā)育,因此可以推斷出高的線狀體密度可以指示出巖溶管道的存在性。不同與現(xiàn)今巖溶,本文線性體密度法引入到古巖溶系統(tǒng)的巖溶管道預(yù)測中,該方法涉及的一些參數(shù),如入水口和排水口位置的確定,地層傾斜方位信息和初始線性體密度DL,無法采用現(xiàn)今巖溶中的技術(shù)手段獲取,論文依據(jù)現(xiàn)有資料對參數(shù)做相應(yīng)修改。(1)運用實際應(yīng)用中將鉆遇洞穴的井點或地震剖面上有明顯串珠狀反射特征的點,作為預(yù)設(shè)洞道“起點”和“終點”或約束點。(2)采用恢復(fù)巖溶古地貌背景下的地層層面的傾角和方位角屬性來反映古巖溶地質(zhì)構(gòu)造特征。由于奧陶系頂面(Tg52)受風(fēng)化和大氣淡水淋濾侵蝕等物理化學(xué)作用影響不能反映巖溶時期地層的構(gòu)造形態(tài),研究中選擇潛山內(nèi)幕鷹一段-鷹二段界面(Tg53-1)提取地層傾斜方位信息。(3)采取螞蟻追蹤法獲取初始線性體密度DL。對螞蟻追蹤數(shù)據(jù)體進行沿層(Tg53-1)瞬時振幅屬性提取,建立20mx20m的網(wǎng)格,網(wǎng)格的屬性作為初始線性體密度DL。高線性體密度值只能代表巖溶洞道更可能沿該條帶發(fā)育,因此線性體密度法預(yù)測巖溶洞道需要其他參數(shù)進行約束。針對目前地震屬性預(yù)測洞道的主觀性和不確定性,本文提出運用以反映斷裂信息的螞蟻追蹤屬性為基礎(chǔ),裂縫的各向異性和地層傾斜方位為約束條件的線性體密度法,在地震振幅屬性預(yù)測洞道的基礎(chǔ)上,具體對某段屬性上刻畫的洞道選取相應(yīng)時間深度作切片計算線性體密度,可以修正并完善振幅屬性預(yù)測洞道,從而使巖溶洞道的預(yù)測更為準確且有據(jù)可循。3.建立輪古油田中斜坡區(qū)初始層的劃分原則并對工區(qū)劃分出3個初始層Lowe認為徑流帶條件下,巖溶管道將優(yōu)先沿著有限數(shù)量的沉積地層發(fā)育,這種特定的沉積地層即為初始層。初始層的劃分需要遵循以下原則：(1)選擇標準層標準層應(yīng)該為巖溶發(fā)育后沉積的相對穩(wěn)定的地層,這樣計算的洞穴與標準層之間的距離能準確的反映巖溶作用時期的洞穴發(fā)育特征,從而有效的區(qū)分巖溶作用期次。中斜坡區(qū)鉆井上鷹山組洞穴一般位于鷹一段內(nèi),通過對鷹山組各個地震層位進行詳細分析,選取Tg53-2即鷹二段底為標準層,該層巖性為純灰?guī)r,相對于Tg52(大型不整合面)和Tg53-1(鷹一段底)更穩(wěn)定,為巖溶作用后相對穩(wěn)定的地層,地震上可識別追蹤。(2)計算洞穴與標準層的之間的垂向距離采用鉆井、測井及地震識別洞穴的方法統(tǒng)計研究區(qū)洞穴發(fā)育情況,主要統(tǒng)計徑流帶洞穴尺度大于2米的洞穴。徑流帶一般被滲流帶侵入,所以洞底比洞頂能更好的代表初始層準確位置。計算Tg53-2鷹二段底面(標準層)的地層傾角,從而得到洞底與標準層的垂向距離。由統(tǒng)計結(jié)果繪制與垂向距離相關(guān)的洞穴所占比例圖。圖中三個峰值代表相較于地層中均勻分布的洞穴峰值處具有更高的洞穴密度,代表巖溶發(fā)育集中的層,為研究區(qū)巖溶發(fā)育的3個初始層。初始層位于Tg53-2鷹二段底面往上65ms處,其次使85ms,最遠的是105ms(該處與不整合面之間的距離最短),可以通過對Tg53-2選取3個小時窗建立初始層面。4.初始層與洞穴層具有很好的對應(yīng)關(guān)系通過對中斜坡區(qū)巖溶水文學(xué)分析,根據(jù)奧陶系巖溶地貌侵蝕階地、河流主裂點及上覆石炭系地層上超相位終止等現(xiàn)象,結(jié)合該區(qū)區(qū)巖溶古地貌特點,對中斜坡區(qū)劃分五個巖溶臺面,研究工區(qū)主要分布在臺面2、臺面3和臺面4上。這3個臺面相對應(yīng)的洞穴層正好與劃分的3個初始層相吻合,即這3個初始層分別對應(yīng)于第一洞穴層,第二洞穴層和第三洞穴層,表明初始層與洞穴層具有很好的對應(yīng)關(guān)系。5.建立研究工區(qū)裂縫隨機模型本次研究在Tg52內(nèi)部選取鷹山組鷹二段底面Tg53-2層位來反映輪古地區(qū)海西早期古構(gòu)造形態(tài),即構(gòu)造模型的頂面為潛山不整合面Tg52,底面為Tg53-。采用螞蟻追蹤識別斷裂及裂縫,同時八次迭代螞蟻追蹤的結(jié)果,減少螞蟻體中的小的不連續(xù),保留大的斷裂信息,從而反映主要的斷裂及裂縫趨勢。用方差體、最大負曲率體及距斷裂距離通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聚類分析擬合的特征屬性和變差函數(shù)為約束條件,通過克里金插值的方式計算出研究區(qū)的裂縫密度體綜合多屬性約束下的裂縫密度體和裂縫數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù),將其輸入裂縫建模軟件,計算出多個等概率的離散裂縫網(wǎng)絡(luò)模型實現(xiàn),并從中優(yōu)選出最符合實際情況的實現(xiàn)。6.編程實現(xiàn)最短路徑方法指定兩點間最小能量路徑的提取將裂縫網(wǎng)絡(luò)的軌跡線轉(zhuǎn)換為灰度圖像,使其表現(xiàn)出顯著區(qū)分于圖像背景的線狀特征,對該線狀特征利用快速行進與最短路徑方法實現(xiàn)指定兩點間最小能量路徑的提取。該方法屬于半自動提取方法,僅需借助特征種子點作為先驗知識,提取的裂縫為連續(xù)的線狀特征對象。同時,為了提高提取效率,設(shè)定有效鞍點判定使得可以實現(xiàn)人工干預(yù)結(jié)果的目的。7.綜合地震振幅屬性、線性體密度結(jié)果和隨機離散裂縫網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測巖溶洞道綜合地震振幅屬性、線性體密度結(jié)果和隨機離散裂縫網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測巖溶洞道具有一個分級的概念：首先通過地震振幅屬性刻畫地震能分辨出的洞道；然后對于地震分辨率識別不出的洞道,對比線性體密度的條帶狀特征確定離散的振幅屬性高值間的連通路徑；由于線性體密度代表的是巖溶洞道的發(fā)育趨勢,并且其主要輸入數(shù)據(jù)之一也是地震數(shù)據(jù),而裂縫代表了一個更小尺度的規(guī)模,具有人工干預(yù)隨機結(jié)果并優(yōu)選、受地震分辨率影響小等優(yōu)點,根據(jù)變差函數(shù)等分析模擬出的隨機離散裂縫網(wǎng)絡(luò)模型通過快速行進算法的追蹤可以更精細的刻畫屬性圖上不連續(xù)的洞道路徑。8.優(yōu)選地震屬性融合雕刻得到研究區(qū)巖溶管道三維模型綜合均方根振幅、瞬時頻率和瞬時相位屬性,使用最小二乘法擬合出最能反映巖溶管道的融合屬性體,并通過多井統(tǒng)計確定了洞道雕刻的門限值。在平面上通過刻畫的巖溶管道路徑對雕刻體進行約束,得到研究區(qū)巖溶管道的三維地質(zhì)模型。從鉆井驗證結(jié)果來看,洞穴尺度越大,與模型一致性越好。研究區(qū)內(nèi)鉆遇10米以上洞穴的井僅有LN18井,與巖溶管道模型吻合程度較好。鉆遇2米-10米洞穴的井有LG1井、LG801井、LG6井和LN8井,其中LG1、LG801、LG6井均穿過模型結(jié)果,吻合度也較好,且這三口井截穿模型位置均為模型的線條位置,即綜合地震振幅、線性體密度和快速行進算法預(yù)測出的結(jié)果,說明該方法對預(yù)測分辨率以下巖溶管道有較好的效果。論文綜合了巖溶水地質(zhì)文學(xué)中成熟的理論模型和地球物理方法中三維可視化交互的優(yōu)勢,從洞穴成因角度出發(fā),遵循巖溶洞道最小功能原理,最大可能運用已有資料為約束條件,建立更為準確的巖溶管道網(wǎng)絡(luò)模型,主要有以下兩個創(chuàng)新點：1、將線性體密度這種反映斷裂裂縫帶等線性構(gòu)造密集程度的參數(shù)引入到古巖溶洞道預(yù)測中來,以反映斷裂信息的螞蟻追蹤屬性為基礎(chǔ),裂縫的各向異性和地層傾斜方位為約束條件的線性體密度法。傳統(tǒng)的地震振幅屬性預(yù)測洞道方法在洞道尺度小于10米的區(qū)域會出現(xiàn)不連續(xù)特征,人工刻畫時存在一定的主觀性和不確定性。在地震振幅屬性預(yù)測洞道的基礎(chǔ)上,通過線性體密度驗證并修正該結(jié)果,使巖溶洞道的預(yù)測更準確且有據(jù)可循,結(jié)果更加真實有效。2、在碳酸鹽巖沉積地層中,某些特定的層面對洞穴的形成起到非常重要的作用,這些層面被稱為初始層。依據(jù)研究區(qū)洞穴尺度及與標準層垂向距離統(tǒng)計分析,找出工區(qū)內(nèi)3個初始層。以初始層為底面小時窗提取地震振幅屬性大致確定洞道的分布范圍。基于優(yōu)選的隨機離散裂縫模型,以巖溶水文和初始層為約束條件,采用快速行進算法得到任意兩點間最小能量圖,結(jié)合地震振幅屬性和線性體密度方法,進一步細化巖溶管道平面路徑的追蹤結(jié)果。
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P618.13;P628.3

【參考文獻】

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本文編號：2774316