【摘要】：碳酸鹽巖油藏是世界上儲(chǔ)量最多的油藏,據(jù)統(tǒng)計(jì),全球已發(fā)現(xiàn)的945個(gè)大型油氣田中,有300多個(gè)油田屬碳酸鹽巖油藏,儲(chǔ)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(shí)也是預(yù)測(cè)難度最大的油藏。近年來(lái),我國(guó)在碳酸鹽巖油藏勘探和開(kāi)發(fā)中取得了明顯的進(jìn)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(chǔ)量在中國(guó)石油儲(chǔ)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(tái)盆區(qū)碳酸鹽巖油氣勘探成為了目前中國(guó)石油重要的勘探領(lǐng)域。塔里木輪古油田是我國(guó)目前碳酸鹽巖油藏的大型油田之一,制約油田勘探開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵問(wèn)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(cè)�？p洞系統(tǒng)的預(yù)測(cè)是世界性的難題,尤其是中國(guó)碳酸鹽巖孔洞縫三重介質(zhì)體系在國(guó)外也鮮有類似,目前并沒(méi)有有效通用的預(yù)測(cè)手段。近年來(lái),碳酸鹽巖油氣藏勘探技術(shù)受到普遍重視,勘探中也見(jiàn)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(chǔ)層分布預(yù)測(cè)的關(guān)鍵問(wèn)題。因此,對(duì)輪古地區(qū)奧陶系巖溶管道進(jìn)行三維地質(zhì)建模,特別是對(duì)巖溶縫洞儲(chǔ)集系統(tǒng)體系和研究方法進(jìn)行深入探討,對(duì)于發(fā)展中國(guó)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(dòng)碳酸鹽巖油氣勘探開(kāi)發(fā)。本論文以塔里木盆地輪古油田奧陶系為重點(diǎn)解剖對(duì)象,充分運(yùn)用地震、地質(zhì)、測(cè)井、錄井、物性等資料,以碳酸鹽巖儲(chǔ)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(píng)價(jià)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(guó)際前沿和熱點(diǎn),進(jìn)行巖溶管道系統(tǒng)建模的工作研究,將不僅推動(dòng)縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)層研究向定量化、精細(xì)化的方向發(fā)展,而且將豐富儲(chǔ)層建模技術(shù)的理論和應(yīng)用,具有明顯的理論和實(shí)際意義。取得的主要認(rèn)識(shí)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(duì)工區(qū)地震剖面上的洞道進(jìn)行追蹤時(shí),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(dòng)力學(xué)角度說(shuō)明徑流帶的地下水運(yùn)動(dòng)受區(qū)域性排泄基準(zhǔn)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(dòng)追蹤算法的一個(gè)約束條件來(lái)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(lái)預(yù)測(cè)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(huì)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(cè)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(wú)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(duì)參數(shù)做相應(yīng)修改。(1)運(yùn)用實(shí)際應(yīng)用中將鉆遇洞穴的井點(diǎn)或地震剖面上有明顯串珠狀反射特征的點(diǎn),作為預(yù)設(shè)洞道“起點(diǎn)”和“終點(diǎn)”或約束點(diǎn)。(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(lái)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(shí)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?zhàn)粉櫡ǐ@取初始線性體密度DL。對(duì)螞蟻?zhàn)粉檾?shù)據(jù)體進(jìn)行沿層(Tg53-1)瞬時(shí)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(cè)巖溶洞道需要其他參數(shù)進(jìn)行約束。針對(duì)目前地震屬性預(yù)測(cè)洞道的主觀性和不確定性,本文提出運(yùn)用以反映斷裂信息的螞蟻?zhàn)粉檶傩詾榛A(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(cè)洞道的基礎(chǔ)上,具體對(duì)某段屬性上刻畫的洞道選取相應(yīng)時(shí)間深度作切片計(jì)算線性體密度,可以修正并完善振幅屬性預(yù)測(cè)洞道,從而使巖溶洞道的預(yù)測(cè)更為準(zhǔn)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(duì)工區(qū)劃分出3個(gè)初始層Lowe認(rèn)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(biāo)準(zhǔn)層標(biāo)準(zhǔn)層應(yīng)該為巖溶發(fā)育后沉積的相對(duì)穩(wěn)定的地層,這樣計(jì)算的洞穴與標(biāo)準(zhǔn)層之間的距離能準(zhǔn)確的反映巖溶作用時(shí)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(guò)對(duì)鷹山組各個(gè)地震層位進(jìn)行詳細(xì)分析,選取Tg53-2即鷹二段底為標(biāo)準(zhǔn)層,該層巖性為純灰?guī)r,相對(duì)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(duì)穩(wěn)定的地層,地震上可識(shí)別追蹤。(2)計(jì)算洞穴與標(biāo)準(zhǔn)層的之間的垂向距離采用鉆井、測(cè)井及地震識(shí)別洞穴的方法統(tǒng)計(jì)研究區(qū)洞穴發(fā)育情況,主要統(tǒng)計(jì)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(zhǔn)確位置。計(jì)算Tg53-2鷹二段底面(標(biāo)準(zhǔn)層)的地層傾角,從而得到洞底與標(biāo)準(zhǔn)層的垂向距離。由統(tǒng)計(jì)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(gè)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(gè)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(yuǎn)的是105ms(該處與不整合面之間的距離最短),可以通過(guò)對(duì)Tg53-2選取3個(gè)小時(shí)窗建立初始層面。4.初始層與洞穴層具有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系通過(guò)對(duì)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(diǎn)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(diǎn),對(duì)中斜坡區(qū)劃分五個(gè)巖溶臺(tái)面,研究工區(qū)主要分布在臺(tái)面2、臺(tái)面3和臺(tái)面4上。這3個(gè)臺(tái)面相對(duì)應(yīng)的洞穴層正好與劃分的3個(gè)初始層相吻合,即這3個(gè)初始層分別對(duì)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(duì)應(yīng)關(guān)系。5.建立研究工區(qū)裂縫隨機(jī)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(lái)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?zhàn)粉欁R(shí)別斷裂及裂縫,同時(shí)八次迭代螞蟻?zhàn)粉櫟慕Y(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(shì)。用方差體、最大負(fù)曲率體及距斷裂距離通過(guò)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(guò)克里金插值的方式計(jì)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(jì)算出多個(gè)等概率的離散裂縫網(wǎng)絡(luò)模型實(shí)現(xiàn),并從中優(yōu)選出最符合實(shí)際情況的實(shí)現(xiàn)。6.編程實(shí)現(xiàn)最短路徑方法指定兩點(diǎn)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(duì)該線狀特征利用快速行進(jìn)與最短路徑方法實(shí)現(xiàn)指定兩點(diǎn)間最小能量路徑的提取。該方法屬于半自動(dòng)提取方法,僅需借助特征種子點(diǎn)作為先驗(yàn)知識(shí),提取的裂縫為連續(xù)的線狀特征對(duì)象。同時(shí),為了提高提取效率,設(shè)定有效鞍點(diǎn)判定使得可以實(shí)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(jī)離散裂縫網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)巖溶洞道綜合地震振幅屬性、線性體密度結(jié)果和隨機(jī)離散裂縫網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)巖溶洞道具有一個(gè)分級(jí)的概念：首先通過(guò)地震振幅屬性刻畫地震能分辨出的洞道；然后對(duì)于地震分辨率識(shí)別不出的洞道,對(duì)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(shì),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(gè)更小尺度的規(guī)模,具有人工干預(yù)隨機(jī)結(jié)果并優(yōu)選、受地震分辨率影響小等優(yōu)點(diǎn),根據(jù)變差函數(shù)等分析模擬出的隨機(jī)離散裂縫網(wǎng)絡(luò)模型通過(guò)快速行進(jìn)算法的追蹤可以更精細(xì)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(shí)頻率和瞬時(shí)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(guò)多井統(tǒng)計(jì)確定了洞道雕刻的門限值。在平面上通過(guò)刻畫的巖溶管道路徑對(duì)雕刻體進(jìn)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(yàn)證結(jié)果來(lái)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(guò)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(jìn)算法預(yù)測(cè)出的結(jié)果,說(shuō)明該方法對(duì)預(yù)測(cè)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(shì),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(yùn)用已有資料為約束條件,建立更為準(zhǔn)確的巖溶管道網(wǎng)絡(luò)模型,主要有以下兩個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)：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(cè)中來(lái),以反映斷裂信息的螞蟻?zhàn)粉檶傩詾榛A(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(cè)洞道方法在洞道尺度小于10米的區(qū)域會(huì)出現(xiàn)不連續(xù)特征,人工刻畫時(shí)存在一定的主觀性和不確定性。在地震振幅屬性預(yù)測(cè)洞道的基礎(chǔ)上,通過(guò)線性體密度驗(yàn)證并修正該結(jié)果,使巖溶洞道的預(yù)測(cè)更準(zhǔn)確且有據(jù)可循,結(jié)果更加真實(shí)有效。2、在碳酸鹽巖沉積地層中,某些特定的層面對(duì)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(biāo)準(zhǔn)層垂向距離統(tǒng)計(jì)分析,找出工區(qū)內(nèi)3個(gè)初始層。以初始層為底面小時(shí)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(jī)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(jìn)算法得到任意兩點(diǎn)間最小能量圖,結(jié)合地震振幅屬性和線性體密度方法,進(jìn)一步細(xì)化巖溶管道平面路徑的追蹤結(jié)果。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P618.13;P628.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2774316