引言

塔河油田奥陶系缝洞型碳酸盐岩油藏受古地貌、构造及岩溶作用共同控制，储集体类型多样，主要由不同类型的大尺度溶洞、溶蚀孔洞及不同级别的裂缝组成，其中，溶洞是最重要的储集空间，裂缝主要起沟通导流作用^[1-6]。储集体具有明显的多尺度特征，溶洞直径可从50~mm到上百米，溶蚀孔洞直径多小于10 mm，裂缝的开度从几微米到数毫米不等。储集体空间分布规律复杂、高度离散、非均质性极强，传统的连续性地质建模方法难以简单套用^{[1, 7-8]}。

针对此类油藏，众多学者从地球物理表征、地质规律约束、岩溶相控等角度进行了研究，以期能够真实刻画储集体的分布规律与特征，取得了一定进展^[9-16]。但由于储集体间的尺度差异及井、震识别资料分辨率的不同，采用相同的约束方法很难精确表征井间不同类型储集体的分布特征，使得井间储集体的外部形态、内部充填及展布规律刻画均缺乏可靠依据。此外，准确合理的分类模型融合是裂缝特殊导流作用及孔洞内非达西流动刻画的基础，但不同类型储集体之间成因关系、配置组合及属性变化规律等均较复杂，造成分类储集体模型融合困难，缺少适用于此类油藏的融合原则，也亟需攻关研究^[17-18]。

本文以塔河油田XX单元奥陶系缝洞型碳酸盐岩油藏为研究对象，在缝洞储集体识别与描述的基础上，针对此类油藏建模过程中存在的问题，采用“分级分类、岩溶相控、多类型融合”的缝洞型油藏建模方法，力求有效表征缝洞体的规模大小、外部形态及内部属性特征。研究过程中充分考虑岩溶成因规律，以储集体垂向发育状况作为统计概率，并构建不同储集体井间地震约束融合体，实现储集体井间模拟的分类约束，以相应的岩溶成因模式为指导，采用序贯指示及基于目标的方法分别建立不同类型储集体模型。以此为基础，建立考虑岩溶成因的储集体融合原则，采用统一网格系统实现了分类储集体模型的融合，并通过新钻井验证了模型的可靠性。

1 研究区概况

XX单元位于塔河油田主体区，面积约20 km²，其奥陶系油藏为典型的缝洞型碳酸盐岩油藏，位于北部岩溶斜坡之上，属剥蚀区高陡残丘，表层储集体主要受构造与潜水面共同控制，发育较为连续；深部储集体主要受深大断裂控制，呈离散状分布。该单元在经历天然能量开发之后，也尝试过注水补充能量开发，目前面临着进一步提高采收率的问题，需要开展精细油藏描述与地质建模，为开发方案的调整提供地质基础。

通过单井、地震等资料的分析与统计，该单元共有25口井钻遇溶洞发育段45个，约195.7 m。垂向上溶洞发育强度自表层向下逐渐变弱，表层溶洞单元南部较北部发育，溶洞发育厚度主要在1.0~25.0 m，厚度中值约为3.8 m，表层溶洞南部充填较北部严重，在中下部，北部充填较南部严重。受断裂、潜水面等作用的影响，井、震结合识别溶洞类型主要为地下河型和孤立溶洞型(包括落水洞、厅堂洞、竖井等)。其中，地下河在单井上识别为溶洞，大部分被砂泥充填，地震波阻抗反演呈异常低值，横向上较连续；孤立溶洞波阻抗及分频反演属性均呈异常低值，地震异常体平面上呈椭圆状，剖面上呈扁平椭圆状特征。

单元内主要发育NW、NE和EW向3组断层，其中NE、NW向2组均较发育，多呈高角度特征。单井解释、岩芯观察结合野外露头观测表明，溶蚀孔洞具有沿层发育特征，部分溶洞及断裂周围溶蚀孔洞也较发育。此外，单元局部还发育两套不连续的致密段，将储层分割为3段，致密段在常规测井上呈高电阻、高密度、低伽马、低声波的特征，在成像测井上呈亮色，整体质地较致密。

2 缝洞储集体分布模型构建

利用XX单元油藏识别和描述成果，分析资料尺度差异，构建表征不同级别储集体的纵向发育概率和井间地震融合体，实现大尺度溶洞及中小尺度溶蚀孔洞的分类约束，采取分级分类细化建模的方法，分别建立不同尺度溶洞、溶蚀孔洞及断裂分布模型。根据XX单元纵向致密格架及储集体发育规律，以T$_{74}$和T$_{76}$两个地震标识面作为模型的顶、底面，两套不连续致密段将油藏分为3个储集体发育层。调整层位、断层等建立构造模型，并进行网格划分。

2.1 大尺度溶洞储集体建模

根据岩溶地质理论，大尺度溶洞储集体的成因与古岩溶作用密切相关，水流的溶蚀改造作用是其形成主因，在不同的古地貌区域及纵向上不同岩溶带之间溶洞的发育规律各不相同。因此，建模过程中，以平面古地貌分区、纵向岩溶分带为基础，建立溶洞垂向发育概率体约束模拟，能够更好地体现岩溶成因作用。

XX单元井距相对较大，且多数井都完钻于不整合面(T$_{74}$界面)之下150 m范围内，仅靠井资料难以构建准确的溶洞模型，建模过程中充分整合利用地震资料，以弥补井资料的不足，提高溶洞建模可靠性。如图 1a所示，研究^{[2, 6, 10]}认为，大尺度溶洞储集体在地震剖面上呈“串珠状”反射特征，常规波阻抗反演得到如图 1b所示的数据体，“串珠状”反射区域均呈低波阻抗特征(图中亮色部分)，将该单元内32个较大的溶洞发育段与波阻抗值对比发现，多数溶洞对应阻抗值在(0.80~1.21) $\times 10^{7}$ kg·m^-2·s^-1，但波阻抗信息是油藏综合信息的响应，不能完全反映溶洞特征，难以采用统一截断值将其作为确定性信息，也较难准确体现溶洞的起始位置。以反映波阻抗(岩性、物性)变化趋势的声波曲线为训练目标曲线，得到地震波形信息到目标曲线的映射关系，该关系融合了AVF变化信息，采用基于AVF属性的分频反演方法，得到了如图 1c所示的目标属性反演体，实现了“串珠状”反射储集体和其他储集体的分离。将单元内32个较大溶洞发育段与该属性体进行比较，多数溶洞对应的分频属性在185 240 μs/m(图中亮色部分)。基于波阻抗反演体和分频属性体，通过与井点溶洞标定，优选二者均能反映大尺度溶洞储集体信息的区域，建立如图 1d所示的地震属性融合体，该属性能更准确地反映溶洞起始位置，与井点较为相符，同时，溶洞空间展布与原始剖面“串珠”状区域相符，以此作为溶洞形态规模建模过程中地震协同约束属性。

结合XX单元溶洞分布特征与资料状况，在奥陶系表层溶洞储集体横向连续性较好，因此，采用地震相约束的序贯指示模拟方法进行建模，以井点识别的溶洞作为硬数据，统计溶洞在纵向各层上所占的比例作为垂向发育概率，在岩溶发育模式约束下，以溶洞垂向发育概率和反映溶洞特征的地震融合体作为软数据，井震协同模拟确定表层溶洞的分布，该方法较为成熟，不再赘述。而中、下部溶洞受断裂、河道等的影响成因不同，多呈孤立状特征，因此，采用目标性建模的方法模拟地下暗河及孤立洞，该过程将单井识别及油藏描述成果作为硬数据，获取不同类型溶洞的长宽比、宽厚比等建模约束参数，将溶洞垂向发育概率及地震融合体作为软数据，建立大尺度溶洞分布模型。

大尺度溶洞的建模结果如图 2所示，以井点识别溶洞为基础，能够保证井点溶洞模拟结果与单井识别相符。井间结合储集体纵向分布概率、地震属性融合体与精细描述成果，能够保证井间溶洞模拟结果与溶洞成因、地震融合体特征和地质人员对溶洞类型及分布的认识一致。同时，采用不同的方法进行建模，符合纵向上不同类型溶洞的发育特征，模拟效果较好。

2.2 小尺度溶蚀孔洞、缝建模

将井点识别的裂缝-孔洞型、孔洞-裂缝型及溶蚀裂缝型等效为溶蚀孔洞。通过岩芯观察及测井识别，结合野外露头观测，XX单元溶蚀孔洞主要呈沿层、沿溶洞、沿断裂发育特征。在原始地震剖面上呈非强串珠反射特征，将单井溶蚀孔洞发育段与波阻抗特征进行比较，如图 1b所示，多数溶蚀孔洞发育段的阻抗为(1.21~1.56) $\times 10^{7}$ kg·m^-2·s^-1。

同样地，如图 3a所示，对小尺度溶蚀孔洞储集体进行AVF分频反演，该方法不受不整合面影响，能够较好地反映表层溶蚀孔洞的发育特征。本次选取不整合面附近的分频体属性和油藏中下部波阻抗反演属性进行融合，建立如图 3b所示的溶蚀孔洞地震融合体，该融合体能够同时反映不整合面附近与中下部溶蚀孔洞的发育规律，也符合溶孔纵向发育特征。

溶蚀孔洞的建模以井点解释的溶蚀孔洞型储集体为硬数据，利用实际井的溶孔分布数据进行数据分析，获取变差函数值，以溶蚀孔洞地震融合体及溶蚀孔洞纵向发育概率协同约束，采用序贯指示模拟方法建立溶蚀孔洞三维分布模型。溶蚀孔洞分布模拟结果与单井测井解释的裂缝型、裂缝孔洞型储层结果相符，溶蚀孔洞在表层分布较为连续，而在中下部相对离散，也体现了溶孔主要沿层，部分沿溶洞，顺断裂发育的特征，与地质认识相符。

2.3 大尺度离散裂缝模型构建

由于大尺度离散裂缝是缝洞型油藏中主要的流体流动通道，对大尺度裂缝的精确刻画是此类油藏建模的重要内容。采用人工解释断层与蚂蚁体提取相结合的方法建立大尺度裂缝模型，人工解释的断层信息具有可靠性高的特点，可作为大尺度离散裂缝建模的确定性数据，而蚂蚁追踪自动拾取的断裂具有精度高的特点，将断层确定性产状信息作为依据约束蚂蚁体自动拾取断裂，然后将两者进行融合和交互式修正，可得到较准确的大裂缝分布特征，建立确定性的大尺度离散裂缝分布模型。

XX单元构造解释断层共43条，断层性质主要为逆断层，其特征为断距小、延伸短，主要分为NW、NE和EW向等3个组系，且多呈高角度。如表 1所示，统计地震解释每组断层的组系、走向、倾向、长度等数据，用于约束蚂蚁追踪提取大尺度裂缝。对原始地震数据提取其方差体属性，在断层信息约束下，通过蚂蚁追踪技术建立蚂蚁体属性，自动拾取189条大裂缝。其中，NE向84条，如图 4a，北西向67条，如图 4b，EW向38条，如图 4c(图中不同颜色代表裂缝面积的不同)。

基于人工解释的43条断层及蚂蚁追踪的189条大裂缝，交互补充和修正，建立如图 4d所示的离散大裂缝分布模型，共包含208条大裂缝。可以看出，NE、NW向大裂缝发育密度较大，主要在单元的东部和北部；EW向大裂缝发育密度相对较小，主要分布在单元南部，与断层解释和实际认识相符。

3 缝洞储集体属性模拟

在分别建立XX单元大尺度溶洞储集体、小尺度溶蚀孔洞及大尺度离散裂缝分布模型的基础上，分别采用不同的方法进行不同类型储集体属性模拟。其中，溶洞与溶蚀孔洞分别在相应的分布模型约束下，以单井解释确定的物性参数为硬数据，均采用序贯高斯模拟方法建立相应属性参数模型。在不同类型储集体模拟过程中，需要根据油藏描述成果，结合实钻井资料进行数据分析，分别设置不同类型储集体变差函数拟合的主变程方向、主变程值、次变程值和垂向变程值。为了控制大尺度溶洞属性在垂向上的非均质特征，建立其模拟过程如下：(1)将单井属性数据粗化到网格获取建模硬数据；(2)通过正态变换，使模拟的储层参数符合高斯分布；(3)进行溶洞储集体属性建模变差函数拟合；(4)根据单井溶洞属性的变化，构建纵向属性分布模式；(5)利用溶洞分布模型进行相控约束；(6)采用序贯高斯模拟随机算法，建立大尺度溶洞属性模型。溶蚀孔洞孔隙度模拟过程相同，模拟结果如图 5a、图 5b所示。

对于大尺度离散裂缝模型，根据数值模拟的需求，将属性粗化到不同的网格系统中，采用式(1)所示的等效参数计算的方法，建立如图 5c所示的裂缝孔隙度参数模型，并以此为基础应用Oda方法计算裂缝的等效渗透率。

$\phi _{\textrm{f}} = \dfrac{A_{\textrm{f}} e_{\textrm{f}}}{V_{\textrm{cell}}} \times 100 $

(1)

式中：${\phi _{\textrm{f}}}$—网格裂缝孔隙度，%；

${A_{\textrm{f}}}$—网格内的裂缝面积，m²；

${e_{\textrm{f}}}$—网格内的裂缝开度，m；

${V_{\textrm{cell}}}$—网格体积，m³。

4 不同类型储集体模型融合

为了建立完整的缝洞型油藏地质模型，需要对不同类型缝洞储集体的分布及属性模型进行融合，包括溶洞与裂缝的融合、溶洞与溶蚀孔洞的融合及多级多类属性参数模型的融合等。为此，在遵循井点硬数据和缝洞发育模式的基础上，建立了基于储集体成因的融合原则，分布模型融合优选顺序为“大尺度溶洞$\rightarrow$大尺度断裂$\rightarrow$致密层$\rightarrow$小尺度溶蚀孔洞$\rightarrow$基质”，这就可以在同一网格系统中按照该原则进行判断优选，实现不同类型储集体分布模型的融合，并保证每个网格中储集体类型的唯一。

图 6a为分布模型融合结果，模型中橙色部分代表大尺度溶洞储集体，绿色部分代表大尺度裂缝，黄色部分代表小尺度溶蚀孔洞，黑色部分代表致密层段，灰色部分为基质部分。属性参数模型的融合主要采用分布模型约束下的参数整合方法，对于大尺度溶洞和小尺度溶蚀孔洞，由于在网格中完全不重合，可以直接进行整合，而裂缝网络孔隙度可以根据数模需求进行处理，本次采用将裂缝孔隙度直接加到所经过的网格上的方式，属性参数模型融合结果如图 6b所示。

模型融合结果与实际认识一致，油藏内发育地下河及不同成因的孤立溶洞，孤立溶洞多与断层伴生，呈零散分布，洞与洞之间可通过裂缝和溶蚀孔洞沟通；大尺度裂缝多呈高角度，整体较为发育；小尺度溶蚀孔洞呈层状零散分布，局部与溶洞、断裂伴生；致密段呈整体零散、局部连续的特征，部分致密段区域存在垂向连续的断裂和溶洞，使上下储层串通；油藏中属性参数模型反映了油藏极强的非均质性，大尺度溶洞的孔隙度在2.0%~80.0%，部分充填严重的溶洞，其孔隙度低于2.0%，溶蚀孔洞的孔隙度为1.2%~10.8%，大尺度裂缝等效孔隙度较小，但渗透率很高，部分能达到500 mD以上。

5 模型评价与应用 5.1 模型可靠性评价

选取3口新钻井，从构造、储集体、物性等3个方面对模型进行可靠性评价。选取T$_{74}$标识面进行构造模型的可靠性验证，如表 2所示，3口井实钻T$_{74}$标识层位置与模型中构造面的误差在1.6~5.1 m，从而说明构造模型较为可靠。

储集体分布模型建模结果与原始地震反射特征一致，3口井均钻遇规模较大尺度缝洞储集体，与地震预测结果符合，同时，与实际单井特征也具有较好一致性。图 7为新钻井Well_1的测井解释孔隙度与模型模拟孔隙度的对比，图 7a为单井的测井解释孔隙度分布直方图，图 7b为模型模拟的孔隙度直方图，通过比较可以看出，无论是孔隙度的分布范围，还是直方图中的中值、形态等，均有较好的一致性，从而说明了属性模拟的可靠性。

5.2 细化油藏储量构成

基于地质模型计算并细化单元储量大小和构成，如表 3所示，XX单元缝洞型油藏中总地质储量约2 253.4$\times$10⁴t，其中，大尺度溶洞型储集体占62.5%，小尺度溶蚀孔洞中储量占34.5%，大尺度裂缝中储量占2.4%，且储量主要分布在Ⅰ、Ⅱ储层段，与实际认识相符，细化结果能够为改造措施制定和开发方案调整提供储量依据。

5.3 油藏数值模拟研究

以建立的地质模型为基础，分别建立不同类型储集体的流动模型，描述不同类型储集体流体流动的差异性，进而开展油藏数值模拟研究。图 8a、图 8b分别为数值模拟单元日产油量和含水率的拟合曲线，从中可以看出，基于模型计算结果与实际生产拟合较好，较好体现了不同储集体的原始储量分布状况及在开发过程中的储量动用状况，图 8c显示了生产过程中水驱油的过程和目前剩余油分布情况。

模拟结果表明，溶洞是产量的主要贡献储集体，产量约占75.0%，溶蚀孔洞贡献产量约占14.0%，裂缝贡献产量约占11.0%，裂缝是流体流动的主要通道，油井见水时间与裂缝的分布密切相关，与实际认识相符。

6 结论

(1) 采用“分级分类、岩溶相控、多类型融合”的缝洞型油藏建模方法，实现了不同级别溶洞、溶蚀孔洞及裂缝型储集体的分类建模，该方法以岩溶模式为指导，最大限度地体现成因控制原则，并基于统一原则实现了不同类型储集体模型的融合，新钻井资料证实了模型的可靠性。该方法能够有效表达缝洞型油藏的强非均质性特征，适用于此类油藏的三维地质建模。

(2) XX单元的建模结果与地质认识较为一致，模型反映的大尺度溶洞主要有地下暗河和孤立洞等类型，孤立溶洞多与断层伴生，呈零散分布；溶蚀孔洞呈现沿层发育的特征，局部溶洞及断裂周围溶蚀孔洞均较为发育；油藏中高角度裂缝均较发育，渗透性较好；油藏属性模型也反映了油藏具有极强的非均质性。

(3) 明确了单元储量主要分布在Ⅰ、Ⅱ储层段，其中，大尺度溶洞占63.1%，能够贡献75.0%的产量；小尺度溶蚀孔洞储量占34.5%，能够贡献14.0%的产量。