鄂尔多斯盆地庆城油田长7页岩油储层多尺度裂缝三维地质建模

doi:10.13745/j.esf.sf.2024.6.29

地学前缘 ›› 2024, Vol. 31 ›› Issue (5): 103-116.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2024.6.29

鄂尔多斯盆地庆城油田长7页岩油储层多尺度裂缝三维地质建模

刘艳祥¹^,²^,³(), 吕文雅²^,³^,^*(), 曾联波²^,³, 李睿琦⁴, 董少群²^,⁵, 王兆生¹, 李彦录²^,³^,⁶, 王磊飞⁶, 冀春秋²^,³

1.辽宁工程技术大学辽宁省矿产资源绿色开发重点实验室, 辽宁阜新 123000
2.中国石油大学(北京) 油气资源与工程全国重点实验室, 北京 102249
3.中国石油大学(北京) 地球科学学院, 北京 102249
4.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院, 陕西西安 710018
5.中国石油大学(北京) 理学院, 北京 102249
6.中国石油长庆油田陇东油气开发分公司, 甘肃庆阳 745000

收稿日期:2023-11-15 修回日期:2024-05-06 出版日期:2024-09-25 发布日期:2024-10-11
通信作者: * 吕文雅(1990—),女,博士,副教授,从事储层裂缝形成、分布及预测与非常规油气田开发地质研究与教学工作。E-mail: wylvwenwen@163.com
作者简介:刘艳祥(1998—),男,硕士研究生,从事储层裂缝形成、分布及预测方面的研究。E-mail: yanxiangliu202209@163.com
基金资助:
中国石油战略合作科技专项(ZLZX2020-02);国家自然科学基金项目(42002135);辽宁省矿产资源绿色开发重点实验室开放重点基金项目(LNTU/GDMR-2303)

Three-dimensional modeling of multiscale fractures in Chang 7 shale oil reservoir in Qingcheng oilfield, Ordos Basin

LIU Yanxiang¹^,²^,³(), LÜ Wenya²^,³^,^*(), ZENG Lianbo²^,³, LI Ruiqi⁴, DONG Shaoqun²^,⁵, WANG Zhaosheng¹, LI Yanlu²^,³^,⁶, WANG Leifei⁶, JI Chunqiu²^,³

1. Liaoning Key Laboratory of Green Development of Mineral Resources, Liaoning Technical University, Fuxin 123000, China
2. National Key Laboratory of Petroleum Resources and Engineering, China University of Petroleum (Beijing), Beijing 102249, China
3. College of Geosciences, China University of Petroleum (Beijing), Beijing 102249, China
4. Research Institute of Exploration and Development, PetroChina Changqing Oilfield Branch Company, Xi’an 710018, China
5. College of Science, China University of Petroleum (Beijing), Beijing 102249, China
6. Longdong Oil and Gas Development Company of Changqing Oilfield, PetroChina, Qingyang 745000, China

Received:2023-11-15 Revised:2024-05-06 Online:2024-09-25 Published:2024-10-11

摘要/Abstract

摘要：

页岩油储层普遍发育多尺度天然裂缝,天然裂缝是页岩油储层主要的储集空间和渗流通道,多尺度天然裂缝分布规律制约着页岩油气储层高效开发。本文以鄂尔多斯盆地庆城油田长7页岩油储层为例,结合地表露头、岩心、薄片、测井和地震等资料,在划分多尺度裂缝的基础上,明确了多尺度裂缝的发育特征,形成了多尺度裂缝建模方法,建立了典型区块X井区长7₁储层多尺度裂缝三维离散网络模型。根据蚂蚁体叠后地震属性明确了大尺度裂缝分布特征,用确定性方法建立了大尺度裂缝地质模型;结合储层地质力学方法和常规测井裂缝解释结果,建立了中、小尺度裂缝发育强度约束体,然后以发育强度约束体为约束,协同中、小尺度裂缝参数,采用随机建模方法分别建立了中、小尺度裂缝地质模型。最终将大、中、小尺度裂缝网络模型融合形成多尺度裂缝网络模型,并建立裂缝等效属性模型。结果表明X井区长7₁大尺度裂缝发育于该区东北部,中尺度裂缝和小尺度裂缝多发育于该区西部、西南部和东北部大尺度裂缝发育位置。建立的多尺度裂缝模型与单井裂缝发育规律和实际生产动态数据吻合,可为庆城地区X井区页岩油气增储上产提供地质依据。

关键词: 页岩油储层, 多尺度裂缝, 发育特征, 三维离散网络模型, 庆城油田, 鄂尔多斯盆地

Abstract:

Shale oil reservoirs generally develop multiscale natural fractures which are the main reservoir storage spaces and seepage channels. The development of multiscale natural fractures restricts efficient reservoir exploration and development. In this article, taking Chang 7 shale oil reservoir in Qingcheng oilfield, Ordos Basin as an example, combined with field surface outcrop, core, thin section, well log, and seismic data, the characteristics of multiscale fracture development are clarified on the basis of fracture classification; a multiscale fracture modeling method is developed. A three-dimensional discrete network model of multiscale fractures in well X in typical drilling area is established. Based on ant-tracking seismic attributes after stacking, the distribution characteristics of macroscale fractures are clarified, and a geological model of macroscale fractures is established using deterministic methods. Through geomechanical analysis, combined with fracture interpretation results from conventional well logging, intensity constraint models for mesosccale/small-scale fracture developments are established. Using the intensity constratint models, combined with relavant fracture parameters, geological models of mesoscale and small-scale fractures are established, respectively, using random modeling technique. Finally, fracture network models of all scales are fused to form a multiscale fracture network model, and an equivalent fracture attribute model is established. It was found that macroscale fractures of Chang 7₁ in area X are developed in the northeast while mesoscale and small-scale fractures are developed mostly in the west, southwest, and northeast of the study area. The established multiscale fracture model is consistent with the pattern of fracture development in single well and actual production performance data, thereby providing a geological basis for increasing shale oil and gas storage and production in well X drilling area in Qingcheng oilfield.

Key words: shale oil reservoir, multi-scale fracture, developmental characteristics, 3D discrete network model, Qingcheng oilfield, Ordos Basin

中图分类号:

刘艳祥, 吕文雅, 曾联波, 李睿琦, 董少群, 王兆生, 李彦录, 王磊飞, 冀春秋. 鄂尔多斯盆地庆城油田长7页岩油储层多尺度裂缝三维地质建模[J]. 地学前缘, 2024, 31(5): 103-116.

LIU Yanxiang, LÜ Wenya, ZENG Lianbo, LI Ruiqi, DONG Shaoqun, WANG Zhaosheng, LI Yanlu, WANG Leifei, JI Chunqiu. Three-dimensional modeling of multiscale fractures in Chang 7 shale oil reservoir in Qingcheng oilfield, Ordos Basin[J]. Earth Science Frontiers, 2024, 31(5): 103-116.

图/表 11

图1 研究区构造单元位置及沉积相简图(a据文献[38]修改;b据文献[45]修改)

Fig.1 Structural setting (a, modified from [38]) and sedimentary facies map (modified from [45]) of the study area

图2 研究区地层柱状图

Fig.2 Stratigraphic column diagram of the study area

图3 长71储层大尺度裂缝发育特征 a—长71大尺度裂缝分布特征;b—长71大尺度裂缝走向玫瑰花图(N=102);c—长71大尺度裂缝平面延伸长度(N=102)。

Fig.3 Characteristics of macroscale fracture development in Chang 71 reservoir

图4 长71储层中、小尺度裂缝走向玫瑰花图 a—中尺度裂缝走向玫瑰花图(N=84);b—小尺度裂缝走向玫瑰花图(N=338)。

Fig.4 Rose chart of mesoscale and small-scale fractures in Chang 71 reservoir

图5 长71储层中、小尺度裂缝发育特征 a—中尺度裂缝高度(N=77);b—小尺度裂缝倾角分布特征(N=31);c—小尺度裂缝充填性(N=92);d—小尺度裂缝高度(N=93)。

Fig.5 Characteristics of mesoscale/small-scale fracture development in Chang 71 reservoir

图6 页岩油储层多尺度裂缝建模流程图

Fig.6 Flowchart of multiscale fracture modeling for shale oil reservoirs

图7 裂缝发育强度约束体 a—基于储层地质力学法建立中尺度裂缝发育强度约束体;b—基于常规测井裂缝解释结果建立小尺度裂缝发育强度约束体。

Fig.7 Intensity constraint model for fracture development

表1 研究区中、小尺度裂缝建模输入参数表

Table 1 Modeling parameters for mesoscale/small-scale fractures in the study area

裂缝类型	裂缝走向/(°)	走向占比/%	裂缝倾角/(°)	裂缝长度/m		裂缝开度/μm
中尺度裂缝	235	20	80	均值	17.9	均值	142
	105	52	80	最大值	50.5	最大值	204
	150	12	80	最小值	10.1	最小值	70
	195	16	80	方差	64.1	方差	1 937
小尺度裂缝	235	20	80	均值	4.4	均值	81
	105	44	80	最大值	9.9	最大值	114
	150	19	80	最小值	1.1	最小值	42
	195	17	80	方差	4.4	方差	451

图8 长71多尺度裂缝三维地质模型

Fig.8 3D geological model of multiscale fractures in Chang 71

图9 多尺度裂缝等效属性模型 a—离散裂缝网络等效孔隙度模型;b—离散裂缝网络等效渗透率模型;c—离散裂缝网络等效孔隙度剖面图;d—离散裂缝网络等效渗透率剖面图。

Fig.9 Multiscale fracture equivalent attribute model

图10 长71井点平均裂缝等效渗透率值与井点开发初期平均日产液量交汇图

Fig.10 Crossplot showing the relationship between the average fracture equivalent permeability value and the average daily liquid production in the early development stage of well Chang 71

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Three-dimensional modeling of multiscale fractures in Chang 7 shale oil reservoir in Qingcheng oilfield, Ordos Basin

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[2]	高玉巧, 花彩霞, 蔡潇, 白鸾羲, 卢葭. 苏北盆地溱潼凹陷阜宁组二段页岩油储层裂缝形成机制及对烃类赋存的影响[J]. 地学前缘, 2024, 31(5): 35-45.
[3]	陈如彪, 王玉满, 黄正良, 李维岭, 闫伟, 梁峰, 郭玮. 鄂尔多斯盆地西北缘海相页岩裂缝孔隙发育特征与页岩气富集模式:以奥陶系乌拉力克组为例[J]. 地学前缘, 2024, 31(5): 46-60.
[4]	乔辉, 张永贵, 聂海宽, 彭勇民, 张珂, 苏海琨. 页岩储层多尺度天然裂缝表征与三维地质建模:以四川盆地平桥构造带五峰组-龙马溪组页岩为例[J]. 地学前缘, 2024, 31(5): 89-102.
[5]	巩磊, 秦欣楠, 高帅, 付晓飞, 宿晓岑, 王杰. 变质岩潜山多尺度裂缝发育特征及裂缝网络结构模式:以渤中Z变质岩潜山为例[J]. 地学前缘, 2024, 31(5): 332-343.
[6]	邱林飞, 李子颖, 张字龙, 王龙辉, 李振成, 韩美芝, 王婷婷. 鄂尔多斯盆地北部下白垩统赋矿砂岩中有机质特征及其与铀成矿的关系[J]. 地学前缘, 2024, 31(4): 281-296.
[7]	苏恺明, 徐耀辉, 徐旺林, 张月巧, 白斌, 李阳, 严刚. 鄂尔多斯盆地延长组多油源贡献比例与分布规律:基于机器学习与可解释性研究[J]. 地学前缘, 2024, 31(3): 530-540.
[8]	刘持恒, 李子颖, 贺锋, 张字龙, 李振成, 凌明星, 刘瑞萍. 鄂尔多斯盆地西北部下白垩统物源定量分析研究[J]. 地学前缘, 2024, 31(3): 80-99.
[9]	刘池洋, 张龙, 黄雷, 吴柏林, 王建强, 张东东, 谭成仟, 马艳萍, 赵建社. 砂岩型铀矿形成的新模式:来自深部有机流体的成矿作用[J]. 地学前缘, 2024, 31(1): 368-383.
[10]	孙科, 刘慧卿, 王敬, 刘人杰, 冯亚斌, 康志江, 张允. 深层碳酸盐岩缝洞介质应力敏感特性研究[J]. 地学前缘, 2023, 30(6): 351-364.
[11]	翟咏荷, 何登发, 开百泽. 鄂尔多斯盆地及邻区早二叠世构造-沉积环境与原型盆地演化[J]. 地学前缘, 2023, 30(2): 139-153.
[12]	刘晓磊, 李伟甲, 陆杨, 李星宇, 张淑玉, 余和雨. 南海北部大陆边缘沉积物波分布特征及形成机制研究进展[J]. 地学前缘, 2023, 30(2): 81-95.
[13]	刘震, 朱茂林, 潘高峰, 夏鲁, 卢朝进, 刘明洁, 刘静静, 侯英杰. 鄂尔多斯盆地中南部地区延长组砂岩溶蚀增孔模型的建立与应用[J]. 地学前缘, 2023, 30(2): 96-108.
[14]	王香增. 鄂尔多斯盆地延长探区低渗致密油气成藏理论进展及勘探实践[J]. 地学前缘, 2023, 30(1): 143-155.
[15]	付金华. 鄂尔多斯盆地太原组致密灰岩天然气成藏地质特征与勘探潜力[J]. 地学前缘, 2023, 30(1): 20-29.