蚂蚁追踪技术在缝洞型油藏裂缝预测中的应用

巫波，刘遥，荣元帅，张晓

（中国石化西北油田分公司勘探开发研究院，新疆 乌鲁木齐 830011）

0 引言

塔河油田位于塔里木盆地北部沙雅隆起中段，阿克库勒凸起中南部，其主力油藏为奥陶系碳酸盐岩缝洞型油藏，含油层段为一间房组顶面顶面）以下0～300 m，溶洞、孔洞是主要的储油空间，裂缝是主要的连通通道［1-5］。

缝洞型油藏主要受断裂控制，但储层非均质性强，储集空间发育复杂，而裂缝或低级序断层的存在是油藏复杂化的主要原因［6-14］。断裂系统研究的重点是对裂缝或低级序断层的预测，裂缝或低级序断层不但控制着油气运移，而且对开发中后期剩余油分布也有重要影响［15-23］。在地震解释界有一句行话，叫“断裂只有被漏掉的，不会有多解释了的”。人工解释了主要的断层，却不能解释裂缝，按常规借助于相干体、方差体等技术手段处理的裂缝或低级序断层，结果不理想，与开发动态发生矛盾，而应用蚂蚁体追踪技术获得的裂缝或低级序断层，痕迹清晰直观，应用效果更好［24-27］。

1 油藏概况

截至2013年9月底，塔河油田主体区碳酸盐岩缝洞型油藏累计动用储量26 476×104t，累计产油量为2 622×104t，动用储量占缝洞型油藏总储量的34.5%，累计产油量占全油田总产油量的50%，其储量、产量曾为塔河油田的上产做出过巨大贡献。该区已处于低速开采阶段，采油速度仅为0.34%，综合含水率已达59.6%。分析导致目前现状的原因，主要包括以下3个方面：

1）由于油藏整体受断裂控制，发育成千上万条高角度裂缝，底水易沿着高角度裂缝锥进，导致井点易快速水淹；

2）后期开展的单元试注水失效后，水淹程度进一步加剧；

3）常规断层解释方法对裂缝或低级序复杂断层空间组合关系识别精度低，难以满足中高含水期剩余油精细挖潜的需求，导致高水淹井区几乎不再部署加密调整井［28-30］。

为了进一步提高缝洞型油藏的开发效率，寻找目前有力的剩余油分布区，开展了蚂蚁体追踪技术对塔河油田主体区碳酸盐岩缝洞型油藏裂缝的预测研究，为摸清剩余油分布情况提供科学依据。

2 基本原理与工作流程

2.1 基本原理

蚂蚁追踪技术［31］，是受到自然界蚁群在觅食过程中释放信息素，通过对路径上信息素强度的感知来选择所要行进的方向并传递信息的集体行为的启发而研发的新型优化算法。其基本原理是：在地震数据体中播撒大量的蚂蚁，在地震属性体中发现满足预设断裂条件的断裂痕迹的蚂蚁将“释放”某种信号，召集其他区域的蚂蚁集中在该断裂处对其进行追踪，直到完成该断裂的追踪和识别。而其他不满足断裂条件的断裂痕迹将不进行识别标注。最后，获得一个低噪音、具有清晰断裂痕迹的数据体。

2.2 工作流程

蚂蚁追踪技术工作流程（见图1）主要有4个步骤：

1）预处理。利用构造平滑等属性降低噪音。

2）边界探测。利用方差等边缘检测手段，检测地震数据在空间上的不连续性。

3）边界增强。利用蚂蚁追踪算法计算符合设置标准不连续范围，得到蚂蚁数据体。

4）断裂面提取。对蚂蚁追踪数据体进行断片追踪，并自动提取。

图1 蚂蚁追踪解释断裂简易流程

3 实例应用

塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏，裂缝长度大小不一，从几米到上千米不等，裂缝特征的描述难度相对较大。本文利用蚂蚁追踪技术，采用较强的搜索能力，并用较为激进的蚂蚁追踪参数设置，较为精细地刻画了断裂的空间展布特征。蚂蚁追踪的各项参数见表1。

表1 蚂蚁追踪解释各参数定义

以T705井区为例，蚂蚁体追踪结果显示，主断裂走向为北东向，分布在TK847—T705—TK866井区，同时伴生了多条北西西、北西向断裂、低级序的北东东断裂及北东、北西向应力集中破碎产生的南北、东西向断裂（见图 2）。

图2 T705井区T74顶面下0～100 ms蚂蚁追踪断裂

与常规相干体结果（见图3）对比：蚂蚁体解释结果清晰显示北东向主干断裂内幕是由多条同向断裂空间叠合组成的，而相干体只能显示存在一条北东向断裂，不能描述内幕结构的变化；蚂蚁体解释显示在TK847井区以西存在一条近乎南北向断裂，而相干体在该井区显示十分杂乱，断裂分布规律性差。

与人工解释结果（见图4）对比：人工解释只能解释断距较大的一条北东向断裂，其中断距较小的断裂或裂缝通过二维剖面解释是十分困难的，人工没有解释（如T705CH井区）或解释存在偏差（如 TK866井区）；人工解释与蚂蚁体解释结果在TK847井区以西南北向断裂是一致的。

图3 顶面下0～100 ms相干原图

图4 顶面下0～60 ms人工解释断裂

以T803（K）-T705井组为例，对比了蚂蚁体井间剖面（见图5a）和常规能量体剖面（见图5b）。蚂蚁体剖面显示：2口井井间裂缝规模较小，以微裂缝为主，裂缝或低级序断层主要分布在T803（K）井北西（剖面上井点以西）及T705井南东（剖面上井点以东）。常规能量体剖面显示：T803（K）与T705两口井属于同一缝洞体，井间裂缝发育，而T705井南东裂缝不发育。蚂蚁体剖面与能量体剖面结论相反，但在该井区蚂蚁体解释结果可以很好地解释后期开发动态，能量体结果与开发动态之间存在矛盾。

图5 T803(K)—T705蚂蚁体与能量体剖面对比

4 地质效果

4.1 裂缝发育程度与油气富集关系

塔河油田缝洞型油藏油气富集程度与断裂发育程度密切相关，井周裂缝密度越大，单井产能和累计产油量就越大（见图6）。

图6 裂缝发育程度与油井累计产量叠合

如图6所示，T705井区北东向主断裂上的TK847与TK866井供油裂缝有限，主要为北东向单向裂缝，单井产能均在60 t/d以下，累计产油量在4×104t以下，水油比较高（平均大于1），地层供液能力不强，动液面约在1 000 m，类似井包括TK849CH与TK719CH井。而受多条裂缝共 同作用的 T803（K），T705，T705CH，TK826井，裂缝供液面积大，单井产能均在120 t/d 以上，最高 250 t/d，累计产油量 4.0×104t，最高达13.4×104t，水油比小于0.5，地层供液能力充足，动液面平均在250 m。该井区的生产特征表明，裂缝的发育程度是导致油井生产状况差异的根本原因。

4.2 裂缝分布方向与水淹关系

图7 T705井区单井出液深度与见水时间关系

结合井区单井见水深度与见水时间关系（见图7），同时参照图 2所示断裂预测可知，T803（K）与TK847井无断裂直接连通，开发动态也无明显连通证据，表现为构造高部位的T803（K）井水淹后，后期投产的低部位TK847井仍能无水采油且累计产量较高。类似井组包括T803（K）—T705和TK847—T705井组，均表现为井点水淹。

T803（K）井与 TK719CH，TK826，TK849CH 井存在静态裂缝连通，动态显示高部位的T803（K）及TK826井水淹后，低部位的TK849CH井无水采油1.1×104t后暴性水淹。整体而言，该井区水淹方向主要顺着T803（K）井以西裂缝沿构造由低到高逐层水淹，而T803（K）井以东主断裂附近油井主要是因为高角度裂缝井点水锥导致高含水。

4.3 裂缝分布方向与井区注水关系

井区目前共有4口井注过水，而前期识别注水连通通道的主要方法是根据图4振幅属性来判断，出现了T803（K）与T705井相互注水不见效果的开发矛盾。通过蚂蚁体识别成果可知，T803（K）与T705井间不存在裂缝沟通，导致注水不见效果，而在裂缝连通较好的T803（K）—TK849CH—TH826井组见到明显注水增油效果。其中，T803（K），TK849CH 井注水，TK826井见明显增油效果；而后期TK826井注水，TK849CH井也见到增油效果。注水效果好的井组主要分布在裂缝预测效果较好的井区。

4.4 裂缝控制的有利剩余缝洞体预测

通过对裂缝发育程度与油气富集程度、水淹程度及注采关系的分析，认为裂缝发育相对较差的井区因渗流条件的差异和水驱置换的滞后，仍有较高的剩余储量丰度。而且认为，在T803（K）井以北、TK847井以西的南北向裂缝带，TK847井以南、T803（K）井以东的北东向断裂带，以及TK866井以西近东西向裂缝带，剩余有利缝洞体较多，如2012年投产的TK866井初期产油在25 t/d，截至2013年9月，产油量仍在20 t/d以上，含水率25%左右，累计产油量已达9 500 t，生产效果较好。

5 结论

1）成功运用蚂蚁体追踪技术直观展示了缝洞型油藏断裂空间组合，探索了缝洞型油藏裂缝预测的新途径，为类似油藏断裂精细刻画提供了借鉴。

2）蚂蚁追踪技术系统地描述了断裂系统内部裂缝及低级序断层的分布特征，其结果与地质认识一致，且能很好地解释开发中后期存在的一些问题。

3）对裂缝发育程度与油气富集程度、水淹程度及注采关系的分析认为，裂缝发育相对较差的井区仍有较高的剩余储量丰度，明确了剩余油分布的潜力区域。

［1］鲁新便.塔里木盆地塔河油田奥陶系碳酸盐岩油藏开发地质研究中的若干问题［J］.石油实验地质，2003，25（5）：508-512.

［2］苏江玉，俞仁连.对塔河油田油气成藏地质研究若干问题的思考［J］.石油实验地质，2011，33（2）：105-112.

［3］王祥，吕修祥，刘国勇，等.塔河油田碳酸盐岩油气输导体系与勘探方向［J］.石油实验地质，2012，34（1）：14-18.

［4］许锦，席斌斌，饶丹，等.数理统计应用于示踪原油运移趋势的探索：以塔河油田奥陶系原油为例［J］.石油实验地质，2012，34（6）：659-663.

［5］丁勇，彭守涛，李会军.塔河油田及塔北碳酸盐岩油藏特征与成藏主控因素［J］.石油实验地质，2011，33（5）：488-494.

［6］陈义国，张丽霞，赵谦平，等.三介质模型常规测井变尺度极差分析裂缝预测技术［J］.断块油气田，2012，19（1）：85-87.

［7］李巍，侯吉瑞，丁观世，等.碳酸盐岩缝洞型油藏剩余油类型及影响因素［J］.断块油气田，2013，20（4）：459-461.

［8］何星，吴文明，李亮.密度选择性堵水工艺在缝洞型油藏中的应用［J］.断块油气田，2013，20（3）：381-383.

［9］唐琪凌，苏波，王迪，等.蚂蚁算法在断裂系统解释中的应用［J］.特种油气藏，2009，16（6）：31-33.

［10］刘雷颂，高军，代双河，等.“蚂蚁追踪”裂缝预测技术在中东AD油田开发中的应用［J］.石油天然气学报，2013，35（8）：57-61.

［11］蔡刚，杨子玉，李双文，等.埕海潜山奥陶系碳酸盐岩裂缝预测［J］.地球物理学进展，2013，28（2）：945-951.

［12］孙淑艳，刘益嘉，刘迪.大庆外围油田储层裂缝综合描述技术［J］.大庆石油地质与开发，2012，31（4）：65-68.

［13］周文，戴建文.四川盆地西部坳陷须家河组储层裂缝特征及分布评价［J］.石油实验地质，2008，30（1）：20-25.

［14］张奉东，马收.松辽盆地长岭凹陷腰英台油田地应力及天然裂缝场研究［J］.石油实验地质，2008，30（2）：150-153.

［15］刘群，李海英，邓光校.地震断裂检测技术在塔河油田南部碳酸盐岩储层及油藏预测中的应用［J］.石油与天然气地质，2013，34（2）：203-206.

［16］戴俊生，张继标，冯建伟，等.高邮凹陷真武断裂带西部低级序断层发育规律预测［J］.地质力学学报，2012，18（1）：12-19.

［17］司丽，王彦辉，佟洪海，等.基于地震属性体的三维可视化井震匹配断层解释［J］.油气藏评价与开发，2013，3（3）：2-4.

［18］程超，吴东昊，桑琴，等.基于蚂蚁体的“相”控地质建模［J］.西安石油大学学报：自然科学版，2011，26（3）：22-25.

［19］聂永生，田景春，魏生祥，等.裂缝三维地质建模的难点与对策［J］.油气地质与采收率，2013，20（2）：40-41.

［20］张继标，戴俊生，冯建伟，等.蚂蚁追踪技术在大程庄地区断裂自动解释中的应用［J］.石油天然气学报，2012，34（5）：53-57.

［21］史军.蚂蚁追踪技术在低级序断层解释中的应用［J］.石油天然气学报，2009，31（2）：257-258.

［22］张淑娟，王延斌，梁星如，等.蚂蚁追踪技术在潜山油藏裂缝预测中的应用［J］.断块油气田，2011，18（1）：51-54.

［23］程超，杨洪伟，周大勇，等.蚂蚁追踪技术在任丘潜山油藏的应用［J］.西南石油大学学报：自然科学版，2010，32（2）：49-52.

［24］陆嫣，鲁全贵，李彬，等.蚂蚁追踪技术在随钻跟踪及井位优化中的应用［J］.物探化探计算技术，2011，33（4）：395-400.

［25］李振华，邱隆伟，齐赞，等.蚂蚁追踪技术在辛34断块解释中的应用［J］.西安石油大学学报：自然科学版，2013，28（2）：21-24.

［26］陆嫣，薛怀艳，古莉，等.珠江口盆地A油田生物礁灰岩储层的精细油藏描述［J］.石油地质与工程，2012，26（3）：54-56.

［27］杨瑞召，李洋，庞海玲，等.产状控制蚂蚁体预测微裂缝技术及其应用［J］.煤田地质与勘探，2013，41（2）：73-75.

［28］林承灏，郭立全，张卫杨，等.利用蚂蚁追踪技术精细解释矿井地质构造［J］.中国煤炭地质，2013，25（4）：56-59.

［29］梁积伟，李宗杰，刘昊伟，等.塔里木盆地塔河油田S108井区奥陶系一间房组裂缝性储层研究［J］.石油实验地质，2010，32（5）：447-452.

［30］夏在连，刘树根，时华星，等.中伊朗盆地地层条件下裂缝性储层岩石力学性质实验分析［J］.石油实验地质，2008，30（1）：86-93.

［31］赵天男，王晓红.蚁群算法及其应用研究［J］.软件导刊，2010，9（6）：34-35.