塘沽地区的沙河街组三段下部发现一套泥质白云岩和白云岩组合的裂缝性储层,其内受到构造作用形成复杂的断块,孔缝作为其主要的渗流、储集空间,具有重要的研究意义。此油藏属于非常规类储层,且埋藏较深,达到3500m左右。分析研究区的可采储量,认为达到经济开发要求,然而这类储层对于勘探而言是个重大挑战。从基本岩石矿物含量到储层沉积、裂缝、油藏类型及特征,湖相白云岩同以往研究的海相白云岩相比,各个方面均存在差异性,对基础地质到开发开采的各方面研究都是一种新的尝试,需要新的理论及思路进行指导。对于泥质白云岩储层中各岩石矿物的组成复杂,裂缝测井响应模式精度不足,区域内裂缝成因、分布特征和控制分布的缺乏准确的认识,本文基于区域构造分析、地层沉积、岩心、常规/特殊测井、实验分析、试油/生产等资料,以精细描述裂缝空间分布为目标,从裂缝识别和特征参数描述两大根本内容入手,对裂缝主要特征及控制因素进行解析,并建立三维化储层裂缝模型,主要包括六部分：区域构造演化、裂缝发育特征与测井评价、裂缝成因及成缝主控因素、物性与含油性评价、建立裂缝控制因素三维约束体、储层裂缝三维化地质建模。区域构造演化分析。研究重在基于地震剖面解释下分析塘沽凸起的沙三段地层构造演化。整个沙三段的的演化概括为三幕断裂活动、一幕反转隆升和二期广泛暴露剥蚀的过程。最早的沙三5亚段沉积时期,区域主要的断层相互作用,在整个研究区的中部区域产生一个地垒构造；地垒构造的西北方向形成了一个半地堑的构造。随后在沙三4亚段沉积时期,区域内的主要活动断层-塘北断裂活动由强变弱。通过地震剖面可以识别出多个似花状构造,其周围多见密集的次级断裂,这些对于区域内白云岩储层的裂缝产生有积极的意义。其上部沉积的沙一段时期,区域断裂方向指示应力场发生重大变化,方向由左旋转变为右旋。整个研究区此地层沉积厚度较薄,主要分布在西北部,部分地层出现不整合接触。沙河街组上部的东营组,在研究区大部分与下部地层接触关系为角度不整合接触,研究区中间地震剖面见明显的同相轴削截现象,不难看出此区域内由早期的地层沉降中心→反转隆升→长期暴露剥蚀的过程。沙二段的地层在研究区全部缺失,其上的沙一段沉积厚度薄,东营组地层与底面角度不整合接触。裂缝发育特征与测井评价。研究重在通过多方面资料识别研究区的裂缝发育特征及利用测井响应模型计算裂缝发育。从裂缝特征参数角度统计,取心段裂缝倾角形态主要为高角度斜交(44.03%)和垂直(43.88%)；裂缝开度大部分小于1mm(84.32%),且多为网状微裂缝(开度小于100～150μm)；裂缝长度多分布于0～10cm(67.05%)；裂缝填充物主要为未充填(35.68%,主要为裂缝闭合)、方沸石及沥青质充填(31.65%)。常规/特殊测井对裂缝的响应,可能表现为AC增加、DEN降低、CAL异常变大或者变小,也可受到一些非裂缝的因素影响：岩性变化面、溶蚀孔隙、沉积团块等。所以需建立适合本区的裂缝测井解释模型。首先通过筛选各岩性的裂缝与相应的测井曲线敏感程度,最终确定常规测井曲线声波时差、密度、井径、声波时差/密度、声波时差/自然伽马,依据岩心中观察的数据点制作各自岩性的裂缝发育程度的测井曲线蜘蛛网图,描述裂缝发育的特征,利用多元统计分析由裂缝线密度值、5种测井及组合参数组成的矩阵,求解储层裂缝测井响应的数学模型。保留部分岩心观察的数据点验证建立的数学模型,最终得到71.43%的识别准确率,认为此模型可靠。裂缝成因与成缝主控因素。观察、分析取心井塘12C的岩心段裂缝的特征,按照裂缝的应力状态的不同,对成因进行分类,发现研究区以构造缝为主,层理缝、溶蚀缝比例较少,渗流能力依次减弱。根据方沸石、沥青质充填情况以及溶蚀发育情况,认为研究区共发育四期裂缝：平行层面的层理缝；倾角45°的共轭斜交缝、倾角60°的高角度斜交缝；倾角75°-90°的高角度/垂直张性裂缝;倾角70°-85°的高角度/垂直缝。对于成缝控制因素,从岩性、构造、成岩、超压方面分析。认为上述因素均对裂缝有控制作用,而断裂和应力场的作用尤为明显。各因素具体表现：岩性方面,在构造运动较弱的区域,岩性对裂缝分布有控制作用,裂缝发育程度随白云石、方沸石含量的升高而增大；构造方面,地应力集中的区域,断层延伸方向改变处、结束端,以及多条断层拼合、交错的断块等区域,裂缝比较发育；成岩方面,破裂和溶蚀为研究区控制裂缝的主要成岩作用；超压与裂缝发育程度呈正相关性。物性及含油性评价。对于复杂的泥质白云岩储层,物性模型尤其重要,是建立裂缝模型的基础,如何考虑多方面因素对模型的影响,建立适合本区、精度达标的模型显得尤为重要。由于白云岩储层中孔渗相互关系比较复杂,受泥质含量、裂缝影响不能忽视,所以决定按照基质、裂缝、总体的三部分,分别建立孔隙度、渗透率、含油饱和度的模型。孔隙度模型中基质部分的求取,采用以三孔隙度计算模型为基础,通过确定不同岩性的泥质含量和岩石骨架参数,最终于实验测试结果拟合修正,建立基质孔隙度的模型。裂缝部分的孔隙度采用双侧向电阻模型,通过岩心测量获取裂缝面孔率代替实验测试的裂缝孔隙度,拟合修正建立裂缝孔隙度模型。渗透率模型中基质部分的求取,利用谭延栋经验公式,以实验数据修正,裂缝部分的渗透率采取经验公式。含油饱和度的基质模型,通过对比经典的阿尔奇公式和考虑泥质、裂缝影响因素的并联模型,选取跟实验结果吻合的前者进行计算。通过计算研究区的孔隙度、渗透率和含油饱和度,认为塘沽地区沙河街三段下部的泥质白云岩储层孔隙度值主体范围为7%-18%,渗透率均值多低于1mD,主要为中-低孔,特低渗储层,岩性与含油性具有相关性,白云岩含油饱和度相对最高(45.61%),其次为泥质白云岩(33.81%)。建立裂缝控制因素三维约束体。建立裂缝模型时需要考虑如何把控制裂缝分布的地质因素作为约束条件,不能仅仅通过数学模型计算裂缝。本次研究先利用各个层面的构造起伏计算相应最大曲率面,并在还原本区裂缝产生期构造的地质模型基础上,利用Ansys有限元软件对古应力场进行模拟,计算裂缝发育时期的应力值。依据计算结果,计算岩石破裂值和能量值,综合考虑多个裂缝属性参数,将其与岩心观察的裂缝线密度进行多元回归关系拟合标定,建立一个适合本区的裂缝体预测模型,对整个研究区进行裂缝分布预测。建立的裂缝体预测模型,不同于单井的岩心、测井资料,在井间未知区域利用地质统计方法插值,而是综合了岩性、构造等因素的体数据,并通过岩心、测井校正,具有高可信度,可以作为下一步储层裂缝建模的约束体存在。储层裂缝三维化地质建模。在资料综合处理、岩相综合研究、物性含油性模型以及大量人工制图分析的基础上,建立塘沽地区沙三5亚段泥质白云岩储层裂缝地质模型,其中包括构造、岩性、物性、净毛比、原始含油饱和度和裂缝分布等六个三维定量化模型。岩性建模采用岩性趋势面约束的序贯指示模拟的方法；孔隙度建模主要采用了岩石物理相单元控制的方法。该种多级次的地质建模方法使得岩性、孔隙度和渗透率模型分布更加合理,准确程度提高。净毛比模型利用研究储层物性下限：孔隙度≥6.6%、渗透率≥12.5×10-3μm2。裂缝采用DFN随机裂缝模型,通过输入统计得到的裂缝特征参数及裂缝建模约束体控制,保证了其符合地质认识。储量计算结果显示：塘沽地区地质储量的模拟结果与实际地质储量相当,建立的地质模型可靠。根据以上六部分的研究,分析了研究区构造演化特征,建立了研究区泥质白云岩致密储层的裂缝评价、物性及含油性评价的测井模型,分析了裂缝成因及成缝主控因素,建立了多种控制因素三维约束体下精细的储层裂缝模型,认为本区裂缝发育优势区主要集中在距离中部断垒近的2组近NW和NE向断裂交叉地带,油气勘探中应综合研究寻找上述裂缝发育区与高压地层配合的“甜点”区。