深層縫洞型油藏井間連通路徑智能預(yù)測(cè)技術(shù)

康志江，張冬梅，張振坤，王睿奇，姜文斌，劉坤巖

［1. 中國(guó)石化 石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 102206；2. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 計(jì)算機(jī)學(xué)院，湖北 武漢 430074］

向地球深部進(jìn)軍、拓展深層油氣資源，對(duì)筑牢中國(guó)能源安全的資源基礎(chǔ)具有重要的現(xiàn)實(shí)與戰(zhàn)略意義。據(jù)評(píng)價(jià)，全國(guó)深層超深層油氣資源達(dá)671×108t 油當(dāng)量，占資源總量的34 %，是未來(lái)油氣勘探開(kāi)發(fā)的現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域。經(jīng)多年勘探開(kāi)發(fā)實(shí)踐，中國(guó)深層超深層油氣勘探開(kāi)發(fā)取得了重要進(jìn)展，為中國(guó)石油工業(yè)的發(fā)展拓寬了新領(lǐng)域。深層縫洞型碳酸鹽巖油藏是多期地質(zhì)構(gòu)造和巖溶作用改造形成的復(fù)雜油藏，儲(chǔ)集體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、非均質(zhì)性強(qiáng)［1］。儲(chǔ)-滲空間類型包括大型溶洞、溶孔、斷裂、裂縫等，其中大型溶洞是重要的儲(chǔ)集體，不同尺度裂縫導(dǎo)流能力強(qiáng)、壓力傳導(dǎo)快，是流體流動(dòng)的重要通道。注水開(kāi)發(fā)中普遍存在注入水沿主通道單向突進(jìn)、部分井水竄嚴(yán)重、水驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量較低等問(wèn)題，直接影響了水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果。正確認(rèn)識(shí)井間連通程度、水竄路徑對(duì)控水穩(wěn)油、優(yōu)化生產(chǎn)措施、提高采收率意義重大。

一般示蹤劑測(cè)試、干擾試井等測(cè)試技術(shù)［2-3］能較好預(yù)測(cè)井間連通程度，但縫洞型油藏井間縫洞體結(jié)構(gòu)與物性差異大，導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果不全面，示蹤劑回收率一般為30 % ～ 70 %，部分鄰井存在關(guān)井或不出水的情況，無(wú)法得到準(zhǔn)確的示蹤劑含量。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者也針對(duì)井間連通進(jìn)行了系統(tǒng)預(yù)測(cè)研究，將油藏視為多井注采系統(tǒng)，引入多元線性回歸模型［4］、電容模型［5］、系統(tǒng)分析模型［6］等來(lái)預(yù)測(cè)井間連通程度［7］，但模型過(guò)于簡(jiǎn)化，僅適于常規(guī)碎屑巖連續(xù)介質(zhì)油藏，基于溶洞、溶孔、不同尺度裂縫的復(fù)合介質(zhì)油藏不適用。

縫洞型油藏不同的巖溶系統(tǒng)連通特征差異較大，風(fēng)化殼型巖溶沿暗河橫向連通為主，斷控型巖溶沿?cái)嗔褞Эv向連通為主。井間的連通路徑與洞孔縫的空間結(jié)構(gòu)直接相關(guān)［8］，前人基于相干、曲率、振幅等多地震屬性認(rèn)識(shí)靜態(tài)連通關(guān)系［9-13］，但碳酸鹽巖縫洞型油藏儲(chǔ)層埋深6 000 ～ 8 000 m，地震信號(hào)能量弱、分辨率低，受地震高精度成像精度等因素制約，影響連通路徑識(shí)別的精度［14-15］。有效融合地震多屬性、示蹤劑和地質(zhì)數(shù)據(jù)等多信息預(yù)測(cè)縫洞體空間連通路徑是最有效方法。

基于人工智能技術(shù)系統(tǒng)建立井間“連不連”“連通程度如何”與“怎么連”的三步法井間連通路徑預(yù)測(cè)技術(shù)。①基于壓力趨勢(shì)、見(jiàn)水時(shí)間等鄰井響應(yīng)參數(shù)，變異系數(shù)對(duì)比法判斷油井與油井之間連通性；②基于注水前后鄰近生產(chǎn)井指標(biāo)變化幅度，多重分形譜法定量評(píng)價(jià)井間連通程度；③基于深度殘差網(wǎng)絡(luò)的地震多屬性非線性融合技術(shù)刻畫(huà)縫洞體空間結(jié)構(gòu)，利用改進(jìn)的強(qiáng)化學(xué)習(xí)和多目標(biāo)算法自動(dòng)搜索井間三維縫洞體連通路徑。以塔里木盆地塔河油田縫洞單元為例，開(kāi)展風(fēng)化殼型、斷控型和古暗河型3 類巖溶系統(tǒng)的井間連通程度評(píng)價(jià)、連通路徑自動(dòng)搜索研究，為空間結(jié)構(gòu)井網(wǎng)儲(chǔ)量控制、水驅(qū)-氣驅(qū)效果評(píng)價(jià)提供了分析依據(jù)，對(duì)深層縫洞型油藏提高采收率具有較好的指導(dǎo)意義［16-17］。

1 縫洞型油藏連通路徑智能預(yù)測(cè)方法

基于不同巖溶系統(tǒng)縫洞結(jié)構(gòu)，結(jié)合生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)自動(dòng)提取整個(gè)縫洞單元壓力下降趨勢(shì)、生產(chǎn)井見(jiàn)水時(shí)間先后關(guān)系、各類激勵(lì)下相鄰井響應(yīng)情況等多種特征，從壓力與含水兩個(gè)角度認(rèn)識(shí)井間連通關(guān)系，判斷井間是否連通。分析注水引起的井間能量變化情況，考慮到注采井間滲透率大小和注水前后生產(chǎn)指標(biāo)變化幅度成正比，用多重分形譜刻畫(huà)鄰近生產(chǎn)井指標(biāo)變化程度。構(gòu)建靜態(tài)搜索空間，融合地震多屬性數(shù)據(jù)刻畫(huà)縫洞體空間結(jié)構(gòu)，基于改進(jìn)強(qiáng)化學(xué)習(xí)自動(dòng)搜索與靜動(dòng)態(tài)特征吻合的井間三維連通路徑。井間連通路徑智能預(yù)測(cè)主要包括以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。

1.1 基于生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的井間連通性自動(dòng)判斷

縫洞型油藏生產(chǎn)過(guò)程是復(fù)雜的非線性動(dòng)力系統(tǒng)，改變相互連通生產(chǎn)井的工作制度，井間壓力場(chǎng)、飽和度場(chǎng)、速度場(chǎng)均會(huì)重新分布，受影響井的井口壓力與產(chǎn)量指標(biāo)也會(huì)有相應(yīng)的變化，因此定量分析鄰近生產(chǎn)井生產(chǎn)指標(biāo)變化，能有效判斷井間的連通性。常用的井間動(dòng)態(tài)連通性判斷主要包括壓力下降趨勢(shì)、干擾試井等分析方法。由于不同巖溶系統(tǒng)復(fù)雜的縫洞結(jié)構(gòu)使得油藏動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征多樣，頻繁工作制度調(diào)整導(dǎo)致井間相互干擾，人工判別的主觀性強(qiáng)、效率低、可靠性差。

本研究中將各井注采數(shù)據(jù)歸一為時(shí)序數(shù)據(jù)，融合多方法設(shè)計(jì)井間連通性自動(dòng)判斷方法。其中壓力趨勢(shì)下降法基于流壓數(shù)據(jù)，采用分段線性擬合算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)分析，鄰井趨勢(shì)線下降一致判斷為井間連通。注采響應(yīng)綜合法基于注水井的注水量，鄰井產(chǎn)油、產(chǎn)水與壓力數(shù)據(jù)，考慮注水后鄰井滯后反應(yīng)設(shè)置滑動(dòng)時(shí)間窗口，提取生產(chǎn)指標(biāo)顯著波動(dòng)變化特征判斷井間是否連通。新開(kāi)井類干擾法與干擾試井類似，采用最小二乘法根據(jù)開(kāi)井后鄰井產(chǎn)油、產(chǎn)水與壓力變化趨勢(shì)判斷新井投產(chǎn)對(duì)鄰井的影響程度。生產(chǎn)特征相似性法基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解和動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法，根據(jù)鄰井間的產(chǎn)液量、壓力、動(dòng)液面生產(chǎn)動(dòng)態(tài)相似性判斷井間是否連通。見(jiàn)水時(shí)間一致性法基于見(jiàn)水時(shí)間及含水率上升速度判別井間連通關(guān)系。研究采用變異系數(shù)法設(shè)置各評(píng)價(jià)方法權(quán)重，以綜合認(rèn)識(shí)流體流向，自動(dòng)判斷井間是否連通，具體技術(shù)框架如圖1所示。

圖1 連通性自動(dòng)判斷技術(shù)流程圖Fig.1 Schematic diagram showing the connectivity judgment procedure

1.2 注采井間連通程度定量評(píng)價(jià)

由注水井、周圍生產(chǎn)井及連通關(guān)系組合而成的復(fù)雜注采系統(tǒng)，注入水注入油層后，原油或地層水通過(guò)連通好的儲(chǔ)層向生產(chǎn)井驅(qū)替，因此持續(xù)注水后相鄰連通生產(chǎn)井會(huì)出現(xiàn)壓力增大、動(dòng)液面上升、產(chǎn)液量及含水率變化等特征，間接反映層內(nèi)連通關(guān)系，變化幅度越大連通性越好。由于碳酸鹽巖儲(chǔ)層溶蝕孔洞、裂縫空間分布具有自相似結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)數(shù)據(jù)呈非正態(tài)分布特征，井間滲透率大小和注水前后生產(chǎn)指標(biāo)變化幅度成正比，可用多重分形譜定量描述鄰近生產(chǎn)井指標(biāo)變化程度［18］。多重分形譜f(α)定義為具有相同奇異性指數(shù)α子集的Hausdorff 維數(shù)，用配分函數(shù)χq(δ) 描述多重分形譜f(α)分布特征。

式中：N(δ)表示分形個(gè)數(shù)；Pi(δ)為第i個(gè)分形窗口的概率測(cè)度。

τ(q)是質(zhì)量指數(shù)，定義如下：

參數(shù)q和τ(q)經(jīng)過(guò)勒讓德變換計(jì)算得到。輸入生產(chǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算多重分形譜寬以反映概率測(cè)度分布的非均勻程度。當(dāng)注水井的鄰井生產(chǎn)曲線變化劇烈、響應(yīng)明顯時(shí)，多重分形譜的譜寬較大；當(dāng)鄰井生產(chǎn)曲線變化平緩、響應(yīng)不明顯時(shí)，多重分形譜的譜寬較小。研究通過(guò)分析井點(diǎn)間的壓力、產(chǎn)量的變化，用多重分形細(xì)致刻畫(huà)持續(xù)注水后鄰近生產(chǎn)井指標(biāo)變化程度，以定量描述井間流動(dòng)能力，特征提取過(guò)程見(jiàn)圖2。進(jìn)一步基于滑動(dòng)窗口提取最大波動(dòng)等特征采用模糊綜合評(píng)價(jià)方法建立定量評(píng)價(jià)模型，根據(jù)計(jì)算得到的綜合連通系數(shù)相對(duì)大小量化表征連通程度。

圖2 基于多重分形的波動(dòng)程度提取過(guò)程Fig.2 The extraction of fluctuation degree based on multifractal

1.3 基于地震多屬性融合的三維連通路徑強(qiáng)化學(xué)習(xí)搜索

針對(duì)超深層碳酸鹽巖不同巖溶縫洞系統(tǒng)，預(yù)測(cè)井間三維連通路徑空間展布特征，直觀表征縫-洞、洞-洞、井-洞的空間配置關(guān)系是連通評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。連通路徑預(yù)測(cè)主要包括：基于深度學(xué)習(xí)地震多屬性非線性融合、基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的最優(yōu)連通路徑搜索和井間多連通路徑智能多目標(biāo)優(yōu)化3項(xiàng)技術(shù)。

1.3.1 基于深度殘差網(wǎng)絡(luò)的地震多屬性非線性融合

地震多屬性數(shù)據(jù)描述了不同尺度儲(chǔ)集空間分布，如相干技術(shù)刻畫(huà)大尺度裂縫、均方根振幅（RMS）技術(shù)描述溶洞，曲率檢測(cè)中小尺度裂縫與微縫隙。為增強(qiáng)同相軸的橫向連續(xù)性、強(qiáng)化邊界特征，需進(jìn)一步融合地震多屬性。傳統(tǒng)模型驅(qū)動(dòng)的多信息融合技術(shù)存在構(gòu)建先驗(yàn)項(xiàng)約束不全面、正則化參數(shù)敏感等問(wèn)題，隨著深度學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)融合非線性建模能力更強(qiáng)［19］。

研究基于相干、RMS等地震屬性，基于有監(jiān)督的深度殘差網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建空間特征提取模塊獲取孔、縫和洞的局部結(jié)構(gòu)特征，以精細(xì)刻畫(huà)儲(chǔ)層孔、縫和洞的展布規(guī)律，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3 所示。地震屬性融合網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建主要包括特征提取和地震屬性重構(gòu)兩部分。特征提取網(wǎng)絡(luò)由兩個(gè)連續(xù)的卷積層組成，設(shè)計(jì)參數(shù)校正線性單元和下采樣層，用步長(zhǎng)為2的卷積核進(jìn)行下采樣，并拼接提取特征圖。為融合特征重構(gòu)地震多屬性圖像，研究采用反卷積對(duì)特征圖進(jìn)行上采樣，以恢復(fù)屬性切片數(shù)據(jù)的細(xì)節(jié)和精細(xì)特征，在編碼器和解碼器之間建立跳躍連接，各上采樣后將編碼器的特征映射到編碼器并與相應(yīng)的特征圖進(jìn)行拼接，恢復(fù)降采樣過(guò)程丟失的細(xì)節(jié)。深度殘差網(wǎng)絡(luò)融合模塊對(duì)地震多屬性進(jìn)行特征融合，新融合屬性刻畫(huà)縫洞體邊界更為清晰。

圖3 深度學(xué)習(xí)融合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖Fig. 3 The structure diagram of deep learning fusion network

1.3.2 基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的最優(yōu)連通路徑搜索

碳酸鹽巖油藏復(fù)合介質(zhì)空間尺度差異大、不連續(xù)，各向異性，孔縫洞結(jié)構(gòu)使得三維連通路徑搜索環(huán)境復(fù)雜，搜索效率大幅度降低［20］。研究將井間三維連通通道搜索過(guò)程視為馬爾可夫決策過(guò)程，將三維地震體中的碳酸鹽巖復(fù)合介質(zhì)多相流視為強(qiáng)化學(xué)習(xí)智能體，以多屬性融合后的三維地震體作為搜索環(huán)境，采用QLearning 強(qiáng)化學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)油藏注采井間三維路徑的自動(dòng)搜索［21］。由于縫洞型油藏流體在裂縫、溶洞流動(dòng)中往往沿滲透率大的方向流動(dòng)，依據(jù)流體流動(dòng)規(guī)律結(jié)合啟發(fā)式思想設(shè)計(jì)新的獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)，提高連通路徑搜索效率。

1.3.3 井間三維連通路徑多目標(biāo)優(yōu)化

深部斷裂帶、暗河是縫洞型油藏主要流動(dòng)通道，壓降梯度大、流速高，注入水往往沿著高滲透帶竄進(jìn)，生產(chǎn)指標(biāo)短期變化劇烈；溶洞為主要儲(chǔ)集空間，通過(guò)溶洞連通的路徑體積較大，洞內(nèi)流體容積足夠平衡壓力波動(dòng)，短期內(nèi)生產(chǎn)指標(biāo)變化不顯著。因此井間存在多條溝通能力不一的連通路徑，既有沿大尺度裂縫溝通、突破時(shí)間較短的通道，又有通過(guò)溶洞彌散擴(kuò)散速度較慢、流通體積較大的途徑，為典型的多約束多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題［22］。井間多連通路徑搜索考慮最短連通路徑、最大流通體積等優(yōu)化目標(biāo)，具體設(shè)計(jì)如下。

1） 基于最短路徑長(zhǎng)度的優(yōu)化目標(biāo)f1

路徑長(zhǎng)度表示注采井間途經(jīng)節(jié)點(diǎn)連通通道距離總和。定義如下：

式中：len表示路徑節(jié)點(diǎn)數(shù)量；xi，yi，zi為路徑途經(jīng)狀態(tài)位節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。

2） 基于最大流通體積的優(yōu)化目標(biāo)f2

溶洞占比表示連通通道中儲(chǔ)層為溶洞的節(jié)點(diǎn)占路徑總節(jié)點(diǎn)數(shù)的比例。定義如下：

式中：C為溶洞節(jié)點(diǎn)的數(shù)量；si為路徑中屬于溶洞的狀態(tài)位。

如何自動(dòng)優(yōu)化地震多屬性描述的不同儲(chǔ)集體閾值等參數(shù)、反映實(shí)際地質(zhì)構(gòu)造特征是研究的關(guān)鍵。研究構(gòu)建基于Q-Learning 的NSGA Ⅲ井間三維連通路徑多目標(biāo)搜索算法，自動(dòng)搜索路徑、識(shí)別路徑途經(jīng)儲(chǔ)集體類型，刻畫(huà)連通通道的形態(tài)及三維空間展布，算法流程如圖4所示。

圖4 Q-Learning井間三維連通路徑多目標(biāo)搜索流程圖Fig.4 The multi-objective search process of Q-Learning 3D connected path between wells

將井間三維連通通道搜索過(guò)程視為馬爾可夫決策過(guò)程（MDP）S，A，P，r，γ。其中：S表示狀態(tài)集合；A表示動(dòng)作；P=P(s'|s，a)，是狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)，表示在狀態(tài)s下執(zhí)行動(dòng)作a后到達(dá)狀態(tài)s'的概率；r=r(s)，是獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)，表示轉(zhuǎn)移到狀態(tài)s時(shí)所能獲得的獎(jiǎng)勵(lì)期望；γ∈(0，1)，是遠(yuǎn)期收益的折扣因子。策略選擇函數(shù)可表示為表示狀態(tài)為s時(shí)采取動(dòng)作a的概率。Q表用于存儲(chǔ)狀態(tài)s下執(zhí)行動(dòng)作a時(shí)累計(jì)預(yù)計(jì)的獎(jiǎng)勵(lì)Q(s，a)。

2 不同巖溶背景井間連通路徑預(yù)測(cè)

受古地貌、古水系和深大斷裂作用，碳酸鹽巖縫洞型油藏形成具有不同地貌分布特征的巖溶系統(tǒng)，主要包括剝蝕作用形成的風(fēng)化殼巖溶、斷裂控制的斷控型巖溶和古水系控制的古暗河巖溶，不同的巖溶系統(tǒng)呈分區(qū)、分帶分布特征，對(duì)應(yīng)不同的縫洞空間配置關(guān)系和連通特征［23］。采用論文提出的井間連通程度自動(dòng)評(píng)價(jià)技術(shù)，系統(tǒng)分析不同巖溶背景典型縫洞單元的三維連通通道空間展布形態(tài)及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征。

2.1 風(fēng)化殼巖溶連通特征

風(fēng)化殼型巖溶系統(tǒng)主要分布在巖溶高地，在多期構(gòu)造作用下由于抬升和風(fēng)化剝蝕作用形成不整合面，發(fā)育在表層巖溶帶風(fēng)化面以下0 ～ 60 m 內(nèi)［24］。受表生巖溶作用影響，儲(chǔ)集空間以表層網(wǎng)狀斷裂及沿著裂縫局部溶蝕擴(kuò)大形成的溶蝕孔洞為主，局部小型巖溶洞穴發(fā)育，密集發(fā)育的中小尺度斷裂和巖溶管道是主要連通通道。

以實(shí)際縫洞單元為例，融合相干、振幅、螞蟻體等地震多屬性，采用強(qiáng)化學(xué)習(xí)自動(dòng)搜索部分井組三維連通通道，其二維投影如圖5 所示。受控于古地貌，巖溶水順縫而流，單元裂縫溶蝕明顯，形成多個(gè)局部表層巖溶縫洞系統(tǒng)。風(fēng)化殼巖溶井間連通通道范圍大，多向連通，整體沿風(fēng)化殼層呈不規(guī)則分布形態(tài)。

圖5 塔里木盆地奧陶系風(fēng)化殼巖溶典型單元三維連通通道投影圖Fig.5 Three-dimensional connected channel projection of a typical unit of the Ordovician weathering crust karst， Tarim Basin

其中TK617CH 井組自動(dòng)搜索的井組三維連通通道如圖6所示。圖6a二維投影圖顯示井間通過(guò)不規(guī)則網(wǎng)狀裂縫溝通，網(wǎng)狀裂縫間分布溶蝕作用形成的小規(guī)模密集分布溶蝕孔洞。由圖6b 可知TK609 和TK629井周較大溶洞發(fā)育，大溶洞間通過(guò)多條裂縫溝通。TK617CH 井組呈多連通通道結(jié)構(gòu)，裂縫網(wǎng)絡(luò)是連片分布的關(guān)鍵，縱向上多為表層洞-縫-洞連通模式。

圖6 塔河油田TK617CH井組三維連通通道Fig. 6 Three-dimensional connected channel of TK617CH well group， Tahe oilfield

進(jìn)一步采用多重分形、模糊綜合評(píng)價(jià)等技術(shù)判斷TK617CH 井組注水期間各生產(chǎn)井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)變化情況，自動(dòng)計(jì)算的波動(dòng)程度、最大波動(dòng)和連通系數(shù)如表1 所示。TK617CH 井與TK608，TK609，TK629 等3 口井連通，判斷連通程度TK609＞TK608＞TK629。TK617CH井組同期注入示蹤劑，示蹤劑測(cè)試的突破時(shí)間、示蹤劑峰值濃度和劈分系數(shù)等參數(shù)也反映了相同的連通關(guān)系與連通程度。以TK608 生產(chǎn)井為例，其濃度產(chǎn)出曲線呈多峰形態(tài)，尖峰個(gè)數(shù)表征流體在儲(chǔ)層溝通通道數(shù)目，反映多通道連通模式見(jiàn)圖7。井間連通路徑與生產(chǎn)動(dòng)態(tài)響應(yīng)、示蹤劑測(cè)試結(jié)果吻合，共同反映風(fēng)化殼多通道網(wǎng)狀裂縫連通模式。

表1 塔河油田TK617CH井組連通特征參數(shù)Table 1 The characteristic parameter table of TK617CH well group connectivity

圖7 塔河油田TK617CH-TK608井對(duì)示蹤劑濃度曲線Fig.7 The tracer concentration curve of TK617CH-TK608 well pair， Tahe oilfield

2.2 斷控巖溶連通特征

斷控型巖溶受控于多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的深大斷裂，經(jīng)溶蝕和熱液改造形成的條帶狀油藏［25］。斷裂帶內(nèi)部發(fā)育張扭段、壓扭段和平移段縫洞體，弱張扭段、強(qiáng)壓扭段、弱壓扭段是油氣富集區(qū)。

選取典型斷控巖溶縫洞單元為研究對(duì)象，對(duì)TH10348，TH10337，TH10328 和T728CH 等4 個(gè)井組采用算法自動(dòng)搜索三維連通通道，通道二維投影如圖8所示。連通通道整體明顯呈條帶狀分布特征，通道上半段主要沿北北東方向TP12CX 深大斷裂帶溝通，下半段走向與北北西方向S86-S99深大斷裂平行的次級(jí)斷裂方向一致。

圖8 塔河油田奧陶系斷控巖溶典型單元三維連通通道投影圖Fig.8 Three-dimensional connected channel projection of a typical unit of the Ordovician fault-controlled karst in Tarim Basin

TH10328-TH10323X 井間自動(dòng)搜索的連通通道主體沿北北東方向展布，基本和TP12CX 大斷裂帶發(fā)育方向一致（圖9）。TH10328 井注水后，注入流體沿?cái)嗔羊?qū)替，TH10323X 井受效后含水率快速上升，注采響應(yīng)顯著，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征見(jiàn)表2。同期投放示蹤劑，10 d突破，12 d 見(jiàn)峰值，峰值濃度是背景值6.5 倍，為典型大尺度斷裂溝通特征。

表2 塔河油田動(dòng)態(tài)特征參數(shù)Table 2 The parameter table of dynamic characteristics for Tahe oilfied

圖9 塔河油田TH10328-TH10323X井對(duì)三維連通通道Fig.9 Three-dimensional connected channel of TH10328-TH10323X well pair in Tahe oilfield

TH10348-TH10364CH 井間自動(dòng)搜索連通通道整體呈U 型管狀為縫-洞-縫連通模式（圖10）。該井對(duì)位于兩大斷裂帶交匯區(qū)，壓扭應(yīng)力形成斷隆帶，儲(chǔ)集體分布受斷裂控制，TH10364CH 井周裂縫發(fā)育，流體沿高角度裂縫垂向溶蝕在TH10348 井底形成大溶洞。水驅(qū)過(guò)程沿縫洞體先垂向后橫向，通過(guò)高角度裂縫與底部大溶洞溝通，如圖中紅色箭頭所示。TH10348 井連續(xù)注水，注水后TH10364CH 井受效，日產(chǎn)油、含水率緩慢上升。同期投放示蹤劑，17 d突破，18 d見(jiàn)峰值，峰值濃度211.4 cd，峰值濃度約為背景值114.9 cd 的2倍，呈典型局部彌散擴(kuò)散溶洞溝通特征。

圖10 塔河油田TH10348-TH10364CH井對(duì)連通通道Fig.10 Connected channel of TH10348-TH10364CH well pair in Tahe oilfield

典型斷控型縫洞單元連通通道整體受斷裂及構(gòu)造綜合控制，與注采響應(yīng)、示蹤劑測(cè)試等動(dòng)態(tài)特征吻合。

2.3 古暗河巖溶連通特征

古暗河型巖溶系統(tǒng)是長(zhǎng)期徑流溶蝕作用形成的地下河道，距風(fēng)化面往下60 ～ 220 m，包括表層風(fēng)化淋漓帶和深層暗河溶洞帶。表層風(fēng)化淋漓帶儲(chǔ)層多為溶蝕孔縫、大洞穴，深層暗河溶洞帶以較大規(guī)模溶洞為主，井間連通多沿主河道、支流河道展布［26-27］。

實(shí)際縫洞某單元發(fā)育有淺層和深部暗河，局部段通過(guò)高角度裂縫溝通淺層與深部暗河［28-29］，用算法自動(dòng)搜索單元部分井組三維連通通道，其二維投影如圖11所示。由圖11 可見(jiàn)連通沿暗河各干流、支流呈條帶狀展布，通道上分布較大規(guī)模溶洞，通道整體延伸較廣、連續(xù)性較強(qiáng)。

圖11 塔里木盆地奧陶系古暗河巖溶典型單元三維連通通道投影圖Fig.11 Three-dimensional connected channel projection of a typical unit of Ordovician ancient underground river karst， Tarim Basin

以單元TK603CH 井組為例，自動(dòng)搜索三維連通通道如圖12 所示。由于存在垮塌、充填，連通路徑平面上呈現(xiàn)分段性特征（圖12a），TK603CH 井和TK643 井位于單元淺層暗河上半段，S67 井、TK602 井和TK666井位于暗河下半段。沿淺層暗河發(fā)育大片連續(xù)溶洞，溶洞通過(guò)高角度裂縫溝通，縱向呈分層特征（圖12b）。其中S67 井和TK603CH 井沿淺層暗河發(fā)育支流洞，TK602 沿淺層暗河發(fā)育廳堂洞，沿深層暗河發(fā)育小規(guī)模溶洞。綜上所述，位于古暗河巖溶的TK603CH 井組，識(shí)別通道沿暗河呈分段條帶分布形態(tài)，通道上連片分布各類廳堂洞、支流洞；縱向上呈分層模式，深淺層暗河不同規(guī)模溶洞通過(guò)高角度裂縫連通。

圖12 塔河油田TK603CH井組三維連通通道Fig. 12 Three-dimensional connected channel TK603CH well pair， Tahe oilfield

以TK603CH-S67 井對(duì)為例分析注水期間動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征。如表3 所示，TK603CH 井于2008 年11 月10 日持續(xù)注水，注水后S67 井日產(chǎn)油與含水率均緩慢上升，同期投放示蹤劑，突破濃度較低，是背景濃度的2.19 倍，突破時(shí)間為4 d，為暗河通道快速溝通特征，動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果與靜態(tài)搜索路徑儲(chǔ)集體分布特征吻合。

表3 塔河油田TK603CH-S67井組動(dòng)態(tài)特征參數(shù)Table 3 Dynamic characteristic parameters of TK603CHS67 well pair， Tahe Oilfield

3 結(jié)論

1） 風(fēng)化殼巖溶縫洞連通范圍廣，多向連通性好，整體呈不規(guī)則面狀展布，示蹤劑濃度產(chǎn)出曲線呈多峰形態(tài)，靜動(dòng)態(tài)特征共同反映井對(duì)間多通道連通模式。

2） 斷控巖溶連通通道以主干斷裂和次級(jí)斷裂為主，沿?cái)嗔殉蕳l帶狀連通，注采受效方向單一。沿?cái)嗔褱贤ň畬?duì)注采響應(yīng)明顯，示蹤劑推進(jìn)速度快、峰值濃度高；斷裂帶交匯區(qū)由于垂向溶蝕作用形成溶洞，連通通道通過(guò)高角度裂縫和底部大溶洞溝通，示蹤劑見(jiàn)峰時(shí)間長(zhǎng)，峰值濃度較低。

3） 古暗河巖溶主要溝通通道是不同尺度的河道，上下層河道通過(guò)高角度裂縫溝通，由于暗河充填與垮塌，平面呈分段性。井間示蹤劑推進(jìn)速度快，峰值濃度較低。