肖 琳

(中國石化華北分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450006)

相控三維地質(zhì)建模在涇河2井區(qū)長81油藏中的應(yīng)用

肖 琳

(中國石化華北分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450006)

彬長地區(qū)涇河2井區(qū)屬于低孔超低滲的巖性油藏，其儲(chǔ)層的非均質(zhì)性加大了儲(chǔ)層預(yù)測(cè)和石油勘探開發(fā)的難度，為了對(duì)涇河2井區(qū)長81儲(chǔ)層地質(zhì)特征認(rèn)識(shí)更加精確、細(xì)致，以油藏地質(zhì)特征研究為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用了高分辨率層序地層學(xué)、沉積學(xué)、測(cè)井微相分析和儲(chǔ)層測(cè)井綜合解釋等技術(shù)，以地質(zhì)建模為主要研究對(duì)象,進(jìn)行了沉積微相約束地質(zhì)建模綜合研究，解決了常規(guī)油田開發(fā)地質(zhì)研究過程中沉積相研究成果與儲(chǔ)層參數(shù)分布無法有效結(jié)合的缺陷,實(shí)現(xiàn)了在沉積相約束下儲(chǔ)層三維地質(zhì)模型的建立。經(jīng)與研究區(qū)已有地質(zhì)特征認(rèn)識(shí)以及實(shí)鉆井效果對(duì)比分析，驗(yàn)證了模型的精確性，為高效合理開發(fā)該油藏以及油藏?cái)?shù)值模擬奠定了堅(jiān)實(shí)的地質(zhì)基礎(chǔ)。

低孔超低滲油藏；彬長地區(qū)；長8油藏；沉積微相；三維地質(zhì)建模

鄂爾多斯盆地沉積微相和儲(chǔ)集砂體的變化很快,在相距數(shù)百米或數(shù)十米的距離內(nèi)，砂體厚度及儲(chǔ)集性能差別很大,增加了儲(chǔ)層預(yù)測(cè)和石油勘探開發(fā)的難度。彬長區(qū)塊涇河油田屬于低孔、超低滲巖性油藏，目前正處于開發(fā)初期，隨著油藏開發(fā)程度的不斷提高，油藏地質(zhì)研究工作迫切需要一些新的、實(shí)用的技術(shù)方法，對(duì)油藏認(rèn)識(shí)更加精確、細(xì)致，而基于地質(zhì)、地震資料的三維地質(zhì)建模技術(shù)正好是解決這一問題的主要方向之一[1-2]。

基于此目的，采用相控方法對(duì)彬長地區(qū)涇河2井區(qū)長81油藏進(jìn)行儲(chǔ)層地質(zhì)建模，為科學(xué)的油藏評(píng)價(jià)、開發(fā)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)、方案優(yōu)化、鉆井地質(zhì)設(shè)計(jì)軌跡優(yōu)化、軌跡跟蹤調(diào)整以及油藏?cái)?shù)值模擬提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

彬長區(qū)塊位于鄂爾多斯盆地的西南部，伊陜斜坡、渭北隆起和天環(huán)向斜交接部位，自上而下有第四系，白堊系志丹群，侏羅系安定組、直羅組、延安組，上三疊統(tǒng)延長組(未穿)。其中，三疊系延長組為主要含油層系。涇河2井區(qū)整體為斷裂切割的南東高北西低的單斜構(gòu)造，地層構(gòu)造具有繼承性，區(qū)內(nèi)主要受斷裂及裂隙帶控制，局部發(fā)育鼻狀隆起，其斷裂走向?yàn)楸睎|東向，部分小斷裂波組錯(cuò)動(dòng)不明顯。從本區(qū)長8油層組形成時(shí)的沉積地質(zhì)背景以及區(qū)域上延長期鄂爾多斯湖盆的演化規(guī)律分析，研究區(qū)長8期為湖泊沉積體系，主要發(fā)育砂質(zhì)碎屑流和濁流沉積。通過分析研究區(qū)長8油層組的沉積特征，認(rèn)為該區(qū)長8段為深水重力流和半深湖-深湖亞相，微相主要有砂質(zhì)碎屑流、濁流、半深湖-深湖泥，其中，砂質(zhì)碎屑流和濁流是主要有利沉積微相類型[3]。

涇河2井區(qū)油藏類型為低孔超低滲巖性油藏,其儲(chǔ)層物性受砂巖粒度控制，粒度越大儲(chǔ)層物性越好。據(jù)該區(qū)巖心物性分析資料統(tǒng)計(jì)，長81儲(chǔ)層孔隙度主要為4.0%～13%，平均8.2%；滲透率主要為(0.10～2.0)×10-3μm2，平均0.80×10-3μm2。儲(chǔ)層物性好壞主要受泥質(zhì)含量影響，泥質(zhì)含量高，物性差，反之物性好。物性好，則含油級(jí)別高；而物性差，一般為干層或低產(chǎn)層。

2 地質(zhì)建模方法研究

2.1 沉積微相控制隨機(jī)建模研究

大量的油氣田開發(fā)和生產(chǎn)實(shí)踐證明，沉積微相的分布規(guī)律直接影響著地下流體(油氣)流動(dòng)的特征，同時(shí)油氣田開發(fā)中的各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)更依賴儲(chǔ)層的結(jié)構(gòu)模型，而不是巖石物理參數(shù)的統(tǒng)計(jì)分布，沒有沉積相模型的單純參數(shù)建模則可能嚴(yán)重歪曲了地下儲(chǔ)層物性的真實(shí)性。采用沉積相約束儲(chǔ)層建模的方法建立儲(chǔ)層參數(shù)模型是一種符合地質(zhì)特點(diǎn)的儲(chǔ)層建模方法[4]，但相控建模并不能代替常規(guī)沉積微相研究工作，而是在常規(guī)地質(zhì)研究的基礎(chǔ)上利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法和計(jì)算機(jī)手段通過建立三維模型的方法來提供儲(chǔ)層的三維定量信息，確切而言就是在相模式的指導(dǎo)下，對(duì)未知點(diǎn)進(jìn)行三維科學(xué)插值[5]。

2.2 研究思路

本次研究是在前人研究工作的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，直接借用了前人的一些研究成果，如地震解釋斷層特征、沉積相研究。在沉積微相模型建立的基礎(chǔ)上,通過分相帶建立變差函數(shù)模型,應(yīng)用序貫高斯模擬建立不同儲(chǔ)層參數(shù)連續(xù)變量的分布模型,形成沉積微相約束的、以井點(diǎn)儲(chǔ)層參數(shù)為基礎(chǔ)的儲(chǔ)層參數(shù)空間分布變化的精確描述。具體工作流程見圖1。

圖1 技術(shù)路線

3 地質(zhì)建模[6-13]

3.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

在儲(chǔ)層建模研究中，基本數(shù)據(jù)類型主要包括以下幾類：坐標(biāo)數(shù)據(jù)、井斜數(shù)據(jù)、地質(zhì)分層數(shù)據(jù)、斷層數(shù)據(jù)、儲(chǔ)層屬性數(shù)據(jù)。原始數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性是建立合理模型的基礎(chǔ)和必要條件，因此必須盡量保證用于建模的原始數(shù)據(jù)特別是硬數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，重點(diǎn)把握能反映儲(chǔ)層特征的參數(shù)。

3.2 構(gòu)造建模

構(gòu)造建模是儲(chǔ)層三維建模的基礎(chǔ)，主要反映儲(chǔ)層的空間格架，由斷層模型和層面模型組成。本次研究的斷層模型是根據(jù)地震解釋成果和斷層平面組合關(guān)系建立的，綜合采用斷層模型、地震解釋層面數(shù)據(jù)來建立構(gòu)造模型，利用井點(diǎn)的分層數(shù)據(jù)和斷點(diǎn)進(jìn)行校正，使得構(gòu)造模型更加準(zhǔn)確、合理(圖2)。

總體來看，研究區(qū)構(gòu)造起伏較小，為南東高北西低的單斜構(gòu)造，主斷層走向?yàn)楸睎|東向，大斷層中間為地塹構(gòu)造，部分短小斷層錯(cuò)動(dòng)不明顯。

圖2 涇河2井區(qū)長81層構(gòu)造模型

3.3 屬性建模

為了描述出砂體的三維形態(tài)及內(nèi)部物性變化特征，還需要在小層構(gòu)造模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行縱向網(wǎng)格的進(jìn)一步劃分。首先根據(jù)構(gòu)造模型小層數(shù)劃分縱向網(wǎng)格，然后對(duì)小層的縱向網(wǎng)格進(jìn)行細(xì)分，平面上網(wǎng)格間距15 m×15 m，垂向網(wǎng)格數(shù)30，總網(wǎng)格數(shù)為7634760。

4.3.1 相建模

沉積相建模工作是建立在前期儲(chǔ)層沉積特征研究工作的基礎(chǔ)上的,根據(jù)涇河2井區(qū)目的層段的平面相展布，得到地質(zhì)研究的沉積相圖，進(jìn)而用層面的沉積相模型作為屬性分布范圍的約束條件。

沉積相模型是在繪制小層沉積微相平面分布圖的基礎(chǔ)上，通過數(shù)字化結(jié)合Petrel建模軟件而建立的。前期工作對(duì)該區(qū)的沉積特征認(rèn)識(shí)已比較明確，因此本次研究對(duì)沉積相的模擬采取了確定性方法建模，減少了模擬的隨機(jī)性。

3.3.2 變差函數(shù)分析

建立屬性模型之前，首先進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和趨勢(shì)識(shí)別。由于本區(qū)單井控制面積大，儲(chǔ)層各個(gè)微相內(nèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)有限，很難把握各個(gè)微相的儲(chǔ)層性質(zhì)和參數(shù)的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)特征，因此本文通過對(duì)地質(zhì)靜態(tài)模型的剖析，把握模擬目標(biāo)區(qū)儲(chǔ)層參數(shù)的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)特征，從而確定變差函數(shù)。表1為長81儲(chǔ)層物性參數(shù)的變差函數(shù)分析統(tǒng)計(jì)表。

表1 涇河2井區(qū)長81儲(chǔ)層空間特征參數(shù)表

本區(qū)的變差函數(shù)分析采用球形模型，這種模型是把變差函數(shù)達(dá)到基臺(tái)值時(shí)的滯后距離作為最大變程，適用于變化比較大的數(shù)據(jù)[5]。利用變程來反映儲(chǔ)層參數(shù)的影響范圍，從而確定含油范圍的目標(biāo)。從數(shù)據(jù)分析的結(jié)果看，研究區(qū)最大變程1 535 m，最大變程方向350°，最小變程647 m，基臺(tái)值0.95～1。變程較小和基臺(tái)值偏大的情況反映了本區(qū)物性展布不穩(wěn)定的特征，變量的空間連續(xù)性較弱，而且變化劇烈，反映地層非均質(zhì)性較強(qiáng)。

3.3.3 屬性建模

相控屬性建模研究的關(guān)鍵點(diǎn)是基于沉積相控制下，按層利用控制點(diǎn)數(shù)據(jù)，來模擬井間的各項(xiàng)屬性參數(shù)分布，從三維角度對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行定量化，揭示儲(chǔ)層的非均質(zhì)性。本文在完成沉積微相模型的基礎(chǔ)上，以測(cè)井儲(chǔ)層物性參數(shù)為基礎(chǔ)，以沉積微相為約束，采用序貫高斯模擬技術(shù)建立了孔隙度模型和滲透率模型。

圖3、圖4分別為研究區(qū)長81儲(chǔ)層的孔隙度、滲透率模型粗化、平滑后的平面圖。從模型結(jié)果來看，屬性模型的分布趨勢(shì)受沉積相的控制得到較明顯的體現(xiàn)。在沒有井點(diǎn)控制的區(qū)域，高孔隙度區(qū)域大都分布于砂質(zhì)碎屑流相帶，濁流相控制區(qū)域的孔隙度基本小于6%，沉積相對(duì)孔隙度優(yōu)勢(shì)區(qū)分布的影響很明顯。在砂質(zhì)碎屑流微相控制下，滲透率分布情況也相對(duì)好于濁流微相。

圖3 涇河2井區(qū)長81儲(chǔ)層孔隙度平面展布

4 模型合理性檢驗(yàn)

本次在相控約束條件下，應(yīng)用序貫高斯模擬算法建立的三維地質(zhì)模型，不同于確定性建模，隨機(jī)模擬在插值過程中考慮了實(shí)際地層的細(xì)微變化和插值的精度，建立的模型也更好地與實(shí)際地質(zhì)情況相符合，但在控制以外的儲(chǔ)層參數(shù)具有一定的不確定性，即具有一定的隨機(jī)性。為了保證在油田開發(fā)過程中讓這種不確定性控制在一定范圍內(nèi)，就需要對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)。本文采用概率分布一致性檢驗(yàn)、物性參數(shù)展布對(duì)比驗(yàn)證方法對(duì)研究區(qū)地質(zhì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)。

圖4 涇河2井區(qū)長81儲(chǔ)層滲透率平面展布

4.1 概率模型一致性檢驗(yàn)

通過對(duì)孔隙度、滲透率模擬值和井點(diǎn)粗化值的頻率分布直方圖(圖5)來進(jìn)行概率一致性檢驗(yàn)(圖中Por、Perm分別為孔隙度模擬值、滲透率模擬值，Upscaled cells為各個(gè)屬性參數(shù)的粗化值，Well logs為各個(gè)屬性參數(shù)的測(cè)井物性解釋值)。

從直方圖可以看出，模型的參數(shù)概率統(tǒng)計(jì)分布與原始數(shù)據(jù)吻合較好，說明建立的模型與地質(zhì)情況能很好的吻合，模型的精度比較高。

4.2 物性參數(shù)展布對(duì)比

將模型粗化、平滑后輸出孔隙度與滲透率平面分布圖，并與前期地質(zhì)研究認(rèn)識(shí)相比較，主要分析模型的三維參數(shù)分布與實(shí)際的地質(zhì)研究情況的符合程度。在長81儲(chǔ)層孔隙度和滲透率平面分布圖(圖3、圖4)中，高孔隙度主要分布在研究區(qū)東南部J2P16DY井、J4井條帶附近、中-東北部J2井、J2P4DY井、J2P5DY井條帶附近，滲透率的平面分布特征與孔隙度大體一致，高滲區(qū)域也主要分布在J4條帶、J2井、J2P4DY井條帶附近區(qū)域。這與單井測(cè)井解釋結(jié)果、前期地質(zhì)結(jié)果基本對(duì)應(yīng)，模擬出來的孔隙度、滲透率分布特征，與實(shí)際地質(zhì)特征很接近，說明模型具有一定可信度，可以作為后期開發(fā)的技術(shù)依據(jù)。

圖5 優(yōu)選模型物性參數(shù)與原始數(shù)據(jù)對(duì)比直方圖

總之，對(duì)比模型模擬結(jié)果與實(shí)鉆水平井的屬性及試油結(jié)果參數(shù)可知，本模型與地質(zhì)成果分析基本一致，符合實(shí)鉆井的地質(zhì)認(rèn)識(shí)。

5 結(jié)論

(1)涇河2井區(qū)整體為斷裂切割的南東高北西低的單斜構(gòu)造，受斷裂及裂隙帶控制，局部發(fā)育鼻狀隆起,研究區(qū)內(nèi)發(fā)育不同規(guī)模的北東東向斷裂。

(2)涇河2井區(qū)發(fā)育湖泊沉積體系，主要發(fā)育砂質(zhì)碎屑流和濁流沉積，微相主要有砂質(zhì)碎屑流、濁流、半深湖-深湖泥,其中，砂質(zhì)碎屑流和濁流是主要有利沉積微相類型。

(3)利用相控建模技術(shù)建立涇河2井區(qū)長81儲(chǔ)層三維地質(zhì)模型：構(gòu)造模型、沉積相模型和物性模型。從三維空間角度直觀地展示了研究區(qū)目的層位的儲(chǔ)層特征，模擬結(jié)果與地質(zhì)認(rèn)識(shí)相符合，為進(jìn)一步勘探開發(fā)打下了基礎(chǔ)。

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編輯：吳官生

1673-8217(2015)04-0080-04

2015-01-23

肖琳，碩士，1985年生，2011年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)信息工程學(xué)院攝影測(cè)量與遙感專業(yè)，現(xiàn)從事石油地質(zhì)開發(fā)相關(guān)專業(yè)工作。

TE319

A

本文基于PETREL軟件,應(yīng)用沉積相控制下的隨機(jī)模擬方法,對(duì)彬長地區(qū)涇河2井區(qū)長81油藏進(jìn)行三維地質(zhì)建模,減小了模型的多解性,經(jīng)水平井驗(yàn)證提高了模型的精度。