劉西雷

（1.中國石油大學 地球科學與技術(shù)學院，山東 青島 266555；2.中國石化勝利油田分公司 地質(zhì)科學研究院，山東 東營 257015）

曲流河儲層三維地質(zhì)建模研究
——以孤島中二中Ng5水驅(qū)轉(zhuǎn)熱采試驗區(qū)為例

劉西雷1，2

（1.中國石油大學 地球科學與技術(shù)學院，山東 青島 266555；2.中國石化勝利油田分公司 地質(zhì)科學研究院，山東 東營 257015）

以孤島中二中Ng5水驅(qū)轉(zhuǎn)熱采試驗區(qū)為例，對曲流河儲層進行三維精細地質(zhì)建模。采用確定性－隨機性（DS）相結(jié)合的兩步法相控建模技術(shù)，充分利用井資料等確定性信息進行相控的隨機模擬井間物性參數(shù)的空間展布規(guī)律，并通過地質(zhì)類比、抽稀井以及數(shù)值模擬等方式對地質(zhì)模型成果進行檢驗，進而提高篩選的隨機模型的準確性和合理性，為井位優(yōu)化、現(xiàn)場跟蹤和開發(fā)中后期的開發(fā)方式的轉(zhuǎn)變提供地質(zhì)基礎(chǔ)。

曲流河；儲層；地質(zhì)建模；孤島油田

1 地質(zhì)概況

孤島油田位于黃河入?？诒眰?cè)，其區(qū)域構(gòu)造在濟陽坳陷沾化凹陷東部孤島潛山披覆背斜構(gòu)造帶上。中二區(qū)位于構(gòu)造的東翼，構(gòu)造比較平緩［1］，中二區(qū)中部是中二區(qū)開發(fā)的主體部分，Ng5稠油水驅(qū)轉(zhuǎn)熱采試驗區(qū)（以下簡稱研究區(qū)）位于中二中中部，稠稀結(jié)合部以北（圖1）。研究區(qū)主力油層為Ng53、Ng54和Ng55三個小層。其中Ng53小層又細分為Ng531、Ng532和 Ng533三個沉積時間單元，Ng54小層又細分為Ng541和Ng542兩個沉積時間單元。研究區(qū)各小層間砂體大片連通發(fā)育，屬于河流相沉積，砂體厚度相對較薄，巖性以粉、細長石砂巖為主，膠結(jié)物以泥質(zhì)為主，主要膠結(jié)類型為孔隙式和接觸式，膠結(jié)疏松。巖石粒度從上到下由細變粗，明顯呈現(xiàn)正韻律特征，儲層物性較好，為一構(gòu)造－巖性層狀普通稠油油藏。

圖1 研究區(qū)區(qū)域構(gòu)造位置

2 建模思路

按照“分級控制，層次約束”的原則對孤島中二中水驅(qū)轉(zhuǎn)熱采試驗區(qū)采取相控建模的技術(shù)思路進行建模。相控建模首先在構(gòu)造模型的基礎(chǔ)上建立相模型，然后以相模型為控制條件進行儲層物性模擬，從而得到相控屬性模型。在相建模和物性參數(shù)建模的兩步建模中，多采用確定性－確定性（DD）、隨機性－隨機性（SS）或確定性－隨機性（DS）的建模技術(shù)［2－8］。本次研究主要采用的是確定性－隨機性（DS）的建模技術(shù)。

依據(jù)現(xiàn)代儲層建模的方法及其一般步驟［2，9］，首先在井資料及地震資料的基礎(chǔ)上建立精確的斷裂系統(tǒng)及構(gòu)造－地層格架模型，其次充分利用地震反演數(shù)據(jù)、測井數(shù)據(jù)，研究儲層在空間的展布規(guī)律，同時

3 儲層三維地質(zhì)建模

3.1 構(gòu)造－地層格架模型

根據(jù)研究區(qū)內(nèi)86口井的分層數(shù)據(jù)、補心海拔和井位坐標建立構(gòu)造－地層模型，然后進行地層模擬和構(gòu)造模擬。構(gòu)造模擬時，用地震解釋的層位數(shù)據(jù)來約束井點間的數(shù)據(jù)插值，同時對構(gòu)造文件進行了質(zhì)量控制。

三維構(gòu)造－地層格架模型揭示研究區(qū)構(gòu)造形態(tài)總體南西高，北東低，傾角1°～2°，構(gòu)造平緩，局部表現(xiàn)為一些微小的起伏變化，各小層的構(gòu)造縱向上具有一定的繼承性。油層的頂面埋深為1.270～1.282 km（圖2）。

圖2 構(gòu)造－地層格架模型

3.2 巖相模型

3.2.1 合理應用變差函數(shù)

在隨機建模過程中，變差函數(shù)是一個核心參數(shù)，變差函數(shù)的準確求取關(guān)系到儲層預測的精度［6－8］。變差函數(shù)是對空間變化的屬性參數(shù)隨距離變化率的一種度量，用來表征屬性參數(shù)在空間位置上的變化尺度。在地質(zhì)統(tǒng)計過程中，變差函數(shù)求取受很多因素的影響，如數(shù)據(jù)的采樣方式、均值的變化、井的分層、坐標、海拔、模型的方法、參與計算井的數(shù)量等。本次研究中根據(jù)實際情況分別對每個小層進行變差函數(shù)分析，得到每個小層砂體的主方向和次方向、主變程和次變程以及垂向變程。

3.2.2 建立巖相模型

巖相模擬用以確定油藏中的巖相類型的空間分布。三維巖相模型應根據(jù)測井、巖心、地震資料以及沉積環(huán)境的理論模型來構(gòu)建。在精細地層對比與劃分結(jié)果和地震資料的基礎(chǔ)上，確定小層砂體的邊界，用此邊界對巖相模擬進行橫向和縱向的控制。利用相概率關(guān)系以及變差函數(shù)成果，采用序貫指示模擬方法（GIS）模擬小層內(nèi)部隔夾層的空間展布，最終建立6個沉積時間單元砂泥巖相模型（圖3）。從模擬的各小層砂泥相圖來看，砂體主要發(fā)育于主河道、河道邊緣等微相，而泛濫平原、河道間等沉積微相則以泥巖沉積為主。研究區(qū)Ng53～55小層砂體較發(fā)育，其分布穩(wěn)定性和連續(xù)性好，整體趨勢北部較厚，向南逐漸變薄。模擬的結(jié)果符合地質(zhì)概念模型，能夠真實地反映各小層砂體連通及演化特征。

圖3 巖相模型

3.3 建立儲層屬性模型

儲層屬性模型是指反映儲層物理性質(zhì)的儲層參數(shù)模型，主要指儲層孔隙度模型、滲透率模型。儲層屬性模型是儲層地質(zhì)模型的核心［10］。應用儲層屬性模型可以準確界定有利儲層的空間位置及其分布范圍，從而直接為氣田開發(fā)方案的制定和調(diào)整提供地質(zhì)依據(jù)。

本次儲層屬性模型的建立是在巖相模型的控制下，以地質(zhì)統(tǒng)計學為手段，通過變差函數(shù)結(jié)構(gòu)分析，采用序貫斯模擬方法（SGS）建立較為準確的孔隙度和含油飽和度的三維模型（圖4）。在孔隙度模型的基礎(chǔ)上，充分利用滲透率與孔隙度的相關(guān)關(guān)系，使?jié)B透率數(shù)據(jù)分布服從孔隙度數(shù)據(jù)分布，并采用孔隙度模型協(xié)同及序貫高斯模擬方法（SGS）建立三維滲透率模型，從而確保滲透率模型與孔隙度模型的相關(guān)性和協(xié)調(diào)性，提高了模型的精度（圖5）。在建模過程中，孔隙度與滲透率的展布特點應基本符合研究區(qū)的地質(zhì)規(guī)律，對少數(shù)異常點應剔除。

將屬性模型與巖相模型進行對比發(fā)現(xiàn)，屬性模型與巖相模型趨勢性明顯，說明應用相控建模技術(shù)作用明顯。同時屬性模型顯示，儲層孔隙度主要范圍為20%～35%，平均為31%，滲透率值主要集中在（750～2 500）×10－3μm2，平均為1 359×10－3μm2。平面上，孔隙度和滲透率的相對高值的區(qū)域主要分布在主河道和河道邊緣微相，呈條帶狀（圖4、5）；縱向上，Ng532、Ng533和 Ng542三個沉積時間單元表現(xiàn)為相對較高的孔隙度、滲透率特征。

圖4 儲層孔隙度模型 圖5 儲層滲透率模型

3.4 曲流河儲層建模特點

研究區(qū)Ng5曲流河儲層的地質(zhì)建模要突出其曲流河點壩沉積的特點［11］，其儲層建模特點是：（1）利用地震資料和儲層沉積規(guī)律資料，確定點壩位置，曲流河點壩沉積儲層要判斷平面末期河道的位置及河道側(cè)向遷移方向，進而模擬點壩形態(tài)；（2）縱向上要對這兩種儲層進行細分網(wǎng)格，達到分析夾層的目的；（3）對于曲流河點壩內(nèi)部隔夾層模擬，應在借鑒鄰區(qū)密井網(wǎng)條件下得到的點壩側(cè)積層間距、側(cè)積傾角、單井側(cè)積夾層的位置等參數(shù)，通過適當調(diào)整變差函數(shù)的主、次及垂向變程的基礎(chǔ)上，對其空間分布的狀態(tài)進行預測。

4 模型驗證及應用效果

4.1 地質(zhì)類比檢驗

地質(zhì)類比檢驗又名“可視化檢驗”，模型的地質(zhì)類比評價了沉積非均質(zhì)性的復雜性。如果期望的沉積特征己表達于數(shù)學模型中，如河道下切谷、河道的交互切割、地層的傾向、比例、成因單元數(shù)等再塑得較為恰當，那么可以認為該模型是合格的。通過對研究區(qū)建模數(shù)據(jù)體切任意二維剖面，可以看到曲流河砂體沉積頂平底凸的沉積特點以及河道下切、砂巖透鏡體等典型沉積現(xiàn)象（圖6），且通過儲層與物性分布是否符合研究區(qū)的沉積規(guī)律驗證地質(zhì)模型的合理性。

圖6 儲層模型的地質(zhì)特征

4.2 抽稀井檢驗

通過對研究區(qū)抽稀井的方式建模，比較被抽稀井處建模結(jié)果與實際數(shù)據(jù)的符合程度可以評價模型的準確性。通過對研究區(qū)11口抽稀井實際構(gòu)造、砂厚與模型預測構(gòu)造、砂厚的比較，其符合率大于90%（表1），符合程度較高，模型較合理。抽稀前后整個地質(zhì)模型的統(tǒng)計特征也基本保持一致，驗證了地質(zhì)模型對抽稀井點處儲層參數(shù)有較好的預測性，即在保持已知確定性信息延續(xù)基礎(chǔ)上，隨機模擬可實現(xiàn)井間預測［12］。

表1 抽稀井數(shù)據(jù)與預測數(shù)據(jù)對比

同時，通過對比建立的孔、滲、飽地質(zhì)屬性模型的統(tǒng)計特征和輸入的原始測井解釋數(shù)據(jù)及離散后的數(shù)據(jù)分布特征，驗證地質(zhì)模型儲層參數(shù)和原始輸入數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分布特征比較一致，說明模型較為合理。

4.3 數(shù)值模擬檢驗

運用地質(zhì)模型進行數(shù)值模擬運算，通過儲量擬合以及生產(chǎn)歷史擬合，對其數(shù)值模擬結(jié)果（如試井、生產(chǎn)、水淹）與實際油藏生產(chǎn)數(shù)據(jù)比較，結(jié)果表明研究區(qū)各項計算全區(qū)指標、單井指標與實際值變化趨勢一致，端點基本相同，擬合精度高，模型可靠度較高（圖7）。

圖7 研究區(qū)區(qū)塊含水與日油歷史擬合曲線

4.4 應用效果

2009年通過地質(zhì)模型優(yōu)化實施了9口井，鉆井成功率達到100%，油層鉆遇率達到89%，現(xiàn)場應用見到了較好效果。

5 結(jié) 論

（1）在儲層地質(zhì)建模過程中，采取井震結(jié)合建立的三維斷層模型及層面模型，可保證構(gòu)造模型的精確度。

（2）通過對孤島中二中Ng5水驅(qū)轉(zhuǎn)熱采試驗區(qū)塊的研究實踐表明，采用確定性－隨機性（DS）的兩步法相控建模技術(shù)，充分利用井資料等確定性信息進行相控的隨機模擬井間物性參數(shù)的空間展布規(guī)律，是對河流相儲層進行精細建模研究行之有效的方法。

（3）三維建模細化了研究單元，精細的三維模型可以提供更多的儲層信息，能揭示儲層的非均質(zhì)性，為開發(fā)中后期開發(fā)方式的轉(zhuǎn)變提供了地質(zhì)基礎(chǔ)。

（4）針對地質(zhì)模型成果，通過地質(zhì)類比、抽稀井檢驗以及數(shù)值模擬檢驗等有關(guān)檢驗方法可以提高篩選的隨機模型的準確性和合理性。

［1］ 勝利油田石油地質(zhì)志編寫組.中國石油地質(zhì)志（卷六）：勝利油田［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1993：375－380.

［2］ 于興河，陳建陽，張志杰，等.油氣儲層相控隨機建模技術(shù)的約束方法［J］.地學前緣，2005，12（3）：237－243.

［3］ 張淑娟，邵龍義，宋杰，等.相控建模技術(shù)在阿南油田阿11斷塊中的應用［J］.石油勘探與開發(fā)，2008，35（3）：355－361.

［4］ 尹艷樹，吳勝和，翟瑞，等.港東二區(qū)六區(qū)塊曲流河儲層三維地質(zhì)建模［J］.特種油氣藏，2008，15（1）：17－20.

［5］ 裘懌楠.儲層地質(zhì)模型［J］.石油學報，1991，12（4）：55－62.

［6］ 吳勝和，金振奎，黃滄鈿，等.儲層建模［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1998：27－59.

［7］ 鄧萬友.相控參數(shù)場隨機建模方法及其應用［J］.大慶石油學院學報，2007，31（6）：28－31.

［8］ 王家華，張團峰.油氣儲層隨機建模［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2001：57－58.

［9］ 吳勝和，張一偉，李恕軍，等.提高儲層隨機建模精度的地質(zhì)約束原則［J］.石油大學學報：自然科學版，2001，25（1）：55－58.

［10］ WONG P M，SHIBLI S A R.Modeling a fluvial reservoir with multi－point statistics and principal components［J］.Journal of Petroleum Science and Engineering，2001，31（2）：157－163.

［11］ 竇松江，趙郁文，徐芳，等.埕海油田地質(zhì)建模過程中的難點及對策［J］.天然氣地球科學，2010，21（4）：652－656.

［12］ 李毓，楊長青.儲層地質(zhì)建模策略及其技術(shù)方法應［J］.石油天然氣學報，2009，31（3）：30－35.

TE 122 < class="emphasis_bold">［文獻標識碼］A［文章編號］

1673－5935（2011）03－0004－04

中國石油化工集團公司科技攻關(guān)課題（P07071）部分研究成果利用變差函數(shù)分析成果，建立精確的三維巖相模型，最后以三維巖相模型為約束條件，應用研究區(qū)儲層測井二次解釋的屬性參數(shù)（孔隙度、滲透率和含油飽和度）等已知信息，采用條件模擬的方法，通過變差函數(shù)分析，應用序貫高斯模擬方法，實現(xiàn)井間儲層參數(shù)的有效預測，建立精細的儲層三維地質(zhì)模型。采用這種研究思路，可提高儲層建模的精度，為儲層綜合評價、有利目標的優(yōu)選、井位部署和優(yōu)化提供地質(zhì)依據(jù)。

2011－01－15

劉西雷（1983－），男，山東莒南人，中國石油大學地球科學與技術(shù)學院碩士研究生，中國石化勝利油田分公司地質(zhì)科學研究院助理工程師，主要從事油氣田開發(fā)地質(zhì)研究。

［責任編輯］ 時鳳霞