索超,尹志軍,朱睿哲 中國(guó)石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院,北京 102249 (中化石油勘探開發(fā)有限公司,北京 100031)

覃建華,陳豫川 (中石油新疆油田公司勘探開發(fā)研究院,新疆克拉瑪依 834000)

王錚 (中石油新疆石油管理局低效油田開發(fā)公司,新疆 克拉瑪依 834000)

周連敏 (中石油大港油田公司勘探開發(fā)研究院,天津 300280)

沉積微相耦合巖石相的復(fù)合相控建模
——礫巖油藏儲(chǔ)層建模新方法

索超,尹志軍,朱睿哲 中國(guó)石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院,北京 102249 (中化石油勘探開發(fā)有限公司,北京 100031)

覃建華,陳豫川 (中石油新疆油田公司勘探開發(fā)研究院,新疆克拉瑪依 834000)

王錚 (中石油新疆石油管理局低效油田開發(fā)公司,新疆 克拉瑪依 834000)

周連敏 (中石油大港油田公司勘探開發(fā)研究院,天津 300280)

針對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地礫巖油藏巖性變化快,砂礫巖體分布復(fù)雜,儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)的特點(diǎn),以克拉瑪依油田八區(qū)克上組油藏為例,將沉積微相模型與巖石相模型耦合,得到基于儲(chǔ)層成因和巖性成因的巖石相模型,建立了成因巖石相模型約束下的儲(chǔ)層參數(shù)模型。這種針對(duì)礫巖油藏三維精細(xì)相控儲(chǔ)層建模的研究思路和方法,較好地表征了儲(chǔ)層的強(qiáng)非均質(zhì)性,為油藏開發(fā)調(diào)整及剩余油分布預(yù)測(cè)提供了參考,對(duì)同類地質(zhì)特征的儲(chǔ)層建模具有借鑒意義。

礫巖油藏;相控;儲(chǔ)層建模;沉積微相;巖石相;耦合

儲(chǔ)層地質(zhì)建模是當(dāng)前定量表征儲(chǔ)層特征的有效方法,也是精細(xì)油藏描述的核心內(nèi)容。近年來(lái),相控儲(chǔ)層建模技術(shù)得到快速發(fā)展,取得了良好的應(yīng)用效果[1～12]。目前相控建模所用的 “相”大多為沉積微相或巖石相,而將沉積微相與巖石相相結(jié)合的相控建模還比較少見。

研究區(qū)克拉瑪依油田八區(qū)中三疊統(tǒng)克上組 (T2s)為扇三角洲前緣沉積的礫巖油藏,砂礫巖體巖性變化快,沉積相和巖性的變化導(dǎo)致了儲(chǔ)層物性的變化。由于常規(guī)相控建模只考慮沉積微相或巖相的單一影響因素,其各自的局限性導(dǎo)致相控建模的結(jié)果不能全面體現(xiàn)儲(chǔ)層的強(qiáng)非均質(zhì)性。因此,將沉積微相與巖石相進(jìn)行耦合,建立基于儲(chǔ)層成因和巖性的 “復(fù)合相模型”,不僅能刻畫同一巖性內(nèi)部不同成因類型的儲(chǔ)層,還能揭示同一微相內(nèi)部的巖性變化,對(duì)精細(xì)表征礫巖油藏儲(chǔ)層特征具有重要意義。

1 地質(zhì)概況

克拉瑪依油田八區(qū)T2s礫巖油藏位于新疆克拉瑪依市白堿灘地區(qū),區(qū)域構(gòu)造處于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣克-烏斷裂帶南白堿灘斷裂下盤,北以南白堿灘斷裂為界,面積約為28.2km2,油層平均埋深2040m,為單斜構(gòu)造控制的巖性油藏。

八區(qū)T2s油藏為扇三角洲沉積,以扇三角洲前緣水下分流河道為主,儲(chǔ)層巖石類型主要為砂質(zhì)細(xì)礫巖、礫狀砂巖,砂礫巖體分布不均,隔、夾層分布不穩(wěn)定。儲(chǔ)層平均孔隙度為8.2%～24.7%,平均滲透率為1.32～258.18mD,屬于中低孔-中低滲油藏。儲(chǔ)層物性受沉積相帶和巖性控制,不同相帶和不同巖性的儲(chǔ)層物性差異較大,而在同一微相內(nèi)部,巖性的差異也導(dǎo)致儲(chǔ)層物性的變化 (圖1),具有很強(qiáng)的非均質(zhì)性。

圖1 八區(qū)8264井垂向相層序及物性剖面

2 儲(chǔ)層相建模

儲(chǔ)層相建模是三維儲(chǔ)層地質(zhì)建模的一項(xiàng)重要內(nèi)容,為儲(chǔ)層參數(shù)建模提供了地質(zhì)條件的約束。三維相建模就是定量描述儲(chǔ)集體的大小、幾何形態(tài)及其三維空間的分布。油田開發(fā)生產(chǎn)實(shí)踐表明,相帶分布強(qiáng)烈地影響地下流體的流動(dòng)。對(duì)于多相分布的儲(chǔ)層,合理的相模型是精確建立儲(chǔ)層物性模型的必要前提。

相建模的方法可分為確定性建模和隨機(jī)建模。八區(qū)T2s砂礫巖體橫向變化快,儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng),難以得到反映地下儲(chǔ)層真實(shí)變化情況的確定性模型。因此,采用隨機(jī)建模的方法建立三維相模型。

2.1 沉積微相模型的建立

沉積微相控制著砂礫巖體的垂向疊置形式與側(cè)向連通性,不同相帶的砂礫巖體比同類相帶的砂礫巖體物性變化更大,這在一定程度上影響了儲(chǔ)層物性參數(shù)的展布方向和分布規(guī)律,是造成儲(chǔ)層強(qiáng)非均質(zhì)性的主要原因之一。根據(jù)沉積物粒度分析、巖心觀察,結(jié)合測(cè)井曲線特征及砂礫巖體分布特征,對(duì)研究區(qū)的沉積微相進(jìn)行了劃分和對(duì)比。八區(qū)T2s屬于扇三角洲沉積,可劃分為扇三角洲前緣、前扇三角洲兩個(gè)亞相,扇三角洲前緣發(fā)育有水下分流河道、河口壩、支流間灣和前緣席狀砂。

在隨機(jī)模擬的各種方法中,截?cái)喔咚鼓M方法適合于相帶呈排序分布的沉積相模擬,其基本思路是通過(guò)一系列門檻值及截?cái)嘁?guī)則對(duì)三維連續(xù)變量進(jìn)行截?cái)喽㈦x散變量的三維空間分布。由于模擬目標(biāo)的分布取決于一系列門檻值對(duì)連續(xù)變量的截?cái)?所以模擬實(shí)現(xiàn)中的相分布將是排序的,即被模擬類型變量的順序是固定的。因此,該方法適合于研究區(qū)扇三角洲這一類相帶呈排序分布的沉積相模擬。

截?cái)喔咚鼓M的門檻值是通過(guò)相比例曲線確定的,先通過(guò)井?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)并繪制垂向各相類型體積百分比曲線,再查看垂向上相比例變化規(guī)律,并根據(jù)體積百分比曲線編制各相類型隨深度變化的概率函數(shù)曲線(圖2)。

圖2 八區(qū)垂向沉積相概率統(tǒng)計(jì)及概率曲線

在沉積微相建模時(shí),依照層次建模的原則,分相帶分級(jí)別建模。先采用截?cái)喔咚鼓M的方法模擬出扇三角洲前緣和前扇三角洲亞相 (圖3),然后在扇三角洲前緣亞相的內(nèi)部,模擬各個(gè)微相,得到最終的沉積微相三維模型。在模擬扇三角洲前緣內(nèi)部的各個(gè)微相時(shí),采用基于目標(biāo)的隨機(jī)模擬方法,根據(jù)已有的地質(zhì)認(rèn)識(shí)限定模擬對(duì)象的規(guī)模和形態(tài),較好地再現(xiàn)地質(zhì)體的幾何形態(tài)。在模擬過(guò)程中,將支流間灣作為背景相;水下分流河道定義為平面,呈條帶狀,且橫截面為頂平底凸的形態(tài);河口壩定義為平面呈橢圓形且橫截面為底平頂凸的形態(tài) (表1),從而實(shí)現(xiàn)沉積微相的準(zhǔn)確模擬 (圖4)。

表1 八區(qū)T2s1(1)3沉積微相模擬參數(shù)

圖3 八區(qū)T2s1(1)3沉積亞相三維模型

圖4 八區(qū)T2s1(1)3沉積微相三維模型

2.2 巖石相模型的建立

克拉瑪依油田八區(qū)T2s為近物源快速堆積、巖性變化快的礫巖油藏,巖石類型主要為細(xì)礫巖、砂礫巖、粗砂巖、細(xì)砂巖和泥巖。研究區(qū)取心井巖心分析結(jié)果表明,不同的巖石類型物性差異較大。小礫巖的孔隙度分布范圍在8.40%～20.36%,平均值為14.97%,滲透率分布范圍在0.16～403.03mD,平均值19.40mD;粗砂巖的孔隙度分布在13.40%～20.30%,平均值為16.85%,滲透率分布在5.23～2530.0mD,平均值為115.0mD。巖性的差異造成了儲(chǔ)集空間及儲(chǔ)層分布規(guī)律的差異,因此,準(zhǔn)確而合理的巖石相模型是建立儲(chǔ)層參數(shù)模型的必要前提。為便于建模,將研究區(qū)巖石類型簡(jiǎn)化為3大類巖石相:礫巖相、砂巖相及泥巖相,儲(chǔ)集體主要發(fā)育于礫巖相和砂巖相。

在建立巖相模型時(shí),采用基于目標(biāo)的模擬方法,充分利用基礎(chǔ)地質(zhì)研究建立的定量地質(zhì)知識(shí)庫(kù),分別按不同建模層、不同巖相類型,設(shè)置各相幾何特征參數(shù),包括厚度、長(zhǎng)度、寬度以及展布方向等 (表2、表3),建立八區(qū)T2s巖石相三維模型(圖5)。

表2 八區(qū)T2s砂巖模擬參數(shù)

表3 八區(qū)T2s礫巖模擬參數(shù)

2.3 成因巖石相模型的建立

由于礫巖油藏的儲(chǔ)集層受沉積微相和巖相共同控制,若采用單一的沉積微相模型進(jìn)行相控建模,則無(wú)法區(qū)分水下分流河道內(nèi)部的砂巖和礫巖,模擬結(jié)果不能體現(xiàn)同一微相內(nèi)部巖性差異對(duì)儲(chǔ)層的影響;若采用單一的巖石相模型進(jìn)行相控,就忽略了水下分流河道砂巖和河口壩砂巖的區(qū)別。大量的油田開發(fā)和生產(chǎn)實(shí)踐證明,不同相帶類型的砂體比同類相帶砂體的巖石物理性質(zhì)變異性更強(qiáng)烈。因此,單一沉積微相模型或巖石相模型都有其各自的局限性。

圖5 八區(qū)巖石相三維模型

對(duì)礫巖油藏而言,單純地用沉積微相或巖石相,已經(jīng)不能滿足對(duì)儲(chǔ)層全面精細(xì)刻畫的需求。筆者從多角度綜合分析相控因素,將沉積微相劃分與巖石相劃分相結(jié)合(表4),二者耦合形成新的 “成因巖石相”,用來(lái)精細(xì)表征礫巖油藏的儲(chǔ)層特征。

成因巖石相模型的建立,是將沉積微相模型和巖石相模型耦合的過(guò)程。首先取微相模型的前扇三角洲、支流間灣與巖石相模型泥巖相的并集,定義為成因巖石相模型中的泥巖,再對(duì)微相模型的水下分流河道、河口壩分別與巖石相模型的砂巖、礫巖取交集,得到沉積微相-巖石相的復(fù)合模型 (圖6),成因巖石相模型不僅刻畫了礫巖油藏同一巖性內(nèi)部不同成因類型的儲(chǔ)層,還反映了同一微相內(nèi)部的巖性變化,很好地表征了儲(chǔ)層的非均質(zhì)性。

表4 沉積微相-巖石相耦合劃分方案

圖6 八區(qū)成因巖石相三維模型

從成因巖石相模型可以看出,扇三角洲主體以水下分流河道為主,呈條帶狀分布。在水下分流河道內(nèi)部,砂巖較礫巖更為發(fā)育,砂巖多位于水下分流河道末端,礫巖體大多發(fā)育在水下分流河道分叉處。砂礫巖體與上覆巖層和下伏巖層多呈突變接觸,側(cè)向連續(xù)性較差。河道間以一些薄砂層相連接。河口壩數(shù)量較少,巖性以礫巖為主。在同一個(gè)河口壩內(nèi)部,礫巖多發(fā)育于河口壩頂端,砂巖則多分布于河口壩底部,反映了河口壩自下而上巖性變粗的反韻律特征。

3 成因巖石相控制下的儲(chǔ)層參數(shù)建模

儲(chǔ)層參數(shù)模型能反映儲(chǔ)層物性在三維空間的變化和分布,主要包括儲(chǔ)層孔隙度、滲透率模型。礫巖油藏的物性受沉積微相和巖石相共同控制,因而在相控建模時(shí),按傳統(tǒng)方法用單一的沉積微相或巖石相模型約束建模,都不能全面地體現(xiàn)儲(chǔ)層物性變化和強(qiáng)非均質(zhì)性。針對(duì)克拉瑪依油田礫巖油藏的特點(diǎn),該次儲(chǔ)層參數(shù)建模以沉積微相-巖石相模型為約束條件進(jìn)行復(fù)合相控,采用序貫高斯模擬的方法進(jìn)行孔隙度和滲透率的模擬,建立了八區(qū)T2s13(1)孔隙度、滲透率三維模型 (圖7)。

圖7 八區(qū)單層儲(chǔ)層參數(shù)三維模型

通過(guò)單一相控與復(fù)合相控建立的孔隙度模型對(duì)比 (圖8),可以看出沉積微相相控建立的模型(圖8(c))能體現(xiàn)水下分流河道的連續(xù)性,但無(wú)法反映河道內(nèi)部砂礫巖巖性界面對(duì)儲(chǔ)層物性的影響;巖石相相控建立的模型 (圖8(d))對(duì)巖性界面的體現(xiàn)較為明顯,但孔隙度數(shù)值在同一條河道內(nèi)部出現(xiàn)了間斷,沒有體現(xiàn)出沉積模式對(duì)儲(chǔ)層的控制。成因巖石相相控的結(jié)果 (圖8(b))則較好地反映出巖性界面和地質(zhì)模式。這種復(fù)合相控法建立的儲(chǔ)層參數(shù)模型,揭示了同一微相不同巖石相帶之間儲(chǔ)層巖性、物性上的差異,為油藏?cái)?shù)值模擬提供了更為可靠的地質(zhì)模型。

圖8 成因巖石相與各相控孔隙度模型的局部切片

4 結(jié)論

1)礫巖油藏的儲(chǔ)層物性受沉積微相和巖石相共同影響,單一的沉積微相或巖石相模型不能全面地體現(xiàn)儲(chǔ)層差異性,僅用沉積微相或巖石相的傳統(tǒng)相控方法不適用于礫巖油藏的儲(chǔ)層精細(xì)表征。

2)針對(duì)扇三角洲前緣礫巖油藏巖性、物性變化快的特點(diǎn),將沉積微相模型和巖石相模型耦合得到的成因巖石相模型,不僅精細(xì)刻畫了礫巖油藏相同巖性不同成因類型的儲(chǔ)層,還反映了同一微相內(nèi)部的巖性變化,大大提高了礫巖油藏非均質(zhì)儲(chǔ)層的建模精度。

3)應(yīng)用成因巖石相模型對(duì)礫巖油藏進(jìn)行復(fù)合相控的儲(chǔ)層參數(shù)建模方法,更準(zhǔn)確地反映了砂礫巖儲(chǔ)層孔隙度、滲透率的三維空間展布,很好地表征了儲(chǔ)層的強(qiáng)非均質(zhì)性。為油藏的開發(fā)調(diào)整及剩余油分布預(yù)測(cè)提供了參考,對(duì)同類地質(zhì)特征的儲(chǔ)層建模具有借鑒意義。

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[編輯]鄧?yán)?/p>

TE122.2

A

1000-9752(2014)02-0034-06

2013-08-20

國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05015)。

索超(1988-),男,2010年中國(guó)石油大學(xué) (北京)畢業(yè),碩士生,現(xiàn)主要從事油氣藏開發(fā)地質(zhì)方面的研究工作。