陳景陽，胡偉巖，趙衛(wèi)平，王 濤

（1.中海油研究總院，北京 100028；2.中海油東南亞分公司，印度尼西亞 雅加達(dá) 12190）

印尼C油田三維地質(zhì)模型的創(chuàng)建與分析

陳景陽1，胡偉巖2，趙衛(wèi)平1，王 濤1

（1.中海油研究總院，北京 100028；2.中海油東南亞分公司，印度尼西亞 雅加達(dá) 12190）

印尼C油田為開發(fā)后期的老油田，如何進(jìn)行三維地質(zhì)模型的建立與運用是現(xiàn)階段油田挖潛的關(guān)鍵。在層序地層學(xué)、沉積學(xué)、地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)等理論基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)有巖心、鉆井、地震等資料，采用隨機(jī)模擬方法，建立了精細(xì)的構(gòu)造模型、地質(zhì)約束下的微相模型和相控儲層物性模型。通過地質(zhì)建模，重新評估了油田采出程度，而沉積微相模型細(xì)化了沉積微相展布以及隔夾層分布，進(jìn)一步明確了河道邊緣類微相如決口扇、天然堤以及分布較穩(wěn)定的隔夾層下部仍存在較高的剩余油潛力。三維地質(zhì)模型的建立為后期剩余油研究打下了堅實基礎(chǔ)。

三維地質(zhì)模型；沉積相；相控建模；印尼C油田

C油田位于印度尼西亞Java海西北部第三紀(jì)形成的Sunda弧后裂谷盆地中[1]。主要目的層是漸新統(tǒng)Ta組的河流相砂巖儲層，包含4個中期沉積旋回[2]：上部為曲流河砂巖儲層，正旋回，以細(xì)砂—粉砂巖為主，分選中等—差，頂部含煤層和粉砂質(zhì)泥巖互層；儲層中下部則為辮狀河砂巖儲層，以含礫砂巖為主，分布廣泛，含薄層洪泛平原泥巖夾層。圈閉類型為大型斷鼻構(gòu)造，控邊斷層呈北東—南西展布，構(gòu)造形態(tài)寬緩，高點位于構(gòu)造東南部，主體區(qū)斷層欠發(fā)育，各小層的平面構(gòu)造形態(tài)基本一致。該油田發(fā)現(xiàn)于1970年，經(jīng)過40多年的混合開采，目前已處于開發(fā)后期，表現(xiàn)為地層壓力低、綜合含水率高等特點。現(xiàn)階段主要任務(wù)是充分評估油田的剩余油潛力，為后期挖潛打下基礎(chǔ)。

1 關(guān)鍵地質(zhì)問題和技術(shù)流程

剩余油研究的關(guān)鍵任務(wù)之一是建立精細(xì)的三維地質(zhì)模型，在精細(xì)構(gòu)造模型、地質(zhì)約束下的微相模型和相控儲層物性模型的基礎(chǔ)上（圖1），明確控制剩余油分布的關(guān)鍵地質(zhì)因素如儲層中隔夾層的具體分布，為后期剩余油挖潛打下基礎(chǔ)。因此，三維地質(zhì)模型中相控隨機(jī)模型是地質(zhì)建模的關(guān)鍵?；趲r心描述的認(rèn)識成果，明確了研究區(qū)內(nèi)各沉積微相的地質(zhì)特征。同時在高精度層序地層格架的約束下，運用泥質(zhì)含量、孔隙度等連續(xù)性參數(shù)，通過建立不同微相的門檻值得到各單井微相的垂向連續(xù)分布，同時運用變差函數(shù)及各小層沉積微相平面趨勢約束，通過相控建模再現(xiàn)三維立體空間內(nèi)各小層的沉積微相具體展布。

該方法兼顧了沉積微相地質(zhì)定性描述或巖相定量建模[3]的優(yōu)點，在變差函數(shù)和地質(zhì)約束下，運用隨機(jī)模擬算法，提供了地質(zhì)模型在一定范圍內(nèi)的幾種可能的隨機(jī)實現(xiàn)，產(chǎn)生了若干等概率的儲層結(jié)構(gòu)和屬性空間分布模型，而各種模型之間的差別則體現(xiàn)了空間的不確定性。因此，該模型更有助于雕刻河流相儲層內(nèi)復(fù)雜的砂體對接關(guān)系及其之間的薄隔夾層的展布特征，能更有效地反映由于相帶變化或者物性變化造成的儲層非均質(zhì)性，對后期剩余油挖潛更具有指導(dǎo)意義。

圖1 三維地質(zhì)建模流程Fig.1 3D geological modeling flowchart

2 三維地質(zhì)模型的創(chuàng)建

2.1 精細(xì)構(gòu)造模型

構(gòu)造模型是相控建模的前提。構(gòu)造建模包括層位建模和斷層建模。斷層建模中，斷層數(shù)據(jù)來自于三維地震解釋成果，采用一系列線性三點式斷層柱來建立斷面。三點式斷層柱相比兩點式而言能最大程度的保留斷層傾角信息，減少過多的人為干預(yù)，同時避免五點式斷層柱運算的復(fù)雜性，因此，三點式斷層柱更能兼顧地質(zhì)要求和運算的難易程度。斷層模型關(guān)鍵是斷面間的交接關(guān)系分析以及后續(xù)對三點式斷層柱平面網(wǎng)格化結(jié)果的檢驗。斷層交接關(guān)系需要參考斷層走向以及主控斷層和次要斷層之間的交接關(guān)系，網(wǎng)格化關(guān)鍵是網(wǎng)格方向的設(shè)定，需要綜合考慮斷層走向及算法的可操作性。速度建模中速度資料需要綜合考慮單井時深關(guān)系和地震速度譜資料。運用單井計算的單層平均速度模型完成對斷層模型和構(gòu)造圖的時深轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后再利用單井分層數(shù)據(jù)對構(gòu)造圖進(jìn)一步約束校正，并進(jìn)行人為檢查，去掉畸異值。

由于受地震資料品質(zhì)限制，目的層Ta頂可全區(qū)追蹤解釋。在目的層頂?shù)臉?gòu)造圖基礎(chǔ)上（圖2），運用來自單井層序地層解釋的每個小層等厚圖數(shù)據(jù)來制作其他各小層的構(gòu)造圖。為了提高建模精度，在建模過程中進(jìn)行高分辨層序地層分析，即應(yīng)用高分辨率層序地層學(xué)原理確定等時界面。研究區(qū)將目的層劃分為4個中期旋回，22個短期旋回。針對不同層位間地層厚度大小分別設(shè)定垂向網(wǎng)格精度，可減小等厚或等比例網(wǎng)格化的隨意性，考慮每個小層內(nèi)垂向砂體或者分割層的厚度，最終使各層垂向精度大約設(shè)置為0.5 m，而橫向精度在模型初始建立時依據(jù)井距大小以及運算速度設(shè)置為50 m×50 m，實踐證明在屬性粗化時該精度能有效區(qū)分出垂向各微相的差異性，能更客觀高效地反映儲層的非均質(zhì)性以及隔夾層的分布。

圖2 目的層頂構(gòu)造圖（Zone1頂）Fig.2 structural map of target layer roof

2.2 地質(zhì)約束下沉積微相模型

巖心分析成果揭示該區(qū)沉積相為河流相儲層[2,4]，據(jù)層序地層學(xué)研究成果，從上到下劃分為四個中期旋回即Zone1-4，其中Zone1具有曲流河特征，Zone2-4為辮狀河特征。Zone1主要發(fā)育河道、邊灘、決口扇和天然堤及泛濫平原等微相。河道具有典型的正韻律鐘形特征，決口扇對應(yīng)于反旋回的漏斗形特征。砂地比平均約50%～60%，砂巖粒度為細(xì)—中砂巖，分選中等，巖心上可見槽狀交錯層理和爬升層理，河道底部沖刷面清晰可見。Zone2-4主要發(fā)育以河道、心灘及洪泛平原等微相。河道和心灘測井曲線以箱形特征為主。河道分布廣泛，底部具有沖刷構(gòu)造，河道間發(fā)育薄的洪泛平原泥巖。砂地比為80%～90%，砂巖主要為中—粗砂巖，礫巖常見，之間發(fā)育細(xì)砂巖、粉砂巖和頁巖隔夾層。

傳統(tǒng)沉積相解釋研究往往限定于某一層位，以定性為主，注重平面上相帶的變化規(guī)律，考慮本區(qū)小層較多，如果逐層進(jìn)行沉積相描述，勢必存在耗時性強(qiáng)、效率低下的缺點，并且不能準(zhǔn)確反映各小層沉積微相的垂向過渡關(guān)系。而通常的巖相建模基于泥質(zhì)含量的差異性將巖石劃分為三類即砂巖、粉砂巖和泥巖，該方法以定量為主，所建模型缺少地質(zhì)概念，不能充分反映儲層的相控變化規(guī)律。為解決上述定性與定量沉積相建模中的矛盾，將各沉積微相進(jìn)行分類和定量化。將單井相中的河道、邊灘和心灘微相劃歸為一類儲層即河道灘壩相砂巖；決口扇、天然堤微相劃為另外一類儲層即河道邊緣相砂巖。根據(jù)巖性又將其細(xì)化為兩個子類，一類是砂巖型邊緣相，另一類是粉砂巖型邊緣相；第三種微相則為泛濫平原相，主要為泥巖類非儲層。將連續(xù)變量如泥質(zhì)含量作為各微相劃分的門檻，通過與沉積微相的定性對比分析，泥質(zhì)含量小于15%通常為河道灘壩相；泥質(zhì)含量15%～35%為河道邊緣相，其中又按照孔隙度是否大于15%劃分兩個子類，即孔隙度大于15%為砂巖型邊緣相，而小于15%為粉砂巖型邊緣相；而泥質(zhì)含量大于35%的為泛濫平原泥巖相。實踐證明這種簡化既參考了沉積微相的定性特征，同時又參考了巖相建模的優(yōu)點，即細(xì)化和定量了沉積微相，能將兩者優(yōu)點更好地結(jié)合在一起，更有利于刻畫儲層的非均質(zhì)性。

變差函數(shù)是地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)的基本工具，在進(jìn)行沉積相建模之前，先對各小層的不同微相進(jìn)行變差函數(shù)分析，其核心是確定各微相不同方向的變程。本次變差函數(shù)分析采用的是上述解釋的四種微相，長短變程反映同一種微相內(nèi)部的變化，搜索半徑為其在沉積相圖上的最大延展長度，一般認(rèn)為各種沉積微相主變程的方向與物源方向具有相關(guān)性，次變程的方向與主變程方向垂直，垂向變程方向即為默認(rèn)值0；各類變程的大小可通過不斷調(diào)整擬合出與實際地質(zhì)情況相符的變差函數(shù)曲線來求?。▓D3）。變差函數(shù)公式為：

式中：γ（h）為變差函數(shù)值，h為區(qū)域化變量中兩采樣點之間的間距，N為兩采樣點間點對數(shù)目，Z（xi）為一采樣點觀測值，Z（xi+h）為與Z（xi）相距h的另一采樣點觀測值。

圖3 河道灘壩相變差函數(shù)分析Fig.3 variate difference analysis of river channel bar facies

本模型選取常用的序貫指示算法進(jìn)行微相模型計算[5]，既可以用于離散變量又可以用于離散化的連續(xù)變量，最大的優(yōu)點是可以模擬復(fù)雜各向異性的地質(zhì)現(xiàn)象和連續(xù)性分布的極值。對于上述具有連續(xù)性分布沉積微相，可根據(jù)不同層位不同微相的變差函數(shù)建立其各自的各向異性模擬圖像。計算的同時利用每小層凈砂巖分布輪廓圖或者各層沉積微相邊界圖作為平面約束趨勢面進(jìn)行各沉積微相建模范圍的控制。之所以采用上述趨勢面進(jìn)行約束的原因在于一方面能保證更好與井點數(shù)據(jù)吻合，另一方面能提供沉積趨勢，使微相展布與變差函數(shù)分析中變程大小或方向的設(shè)置相匹配，克服序貫指示模擬不易恢復(fù)目標(biāo)體的幾何形態(tài)的缺點[6]，第三是減少在沒有井鉆遇時數(shù)據(jù)的隨機(jī)性，最終得出各小層在橫向上的沉積微相模型（圖4）。另外趨勢面主要來自單井?dāng)?shù)據(jù)的原因是目的層上部煤巖穩(wěn)定發(fā)育，造成下伏地層的地震分辨率降低，利用地震反演等物探手段雕刻砂體分布變得十分困難。

圖4 沉積微相平面分布圖（Zone2C頂）Fig.4 Sedimentary microfacies map(top of Zone2C)

2.3 相控儲層物性模型

儲層建模另一個重要的方面就是建立表征孔隙度、滲透率等儲層屬性的三維空間分布及變化模型。建立儲層參數(shù)模型的目的之一就是要通過對孔隙度、滲透率的定量研究，準(zhǔn)確界定有利儲層的空間位置及其分布范圍，同時刻畫宏觀儲層的層間、層內(nèi)和平面非均質(zhì)性。在隨機(jī)建模中，通常把物性參數(shù)作為連續(xù)型變量處理，連續(xù)型變量可采用序貫高斯模擬、模擬退火算法、分形隨機(jī)域法等隨機(jī)模擬方法生成更加符合地質(zhì)規(guī)律的物性參數(shù)模型[7]。本次儲層屬性模型建立的思路是應(yīng)用測井資料解釋成果，在構(gòu)造地層格架模型和沉積微相模型的約束下，在孔隙度和滲透率變差函數(shù)分析的基礎(chǔ)上，采用序貫高斯模擬算法完成對孔滲物性參數(shù)的建模（圖5），從而得到儲層參數(shù)分布的三維數(shù)據(jù)體。含水飽和度則不能簡單利用單井資料，不同年代的鉆井因為不同水侵的影響，實鉆時的含水飽和度已不再是原始地層含水飽和度，因此采用常用的J函數(shù)—Sw關(guān)系進(jìn)行飽和度求取，J函數(shù)依賴孔滲模型、原始油水界面，本次J—Sw關(guān)系式則主要來自巖心壓汞資料，最終通過該關(guān)系式計算可得到整個油田的含水飽和度模型。

圖5 儲層物性平面分布圖（Zone2C頂，左為孔隙度，右為滲透率）Fig.5 Reservoir property map(top of Zone2C,left:porosity,right:permeability)

3 地質(zhì)模型的分析

在上述三維地質(zhì)模型的基礎(chǔ)上，基于孔隙度模型可以計算凈毛比參數(shù)，之后可通過計算巖石毛體積、凈毛比、孔隙度、含水飽和度和原油體積系數(shù)等參數(shù)計算原始地質(zhì)儲量[8]。根據(jù)油田歷年產(chǎn)量數(shù)據(jù)，現(xiàn)今油田采出程度約為36%，參考周邊油田40%的采收率，顯示該油田仍然有一定的潛力可挖。

通過三維微相和物性模型，平面上可以直觀顯示各小層的微相展布特征和砂體連通性、側(cè)向尖滅以及物性的變化情況等。通過垂直剖面或過井剖面則可以觀察儲層參數(shù)的井間變化、砂體的井間連通關(guān)系、隔夾層分布以及儲層層間的非均質(zhì)性等（圖6）。砂體受沉積微相的控制作用明顯，具體來說，河道灘壩相砂體在平面展布、連通性和物性等方面均優(yōu)于其它微相砂體。結(jié)合單井生產(chǎn)資料，可以發(fā)現(xiàn)河道、邊灘和心灘等微相砂體受水洗程度高，而河道邊緣類微相如決口扇、天然堤等則存在剩余油。另外在分布較穩(wěn)定的隔夾層下部如Zone1旋回內(nèi)還存在較高的剩余油潛力。

圖6 沉積相（左）和孔隙度（右）剖面圖Fig.6 Profile of sedimentary facies(left)and porosity(right)

4 結(jié)論

通過對印尼海上C油田精細(xì)三維地質(zhì)模型的建立，對海外尤其是海上處于開發(fā)后期老油氣田的剩余油研究具有借鑒意義。在前期地質(zhì)和物探研究的基礎(chǔ)上，建立了精細(xì)的構(gòu)造模型，并充分考慮沉積微相和巖相的解釋成果，建立了受地質(zhì)約束的沉積微相模型，以及相控下的儲層物性模型。利用該模型重新評估了油田采出程度，細(xì)化了沉積微相的展布以及隔夾層分布，進(jìn)一步明確了河道邊緣類微相如決口扇、天然堤以及分布較穩(wěn)定的隔夾層下部仍存在較高的剩余油潛力。通過精細(xì)三維地質(zhì)模型的建立為后期剩余油研究打下了堅實的基礎(chǔ)。

[1]劉新穎，鄧宏文，王紅亮，等.印尼Sunda盆地裂陷期層序地層與沉積充填特征[J].沉積學(xué)報，2009，27（2）：280-288.

[2]胡詠，于興河，胡光義，等.印尼C油田儲層層序地層分析與沉積相研究[J].中國海上油氣，2006，18（1）：17-21.

[3]裘懌楠.儲層地質(zhì)模型[J].石油學(xué)報，1991，12（4）：55-262.

[4]于興河.碎屑巖系油氣儲層沉積學(xué)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2002：18-225.

[5]于興河，李劍峰.碎屑巖系儲層地質(zhì)建模與計算機(jī)模擬[M].北京：地質(zhì)出版社，1996：1-275.

[6]吳勝和，張一偉，李恕軍，等.提高儲層隨機(jī)建模精度的地質(zhì)約束原則[J].石油大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2001，25（1）：55-58.

[7]段天向，劉曉梅，張亞軍，等.Petrel建模中的幾點認(rèn)識[J].巖性油氣藏，2007，19（2）：102-107.

[8]高博禹，孫立春，胡光義，等.基于砂控地質(zhì)建模和MonteCarlo模擬的儲量評價方法[J].中國海上油氣，2009，21（2）：109-112.

（編輯 嚴(yán)駿）

Establish and analysis of 3D geological model of C oil field in Indonesia

Chen Jingyang1,Hu Weiyan2,Zhao Weiping1and Wang Tao1
(1.CNOOC,Beijing 100028,China;2.Southeast Asia Company of CNOOC,Djakarta 12190,Indonesia)

It has been proven that C oilfield in Indonesia is at the late stage of development.How to build a subtle reasonable threedimensional geological model is the major job at the present stage of remaining oil study.According to the core,wells and seismic data,the subtle structure model,geological constrained microfacies model and facies-constrained property model were established by using the stochastic simulation method at the theory of stratigraphy,sedimentary and geostatistics.By the geological model,the recovery degree was reappraised.Meanwhile,the distribution of the sedimentary microfacies and the interlayer were detailed by sedimentary microfacies to further indicate that potential of remaining oil existed at some microfacies like crevasse fan,levee and some sands under the regional interlayer.The establish of 3D geological model laid a foundation for the studying of the remaining oil distribution.

3D geological model,sedimentary facies,facies-constrained stochastic modeling,C oil field in Indonesia

TE343

：A

2015-04-17。

陳景陽（1981—），男，工程師，碩士，油氣成藏研究。