李承龍

(東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江 大慶 163318)

研究區(qū)為大慶油田北三西區(qū)，位于長(zhǎng)恒薩爾圖油田內(nèi)，研究區(qū)內(nèi)斷層較多，斷層間距較大，而且斷層都是正斷層。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)儲(chǔ)層構(gòu)型的研究主要包含在現(xiàn)代沉積和露頭兩個(gè)方面，成果較多，但是對(duì)地下儲(chǔ)層構(gòu)型的認(rèn)知較少，很少能夠把三維建模與儲(chǔ)層構(gòu)型結(jié)合起來(lái)。本研究首先對(duì)高彎曲分流河道砂體內(nèi)部構(gòu)型進(jìn)行解剖［1－5］，其次在對(duì)其建立地質(zhì)模型。按照層次約束的原則，研究區(qū)高彎曲分流河道砂體內(nèi)部構(gòu)型解剖分復(fù)合河道、單河道、點(diǎn)壩、側(cè)積體四個(gè)層次進(jìn)行構(gòu)型解剖。

1 復(fù)合微相表征

首先依據(jù)砂體厚度、自然電位曲線幅度以及旋回特征對(duì)單井進(jìn)行微相識(shí)別，在曲流型河道沉積模式和相序定律的指導(dǎo)下采用單井相分析－砂體厚度預(yù)分析－沉積微相平面展布分析的研究思路，組合沉積微相(復(fù)合河道、溢岸及泛濫平原)平面分布。薩Ⅱ1+2b小層平面微相展布見(jiàn)圖1。

圖1 薩Ⅱ1+2b小層平面微相展布

2 單河道的識(shí)別

在模式認(rèn)知的基礎(chǔ)上才能進(jìn)行構(gòu)型分析［6］。現(xiàn)在，對(duì)模式研究和了解的方法只有利用現(xiàn)代沉積、露頭以及密井網(wǎng)區(qū)的小井距數(shù)據(jù)來(lái)獲得，利用目前現(xiàn)有研究資料，基于研究區(qū)單河道規(guī)模和識(shí)別標(biāo)志，根據(jù)大慶油田密井網(wǎng)數(shù)據(jù)，總結(jié)了兩類存在于復(fù)合河道結(jié)構(gòu)內(nèi)部的單河道的三維空間組合模式:①同層不同期，即同一單層不同時(shí)間段內(nèi)多個(gè)單河道疊加，每條河道內(nèi)又包含1個(gè)或多個(gè)點(diǎn)壩(圖2A、B)?，F(xiàn)在在地層對(duì)比過(guò)程中最小的的對(duì)比單元是單層，每個(gè)單層內(nèi)部單河道的形成時(shí)間是不同的，在此模式中，根據(jù)單河道的識(shí)別標(biāo)志，各單河道的頂面層位高程存在差異或各單河道規(guī)模不同，因此稱為同層不同期單河道，對(duì)于這些不同時(shí)期形成的以及層位高低有差異的河道砂體而言，同樣可以發(fā)育成局部范圍內(nèi)的側(cè)向拼合體;②同層同期，即在一個(gè)單層內(nèi)，多個(gè)單河道在相同的時(shí)間段內(nèi)疊加，而且在河道里面還存在點(diǎn)壩 (圖2C)。在此模式中，每個(gè)單河道的頂面的高度相差無(wú)幾，這些河道在不同位置上但相同時(shí)間段內(nèi)形成的，單河道之間存在溢岸砂體、泛濫平原或者是最末一期的廢棄河道沉積。

圖2 復(fù)合河道內(nèi)部單河道空間分布模式類型

表1 SⅡ1+2b層研究區(qū)目的層河道各參數(shù)統(tǒng)計(jì)

研究區(qū)的壓實(shí)系數(shù)為1.1，校正單一向上變細(xì)的旋回厚度，可知研究區(qū)目的層位的單一旋回厚度2.5～5.8 m，平均4.28 m。

根據(jù)Leeder以及Lorenz等經(jīng)驗(yàn)公式，綜合密井網(wǎng)連井剖面分析統(tǒng)計(jì)，從而計(jì)算出研究區(qū)塊中研究層位單一的、可活動(dòng)的河道寬度和單一的曲流帶寬度(表1)。

對(duì)單一河道的劃分，主要是精準(zhǔn)判斷河道邊界?；谥八f(shuō)的兩期河道組合模式，借鑒已有的研究分析成果，利用同層不同期與同層同期這兩種分布模式分別明確研究區(qū)單一河道邊界的五種識(shí)別標(biāo)志:

(1)同層不同期單河道的識(shí)別標(biāo)志

①河道砂體頂面層位高程差異

同一個(gè)單層內(nèi)部，可能存在發(fā)育時(shí)間不相同的河道，所以同一個(gè)單層內(nèi)部的河道砂體，其頂面層位的相對(duì)高程會(huì)有不同。

②兩期河道側(cè)向疊置

發(fā)育較晚的河道對(duì)發(fā)育較早的河道側(cè)向切割，在一定范圍內(nèi)存在這種特點(diǎn)，可看做是兩期河道側(cè)向疊置。

(2)同層同期單河道的識(shí)別標(biāo)志

①河間沉積

同一時(shí)間地層單元內(nèi)發(fā)育的同期次兩條河道，由于側(cè)向拼合可形成復(fù)合河道，以研究區(qū)內(nèi)薩Ⅱ1+2b單層為例，北面方向存在為2個(gè)河道，至南部河道疊置為復(fù)合河道。在這種情況下，兩河道之間可發(fā)育細(xì)粒的河間沉積。不連續(xù)分布的河間沉積(河間泥或溢岸沉積)正是不同單一河道分界的標(biāo)志。

②廢棄河道

廢棄河道是單一河道砂體邊界的重要標(biāo)志。根據(jù)廢棄河道的成因，在曲流帶內(nèi)部，廢棄河道代表一個(gè)點(diǎn)壩的結(jié)束，而最后一期廢棄河道則代表一次性河流沉積作用的改道，于是可以依據(jù)廢棄河道區(qū)分出不同的河道砂體。但是，僅僅利用廢棄河道判斷單河道邊界還存在很大的缺陷，在實(shí)際研究過(guò)程中，為了能夠進(jìn)一步準(zhǔn)確的分辨出單一河道的邊界，還應(yīng)當(dāng)綜合其余判斷單河道邊界的因素，但是，廢棄河道能夠獨(dú)立的作為識(shí)別點(diǎn)壩的標(biāo)志。

③河道砂體曲線特征區(qū)域差異

測(cè)井曲線特征的變化，是由很多因素決定的，例如，河道的不同，決定了河道的水動(dòng)力強(qiáng)度不相同，河道的水流速都不相同，河道的規(guī)模不相同，引起測(cè)井曲線特征發(fā)生變化。辨別不同河道的明顯標(biāo)志是在不同河道主流線上曲線的差異性。

在剖面上，如果同一時(shí)間地層單元內(nèi)河道砂體沉積厚度連續(xù)出現(xiàn)“厚－薄－厚”特征，那么河道砂體間一定有單河道邊界。

經(jīng)過(guò)估算，研究區(qū)薩Ⅱ1+2b單元單一河道帶的平均寬度574m，實(shí)際河道寬度600 m左右，二者相差26 m，因此研究區(qū)復(fù)合河道即為單一河道。

3 點(diǎn)壩識(shí)別

點(diǎn)壩分為兩種，一種是復(fù)合點(diǎn)壩，一種是單一點(diǎn)壩。對(duì)點(diǎn)壩進(jìn)行識(shí)別，其標(biāo)志主要包含砂體厚度大、緊鄰廢棄河道分布以及沉積層序上的正韻律這幾個(gè)方面。本次研究主要應(yīng)用Leeder的經(jīng)驗(yàn)公式(公式1):

式中，w為河流滿岸寬度，m;h為河流滿岸深度，m。

吳勝和教授利用全球衛(wèi)星照片觀察，收集了16條河典型曲流河段的相關(guān)資料，并對(duì)其做了很深入的研究，還對(duì)點(diǎn)壩規(guī)模和河流滿岸寬度做了精細(xì)的回歸分析，得出點(diǎn)壩規(guī)模和河流滿岸寬度滿足正相關(guān)關(guān)系，同時(shí)相關(guān)性也較好(公式2)。

式中，l為點(diǎn)壩寬度，m;w為河流滿岸寬度，m。

薩Ⅱ1+2b沉積單元研究區(qū)復(fù)合點(diǎn)壩上部和下部的滿岸深度分別為5.8 m和5.1 m，根據(jù)公式(1)可知復(fù)合點(diǎn)壩上部和下部的河流滿岸寬度為101 m和83 m。根據(jù)公式(2)可以得出復(fù)合點(diǎn)壩上部和下部的點(diǎn)壩估算寬度為490 m和330 m。

根據(jù)廢棄河道所在的位置以及砂體厚度平面分布圖，在研究區(qū)識(shí)別出兩個(gè)完整的點(diǎn)壩，如圖3所示，其中綠線圈定的部分即為點(diǎn)壩，點(diǎn)壩的平均厚度約為4 m左右。點(diǎn)壩一(上部)砂體厚度2.1～5.8 m，寬度400 m，井控程度19口。點(diǎn)壩二(下部)砂體厚度3～5.1 m，寬度300 m，井控程度15口。

圖3 研究區(qū)薩Ⅱ1+2b點(diǎn)壩分布

4 點(diǎn)壩內(nèi)部結(jié)構(gòu)解剖

基于對(duì)點(diǎn)壩、廢棄河道的研究辨別，使得對(duì)點(diǎn)壩內(nèi)部的側(cè)積體和泥質(zhì)側(cè)積層的分布可以進(jìn)行更加精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)。對(duì)點(diǎn)壩進(jìn)行內(nèi)部的解剖，其實(shí)就是在單井上，基于對(duì)側(cè)積層和側(cè)積體的識(shí)別，在點(diǎn)壩內(nèi)部構(gòu)型模式指導(dǎo)下，對(duì)井間側(cè)積體(層)進(jìn)行組合，構(gòu)建點(diǎn)壩內(nèi)部構(gòu)型模型。

(1)側(cè)積夾層傾向判斷［7］

側(cè)積層總是向廢棄河道方向傾斜。從目前沉積模式可以看出，點(diǎn)壩內(nèi)部側(cè)積層的側(cè)積方向指向廢棄河道的凹岸(圖4)。研究區(qū)薩Ⅱ1+2b單元上下兩個(gè)點(diǎn)壩砂體側(cè)積方向大致呈150°夾角，側(cè)積方向明顯不同(圖5)。

圖4 松花江曲流河點(diǎn)壩與廢棄河道組合模式(衛(wèi)星照片)

圖5 研究區(qū)薩Ⅱ1+2b側(cè)積層傾向分布

(2)側(cè)積夾層傾角［8］

由于周期性的洪水作用，在兩次洪泛沉積事件間使細(xì)粒的懸浮物質(zhì)沉積在點(diǎn)壩砂體內(nèi)部，形成泥質(zhì)側(cè)積層，并呈一定角度分布。現(xiàn)階段，求取側(cè)積夾層傾角的方法均存在缺陷，不能夠準(zhǔn)確的計(jì)算傾角，所以側(cè)積夾層傾角的求取的方法還需要改善。

河床底形部位的緩陡程度，決定了側(cè)積層的傾角大小，所以河床底形部位的緩陡程度是側(cè)積層傾角模式的主要決定因子。所以，可以利用河流的寬深比來(lái)預(yù)測(cè)地下側(cè)積層的傾角。研究發(fā)現(xiàn)河流的寬深比與側(cè)積層陡區(qū)的角度有很好的相關(guān)性，二者呈指數(shù)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)可以達(dá)到0.9(式3)。

式中，y為側(cè)積層傾角;x為河流寬深比。

利用公式(3)計(jì)算出點(diǎn)壩砂體的側(cè)積夾層傾角，如表2所示。研究區(qū)側(cè)積夾層傾角在3°～5°范圍分布，北三西曲流河型砂體屬于寬淺型河流。

表2 研究區(qū)點(diǎn)壩砂體側(cè)積夾層傾角求取

(3)側(cè)積夾層間距

根據(jù)單井側(cè)積體厚度，能夠得到側(cè)積層的水平間距。兩個(gè)側(cè)積層沿其傾角延伸，會(huì)與點(diǎn)壩頂面相交。兩交點(diǎn)之間的距離在平面上的投影距離ΔL即為側(cè)積層的水平間距(圖6)。應(yīng)用此方法，測(cè)量得到研究區(qū)的側(cè)積層間距多為30～50 m，局部可達(dá)到40 m。

(4)單一側(cè)積體水平寬度

通過(guò)leeder公式Log(w)=1.54Log(h)+0.83(w為河流滿岸寬度，m;h為河流滿岸深度，m)得出薩Ⅱ1+2b平均河流滿岸寬度80～100 m左右，而單一側(cè)積體水平寬度(w1)約為河流滿岸寬度(w)的2/3，即60 m左右。

圖6 側(cè)積夾層間距識(shí)別示意

5 儲(chǔ)層三維構(gòu)型建模

曲流型河道儲(chǔ)層構(gòu)型三維建模，具有以下特點(diǎn):①在地層中，對(duì)油氣水三相流動(dòng)起控制作用的構(gòu)型單元以及構(gòu)型界面，會(huì)成為表征的重要因子，例如點(diǎn)壩內(nèi)部側(cè)積體等等;②對(duì)于精細(xì)量化地層結(jié)構(gòu)特性，識(shí)別地址信息和空間變化不確定性的過(guò)程，可以使用二次嵌入式建模的方法;③結(jié)合模式擬合逐級(jí)分析、和三維互動(dòng)描述的方法，是建立精確構(gòu)型建模的重要因素。

在建立模型的過(guò)程中，首先，應(yīng)當(dāng)通過(guò)序貫指示模擬方法來(lái)建立三維空間微相模型 (圖7);其次，在明確人機(jī)互動(dòng)的方式，進(jìn)而精細(xì)刻畫(huà)出廢棄河道，并且建立廢棄河道三維模型;然后，采用自動(dòng)模式擬合方法建立側(cè)積面三維樣條曲面模型，同時(shí)使用二次加密網(wǎng)格的方法，把建立好的側(cè)積層模型 (圖8)嵌入到建立好的三維微相模型當(dāng)中。在此基礎(chǔ)上，使用相控建模方法來(lái)建立三維儲(chǔ)層的參數(shù)模型。

圖7 研究區(qū)三維空間沉積相模型

圖8 研究區(qū)構(gòu)型模型(側(cè)積層嵌入相模型)

為了保證建模精度，本次建模網(wǎng)格大小設(shè)置為10m 10m 0.15 m，網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)為 79×109×30=253 590。

利用Direct軟件對(duì)側(cè)積層進(jìn)行建模建模，主要步驟如下:

①在平面微相分布圖的基礎(chǔ)上，根據(jù)點(diǎn)壩側(cè)積生成的方式，將側(cè)積面投影到平面上，在平面上的投影的起始邊界線和終止邊界線表示側(cè)積層的長(zhǎng)、寬以及漸變發(fā)育模式;②把一個(gè)點(diǎn)壩作為一個(gè)研究單元，在點(diǎn)壩平面模型中，自動(dòng)選取側(cè)積層頂部面上點(diǎn)附近的井點(diǎn)空間坐標(biāo)，把這些井點(diǎn)的空間坐標(biāo)當(dāng)成側(cè)積面空間模式擬合的初始數(shù)據(jù);③相鄰的側(cè)積層之間的距離，側(cè)積層傾斜方向以及側(cè)積層的傾角等數(shù)據(jù)時(shí)側(cè)積層發(fā)育特點(diǎn)的信息，將這些信息當(dāng)做模式擬合方法的模型數(shù)據(jù)。基于空間地層網(wǎng)格坐標(biāo)，再結(jié)合研究區(qū)中井點(diǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)，模擬得到側(cè)積層三維空間模型(圖9)。④根據(jù)研究區(qū)塊中井的結(jié)構(gòu)剖面，并在三維空間中開(kāi)展精細(xì)全面的研究，再對(duì)側(cè)積面模型進(jìn)行驗(yàn)證以及完善側(cè)積面模型;⑤完成分辨構(gòu)型界面和建好側(cè)積面模型之后，在研究區(qū)薩Ⅱ1+2b油層內(nèi)的點(diǎn)構(gòu)型界面部位，將夾層在界面處的厚度提取出來(lái)，首先向已建立好的模型網(wǎng)格內(nèi)進(jìn)行插值工作，然后把已經(jīng)得知的夾層的厚度、夾層的構(gòu)型界面以及夾層的坐標(biāo)綜合在一起，從而能夠得出泥質(zhì)側(cè)積層在點(diǎn)壩內(nèi)部的三維空間分布，最后把已建立好的相模型和已建立好的側(cè)積層模型綜合在一起，從而的得到構(gòu)型模型(圖8)。

圖9 側(cè)積層模式擬合及側(cè)積面三維視圖

圖10 孔隙度模型三維顯示

在構(gòu)型模型的約束下，采用序貫高斯模擬方法，建立了的孔隙度、滲透率和NTG模型(圖10～12)，可知參數(shù)模型直接受控于構(gòu)型模型，側(cè)積體內(nèi)的物性和含油性都很好;溢岸砂體的物性、含油性則差些。

圖11 滲透率模型三維顯示

圖12 NTG模型三維顯示

5 結(jié)論

(1)采用“模式預(yù)測(cè)，分級(jí)控制”的砂體內(nèi)部建筑結(jié)構(gòu)研究方法，得到單元單一河道帶的平均寬度574 m，點(diǎn)壩規(guī)模在300～400 m，建立了砂體夾層內(nèi)部建筑結(jié)構(gòu)定量分布模式。

(2)利用側(cè)積夾層傾角的經(jīng)驗(yàn)公式準(zhǔn)確判斷夾層傾角，提高側(cè)積夾層傾角求取的精度。通過(guò)計(jì)算，側(cè)積夾層傾角在3°～5°范圍分布，寬深比20～25，因此研究區(qū)目的層曲流河型砂體屬于寬淺型河流。

(3)形成了多個(gè)點(diǎn)壩體內(nèi)部復(fù)雜三維儲(chǔ)層建筑結(jié)構(gòu)建模技術(shù)，通過(guò)五步法嵌入式確定性建模方法，精細(xì)刻畫(huà)曲流河點(diǎn)壩砂體內(nèi)部側(cè)積夾層空間分布特征。

(4)實(shí)現(xiàn)了基于井點(diǎn)數(shù)據(jù)的曲流河砂體內(nèi)部三級(jí)界面－側(cè)積夾層三維空間模型，確定了研究區(qū)點(diǎn)壩內(nèi)側(cè)積夾層具體分布數(shù)量。

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