李?lèi)?ài)榮，夏海英，雷江平，張錄社，徐崗

(1.西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安 710069;2.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065;3.延長(zhǎng)油田股份有限公司 子長(zhǎng)采油廠，陜西 延安 717208)

隨著油田開(kāi)發(fā)的不斷深化及計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，三維地質(zhì)模技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它將地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)尤其是三維圖形可視化技術(shù)相結(jié)合，以地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)為基礎(chǔ)，并綜合地質(zhì)理論、計(jì)算機(jī)軟件和油藏開(kāi)發(fā)實(shí)際三方面因素，來(lái)對(duì)沉積儲(chǔ)層進(jìn)行精細(xì)研究和表征。儲(chǔ)層地質(zhì)模型的建立是開(kāi)發(fā)地質(zhì)領(lǐng)域研究最熱門(mén)、發(fā)展最快、效果最顯著的一項(xiàng)綜合技術(shù)，是地質(zhì)研究由定性走向定量化、精細(xì)化、可視化的集中體現(xiàn)，它是對(duì)油藏類(lèi)型、外部幾何形態(tài)、規(guī)模大小、儲(chǔ)層參數(shù)、微觀孔隙結(jié)構(gòu)和流體性質(zhì)等空間分布的高度概括，是在進(jìn)行大量開(kāi)發(fā)地質(zhì)研究的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，是反映油藏特征的三維數(shù)據(jù)體和圖形顯示的綜合。

儲(chǔ)層建模的核心問(wèn)題就是井間儲(chǔ)層預(yù)測(cè)。目前國(guó)內(nèi)外儲(chǔ)層建模的方法有確定性建模和隨機(jī)建模兩種，前者是對(duì)井間未知區(qū)給出確定性預(yù)測(cè)結(jié)果，后者是對(duì)未知區(qū)應(yīng)用隨機(jī)模擬方法，給出多種可能的、等概率的預(yù)測(cè)結(jié)果[1－7]。

1 地質(zhì)概況

中莊區(qū)為子長(zhǎng)油田的一個(gè)開(kāi)發(fā)區(qū)塊，位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡東部。區(qū)域構(gòu)造為一平緩的西傾單斜，位處陜西省延安市子長(zhǎng)縣境內(nèi)，地層傾角小于 1°(千米坡降為 7～10 m)，內(nèi)部構(gòu)造簡(jiǎn)單，局部具有差異壓實(shí)形成的低幅度鼻狀隆起[8－9]。

本區(qū)含油層位為長(zhǎng)6油層組，沉積相主要為三角洲平原沉積，微相包括分流河道、天然堤、決口扇、河漫灘等，由于天然堤、決口扇、河漫灘等在測(cè)井相上不易區(qū)別，統(tǒng)稱為分流河道間沉積[10－11]。

2 相控建模的總體思路和步驟

2.1 相控隨機(jī)建模原理

相控隨機(jī)建模技術(shù)(亦即兩步建模)是目前儲(chǔ)層隨機(jī)建模的突出發(fā)展方向。早在1992年，Damsleth等就提出了兩步建模步驟的觀點(diǎn):第一步建立相分布模型，以此為基礎(chǔ)建立不同相的巖石物性分布模型。國(guó)內(nèi)不少的學(xué)者，為了提高隨機(jī)建模的精度，降低模擬實(shí)現(xiàn)中的不確定性，認(rèn)為在建模過(guò)程中應(yīng)采取以下地質(zhì)約束原則:等時(shí)約束建模、成因控制建模、多步建模以及應(yīng)用地質(zhì)模式優(yōu)選隨機(jī)模擬方法，并提出了地質(zhì)約束條件下儲(chǔ)層隨機(jī)建模流程，其實(shí)質(zhì)就是相控建模[12－14]。

2.2 相控隨機(jī)建模的步驟

相控建模的基本步驟如下:

(1)建立高質(zhì)量數(shù)據(jù)庫(kù)。

(2)開(kāi)展地質(zhì)概念模式研究，主要是建立地層發(fā)育模式及沉積相和構(gòu)造模式。

(3)根據(jù)地質(zhì)概念模式優(yōu)選隨機(jī)模擬方法，包括優(yōu)選類(lèi)型變量(如沉積相、流動(dòng)單元、裂縫等)建模和連續(xù)變量(孔隙度、滲透率及流體飽和度)建模的隨機(jī)模擬方法。

(4)根據(jù)多學(xué)科數(shù)據(jù)和(或)原型模型確定隨機(jī)模擬所需的統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)。

(5)進(jìn)行多步隨機(jī)模擬，首先進(jìn)行三維沉積相建模，然后通過(guò)相控進(jìn)行儲(chǔ)層參數(shù)建模。模擬輸入多學(xué)科數(shù)據(jù)(作為條件限制數(shù)據(jù))、統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)以及已知的確定性井間連通信息。

(6)模型精度及可行性分析。

(7)圖形處理與顯示，通過(guò)隨機(jī)模擬得出多個(gè)模擬實(shí)現(xiàn)(即多個(gè)儲(chǔ)層模型)。

3 實(shí)例分析

陜北斜坡在長(zhǎng)6期為三角洲沉積的主要建設(shè)時(shí)期，中莊區(qū)主力油層長(zhǎng)61亞組屬于三角洲平原沉積，砂體主要為分流河道砂體。平面上，砂體分布沿河道方向延伸，縱向上，形成砂包泥的沉積方式，上部單砂體相對(duì)厚度大，平均單井砂厚30 m左右，連續(xù)性好，對(duì)油氣儲(chǔ)集有利。尋找縱向和平面上的優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層，是任何一個(gè)開(kāi)發(fā)方案井位部署最關(guān)心的核心問(wèn)題。

3.1 數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備

(1)收集研究區(qū)內(nèi)所有動(dòng)靜態(tài)資料，結(jié)合本區(qū)沉積背景，充分利用區(qū)域和地區(qū)標(biāo)志層，對(duì)研究區(qū)內(nèi)開(kāi)發(fā)井進(jìn)行精細(xì)小層對(duì)比，建立最基本的構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)。

(2)結(jié)合本區(qū)沉積背景，通過(guò)測(cè)井相、單井相、剖面相分析，結(jié)合本區(qū)實(shí)際情況，繪制研究區(qū)沉積微相平面圖(見(jiàn)圖1)。數(shù)據(jù)化沉積微相平面分布圖，形成小層的沉積微相代碼。

圖1 中莊區(qū)長(zhǎng)6 1沉積微相平面圖

(3)通過(guò)本區(qū)取心井的巖心分析數(shù)據(jù)以及試油試采數(shù)據(jù)，建立儲(chǔ)層物性數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)從取心井到非取心井物性參數(shù)的求取，建立連續(xù)型物性參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)。

3.2 變差函數(shù)分析

在隨機(jī)建模過(guò)程中，變差函數(shù)是一個(gè)核心參數(shù)，變差函數(shù)的準(zhǔn)確求取關(guān)系到儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的精度。變差函數(shù)是對(duì)空間變化的屬性參數(shù)隨距離變化率的一種度量，它表征屬性參數(shù)在空間位置上的變化尺度。變差函數(shù)的變程大小，不僅能反映某區(qū)域儲(chǔ)層參數(shù)在某一方向上的變化大小，同時(shí)還能總體上反映儲(chǔ)層參數(shù)在某個(gè)方向的平均尺度[15－16]。

在建模過(guò)程中，利用工區(qū)已知的所有點(diǎn)對(duì)計(jì)算變差函數(shù)，得到實(shí)驗(yàn)變差函數(shù)曲線，然后對(duì)變差函數(shù)曲線進(jìn)行擬合，得到變差函數(shù)的數(shù)學(xué)模型，將該模型直接用于對(duì)未知樣品的估計(jì)。

3.3 建模方法的優(yōu)選

本區(qū)建模方法采用序貫指示模擬(SIS)，其既可用于離散變量，也可用于離散化的連續(xù)變量的隨機(jī)模擬。該方法無(wú)須假設(shè)原始樣本服從正態(tài)分布，而是通過(guò)一系列的門(mén)檻值，估計(jì)某一離散化連續(xù)變量低于某一門(mén)檻的概率，依此確定隨機(jī)變量的分布。該方法實(shí)質(zhì)是應(yīng)用指示克里金求取ccdf的序貫?zāi)M方法，其主要特點(diǎn)是變量的指示變換、指示克里金和序貫?zāi)M算法的綜合。最大的優(yōu)點(diǎn)是可以模擬復(fù)雜各向異性的地質(zhì)現(xiàn)象及連續(xù)分布的極值。

3.4 構(gòu)造模型的建立

根據(jù)開(kāi)發(fā)井的精細(xì)小層對(duì)比結(jié)果，建立構(gòu)造模型(見(jiàn)圖2)

3.5 沉積相模型的建立

根據(jù)井點(diǎn)條件、測(cè)井相資料，綜合考慮本區(qū)砂體成因以及砂體展布特點(diǎn)，并借助全面的動(dòng)態(tài)資料，建立本區(qū)沉積微相模型。網(wǎng)格步長(zhǎng)20 m×20 m×1 m，圖3為數(shù)值化處理后沉積微相數(shù)值代碼網(wǎng)格模型。

3.6 屬性參數(shù)模型的建立

以沉積微相模型為基礎(chǔ)，采用相控差值技術(shù)，建立儲(chǔ)層屬性參數(shù)模型，使各項(xiàng)物性參數(shù)的分布更符合地質(zhì)分析結(jié)果，因?yàn)槠鋬?chǔ)層參數(shù)主要在砂體中計(jì)算其分布規(guī)律，而非相控模型屬性計(jì)算的結(jié)果，在河道間出現(xiàn)高孔隙度、滲透率分布區(qū)，與基礎(chǔ)地質(zhì)研究不符。而相控技術(shù)可以對(duì)物性參數(shù)的空間分布進(jìn)行有效的約束。圖4～圖5為相控儲(chǔ)層物性參數(shù)柵狀圖以及剖面圖。

圖2 中莊區(qū)長(zhǎng)61三維構(gòu)造模型圖

圖3 數(shù)值化處理后沉積微相數(shù)值代碼網(wǎng)格模型

圖4 中莊區(qū)長(zhǎng)6 1相控孔隙度剖面圖

圖5 中莊區(qū)長(zhǎng)6 1相控滲透率剖面圖

3.7 開(kāi)發(fā)井位的部署

根據(jù)建立的研究區(qū)相控屬性模型，在開(kāi)發(fā)井位部署過(guò)程中，平面上，首先考慮砂體連續(xù)性好、連通性好、物性平面變化小、具有開(kāi)發(fā)優(yōu)勢(shì)的區(qū)域進(jìn)行井位部署;縱向上，優(yōu)選物性好的油層進(jìn)行射孔。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)中莊區(qū)的優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層平面上分布在研究區(qū)中部，縱向上靠近61上部物性較好。

(2)采用相控隨機(jī)建模技術(shù)，可以增強(qiáng)地質(zhì)約束，促進(jìn)地質(zhì)概念有效的向地質(zhì)模型轉(zhuǎn)換，提高優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層區(qū)域預(yù)測(cè)的精度。

(3)通過(guò)相控屬性模型的建立，在新井井位部署過(guò)程中，優(yōu)先考慮砂體連續(xù)性好、連通性好、物性好的區(qū)域布井?？v向上優(yōu)選物性好的位置進(jìn)行射孔，為開(kāi)發(fā)起到重要指導(dǎo)作用。

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