霍春亮 葉小明 高振南 王利芝 王鵬飛

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司渤海石油研究院 天津 300452)

儲(chǔ)層內(nèi)部小尺度構(gòu)型單元界面等效表征方法*

霍春亮 葉小明 高振南 王利芝 王鵬飛

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司渤海石油研究院 天津 300452)

針對(duì)小尺度地質(zhì)界面(如側(cè)積夾層)在油藏?cái)?shù)值模擬模型中難以表征的問(wèn)題，提出了儲(chǔ)層內(nèi)部小尺度構(gòu)型單元界面等效表征方法，即通過(guò)調(diào)整構(gòu)型單元間網(wǎng)格傳導(dǎo)率達(dá)到在油藏?cái)?shù)值模擬中設(shè)置構(gòu)型界面的目的，等效表征小尺度構(gòu)型界面對(duì)滲流效果的影響。渤海BX河流相油田應(yīng)用結(jié)果表明，基于本文方法建立的新模型有效提高了單井歷史擬合精度及井間剩余油分布預(yù)測(cè)精度，歷史擬合44口井，新模型單井含水率歷史擬合誤差平均小于10%的井?dāng)?shù)有40口，符合率達(dá)到91%，較老模型提高了15%；新模型預(yù)測(cè)水淹程度與鉆后測(cè)井解釋符合率大于90%，比老模型提高了13.6%。

儲(chǔ)層；小尺度；構(gòu)型單元界面；傳導(dǎo)率；等效表征；地質(zhì)建模；油藏?cái)?shù)值模擬

構(gòu)型界面主要為構(gòu)型單元之間或者構(gòu)型單元內(nèi)部的滲透性或非滲透性界面，其識(shí)別與劃分是儲(chǔ)層構(gòu)型研究的重要內(nèi)容之一。按照構(gòu)型研究級(jí)別的不同，構(gòu)型界面也相應(yīng)具有層次性，如單一點(diǎn)壩之間的界面、單一點(diǎn)壩內(nèi)部不同側(cè)積體之間的界面(側(cè)積夾層)等都屬于構(gòu)型界面。本文所指的構(gòu)型界面主要為這種小尺度的地質(zhì)界面，相當(dāng)于Miall所指的3級(jí)和4級(jí)界面。

油田開發(fā)實(shí)踐表明，儲(chǔ)層內(nèi)部的構(gòu)型界面對(duì)于油藏內(nèi)部的流體運(yùn)動(dòng)具有重要的影響[1-3]。但是，在進(jìn)行三維地質(zhì)建模時(shí)，由于不同尺度構(gòu)型界面的分布規(guī)模、分布連續(xù)性、物理性質(zhì)等屬性差別較大，為構(gòu)型界面的定量表征帶來(lái)很大困難。國(guó)內(nèi)學(xué)者在這方面開展了許多工作，但主要是基于加密網(wǎng)格對(duì)構(gòu)型界面進(jìn)行表征[4-12]，網(wǎng)格規(guī)模巨大導(dǎo)致在實(shí)際推廣應(yīng)用中存在困難。

利用商業(yè)化建模軟件將地質(zhì)模型建好后，由于計(jì)算機(jī)的內(nèi)存大小及數(shù)值算法運(yùn)算效率有限，數(shù)模網(wǎng)格不能太小，建好的地質(zhì)模型往往要經(jīng)過(guò)粗化后才能提供給數(shù)模軟件調(diào)用。但無(wú)論采用何種網(wǎng)格粗化方法，都將失去一些小尺度的地質(zhì)現(xiàn)象。因此，如何根據(jù)油藏研究的需要建立能夠反映油水運(yùn)動(dòng)規(guī)律的儲(chǔ)層參數(shù)模型是儲(chǔ)層三維地質(zhì)建模的發(fā)展方向。

通過(guò)確定性方法尚可對(duì)于較大尺度的地下儲(chǔ)層界面(如洪泛面等)進(jìn)行描述，但對(duì)于分布不穩(wěn)定的小尺度界面(如河流相儲(chǔ)層的點(diǎn)壩側(cè)積層等)的描述則較難實(shí)現(xiàn)。如果通過(guò)精細(xì)的網(wǎng)格模型來(lái)描述，勢(shì)必會(huì)造成地質(zhì)模型網(wǎng)格數(shù)量巨大，并且在進(jìn)行油藏?cái)?shù)值模擬模型粗化時(shí)也很難保留各種小尺度地質(zhì)信息。若采用局部網(wǎng)格加密，則會(huì)造成網(wǎng)格數(shù)劇烈增加，并且由于大網(wǎng)格與小網(wǎng)格之間的網(wǎng)格尺寸相差太大而導(dǎo)致孔隙體積相差甚遠(yuǎn)，往往會(huì)造成迭代算法收斂慢，數(shù)值模擬運(yùn)算耗時(shí)巨大。另外，由于側(cè)積層尺度非常小，往往小于幾十厘米，即使進(jìn)行了局部網(wǎng)格加密，細(xì)分的網(wǎng)格尺寸仍然難以達(dá)到這一要求，無(wú)法表征側(cè)積層在油藏模型中的存在。因此，尋找一種儲(chǔ)層內(nèi)部小尺度構(gòu)型單元界面定量化表征方法，對(duì)于油田高效開發(fā)和剩余油預(yù)測(cè)意義重大。

1 方法原理

為了表征小尺度地質(zhì)界面對(duì)油藏內(nèi)部流體滲流的影響，筆者提出了一種儲(chǔ)層構(gòu)型單元界面等效表征方法，其核心思想是通過(guò)網(wǎng)格界面?zhèn)鲗?dǎo)率將小尺度地質(zhì)界面對(duì)流體滲流的影響表征到油藏?cái)?shù)值模擬模型中去，而不是將其幾何參數(shù)反映到油藏?cái)?shù)值模擬模型中。

在單砂層內(nèi)部，單砂體間在側(cè)向及垂向上存在著微相類型的變化，不同微相砂體間的構(gòu)型界面大多是低滲透或不滲透的，由于這種界面規(guī)模很小，在粗化后其地質(zhì)信息很難保留。儲(chǔ)層構(gòu)型單元界面的等效表征是通過(guò)調(diào)整不同砂體間網(wǎng)格側(cè)向傳導(dǎo)率，達(dá)到在油藏?cái)?shù)值模擬中設(shè)置滲流屏障的目的。由于井間砂體側(cè)向與垂向上低滲構(gòu)型界面的數(shù)量和規(guī)模是難以預(yù)測(cè)的，砂體間傳導(dǎo)率的相對(duì)大小就等效代表了多個(gè)低級(jí)次構(gòu)型界面整體上對(duì)滲流效果的影響。

圖1展示了本文方法的技術(shù)思路。通過(guò)識(shí)別與追蹤構(gòu)型界面，將構(gòu)型界面數(shù)據(jù)與粗化的地質(zhì)模型一同提供給數(shù)值模擬軟件，通過(guò)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)歷史擬合及油藏?cái)?shù)值模擬，分析構(gòu)型界面對(duì)流體滲流的影響程度，據(jù)此調(diào)整構(gòu)型界面兩側(cè)網(wǎng)格間傳導(dǎo)率參數(shù)并重復(fù)數(shù)值模擬流程，如此循環(huán)直到模擬結(jié)果與油藏實(shí)際開發(fā)特征吻合。

圖1 儲(chǔ)層內(nèi)部小尺度構(gòu)型單元界面等效表征技術(shù)思路

本文方法的具體步驟為：

1) 應(yīng)用常規(guī)建模軟件建立儲(chǔ)層三維地質(zhì)模型，得到沉積微相、孔隙度、滲透率等參數(shù)模型；通過(guò)設(shè)計(jì)油藏?cái)?shù)值模擬網(wǎng)格系統(tǒng)粗化地質(zhì)模型各項(xiàng)參數(shù)，建立油藏?cái)?shù)值模擬模型。

2) 在地質(zhì)模型上進(jìn)行構(gòu)型單元界面重建，即將要表征的小尺度地質(zhì)界面以面的形式提取出來(lái)，包括數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化、數(shù)據(jù)平滑、界面追蹤及井點(diǎn)數(shù)據(jù)約束下界面的曲面擬合等4個(gè)步驟。圖2所示為在地質(zhì)模型中提取的單期次河道界面。

圖2 地質(zhì)模型中提取出的單期次河道界面

3) 應(yīng)用重構(gòu)的界面數(shù)據(jù)在粗化網(wǎng)格模型(數(shù)值模擬模型)中進(jìn)行構(gòu)型單元界面定位，包括界面曲面與網(wǎng)格系統(tǒng)求交運(yùn)算及構(gòu)型單元界面鋸齒化(用網(wǎng)格界面等效表征構(gòu)型單元界面)2個(gè)步驟。圖3所示為在粗化模型中鋸齒化后的單期次河道界面。

圖3 粗化模型中鋸齒化后的單期次河道界面

4) 根據(jù)注采井組的注采動(dòng)態(tài)確定與之相匹配的網(wǎng)格界面?zhèn)鲗?dǎo)率乘數(shù)，輸出與數(shù)值模擬器兼容的傳導(dǎo)率乘數(shù)數(shù)據(jù)卡。需要說(shuō)明的是，所輸出的傳導(dǎo)率乘數(shù)數(shù)據(jù)卡中的傳導(dǎo)率乘數(shù)只是一個(gè)初始值，是根據(jù)注采井組的注采動(dòng)態(tài)通過(guò)井組之間的歷史擬合來(lái)確定的。利用這一初始值開展歷史擬合，若擬合效果不好，則需要對(duì)傳導(dǎo)率乘數(shù)進(jìn)行調(diào)整，直到最終能很好地?cái)M合生產(chǎn)動(dòng)態(tài)。

如果研究范圍較小，僅為某個(gè)井組，那么第2步和第3步可以通過(guò)手工進(jìn)行界面識(shí)別及定位。如果研究范圍是全油田，則可以通過(guò)編制相應(yīng)軟件取代手工讀取。基于以上步驟，筆者編制了一套儲(chǔ)層內(nèi)部小尺度構(gòu)型單元界面等效表征軟件，極大地提高了工作效率。

2 可行性驗(yàn)證

為了驗(yàn)證本文方法的可行性，通過(guò)油藏機(jī)理模型對(duì)其進(jìn)行了模擬。如圖4所示，E井為注水井，A、B、C、D井為采油井，圖中同時(shí)示意了沉積微相特點(diǎn)，B—E方向?yàn)樗路至骱拥腊l(fā)育方向。

圖4 油藏機(jī)理模型示意圖

為了模擬E井到B井注入水突進(jìn)使得B井快速受效的動(dòng)態(tài)開發(fā)特征，設(shè)計(jì)了6個(gè)方案(表1)，其中方案1、2、3為改變2種微相類型間滲透率級(jí)差進(jìn)行模擬，方案4、5、6則為保持滲透率不變時(shí)改變2種微相砂體間側(cè)向傳導(dǎo)率進(jìn)行模擬。從模擬結(jié)果(圖5)來(lái)看，方案3和方案6都模擬了這一動(dòng)態(tài)特征。方案3中2種微相砂體間的滲透率級(jí)差達(dá)到了100倍，而統(tǒng)計(jì)得到的油田實(shí)際滲透率差異并沒(méi)有如此大。而方案6是在保持滲透率分布符合油藏認(rèn)識(shí)的前提下成功模擬了這一現(xiàn)象。由此可見，本文提出的儲(chǔ)層構(gòu)型界面等效表征方法既保證了物性參數(shù)的合理分布，又很好地表征了小尺度構(gòu)型界面對(duì)油藏滲流的影響，表明本文方法是可行的。

表1 油藏機(jī)理模型模擬方案參數(shù)表

圖5 油藏機(jī)理模型模擬方案結(jié)果

3 實(shí)例應(yīng)用

選擇渤海BX河流相油田，應(yīng)用本文方法開展側(cè)積夾層的等效表征。首先在前期精細(xì)構(gòu)型研究的基礎(chǔ)上建立了精細(xì)的地質(zhì)模型，然后結(jié)合數(shù)模需求對(duì)網(wǎng)格及屬性進(jìn)行粗化。利用自主研發(fā)的軟件，通過(guò)精細(xì)地質(zhì)模型中側(cè)積夾層界面重建以及粗化后的數(shù)模模型中側(cè)積夾層界面空間定位，輸出構(gòu)型界面兩側(cè)網(wǎng)格間傳導(dǎo)率乘數(shù)數(shù)據(jù)卡，提供給數(shù)值模擬軟件，開展生產(chǎn)動(dòng)態(tài)歷史擬合及油藏?cái)?shù)值模擬。其中，傳導(dǎo)率乘數(shù)數(shù)據(jù)卡中的傳導(dǎo)率乘數(shù)是根據(jù)該油田注采井組的注采動(dòng)態(tài)分析來(lái)確定，并在歷史擬合過(guò)程中進(jìn)行更新。

圖6為研究區(qū)B平臺(tái)明下段Ⅲ油組2小層初始模型運(yùn)算得出的油水運(yùn)動(dòng)示意圖，可以看出B12井在開發(fā)生產(chǎn)過(guò)程中先是遇到了東北部的邊水突破，緊接著B16井注入水的突破也對(duì)B12井高含水起到了影響作用，而這與實(shí)際生產(chǎn)動(dòng)態(tài)存在較大差異。通過(guò)開展構(gòu)型界面等效表征，在油藏模型中加入等效表征的末期河道及側(cè)積層(圖7)，有效地阻礙了邊水及注入水突破，更加符合實(shí)際生產(chǎn)動(dòng)態(tài)。

基于該方法建立的新模型開展數(shù)值模擬，有效地提高了單井歷史擬合精度與可信度(圖8)，歷史擬合了44口井，新模型單井含水率歷史擬合誤差平均小于10%的井?dāng)?shù)有40口，符合率達(dá)到91%，較老模型提高了15%。 同時(shí)，基于該模型也有效提高了井間剩余油分布預(yù)測(cè)精度，該油田北區(qū)新鉆調(diào)整井18口，有水淹層測(cè)井解釋的井?dāng)?shù)為12口，統(tǒng)計(jì)主力砂體44小層，井點(diǎn)處新模型水淹程度與測(cè)井解釋符合率高于90%，較老模型符合率提高了13.6%。

圖6 研究區(qū)B平臺(tái)明下段Ⅲ油組2小層油水運(yùn)動(dòng)示意圖

圖7 研究區(qū)B平臺(tái)明下段Ⅲ油組2小層點(diǎn)壩砂體構(gòu)型分布等效表征示意圖

圖8 研究區(qū)2口井新老模型歷史擬合結(jié)果對(duì)比圖

4 結(jié)論

1) 儲(chǔ)層內(nèi)部的小尺度構(gòu)型界面對(duì)于油藏內(nèi)部的流體運(yùn)動(dòng)具有重要的影響，只有將這些小尺度地質(zhì)界面精確地表征到數(shù)模模型中，以提高剩余油分布的預(yù)測(cè)精度，才能更好地指導(dǎo)油田后期調(diào)整與挖潛。

2) 本文提出的儲(chǔ)層內(nèi)部小尺度構(gòu)型單元界面等效表征方法，其核心思想是將小尺度地質(zhì)界面對(duì)流體滲流的影響通過(guò)網(wǎng)格界面?zhèn)鲗?dǎo)率表征到油藏?cái)?shù)值模擬模型中，而不是將其幾何參數(shù)反映到油藏?cái)?shù)值模擬模型中。利用該方法不但能夠提高數(shù)值模擬的運(yùn)行效率，而且能夠顯著提高剩余油分布的預(yù)測(cè)精度。

3) 本文方法在渤海BX河流相油田實(shí)際應(yīng)用中取得了良好效果，新模型單井含水率擬合符合率高達(dá)91%，比老模型提高了15%；井點(diǎn)處新模型水淹程度與測(cè)井解釋符合率高于90%，較老模型提高了13.6%。本文方法對(duì)于開發(fā)中后期油田開展儲(chǔ)層精細(xì)表征具有良好的推廣前景。

[1] 白振強(qiáng)，王清華，杜慶龍，等．曲流河砂體三維構(gòu)型地質(zhì)建模及數(shù)值模擬研究[J]．石油學(xué)報(bào)， 2009， 30(6)： 898-902．Bai Zhenqiang，Wang Qinghua，Du Qinglong，et al．Study on 3D architecture geology modeling and digital simulation in meandering reservoir[J]．Acta Petrolei Sinica，2009，30(6)：898-902．

[2] 閆百泉，馬世忠，王龍，等．曲流點(diǎn)壩內(nèi)部剩余油形成與分布規(guī)律物理模擬[J]．地學(xué)前緣，2008， 15(1)：65-70．Yan Baiquan，Ma Shizhong，Wang Long，et al．The formation and distribution of residual oil in meander point bar by physical modeling[J]．Earth Science Frontiers，2008，15(1)： 65-70．

[3] 劉超，趙春明，廖新武，等．海上油田大井距條件下曲流河儲(chǔ)層內(nèi)部構(gòu)型精細(xì)解剖及應(yīng)用分析[J]．中國(guó)海上油氣，2014，26(1)：58-64．

Liu Chao，Zhao Chunming，Liao Xinwu，et al．A refined anatomy of the internal structure of meandering river reservoirs under large well spacing in offshore oilfields and its application[J]．China Offshore Oil and Gas，2014，26(1)：58-64．

[4] 岳大力，吳勝和，劉建民．曲流河點(diǎn)壩地下儲(chǔ)層構(gòu)型精細(xì)解剖方法[J]．石油學(xué)報(bào)，2007，28(4)：99-103．Yue Dali，Wu Shenghe，Liu Jianmin．An accurate method for anatomizing architecture of subsurface reservoir in point bar of meandering river[J]．Acta Petrolei Sinica，2007，28(4)：99-103．

[5] 吳勝和，岳大力，劉建民，等．地下古河道儲(chǔ)層構(gòu)型的層次建模研究[J]．中國(guó)科學(xué)D輯： 地球科學(xué)，2008，38(增刊2)：111-121．Wu Shenghe， Yue Dali， Liu Jianmin，et al． Hierarchy modeling of subsurface palaeochannel reservoir architecture[J]． Science in China Series D： Earth Sciences，2008，38(S2)：111-121．

[6] 尹艷樹，張昌民，李少華，等．一種新的曲流河點(diǎn)壩側(cè)積層建模方法[J]．石油學(xué)報(bào)，2011，32(2)：315-319．

Yin Yanshu，Zhang Changmin，Li Shaohua，et al．A new stochastic modeling method for 3-D forecasting lateral accretion beddings of point bars in meandering rivers[J]．Acta Petrolei Sinica，2011，32(2)：315-319．

[7] 張宇焜，高博禹，卜范青．深水濁積復(fù)合水道砂體內(nèi)部建筑結(jié)構(gòu)隨機(jī)模擬-基于多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)與軟概率屬性協(xié)同約束方法[J]．中國(guó)海上油氣，2012，24(4)：27-40．

Zhang Yukun，Gao Boyu，Bu Fanqing．Stochastic simulations of internal architecture into compound tuibidite channel sandbodies in deep water:based on a coordinated constraint method of multiple-point geostatistics with soft probability attribute[J]．China Offshore Oil and Gas，2012，24(4)：27-40．

[8] 高博禹，孫立春，胡光義，等．基于單砂體的河流相儲(chǔ)層地質(zhì)建模方法探討[J]．中國(guó)海上油氣，2008，20(1)：34-37．

Gao Boyu，Sun Lichun，Hu Guangyi，et al．A discussion on a fluvial reservoir modeling method based on a single sandbody[J]．China Offshore Oil and Gas，2008，20(1)：34-37．

[9] 范崢，吳勝和，岳大力,等．曲流河點(diǎn)壩內(nèi)部構(gòu)型的嵌入式建模方法研究[J]．中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2012，36(3)：1-6．

Fan Zheng ,Wu Shenghe，Yue Dali,et al．Embedding modeling method for internal architecture of point bar sand body in meandering river reservoir[J].Journal of China University of Petroleum(Edition of Natural Science)，2012，36(3)：1-6．

[10] 趙永軍,舒曉,胡勇，等．一種復(fù)雜曲流帶儲(chǔ)層三維構(gòu)型建模新方法[J]．中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2015，39(1)：1-7．

Zhao Yongjun,Shu Xiao,Hu Yong,et al.A new 3D architecture modeling method of complex meander belt reservoir[J].Journal of China University of Petroleum(Edition of Natural Science)，2015，39(1)：1-7．

[11] 李宇鵬,吳勝和,耿麗慧,等.基于空間矢量的點(diǎn)壩砂體儲(chǔ)層構(gòu)型建模[J].石油學(xué)報(bào),2013,34(1):133-139.

Li Yupeng,Wu Shenghe,Geng Lihui,et al.Spatial-vector-based reservoir architecture modeling of point-bar sand[J].Acta Petrolei Sinica,2013,34(1):133-139.

[12] 周銀邦,吳勝和,計(jì)秉玉,等.曲流河儲(chǔ)層構(gòu)型表征研究進(jìn)展[J].地球科學(xué)進(jìn)展,2011,26(7):695-702.

Zhou Yinbang,Wu Shenghe,Ji Bingyu,et al.Research program on the characterization of fluvial reservoir architecture[J].Advances in Earth Science,2011,26(7):695-702.

(編輯：楊 濱)

Equivalent characterization method of small scale reservoir configuration unit interface

Huo Chunliang Ye Xiaoming Gao Zhennan Wang Lizhi Wang Pengfei

(BohaiOilResearchInstitute,TianjinBranchofCNOOCLtd.,Tianjin300452,China)

To solve the difficult of characterizing such small scale geological interface as the lateral accretion interlayer in reservoir numerical simulation model, an equivalent characterization method of small scale reservoir configuration unit interface is proposed. The grid transmissibility is adjusted to set the configuration interface in reservoir numerical simulation which can equivalently characterize the influence of small scale configuration interface on flow effect. The application results in Bohai BX fluvial facies oilfield show that the improvement of accuracy for history matching and remaining oil distribution prediction. In 44 wells history matching, 40 wells matching errors of water-cut is less than 10% and the coincidence rate reaches to 91%, increased by 15% than the old model. The coincidence rate of water flooded degree predicted by new model and log interpretation after drilling is more than 90%, increased by 13.6% than the old model.

reservoir; small scale; configuration unit interface; transmissibility; equivalent characterization; geological modeling; reservoir numerical simulation

*“十二五”國(guó)家科技重大專項(xiàng)子課題“雙模一體化建模技術(shù)研究及應(yīng)用(編號(hào)： 2011ZX05057-001-003)”及中海石油(中國(guó))有限公司綜合科研課題“渤海海域復(fù)雜碎屑巖儲(chǔ)層地質(zhì)建模研究(編號(hào)：YXKY-2011-TJ-01)”部分研究成果。

霍春亮，男，高級(jí)工程師，主要從事儲(chǔ)集層地質(zhì)建模及油藏?cái)?shù)值模擬研究工作。地址：天津市塘沽區(qū)閘北路609信箱渤海石油研究院物業(yè)樓306室(郵編：300452)。E-mail：huochl@cnooc.com.cn。

1673-1506(2016)01-0054-06

10.11935/j.issn.1673-1506.2016.01.008

TE 32+1

A

2015-06-23 改回日期：2015-08-20

霍春亮,葉小明,高振南，等.儲(chǔ)層內(nèi)部小尺度構(gòu)型單元界面等效表征方法[J].中國(guó)海上油氣，2016,28(1)：54-59.

Huo Chunliang,Ye Xiaoming,Gao Zhennan,et al.Equivalent characterization method of small scale reservoir configuration unit interface[J].China Offshore Oil and Gas,2016,28(1):54-59.