何文軍，楊彤遠，費李瑩，黃宣皓，鮑海娟，楊翼波

(中國石油新疆油田公司勘探開發(fā)研究院，新疆克拉瑪依 834000)

非均質性砂礫巖稠油油藏三維地質建模研究
——以風城油田重18井區(qū)侏羅系八道灣組油藏為例

何文軍，楊彤遠，費李瑩，黃宣皓，鮑海娟，楊翼波

(中國石油新疆油田公司勘探開發(fā)研究院，新疆克拉瑪依 834000)

風城油田重18井區(qū)八道灣組油藏為一典型非均質性較強的砂礫巖稠油油藏，目前，無論是基于單一沉積微相建模技術，還是基于單一巖石相建模技術，均無法在細致刻畫儲層內(nèi)部各類巖石空間分布的同時，又保證其砂體展布符合地質規(guī)律認識，存在一定的局限性。筆者以風城油田重18井區(qū)八道灣組油藏為例，利用實際測井、巖心及物性分析資料，以單井沉積微相與巖石相劃分為基礎，建立能夠表征沉積微相及巖石相分布的聯(lián)合相類型，并以此為基礎，通過對各相變差函數(shù)的調節(jié)，建立聯(lián)合相地質模型。該相模型具有既符合沉積微相地質認識，又能表征巖石相空間變化的優(yōu)勢，對非均質性較強的儲層刻畫效果較好。在此基礎上利用序貫高斯算法，建立儲層的屬性模型，最后進行地質儲量擬合。通過模型的質量檢驗，驗證模型可靠后，進而驗證該方法能夠用于非均質性砂礫巖特殊稠油油藏的三維地質建模，并且模型能夠為水平井井軌跡設計提供依據(jù)，為后期油藏動態(tài)管理以及稠油注氣擴散過程的數(shù)值模擬奠定基礎。

準噶爾盆地 風城油田 重18井區(qū) 砂礫巖稠油油藏 聯(lián)合相模型 三維地質建模

風城油田重18井區(qū)侏羅系八道灣組油藏為典型稠油油藏,是風城油田重要的產(chǎn)油層位[1]。八道灣組儲層巖性以砂礫巖為主，非均質性較強，加之油質稠，油藏開采難度大。隨著近年來石油開采技術的提高，新興的蒸汽輔助重力泄油技術(簡稱SAGD技術)在重18井區(qū)北部對侏羅系八道灣組稠油進行規(guī)模化開采，取得顯著成效[2-4]，該技術也是目前最適合油田淺層稠油油藏開采的一種方法[3]，但其要求地質人員對地下儲層、隔夾層(油藏中的隔夾層是影響蒸汽腔擴散和原油流動的非常重要因素)[3-4]及油層三維空間分布進行精細刻畫。

八道灣組油藏儲集層屬于辮狀河相儲集層，其“泛連通體”(有學者稱之為“疊覆泛砂體”)[5]特征直接導致砂體橫縱向變化頻繁，砂體及其內(nèi)部隔夾層的表征難度增大。目前，用于表征儲層砂體分布的三維地質相控建模技術[6-7]均是基于單一的沉積微相或者巖石相，在表征非均質性較強的砂礫巖儲層[8]時存在一定局限性。因此，筆者提出通過建立沉積微相與巖石相相聯(lián)合的方法，汲取沉積微相建模和巖石相建模的優(yōu)勢[9]，建立既能反映儲層隔夾層發(fā)育特征同時又能刻畫砂體橫縱向變化頻繁特點的三維地質模型，達到模型與地質規(guī)律吻合，屬性模型與相模型空間匹配，以便雙水平井[3]井軌跡的設計，以及為注氣過程的數(shù)值模擬提供精細的地質模型。

1 地質概況

風城油田重18井區(qū)是準噶爾盆地西北緣淺層超稠油主力產(chǎn)能建設區(qū)(圖1)，油藏類型主要為構造-巖性油藏，原油粘度介于(14 450～28 500) mPa·s之間[3]。八道灣組縱向上分為四個亞段：一亞段(J1b1)、二三亞段(J1b2+3)、四亞段(J1b4)及五亞段(J1b5)，其中主力含油層為二三亞段及四亞段。

圖1 重18井區(qū)范圍及研究區(qū)位置

八道灣組儲層主要為干旱陸源辮狀河沉積，物源來自西北向的哈拉阿拉特山。主要發(fā)育辮狀河道滯留沉積、心灘沉積以及河漫沉積[10]。巖性為正序性的淺灰色—灰褐色含礫砂巖、中細砂巖、泥巖組合。儲層物性較好，平均孔隙度27.1%，平均滲透率792 mD，平均含油飽和度68.2%，是一套中—高孔、中—高滲、中—高含油飽和度的儲集層。

由于在辮狀河沉積過程中，河流水動力頻繁變化，導致儲層中可能發(fā)育有孔隙度與滲透率相對較低的砂礫巖物性隔夾層，以及泥質巖類巖性隔夾層，使得儲層非均質性增強。因此，在相模型建立過程中需要結合沉積微相與巖石相在建模過程中的特殊優(yōu)勢，建立一個符合地質規(guī)律的三維聯(lián)合相分布模型。

2 三維地質建模思路與方法

目前建模方法中廣泛應用的是傳統(tǒng)兩點地質統(tǒng)計學方法，主要通過調節(jié)變差函數(shù)對各未知區(qū)域某一像元進行空間相關性分析，預測未知區(qū)域的空間發(fā)育情況[11-13]。相模型的建立是三維地質建模中最為核心的一步，它被廣泛使用于控制屬性建模，這里的“相模型”既可以是沉積相模型，也可以是巖石相模型，二者各有利弊[9]。沉積相模型能夠反映該區(qū)域內(nèi)的各類沉積相的地質發(fā)育規(guī)律，但往往某一沉積相，對應于多種巖石組合，不能夠較細致反映縱向上儲層的非均質性，尤其在稠油砂礫巖油藏中，儲層隔夾層的分布對蒸汽擴散的影響，直接關系到注氣效果[4]，因此不能單純運用沉積相模型。巖石相模型在縱向上能夠細致刻畫某一類巖性的縱向展布，與之后建立的屬性模型吻合程度高，但巖石相模型是僅僅基于單井縱向巖石分布，通過某一算法，預測其空間三維分布，這與地質的結合程度較低，往往不符合地質規(guī)律。因此，本文將結合兩種相建模的優(yōu)勢，將沉積相與巖石相相聯(lián)合進行相模型的建立，避免單一沉積微相建模對儲層表征的粗度以及巖石相建模與地質認識的脫節(jié)。

3 地質建模

3.1 構造模型的建立

構造建模包括兩個方面：即斷層模型和地層層面模型[14]。斷層模型控制了工區(qū)內(nèi)各斷塊的邊界及配置關系，地層層面模型控制所模擬的地質體在空間的位置。通過對井組的分層資料和井間地層對比，獲得控制該區(qū)層面模型的基礎參數(shù)。

王延杰等2013年在重18井區(qū)開發(fā)方案制定時對該區(qū)八道灣組整體進行研究。研究中未細分砂層組進行，建立了全區(qū)范圍內(nèi)25 m×25 m×2 m的三維地質模型，構造模型是基于地震解釋結果，井控程度近1 km2/1口井(圖1)。為進一步細化研究區(qū)模型的精度，本次建模過程中采用更細致的網(wǎng)格劃分建立八道灣組二三段(J1b2+3)和四段(J1b4)兩個砂層組的三維構造模型。采用10 m×10 m×0.5 m的步長，平面總面積約6.9 km2，井控程度0.35 km2/1口井，并用兩個SGAD實驗井組的分層進行驗證，達到更加精細的建模效果，同時縱向0.5 m的分辨率為儲層縱向非均質性的刻畫奠定基礎。

3.2 相模型的建立

相模型的建立，需要基于像元對其“延伸”的范圍進行預測，往往采用變差橢圓來控制相的預測范圍，它表示一個區(qū)域性變量在某個延伸方向上改變的程度大小[9,12,15]。一般變差函數(shù)主要針對沉積微相，對于巖石相的控制效果不明顯，因此，將沉積微相與巖石相一一對應以后，通過調節(jié)某一微相變差函數(shù)的同時，其對應的巖石相變化也就能夠變相地以變差函數(shù)來表現(xiàn)。變差函數(shù)是以主次變程進行表征的，主次變程分別對應于物源的兩個方向的分布范圍，各相類型的主次變程不同，其值大小可以通過不斷地調節(jié)，在一個搜索半徑內(nèi)，像元與目標點之間盡可能多地吻合，并最終確定出符合實際地質條件并與現(xiàn)有辮狀河沉積模式相符合的各相變程值。在對研究區(qū)各相類型變差函數(shù)調節(jié)過程中，辮狀河道砂礫巖相、心灘中—細砂巖相主次變程較大，河漫灘泥質巖相及河漫沼澤煤巖相相對較小，這與辮狀河沉積相模式中主要發(fā)育心灘和辮狀河道相吻合。

針對八道灣組沉積體系特征，巖性以砂礫巖、砂巖為主的特點，將兩種相類型結合進行相模型的建立。依據(jù)測井曲線和實際鉆井取心情況，建立精細巖石相劃分的巖—電關系(圖2)，確定縱向單井巖石相的分布，同時結合曲線形態(tài)，以唐杰克型[16]辮狀河沉積序列模式為依據(jù)，劃分出單井沉積微相(圖3)。

圖2 八道灣組巖性—電性關系

在對單井巖石相與沉積微相劃分的基礎上，最終獲得沉積微相與巖石相的對應關系，為了達到沉積微相與巖石相的優(yōu)點均能體現(xiàn)在相模型中，沉積微相的劃分與巖石相是一一對應的[17-18]，這樣既保證相建模過程中沉積微相控制的范圍，又控制在縱向上巖性頻繁變化所產(chǎn)生的模型誤差。通過聯(lián)合相類型的劃分，最終獲得單井沉積微相與巖石相對應的聯(lián)合相元：(1)辮狀河道微相：鈣質砂礫巖、砂礫巖相；(2)心灘微相：含礫砂巖、中—細砂巖相；(3)河漫灘微相：泥質巖相；(4)河漫沼澤微相：煤巖相(圖4)。與此相對應聯(lián)合相類型為：辮狀河道砂礫巖相、心灘中—細砂巖相、河漫灘泥質巖相、河漫沼澤煤巖相。

邢寶榮[19]對多條現(xiàn)代典型辮狀河道規(guī)模參數(shù)進行統(tǒng)計，心灘寬度40～1 413.77 m，長度172.33～2 870.02 m。研究區(qū)內(nèi)過井F340037-DZ902心灘微相主變程值1 350 m，次變程值972.3 m，與現(xiàn)今辮狀河心灘平面發(fā)育幅度情況較吻合。并且在建模過程中，針對單一巖相建模中表現(xiàn)出的橫向上各類巖性不符合地質規(guī)律的現(xiàn)象得到了很好地控制。即，在單一心灘砂體中，無論巖性還是物性隔夾層均可以通過心灘橫縱向變程進行控制，使隔夾層在橫向上的展布與微相的展布達到一致性(圖5)。垂向上以聯(lián)合相最小厚度為垂向變程，約0.25 m，避免薄夾層因垂向變程過粗出現(xiàn)不連續(xù)現(xiàn)象。研究區(qū)內(nèi)物源方向較單一，來自西北向的哈拉阿拉特山，因此，各相主變程方向也基本一致。

圖3 八道灣組沉積微相測井及巖心相標志

圖4 單井沉積微相與巖石相相結合的聯(lián)合相類型劃分

在對各聯(lián)合相變差函數(shù)確定的基礎上，采用序貫指示模擬算法，以單井聯(lián)合相粗化數(shù)據(jù)對未知區(qū)域進行插值計算，獲得八道灣組儲層相模型。該相模型橫向上的某一微相平面與基于單井、連井沉積微相及巖石相所獲得的二維沉積微相—巖石相平面吻合度好。從模型剖面中可以看出，靠近物源區(qū)，辮狀河道砂礫巖相在八道灣組底部發(fā)育，順物源方向上，辮狀河道砂礫巖相逐漸減薄，心灘中—細砂巖相在順物源方向上逐漸發(fā)育，反映干旱型陸源水動力向遠物源方向逐漸減弱，粒度大的砂礫巖優(yōu)先沉積，粒度小的中—細砂巖后沉積。這一相模型，縱向上對儲層內(nèi)物性較差的砂礫巖及非儲層的泥質巖類隔夾層具有很好的反映，橫向上避免了由于巖相變差函數(shù)調節(jié)過程中引起的巖相突變、同一類型巖石連續(xù)性差的缺點，也彌補了單純運用沉積相建立模型過程中縱向無法細致表征隔夾層展布的不足(圖6)。

圖5 八道灣組過井單一心灘砂體中隔夾層發(fā)育模式

圖6 研究區(qū)過井聯(lián)合相及巖石相模型剖面對比剖面

3.3 屬性模型的建立

以二維聯(lián)井相剖面及平面相對相模型進行質量檢驗，發(fā)現(xiàn)兩者吻合度較好。在此基礎上，對測井解釋獲得的單井物性數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)粗化分析，在對數(shù)據(jù)分析質量檢驗合格條件下，確定各相類型物性數(shù)據(jù)的合理運用范圍，去除測井解釋過程中由于人為誤差引起的極大值或者極小值的影響，采用序貫高斯算法,運用聯(lián)合相模型及二維趨勢面約束[20]，進行相控孔隙度模型的建立。進而以孔隙度模型為基礎，運用協(xié)同克里金方法進行滲透率和含油飽和度模型的建立。

根據(jù)儲層四性關系研究確定油層孔隙度下限20%，滲透率下限68 mD，稠油含油飽和度大于50%為油層，通過模型油層與連井油層剖面對比，吻合效果較好。以研究區(qū)域內(nèi)實際試油數(shù)據(jù)確定的油水界面，海拔-237 m，定義模型的油水界面，最后進行儲量擬合。

3.4 效果檢驗

截取研究區(qū)三維模型中聯(lián)合相模型二維剖面與基于單井巖石相所確定的模型連井剖面進行對比，聯(lián)合相模型中單一相連續(xù)性較巖石相模型更好，并且部分砂礫巖物性夾層的識別，更加細致，避免了單一巖石相插值的離散性，模型中出現(xiàn)某一巖石相的分布不符合地質規(guī)律，例如圖6中心灘—中細砂巖相頂部發(fā)育有泥質巖相，與心灘沉積構型模式中的頂部發(fā)育“落淤層”[21]相一致。而巖石相模型中巖性夾層連續(xù)性差，并且有巖相突變的現(xiàn)象，與真實地質模式不符。同時，將以地質建模方法擬合的儲量與利用容積法計算的儲量對比，相差不超過2.31%，進一步驗證該地質模型較可靠，確定這種沉積相與巖石相聯(lián)合的相建模方法合理，能夠作為八道灣組這種非均質性強的稠油油藏儲層建模方法。

4 結論

(1)通過對重18井區(qū)侏羅系八道灣組儲層巖性、電性分析以及曲線形態(tài)，結合區(qū)域沉積背景，對研究區(qū)沉積微相與巖石相進行劃分，獲得沉積相與巖石相對應關系。

(2)將單井聯(lián)合相類型的劃分應用于相模型的建立，這種結合兩種相類型的方法確定的相模型不僅能夠反映地質認識，與現(xiàn)有沉積模式匹配程度高，同時也能反映儲層內(nèi)部各類巖石的展布情況，避免單一巖石相建模過程中出現(xiàn)的相帶突變，或是某一薄層巖相因變差函數(shù)調節(jié)的誤差，導致連續(xù)性差的現(xiàn)象，在研究區(qū)應用效果較好。

(3)在模型建立過程中，從構造模型到屬性模型均需做好質量控制，模型的檢驗可以提高模型的精度，建立的三維地質模型也更能反映實際地質情況。相控建模過程中的關鍵在于變差函數(shù)的調節(jié)，需要考慮相帶之間的連續(xù)性，其變程大小要能夠反映當時沉積環(huán)境的特點，可對某一相帶的橫縱向變程做解剖，與前人研究獲得的某一類相模式進行匹配。不能僅考慮擬合觀察點的程度，即變程不可過大也不可過小，其主次變程正好對應于某一微相在平面上的延伸范圍。

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(編輯 吳一華)

3D geological modeling for heterogeneous glutenite reservoir with viscous oil: a case of Jurassic Badaowan Formation reservoir in Zhong 18 well block in Fengcheng Oilfield

He Wenjun,Yang Tongyuan,Fei Liying,Huang Xuanhao,Bao Haijuan,Yang Yibo

(ResearchInstituteofPetroleumExplorationandDevelopmentofXinjiangOilieldCompany,PetroChina,Karamay834000,China)

The Badaowan reservoir in Zhong 18 well block,Fengcheng Oilfield,is a typical heterogeneous glutenite reservoir with viscous oil.Neither the 3D microface model nor the 3D rock face model can describe the distribution of lithofacies in detail,and coincide with the geological cognition simultaneously due to their limitations.Integrating of microfacies and lithofacies,the joint facies was established,which can characterize the distribution of sedimentary microfacies and lithofacies，braided river-gravel face,channel bar-medium-fine sandstone face,floodplain-mudstone face and swamp-coal face.Based on those facies,the author adjusted the variation function,and used the sequential indicator simulation algorithm to establish the 3D joint facies model with a 2D phase plane as constraint conditions.This model not only conformed to the geology cognition of the deposition microfacies,but also characterized the transverse and longitudinal changes of lithofacies.And then a property model of reservoir was established by the sequential Gauss algorithm,which was used to fit geological reserves.The quality testing verified the reliability of the method which be used to create a 3D model for heterogeneous glutenite reservoir with viscous oil.The 3D model can provide a basis for the trajectory design of horizontal well and the dynamic numerical simulation of the reservoir in the future.

Junggar Basin;Fengcheng Oilfield;Zhong 18 wells block;glutenite heavy oil reservoir;joint facies model;3D geological model

10.16181/j.cnki.fzyqc.2017.01.004

2016-10-13；改回日期：2016-12-31。

何文軍(1987—)，碩士研究生，工程師，現(xiàn)主要從事油氣勘探工作。電話：15209903157。E-mail:fchwj@petrochina.com.cn。

國家科技重大專項項目“準噶爾盆地巖性地層油氣藏富集規(guī)律與目標評價”(編號：2011ZX05001-006)和中國石油天然氣股份有限公司“新疆大慶”重大科技專項“新疆和吐哈油田油氣持續(xù)上產(chǎn)勘探開發(fā)關鍵技術研究”((2012E-34-05)聯(lián)合資助。

TE319

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