油氣田開發過程中儲層構型模型的建立與研究

趙振堯

【摘 要】儲層結構指的是儲集砂體的幾何形態及其三維空間的分布。這一模型是儲層地質模型的骨架，也是決定油藏數值模擬中模擬網塊大小和數量的重要依據。以高分辯率的三維地震為基礎，利用其覆蓋率高的優勢，直接追蹤井間砂體和求取儲層參數。儲層結構模型的核心是沉積模型。殼牌石油公司將不同沉積相形成的儲層結構類型歸納為三類，即千層餅狀儲層結構、拼合板狀儲層結構和迷宮狀儲層結構，目前遇到的關鍵問題是分辯率還滿足不了油田開發研究單砂體的要求。

【關鍵詞】油氣田；儲層構型；模型；建立；研究

一、儲層分布層次性

儲層作為油氣勘探、開發的物質對象，無論從其本身特征還是從其沉積成因角度分析必然具有層次性。層次分析是儲層非均質研究的認識論和方法論的基本問題。隨著油氣田開發的深入，儲層描述向著越來越細的方向發展。合理選擇儲層描述尺度不僅能充分利用油田現有資料用于準確描述儲層非均質性，而且分級建立的儲層地質模型能及時正確地指導油田勘探開發的進行，避免建立的模型與生產脫節。按模型組成規模：（Helgeqi H.Haldorson（1986），美國 分四級）1、巨大規模：構造+巖相——油氣藏組合；2、大型規模：相帶+儲層——油氣藏；3、宏觀規模：儲層+物性——內部結構；4微觀規模：孔隙結構+流體——流動單元 。隨機建模方法：這是國際上近20年來興起，發展很快的一項熱門技術。其主要思路是：選擇儲層砂體在地面出露的露頭，進行詳細測量和描述，取樣密度達到幾十厘米的網絡（1英尺×1英尺），把這類砂體的儲層物性（如滲透率）的空間分布，原原本本的揭示出來，以此作為原型模型。從中利用地質統計技術尋找其物性空間分布的統計規律，以此統計規律就可以去預測井下各類儲層的物性分布。國外一些主要石油科研機構、院校和油公司都在開展這一工作。儲層地質知識庫是根據儲層地質概念模型，結合靜、動態資料對單井模型進行統計分析的基礎上建立的能夠定量表征儲層特征參數統計分布規律的地質知識，它們是儲層隨機建模的控制條件。露頭調查、地震預測與解釋、密井網統計、 分布概率、平均值、中值、標準偏差、最大值、最小值、變異系數及各參數間的相關系數等。

二、儲層分布非均質模式

構型最早由國外學者Allen提出，國內也譯為構形、構成，儲層建筑結構，沉積結構單元等，是指不同級次儲層構成單元的形態、規模、方向及其疊置關系。儲層構型分析研究實質上是描述儲層內部的非均質性，最終用于進一步挖潛剩余油，提高油氣采收率。 非均質儲層構型模式是指應用露頭、現代沉積、油田密井網區等資料，開展定量地質模式及形成機理研究，最小時間單元界面劃分，不同級次構型界面（Boundaries）及構型要素（Architecture element）的多維表征，揭示砂體內部疊置關系（內部構型Internal architecture）。 研究非均質儲層構型模式能夠揭示單砂體內部物性基本單元（側積砂體）及其三維分布規律，從而真正反映單砂體內部三維非均質性的本質，這對以后的剩余油研究、預測具有重要的意義。

三、地下儲層構型描述方法

地下儲層構型分析與建模的目標是應用有限的資料恢復地下儲層構型的面貌。以河流相為例，主要是恢復地下古河道及其河道內部構型單元的三維空間分布。面臨的主要難點是地下井資料少，因為即使是在油田開發中后期的密井網條件下，井距（如100m井距）仍大于構型單元的規模（如橫向上數米規模的點壩內部泥質側積層）。目前地下儲層描述主要是依靠地震信息和多井信息相應的發展了兩類方法，包括地震沉積學方法和多井模式預測方法，而砂體內部構型分析主要基于人工進行，效率很低，因此需要進一步深化三維儲層內部構型建模的模式擬合算法研究，可謂是任重道遠。重點在于單期河道、單砂體和單砂體內部夾層的識別。還提到不同井距條件下單砂體展布的認識必然存在一定差異，說明單砂體分布的復雜性。利用計算機研究一些隨機建模算法。針對不同沉積類型儲層本身的物性參數空間分布特點，形成一些模擬其規律的算法。隨機建模方法，總的追求：利用其技術建立的地質模型，交給數值模擬進行歷史擬合，一次運算就在大多數井點擬合得較好，這就說明模型基本符合地下實際。或者利用建立的模型布井，選擇成功機率最大的井位去實施。進行精細描述，可供其他地區和油田借鑒。隨機建模方法，一些院校都有一些軟件研制出來，在西部油田早期評價階段進行油藏描述建立地質模型上已取得很好效果，在老油田中為研究剩余油飽和度還沒有實踐經驗。變差函數分析：儲層參數空間結構分析就是對儲層參數進行一系列統計分析，研究儲層的空間結構及各儲層參數的空間分布的連續性和各向異性。目前，研究數據變量空間連續性或各向異性的方法和手段有多種，如協方差函數、相關函數等，但是這些方法只能概括地質體某一特征的整體概況而無法反映其局部變化特征，地質統計學中引入變差函數。離散模型是為了描述具有不連續性質的地質特征而開發的，如河流相地層中砂體的位置和幾何分布，砂巖中頁巖夾層的分布和規模，裂縫和斷層的分布、方向和長度，以及巖相模擬等。在以上各種情況下，空間中的一個點屬于有限分類數中的一個，而且僅有一個，隨機模型控制著在每一點該分類的數值如何交互影響。例如，該模型可以控制一個砂體可以怎樣侵入到另一個砂體中；裂縫是否橫切，怎樣橫切，不同的巖相怎樣相互牽制和排斥等等。對于重要層位，如可注水砂巖段，可以不經過實際流動模擬而計算出來。建模期間地質指導是十分重要的。

四、剩余油分布研究

剩余油是指油藏開發過程中尚未采出而滯留地下油藏中的原油，通常是指開發油田處于中高含水期時剩余在油藏中的原油。一般可以通過加深對地下地質體的認識和改善工藝水平等措施采出其中的部分或大部分油氣。 油田開發實踐證明儲層中還存在較多剩余油富集區特高含水期剩余油分布特征是總體分散、局部集中，仍存在較多的剩余油富集區，并受油藏分割性控制。四種油藏分割類型，包括斷層分割、夾層分割、物性分割和水動力分割。同時重點分析了如何通過開發地質方法對剩余油進行預測。油氣田開發應該繼續深化對儲層非均質模式的認識、研究地下儲層構型的定量預測方法以及儲層構型三維建模方法。建立參數模型：1、定量地給出儲集體內空間各點的各種儲層屬性參數。2、關鍵點是根據上述層模型，按層用已知井點（控制點）的參數值內插（外推）井間未鉆井區域儲層的各種屬性參數；內插誤差愈小，地質模型精度愈高。3、目前由于直接解釋滲透率的地球物理方法還未成熟，一般先建立孔隙度模型，然后利用巖心分析測得的孔隙度滲透率關系，由孔隙度模型轉換成滲透率模型。4、現已發展一些建立連續參數場的隨機建模方法及相應軟件，地質人員應慎重選用，不同沉積類型砂體，應采用適用于本類砂體的方法，并應作相應的檢驗。

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