相控三維地質建模在涇河2井區長81油藏中的應用

肖 琳

(中國石化華北分公司勘探開發研究院，河南鄭州 450006)

相控三維地質建模在涇河2井區長81油藏中的應用

肖 琳

(中國石化華北分公司勘探開發研究院，河南鄭州 450006)

彬長地區涇河2井區屬于低孔超低滲的巖性油藏，其儲層的非均質性加大了儲層預測和石油勘探開發的難度，為了對涇河2井區長81儲層地質特征認識更加精確、細致，以油藏地質特征研究為基礎，綜合運用了高分辨率層序地層學、沉積學、測井微相分析和儲層測井綜合解釋等技術，以地質建模為主要研究對象,進行了沉積微相約束地質建模綜合研究，解決了常規油田開發地質研究過程中沉積相研究成果與儲層參數分布無法有效結合的缺陷,實現了在沉積相約束下儲層三維地質模型的建立。經與研究區已有地質特征認識以及實鉆井效果對比分析，驗證了模型的精確性，為高效合理開發該油藏以及油藏數值模擬奠定了堅實的地質基礎。

低孔超低滲油藏；彬長地區；長8油藏；沉積微相；三維地質建模

鄂爾多斯盆地沉積微相和儲集砂體的變化很快,在相距數百米或數十米的距離內，砂體厚度及儲集性能差別很大,增加了儲層預測和石油勘探開發的難度。彬長區塊涇河油田屬于低孔、超低滲巖性油藏，目前正處于開發初期，隨著油藏開發程度的不斷提高，油藏地質研究工作迫切需要一些新的、實用的技術方法，對油藏認識更加精確、細致，而基于地質、地震資料的三維地質建模技術正好是解決這一問題的主要方向之一[1-2]。

基于此目的，采用相控方法對彬長地區涇河2井區長81油藏進行儲層地質建模，為科學的油藏評價、開發動態預測、方案優化、鉆井地質設計軌跡優化、軌跡跟蹤調整以及油藏數值模擬提供可靠的地質依據。

1 地質背景

彬長區塊位于鄂爾多斯盆地的西南部，伊陜斜坡、渭北隆起和天環向斜交接部位，自上而下有第四系，白堊系志丹群，侏羅系安定組、直羅組、延安組，上三疊統延長組(未穿)。其中，三疊系延長組為主要含油層系。涇河2井區整體為斷裂切割的南東高北西低的單斜構造，地層構造具有繼承性，區內主要受斷裂及裂隙帶控制，局部發育鼻狀隆起，其斷裂走向為北東東向，部分小斷裂波組錯動不明顯。從本區長8油層組形成時的沉積地質背景以及區域上延長期鄂爾多斯湖盆的演化規律分析，研究區長8期為湖泊沉積體系，主要發育砂質碎屑流和濁流沉積。通過分析研究區長8油層組的沉積特征，認為該區長8段為深水重力流和半深湖-深湖亞相，微相主要有砂質碎屑流、濁流、半深湖-深湖泥，其中，砂質碎屑流和濁流是主要有利沉積微相類型[3]。

涇河2井區油藏類型為低孔超低滲巖性油藏,其儲層物性受砂巖粒度控制，粒度越大儲層物性越好。據該區巖心物性分析資料統計，長81儲層孔隙度主要為4.0%～13%，平均8.2%；滲透率主要為(0.10～2.0)×10-3μm2，平均0.80×10-3μm2。儲層物性好壞主要受泥質含量影響，泥質含量高，物性差，反之物性好。物性好，則含油級別高；而物性差，一般為干層或低產層。

2 地質建模方法研究

2.1 沉積微相控制隨機建模研究

大量的油氣田開發和生產實踐證明，沉積微相的分布規律直接影響著地下流體(油氣)流動的特征，同時油氣田開發中的各種生產數據更依賴儲層的結構模型，而不是巖石物理參數的統計分布，沒有沉積相模型的單純參數建模則可能嚴重歪曲了地下儲層物性的真實性。采用沉積相約束儲層建模的方法建立儲層參數模型是一種符合地質特點的儲層建模方法[4]，但相控建模并不能代替常規沉積微相研究工作，而是在常規地質研究的基礎上利用數理統計方法和計算機手段通過建立三維模型的方法來提供儲層的三維定量信息，確切而言就是在相模式的指導下，對未知點進行三維科學插值[5]。

2.2 研究思路

本次研究是在前人研究工作的基礎上進行的，直接借用了前人的一些研究成果，如地震解釋斷層特征、沉積相研究。在沉積微相模型建立的基礎上,通過分相帶建立變差函數模型,應用序貫高斯模擬建立不同儲層參數連續變量的分布模型,形成沉積微相約束的、以井點儲層參數為基礎的儲層參數空間分布變化的精確描述。具體工作流程見圖1。

圖1 技術路線

3 地質建模[6-13]

3.1 數據準備

在儲層建模研究中，基本數據類型主要包括以下幾類：坐標數據、井斜數據、地質分層數據、斷層數據、儲層屬性數據。原始數據的準確性是建立合理模型的基礎和必要條件，因此必須盡量保證用于建模的原始數據特別是硬數據的準確可靠，需要對數據進行篩選，重點把握能反映儲層特征的參數。

3.2 構造建模

構造建模是儲層三維建模的基礎，主要反映儲層的空間格架，由斷層模型和層面模型組成。本次研究的斷層模型是根據地震解釋成果和斷層平面組合關系建立的，綜合采用斷層模型、地震解釋層面數據來建立構造模型，利用井點的分層數據和斷點進行校正，使得構造模型更加準確、合理(圖2)。

總體來看，研究區構造起伏較小，為南東高北西低的單斜構造，主斷層走向為北東東向，大斷層中間為地塹構造，部分短小斷層錯動不明顯。

圖2 涇河2井區長81層構造模型

3.3 屬性建模

為了描述出砂體的三維形態及內部物性變化特征，還需要在小層構造模型的基礎上進行縱向網格的進一步劃分。首先根據構造模型小層數劃分縱向網格，然后對小層的縱向網格進行細分，平面上網格間距15 m×15 m，垂向網格數30，總網格數為7634760。

4.3.1 相建模

沉積相建模工作是建立在前期儲層沉積特征研究工作的基礎上的,根據涇河2井區目的層段的平面相展布，得到地質研究的沉積相圖，進而用層面的沉積相模型作為屬性分布范圍的約束條件。

沉積相模型是在繪制小層沉積微相平面分布圖的基礎上，通過數字化結合Petrel建模軟件而建立的。前期工作對該區的沉積特征認識已比較明確，因此本次研究對沉積相的模擬采取了確定性方法建模，減少了模擬的隨機性。

3.3.2 變差函數分析

建立屬性模型之前，首先進行數據分析和趨勢識別。由于本區單井控制面積大，儲層各個微相內的數據點有限，很難把握各個微相的儲層性質和參數的地質統計特征，因此本文通過對地質靜態模型的剖析，把握模擬目標區儲層參數的地質統計特征，從而確定變差函數。表1為長81儲層物性參數的變差函數分析統計表。

表1 涇河2井區長81儲層空間特征參數表

本區的變差函數分析采用球形模型，這種模型是把變差函數達到基臺值時的滯后距離作為最大變程，適用于變化比較大的數據[5]。利用變程來反映儲層參數的影響范圍，從而確定含油范圍的目標。從數據分析的結果看，研究區最大變程1 535 m，最大變程方向350°，最小變程647 m，基臺值0.95～1。變程較小和基臺值偏大的情況反映了本區物性展布不穩定的特征，變量的空間連續性較弱，而且變化劇烈，反映地層非均質性較強。

3.3.3 屬性建模

相控屬性建模研究的關鍵點是基于沉積相控制下，按層利用控制點數據，來模擬井間的各項屬性參數分布，從三維角度對儲層進行定量化，揭示儲層的非均質性。本文在完成沉積微相模型的基礎上，以測井儲層物性參數為基礎，以沉積微相為約束，采用序貫高斯模擬技術建立了孔隙度模型和滲透率模型。

圖3、圖4分別為研究區長81儲層的孔隙度、滲透率模型粗化、平滑后的平面圖。從模型結果來看，屬性模型的分布趨勢受沉積相的控制得到較明顯的體現。在沒有井點控制的區域，高孔隙度區域大都分布于砂質碎屑流相帶，濁流相控制區域的孔隙度基本小于6%，沉積相對孔隙度優勢區分布的影響很明顯。在砂質碎屑流微相控制下，滲透率分布情況也相對好于濁流微相。

圖3 涇河2井區長81儲層孔隙度平面展布

4 模型合理性檢驗

本次在相控約束條件下，應用序貫高斯模擬算法建立的三維地質模型，不同于確定性建模，隨機模擬在插值過程中考慮了實際地層的細微變化和插值的精度，建立的模型也更好地與實際地質情況相符合，但在控制以外的儲層參數具有一定的不確定性，即具有一定的隨機性。為了保證在油田開發過程中讓這種不確定性控制在一定范圍內，就需要對模型進行檢驗。本文采用概率分布一致性檢驗、物性參數展布對比驗證方法對研究區地質模型進行檢驗。

圖4 涇河2井區長81儲層滲透率平面展布

4.1 概率模型一致性檢驗

通過對孔隙度、滲透率模擬值和井點粗化值的頻率分布直方圖(圖5)來進行概率一致性檢驗(圖中Por、Perm分別為孔隙度模擬值、滲透率模擬值，Upscaled cells為各個屬性參數的粗化值，Well logs為各個屬性參數的測井物性解釋值)。

從直方圖可以看出，模型的參數概率統計分布與原始數據吻合較好，說明建立的模型與地質情況能很好的吻合，模型的精度比較高。

4.2 物性參數展布對比

將模型粗化、平滑后輸出孔隙度與滲透率平面分布圖，并與前期地質研究認識相比較，主要分析模型的三維參數分布與實際的地質研究情況的符合程度。在長81儲層孔隙度和滲透率平面分布圖(圖3、圖4)中，高孔隙度主要分布在研究區東南部J2P16DY井、J4井條帶附近、中-東北部J2井、J2P4DY井、J2P5DY井條帶附近，滲透率的平面分布特征與孔隙度大體一致，高滲區域也主要分布在J4條帶、J2井、J2P4DY井條帶附近區域。這與單井測井解釋結果、前期地質結果基本對應，模擬出來的孔隙度、滲透率分布特征，與實際地質特征很接近，說明模型具有一定可信度，可以作為后期開發的技術依據。

圖5 優選模型物性參數與原始數據對比直方圖

總之，對比模型模擬結果與實鉆水平井的屬性及試油結果參數可知，本模型與地質成果分析基本一致，符合實鉆井的地質認識。

5 結論

(1)涇河2井區整體為斷裂切割的南東高北西低的單斜構造，受斷裂及裂隙帶控制，局部發育鼻狀隆起,研究區內發育不同規模的北東東向斷裂。

(2)涇河2井區發育湖泊沉積體系，主要發育砂質碎屑流和濁流沉積，微相主要有砂質碎屑流、濁流、半深湖-深湖泥,其中，砂質碎屑流和濁流是主要有利沉積微相類型。

(3)利用相控建模技術建立涇河2井區長81儲層三維地質模型：構造模型、沉積相模型和物性模型。從三維空間角度直觀地展示了研究區目的層位的儲層特征，模擬結果與地質認識相符合，為進一步勘探開發打下了基礎。

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編輯：吳官生

1673-8217(2015)04-0080-04

2015-01-23

肖琳，碩士，1985年生，2011年畢業于中國地質大學(武漢)信息工程學院攝影測量與遙感專業，現從事石油地質開發相關專業工作。

TE319

A

本文基于PETREL軟件,應用沉積相控制下的隨機模擬方法,對彬長地區涇河2井區長81油藏進行三維地質建模,減小了模型的多解性,經水平井驗證提高了模型的精度。