鎮原油田長81油層三維地質建模研究

劉威，張春生，馬雪娟，項文楷，李婷，馬鈺錕

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鎮原油田長81油層三維地質建模研究

劉威1,2，張春生1,2，馬雪娟2，項文楷2，李婷2，馬鈺錕2

（1．油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室長江大學，武漢 430100；2．長江大學地球科學學院，武漢 430100）

鎮原油田鎮221區塊長81建模采用以沉積微相為基礎、多參數協同的隨機建模方法，建立起來的油層組儲層地質模型經過驗證能夠真實、可靠地反映儲層砂體及物性參數（孔隙度、滲透率、含油飽和度）的展布特征，并且儲層物性參數的空間展布與砂體展布相吻合，符合實際地質的情況；對今后面進一步認識和開發油氣藏提供了可靠的地質依據。

三維地質模型；沉積微相；儲層物性；鎮原油田

1 區域地質概況

鎮原油田區域上屬于鄂爾多斯盆地陜北斜坡西南段，地層平緩，微向西傾斜；區域構造比較簡單，局部發育小型的低幅度鼻狀隆起[1]。在晚三疊世期間，受到印支運動的影響，盆地的沉積中心在總體上看是偏向南部及西南部的。延長組長81油層屬于典型的巖性油氣藏，具有儲層厚度大，低孔低滲的特點。長81油層自下而上可以分為3個小層，分別是長813，長812和長811砂層，其中主力油層為長812砂層。該區域經勘探研究表明是一套辮狀河三角洲沉積體系，主要發育有水下分流河道、河口壩、水下分流河道側緣、分流間灣等五個沉積微相。隨著新資料的增加以及注水開發和區塊滾動勘探的需要，急需對本區進行精細油藏研究，以便解決在勘探開發過程中遇到的各種問題。

2 地質建模

此次建模所用的資料來自鉆井資料和儲層地質知識庫。鉆井資料包括井位坐標、補心海拔、井軌跡、測井曲線。地質資料包括測井解釋結論、地層劃分與對比、單井相、沉積相平面圖和儲層參數平面圖。

2.1 建模思路與方法

三維地質模型是指能夠定量表示工區儲層地質特征以及油藏儲層參數三維空間分布情況的數據體。這個數據體不僅要求要忠實于有井控點的實際數據，而且還要對井間的數據作一定精度的插值[2]。在儲層建模中，儲層預測主要是根據地質結構參數進行分析的，所以獲取準確的地質結構參數對于儲層建模非常重要。地質結構參數主要是指不同沉積微相形態幾何特征值，如基于象元方法中常用的變差函數特征值[3-4]。對于鎮原油田221區塊，由于研究區所獲得的鉆井資料不多，不同微相的儲層物性差別大等特點，在具體選擇建模方法時，為了提高隨機建模的精度，降低模擬實現過程中的不確定性，提出了運用地質統計學方法，結合測井、巖心資料，在沉積微相控制下的儲層建模方法。

2.2 構造模型的建立

構造模型反映了儲層的空間格架，因此精細構造模型是儲層描述的基礎。在本次構造建模中，按要求共用55口井，由于鎮221工區整體為一西傾單斜，構造較為簡單，因此主要建立其層面模型。

在建立各小層構造模型時，以井的分層數據作為輸入數據源，由下至上逐層模擬，并建立每個小層的頂、底面構造；最后將各小層模型疊置在一起就得到了能夠反映該區塊構造起伏的三維地質格架，同時也為后期儲層沉積相模型和物性模型的建立提供了格架基礎[5-6]。

根據對各小層的頂面情況分析，可以看出建立起來的構造模型和已有的地質認識相吻合，能夠真實的反映出該區的構造特征。延長組長81油層兩個小層的層面模型（圖1和圖2）。研究區小層平面網格劃分為平面上25 m×25 m，縱向上1 m的精度，考慮工區實際的井距情況，本次建模網格數為：I·J·K = 180×111×22共439 560個網格滿足建模要求。各小層垂向網格化分長811為10層；長812為 12層。

圖1 鎮原油田鎮221區塊長811小層構造模型

根據建立的地層構造模型可以看出，研究區內構造活動相對較薄弱，斷層和大的裂縫并不發育，地層整體沒有大的起伏。構造模型從底到頂，具有較好的繼承性，構造上無明顯差異。從平面上看，長812起伏較小，中間局部地區出現凸起，河道發育，主要從西南物源區方向往東北方向伸展。長811期河道發育規模減小，以研究區中間及靠近西北部分的沿西南—東北向更為明顯。整個沉積過程中，東北方向局部構造位置偏高，后期逐漸平緩，靠南和進西北方向發育較明顯的鼻狀構造，有利于后期油氣的填充，這也與前期構造研究較為一致。

2.3 沉積微相模型的建立

構造建模完成后接下來就是相模型生成了，由于鎮221區為三角洲前緣沉積，通過前期地質分析認為區內具有一定的非均質性，單純建立沉積相或者沉積亞相模型已經不能滿足油田開發需要。本次建模主要采用的是相控建模的技術，它強調了沉積微相對儲層物性的控制作用，因此建立盡可能準確的微相模型就顯得尤為重要[7]。具體方法：在沉積微相模擬前，以測井解釋單井相數據為依據，先將微相代碼化，并統計各微相所占的比例；然后對沉積微相數據進行分析，調整變差函數，計算出變程值；最后采用序貫指示模擬法，利用趨勢面和變差函數的雙重控制進行模擬，在隨機產生的多個沉積微相實現中，挑選最合理的、最符合地質認識的模擬結果，建立沉積微相模型。

2.3.1 統計特征參數

對沉積微相來說主要是統計各種沉積微相所占的比例，對區內沉積概況有更為深入細致的了解，以方便后期調整模型所需參數值。

1）沉積微相所占比例

在平面上統計了各小層沉積微相所占比例如表1所示，雖然研究過程中隨機抽樣的數目不大，統計的沉積微相比率不能很精確地代表真實的地層關系，但基本上每一類沉積微相都進行了細致的統計，大致上能夠較好的反映出研究區的沉積特征。由上表可以看出，長812水下分流河道所占比例較大，是主力油層。

表1 鎮原油田鎮221區塊各小層沉積微相比例統計表

2）變差函數分析

計算沉積微相在平面和垂向的變差函數，可以更加清楚地了解各沉積微相的非均質性[8~9]。研究中在平面上以正北向為第一個方向，30°角為間隔依次計算出其余六個方向的變差函數。在實驗變差函數計算出來后，再對其進行理論模型擬合，從而確定出主方位角、主方向變程、次方向變程和垂直方向變程。通常選擇球狀模型進行擬合，在得到各個方向的擬合參數后，就可以確定變量在各個方向的變異程度，結果發現主河道以225度方向展布為主，這與地質規律是相符合的。

2.3.2 沉積微相三維模型

通過上述約束機制統計了各小層沉積微相分布比例，垂向上展示了微相百分比曲線和變差函數分析，再利用序貫指示模擬方法建立了沉積微相模型（圖3~圖4）。通過觀察分析所建立的沉積微相模型，從平面圖上可以看出研究區長82期為河流主要發育時期，區內全部發育為河道，河口壩發育較少，主要為砂體沉積期。到長81期河道發育規模逐漸變小，最后成為一條主河道，開始發育分流間灣。

3 儲層屬性模型的建立

屬性模型是儲層三維地質建模的核心，建立儲層屬性模型就是為了展示儲層非均質性特征以及這些特征在三維空間上分布與變化情況。通過儲層屬性模型，我們可以很直觀地觀察儲層砂體分布和準確地界定有利儲層的位置及分布范圍，并為后期油田開發方案的制定提供直接的地質依據[10]。

本次儲層屬性建模，采用的方法是相控建模的方法。該方法約束條件有兩個：沉積相和巖相約束。此次，我們用的方法是利用沉積相進行控制，就是在微相建模的基礎上采用序貫高斯模擬的方法；沉積相控制的方法在這里更為有效和直觀。

3.1 孔隙度模型的建立

孔隙度模型是在沉積微相模型的基礎上，利用相控屬性分布的技術，采用序貫高斯模擬的方法建立起來的，如圖5～圖6。從下圖中可以看出，孔隙度與沉積微相的分布特點是相互吻合的。

3.2 滲透率模型的建立

滲透率屬性模型同孔隙度一樣在沉積微相約束條件下進行，不同的是在建立滲透率模型時可將孔隙度作為第二控制因素，采用協克里金方法進行，這是由于滲透率的分布不僅與沉積相有關，而且與工區孔隙度的分布關系也十分密切，三維滲透率模型見（圖7～圖8），從圖中可以看出，主河道發育位置處的滲透率值較高，河道側緣和泛濫平原則為相對低值。

4 模型的可靠性驗證

儲層建模的落腳點在于模型的應用，因此分析所建模型的好壞、建模技術和策略成功與否就顯得尤為重要[11]。下面按以下標準對此次建模進行評價：

1）將模擬參數的統計特征值與原始輸入數據進行對比觀察模型精度大小。具體做法是通過統計鎮221區長81模型的孔隙度、滲透率、含油飽和度模擬值，并將其與原始數據比較，以孔隙度為例做概率分布圖（圖9），其中藍色為模擬值，綠色為粗化數據。從圖中可以發現二者分布特征區別不大，說明模型較可靠。

2）在沉積相、孔隙度、滲透率和含油飽和度等參數通過比較證實后，模型切片也具有較好的對應性。通過巖相模型切片和在沉積微相控制條件下通過序貫高斯模擬建立起來的孔隙度模型切片進行對比，從圖中，我們可以發現其縱向分布具有較好的一致性（圖10~圖11）。

3）由于建立屬性模型采用的是沉積微相為基礎、多參數協同的隨機建模方法，這里將長81油層組的各小層屬性分布與地質綜合研究繪制的平面分布圖進行比較，圖12中可見在所選范圍內，模型中各小層屬性分布與前期地質研究吻合較好。

5 結論

1）以單井垂向數據為基礎，采用忠于井點數據的序貫指示法，人工繪制的地質圖件做趨勢約束，較好的建立研究區儲層構造沉積微相模型；

2）此次建立的儲層地質模型能夠真實、可靠地反映儲層砂體及物性參數的展布特征，并且儲層物性參數的空間展布與砂體展布相吻合，符合實際地質的情況，可以用于建立數值模型，對開發技術政策進行預測。

大量心理學研究證明，動機具有引起和推進特定活動的作用。這一機制在教學中的運用就是激勵教學模式。這種激勵性教育的原則在物理教學課堂中加以有效運用，可以幫助學生變被動為主動，進而大大提高課堂教學效果。下面我結合自身教學實際，對物理課堂激勵教學模式的運用分析探究。

[1] 冉令波, 丁曉琪, 張熙. 鄂爾多斯盆地鎮涇油田長81小層沉積相類型及沉積演化研究[J]. 石油天然氣學報, 2010, 32（6）: 341～345.

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Study of 3D Geological Modeling of Chang 81Reservoirs in the Block 221, Zhenyuan Oil Field

LIU Wei1,2ZHANG Chun-sheng1,2MA Xue-juan2XIANG Wen-ka2LI Ting2MA Yu-kun2

(1-Key Laboratory of Exploration Technology for Oil and Gas Resources of the Ministry of Education, Yangtze University, Wuhan 430100; 2-College of Earth Science, Yangtze University, Wuhan 430100)

3D geological modeling of Chang 81reservoirs in the block 221, Zhenyuan Oil Field is based on sedimentary microfacies study by means of multi-parameter collaborative modeling. The established geological model is able to reflect correctly the distribution of sand bodies and physical parameters such as porosity, permeability and oil saturation of the reservoir.

3d geological model; sedimentary microfacies; reservoir; physical property; Zhenyuan Oil Field

P618.13

A

1006-0995（2015）01-0047-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.01.011

2014-03-24

國家重大專項（2011ZX05001-002-007）

劉威（1990-），男，湖北潛江人，在讀碩士生 ，現在主要從事油藏地質方面的研究

張春生(1963-），男，河南人，教授，碩士生導師，主要從事沉積學及油氣儲層評價方面的研究