儲層內部小尺度構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)有限公司天津分公司渤海石油研究院 天津 300452)

儲層內部小尺度構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)有限公司天津分公司渤海石油研究院 天津 300452)

針對小尺度地質界面(如側積夾層)在油藏數值模擬模型中難以表征的問題，提出了儲層內部小尺度構型單元界面等效表征方法，即通過調整構型單元間網格傳導率達到在油藏數值模擬中設置構型界面的目的，等效表征小尺度構型界面對滲流效果的影響。渤海BX河流相油田應用結果表明，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測精度，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%的井數有40口，符合率達到91%，較老模型提高了15%；新模型預測水淹程度與鉆后測井解釋符合率大于90%，比老模型提高了13.6%。

儲層；小尺度；構型單元界面；傳導率；等效表征；地質建模；油藏數值模擬

構型界面主要為構型單元之間或者構型單元內部的滲透性或非滲透性界面，其識別與劃分是儲層構型研究的重要內容之一。按照構型研究級別的不同，構型界面也相應具有層次性，如單一點壩之間的界面、單一點壩內部不同側積體之間的界面(側積夾層)等都屬于構型界面。本文所指的構型界面主要為這種小尺度的地質界面，相當于Miall所指的3級和4級界面。

油田開發實踐表明，儲層內部的構型界面對于油藏內部的流體運動具有重要的影響[1-3]。但是，在進行三維地質建模時，由于不同尺度構型界面的分布規模、分布連續性、物理性質等屬性差別較大，為構型界面的定量表征帶來很大困難。國內學者在這方面開展了許多工作，但主要是基于加密網格對構型界面進行表征[4-12]，網格規模巨大導致在實際推廣應用中存在困難。

利用商業化建模軟件將地質模型建好后，由于計算機的內存大小及數值算法運算效率有限，數模網格不能太小，建好的地質模型往往要經過粗化后才能提供給數模軟件調用。但無論采用何種網格粗化方法，都將失去一些小尺度的地質現象。因此，如何根據油藏研究的需要建立能夠反映油水運動規律的儲層參數模型是儲層三維地質建模的發展方向。

通過確定性方法尚可對于較大尺度的地下儲層界面(如洪泛面等)進行描述，但對于分布不穩定的小尺度界面(如河流相儲層的點壩側積層等)的描述則較難實現。如果通過精細的網格模型來描述，勢必會造成地質模型網格數量巨大，并且在進行油藏數值模擬模型粗化時也很難保留各種小尺度地質信息。若采用局部網格加密，則會造成網格數劇烈增加，并且由于大網格與小網格之間的網格尺寸相差太大而導致孔隙體積相差甚遠，往往會造成迭代算法收斂慢，數值模擬運算耗時巨大。另外，由于側積層尺度非常小，往往小于幾十厘米，即使進行了局部網格加密，細分的網格尺寸仍然難以達到這一要求，無法表征側積層在油藏模型中的存在。因此，尋找一種儲層內部小尺度構型單元界面定量化表征方法，對于油田高效開發和剩余油預測意義重大。

1 方法原理

為了表征小尺度地質界面對油藏內部流體滲流的影響，筆者提出了一種儲層構型單元界面等效表征方法，其核心思想是通過網格界面傳導率將小尺度地質界面對流體滲流的影響表征到油藏數值模擬模型中去，而不是將其幾何參數反映到油藏數值模擬模型中。

在單砂層內部，單砂體間在側向及垂向上存在著微相類型的變化，不同微相砂體間的構型界面大多是低滲透或不滲透的，由于這種界面規模很小，在粗化后其地質信息很難保留。儲層構型單元界面的等效表征是通過調整不同砂體間網格側向傳導率，達到在油藏數值模擬中設置滲流屏障的目的。由于井間砂體側向與垂向上低滲構型界面的數量和規模是難以預測的，砂體間傳導率的相對大小就等效代表了多個低級次構型界面整體上對滲流效果的影響。

圖1展示了本文方法的技術思路。通過識別與追蹤構型界面，將構型界面數據與粗化的地質模型一同提供給數值模擬軟件，通過生產動態歷史擬合及油藏數值模擬，分析構型界面對流體滲流的影響程度，據此調整構型界面兩側網格間傳導率參數并重復數值模擬流程，如此循環直到模擬結果與油藏實際開發特征吻合。

圖1 儲層內部小尺度構型單元界面等效表征技術思路

本文方法的具體步驟為：

1) 應用常規建模軟件建立儲層三維地質模型，得到沉積微相、孔隙度、滲透率等參數模型；通過設計油藏數值模擬網格系統粗化地質模型各項參數，建立油藏數值模擬模型。

2) 在地質模型上進行構型單元界面重建，即將要表征的小尺度地質界面以面的形式提取出來，包括數據簡化、數據平滑、界面追蹤及井點數據約束下界面的曲面擬合等4個步驟。圖2所示為在地質模型中提取的單期次河道界面。

圖2 地質模型中提取出的單期次河道界面

3) 應用重構的界面數據在粗化網格模型(數值模擬模型)中進行構型單元界面定位，包括界面曲面與網格系統求交運算及構型單元界面鋸齒化(用網格界面等效表征構型單元界面)2個步驟。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) 根據注采井組的注采動態確定與之相匹配的網格界面傳導率乘數，輸出與數值模擬器兼容的傳導率乘數數據卡。需要說明的是，所輸出的傳導率乘數數據卡中的傳導率乘數只是一個初始值，是根據注采井組的注采動態通過井組之間的歷史擬合來確定的。利用這一初始值開展歷史擬合，若擬合效果不好，則需要對傳導率乘數進行調整，直到最終能很好地擬合生產動態。

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

2 可行性驗證

為了驗證本文方法的可行性，通過油藏機理模型對其進行了模擬。如圖4所示，E井為注水井，A、B、C、D井為采油井，圖中同時示意了沉積微相特點，B—E方向為水下分流河道發育方向。

圖4 油藏機理模型示意圖

為了模擬E井到B井注入水突進使得B井快速受效的動態開發特征，設計了6個方案(表1)，其中方案1、2、3為改變2種微相類型間滲透率級差進行模擬，方案4、5、6則為保持滲透率不變時改變2種微相砂體間側向傳導率進行模擬。從模擬結果(圖5)來看，方案3和方案6都模擬了這一動態特征。方案3中2種微相砂體間的滲透率級差達到了100倍，而統計得到的油田實際滲透率差異并沒有如此大。而方案6是在保持滲透率分布符合油藏認識的前提下成功模擬了這一現象。由此可見，本文提出的儲層構型界面等效表征方法既保證了物性參數的合理分布，又很好地表征了小尺度構型界面對油藏滲流的影響，表明本文方法是可行的。

表1 油藏機理模型模擬方案參數表

圖5 油藏機理模型模擬方案結果

3 實例應用

選擇渤海BX河流相油田，應用本文方法開展側積夾層的等效表征。首先在前期精細構型研究的基礎上建立了精細的地質模型，然后結合數模需求對網格及屬性進行粗化。利用自主研發的軟件，通過精細地質模型中側積夾層界面重建以及粗化后的數模模型中側積夾層界面空間定位，輸出構型界面兩側網格間傳導率乘數數據卡，提供給數值模擬軟件，開展生產動態歷史擬合及油藏數值模擬。其中，傳導率乘數數據卡中的傳導率乘數是根據該油田注采井組的注采動態分析來確定，并在歷史擬合過程中進行更新。

圖6為研究區B平臺明下段Ⅲ油組2小層初始模型運算得出的油水運動示意圖，可以看出B12井在開發生產過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B12井高含水起到了影響作用，而這與實際生產動態存在較大差異。通過開展構型界面等效表征，在油藏模型中加入等效表征的末期河道及側積層(圖7)，有效地阻礙了邊水及注入水突破，更加符合實際生產動態。

基于該方法建立的新模型開展數值模擬，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%的井數有40口，符合率達到91%，較老模型提高了15%。 同時，基于該模型也有效提高了井間剩余油分布預測精度，該油田北區新鉆調整井18口，有水淹層測井解釋的井數為12口，統計主力砂體44小層，井點處新模型水淹程度與測井解釋符合率高于90%，較老模型符合率提高了13.6%。

圖6 研究區B平臺明下段Ⅲ油組2小層油水運動示意圖

圖7 研究區B平臺明下段Ⅲ油組2小層點壩砂體構型分布等效表征示意圖

圖8 研究區2口井新老模型歷史擬合結果對比圖

4 結論

1) 儲層內部的小尺度構型界面對于油藏內部的流體運動具有重要的影響，只有將這些小尺度地質界面精確地表征到數模模型中，以提高剩余油分布的預測精度，才能更好地指導油田后期調整與挖潛。

2) 本文提出的儲層內部小尺度構型單元界面等效表征方法，其核心思想是將小尺度地質界面對流體滲流的影響通過網格界面傳導率表征到油藏數值模擬模型中，而不是將其幾何參數反映到油藏數值模擬模型中。利用該方法不但能夠提高數值模擬的運行效率，而且能夠顯著提高剩余油分布的預測精度。

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

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(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”國家科技重大專項子課題“雙模一體化建模技術研究及應用(編號： 2011ZX05057-001-003)”及中海石油(中國)有限公司綜合科研課題“渤海海域復雜碎屑巖儲層地質建模研究(編號：YXKY-2011-TJ-01)”部分研究成果。

霍春亮，男，高級工程師，主要從事儲集層地質建模及油藏數值模擬研究工作。地址：天津市塘沽區閘北路609信箱渤海石油研究院物業樓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.儲層內部小尺度構型單元界面等效表征方法[J].中國海上油氣，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.