提高地質模型精度方法研究及應用

趙 輝，劉玉峰，王艷玲，張鵬剛

（中國石油長慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川 750006）

隨著油田開發技術的不斷進步，對地質模型的準確度，尤其在如何減少模型的多解性提出了更高的要求。本文通過具體實踐，采用數據篩查、導入地質圖件、添加虛擬井等技術，有效提高地質建模精度，并拓展思維，豐富了模型檢查方法和建立了標準化驗收流程。

在以往的地質模型驗收中，常出現以下問題，導致模型精度不高。（1）數據繁瑣易出錯，影響建模效率和精度。地質建模由井斜、測井解釋、分層、生產等數據生成，數據量大，容易出錯，一旦出錯，重頭再來，原始數據的準確性直接決定模型的精度和建模的效率。（2）過分追求擬合率（儲量擬合率95%），人為干預多。常規建模采用隨機建模的方法，利用變差函數描述井間參數的變化，但為了達到要求的擬合程度，增加了許多人為修改，將模型改的面目全非，甚至違背地質規律。

針對這種現狀，開展地質建模精度提高方法研究，并選定研究區具體實踐，將方法進一步總結和應用[1-4]。本次研究以Y7區D3油藏為例，研究區位于靖邊縣境內，區域構造上屬于鄂爾多斯盆地一級構造單元陜北斜坡中段。主要開發層位是侏羅系延安組D3層，侏羅系油藏屬典型的河流相沉積，非均質性強。D3層主要發育分流河道砂體，砂體呈北東～南西向展布。

1 提高地質建模精度方法研究

儲層建模實際上就是建立表征儲層物性的儲層參數的三維空間分布及變化模型。儲層參數包括孔隙度、滲透率和含油飽和度、儲層厚度等。孔隙度直接決定油氣儲量的大小，滲透率則控制了油田的開發效果和油氣產量的大小，而儲層厚度的大小與油藏規模息息相關。建立儲層參數模型的目的就是要通過對孔隙度、滲透率和儲層厚度的定量研究，準確界定有利儲層的空間位置及其分布范圍，從而直接為油田開發方案的制定和調整提供直接的地質依據。

通過具體實踐，查找國內外地質建模成功經驗，本次研究采用4種約束方法來提高地質模型的精度。

1.1 利用PETREL軟件篩查數據

方法一是利用PETREL軟件篩查數據，從源頭上確保數據質量得到控制。井斜數據、分層數據、斷層數據、構造數據、測井解釋數據、動態監測數據等是建模的基礎，可以利用PETREL軟件檢查數據是否符合自身的邏輯關系，比如同一層的頂深小于底深，有效厚度小于或者等于砂體厚度。此外還要，檢查巖心分析、地質認識、測井解釋數據的一致性。利用地層對比圖、小層層面空間疊置圖檢查分層數據，避免出現地層打架。還可以利用平面和3D網格屬性圖檢查是否有死網格、網格角度和網格扭曲程度。

本次建模共加載了94口井的基礎數據。包括井位坐標、井斜軌跡、分層數據、測井數據（包括自然電位、電阻率、自然伽馬、感應、聲波時差、微電極、井徑、電測解釋結論等多種曲線）。利用軟件篩查數據，從源頭進行把控，確保數據質量得到有效保障。

1.2 利用圖件約束構造建模

構造模型主要指建立構造模型及構造背景下的地層厚度分布變化，垂向地層之間的接觸關系等。為了保證后續屬性建模（或沉積相模擬）能夠在合適的地層空間中進行，按等時地質對比原則進行。根據儲層段的劃分、沉積模式的研究及各層段沉積特征分析的結果，研究區分為2個小層，將這些小層作為建模的基本單元。

構造建模包括建立斷層模型（Fault Modeling）、三維網格化（Pillar Gridding）、地質層格架建模（Make Horizon）、地層結構建模（Make Zone）、細分小層模型（Layering）共五個部分。由于研究區沒有斷層，所以本次建模沒有涉及斷層模型的建立。構造模型結果直接由分層對比得到。常規建模，層面模型（Horizon）是由分層數據先生成surface（面）得到的，其本質還是從點數據生成的。本次研究在點數據的基礎上，增加了趨勢面，比如尖滅線、手繪構造等值線圖，將這些地質認識用來約束層面模型（Horizon）的生成。

將兩種層面模型（Horizon）對比觀察，常規方法產生的模型構造線生硬死板、數值變異劇烈，不符合地質規律。用圖件約束方法建模由于增加了前期地質認識，更加準確。

1.3 利用概率分布圖約束相、屬性建模

1.3.1 常規建模方法

1.3.1.1 巖相模型的建立 三維地質建模要提供油藏數值模擬準確實用的地層屬性（孔隙度、滲透率等）模型，因此在相控建模的過程中，相的選取至關重要。相的選取主要考慮兩個方面的因素：第一是選取的相帶能否充分反映儲層屬性特征差別，第二是考慮軟件的可操作性。巖相模型的建立主要劃分測井巖相，并計算巖相模型是為了描述儲集砂體的空間分布特征，并為進一步的研究打下基礎。

（1）相建模方法及優選：本次研究只劃分儲層砂泥巖兩相，以泥質含量計算為主Fcise_sh2=If（SH1＞35，3，0），依據測井解釋提供的成果，定義泥質含量大于35為泥巖，其余為砂巖，進行計算。

（2）數據分布及變差函數分析：根據井上巖相數據按不同小層進行了垂向比例曲線分析，并統計了每一種巖相所占的比例。另外，針對每個單砂層進行了變差函數分析，經過統計發現，儲層物源方向在40°～50°，主變程為600 m～800 m，次變程為500 m～600 m。

（3）巖相模型：根據上述數據統計及變差函數分析結果，采用序貫指示模擬方法建立了巖相模型。

1.3.1.2 屬性模型的建立 以平面相為約束所建立的巖相模型，對儲層砂體井間分布及其幾何形態進行較高精度的刻畫。在建好巖相模型之后，利用相控隨機建模方法，用了序貫高斯隨機模擬算法，得到孔隙度、滲透率和含油飽和度的三維模型。

（1）孔隙度、滲透率屬性模型計算：孔隙度、滲透率的變化在很大程度上受到砂體分布的影響，而且孔隙度、滲透率的分布應該與砂體的分布呈正相關性。因此在計算孔隙度、滲透率模型時采用了分層相控的計算方法，即利用已經完成的巖相模型對孔隙度模型的計算進行約束，同時增加孔隙度平面分布概率圖二次約束，分層計算，提高孔隙度模型精度。滲透率模型的計算在孔隙度模型的約束下，利用相控分層計算得到。

（2）含水飽和度模型：含水飽和度模型是計算儲量和評價油藏的一個重要模型。在建立含水飽和度模型時采用了飽和度模型進行約束，并選用了序貫高斯模擬作為模型的計算方法。孔隙度、滲透率、飽和度模型的計算均應用了相控制，以便得到孔隙度、滲透率、含油飽和度等的非均質平面展布。

1.3.2 約束建模方法 常規建模中，先生成相模型，在相控下進行孔隙度、滲透率建模，PETREL提供了面和體數據約束，但通常由于缺乏數據和認識，不設置約束。僅在相控約束下，還不能保證隨機建模的精度，因此本次建模利用井點參數，建立了各小層孔隙度概率分布圖、相平面概率分布圖。在巖相建模時采用相平面概率分布圖約束，再建立孔隙度、滲透率模型時添加孔隙度概率分布圖約束，進一步提高模型精度。具體做法是，首先對井數據增加新屬性，再將每個小層的砂、泥兩項中的相和孔隙度都進行概率統計，并將結果賦值到層面數據中，形成概率分布平面圖。將概率圖件作為約束條件添加到軟件中，再進行相和屬性模型的建立。

1.4 利用虛擬井約束無井控地帶屬性

傳統建模法在無井控地帶采用隨機預測的建模方法，這一建模思路強烈依賴原始井數據質量，井數據的空間分布強烈影響著模型的精度，模型隨機性、多解性強。本次建模通過插入虛擬井，增加“硬數據”約束屬性模型，來提高模型精度。

將孔隙度和滲透率模型的數據粗化值、采用虛擬井前后所得的模擬值繪制成概率分布直方圖，比較三者的差異，可以發現，加入虛擬井后所得的模擬值與粗化數據誤差較小，且分布保持一致，模型數據可信度提高。

2 模型精度提高驗證

對采用多條件約束建模方法后的模型精度進行了驗證。

2.1 儲量擬合

通過分析實際地質儲量與儲量擬合結果之間誤差的大小，可以得知所建立的三維地質模型的合理程度。采用上述約束方法建模后，初次建模模型儲量結果319.9×104t，區塊上報儲量 350.1×104t，二者誤差在 10%以內，初次建模模型精度已經相當高，進一步證實了約束建模的效果（見表1）。

表1 模型儲量與計算儲量對比表

2.2 抽稀檢查

為了證明多約束條件的模型精度，對結果進行了抽稀井檢驗。具體操作就是在建模時去掉兩口井數據，建模后將井數據加載，并將地模預測值與之相比。對比抽稀井后模擬結果與實際結果顯示，抽稀井后模擬結果與實際結果基本一致，符合率可達95%以上。

2.3 與單井初期產量對比

儲層的物性好壞直接決定單井的初期產量，因此隨機挑部分井，將其初始物性剖面與單井產量精細對比，檢驗模型精度。選取以F34-55、F34-59井排為例，從初期產量看，F34-58和F34-59明顯低于F34-55和F34-56井，結合地模儲層屬性剖面，F34-58和F34-59井物性相對F34-55和F34-56較差，這與初期產量相匹配，證明了儲層屬性的準確性。

2.4 與地質成果圖對比

第三種方法是將各類模型平面分布圖與油田開發所使用的地質研究成果進行對比，從平面圖對比來看，約束模型前，模型局部與地質成果圖件有所出入，進行約束建模后，各屬性平面分布得到了修正。從剖面上看，與人工繪制油藏剖面圖進行對比，也得到了相應的驗證，從剖面圖對比可以看出，約束后模型剖面與地質認識更為接近。

3 具體應用

3.1 驗證井組聯通性

采用約束方法建模后，地質模型精度得到進一步提高，其中產生的成果，也應用到具體工作當中。與動態響應結合，驗證井組聯通性，比如結合開發動態和測試剖面，F44-51井組主向井見效明顯，側向井F45-51見效不明顯，通過地模剖面顯示，井組聯通性較好，建議措施治理。措施實施后，液量上升明顯，累計增油105 t。

3.2 豐富模型檢查方法

結合本次地質建模技術，逆向思維，豐富其他模型的檢驗方法。比如在驗收時，可以查看乙方建模時的約束方法和設置，看看是否合理。如果沒有設置，可以要求將開發時的地質認識和成果加入約束條件，進一步提高模型精度。

3.3 建立標準化的地模檢驗流程

利用軟件，建立標準化驗收流程，在模型驗收前要求乙方對照此流程，設置演示窗口，這樣各個環節的質量控制一目了然。應用該流程驗收C6油藏地質模型，將原本3天的工作量縮短到1天，提高了模型檢驗的效率。

4 結論

通過對多條件約束下的地質建模技術研究，提出了地質建模各個環節的質量控制的新思路，掌握了檢驗地質模型的新方法。

（1）多條件約束建模可以有效提高模型精度，但只有在清晰地質認識的前提下，才能正確使用數據分析，建立精確可用的地質模型。

（2）除構造圖、概率分布圖外，還可以嘗試相平面圖約束相模型的建立。

（3）經過儲量計算、抽稀檢查、儲層物性統計特征對比檢查結果來看，本次模型與油藏實際擬合度較高，為下步油藏工程數值模擬奠定基礎。

（4）標準化的驗收流程，直觀透明，有效提高驗收效率。

參考文獻：

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