厚層油藏隔夾層建模技術在安棚主體區的應用

戴達山，邱坤態，孫宜麗，馬培申，黃永強，張 薇

（中國石化河南油田分公司采油一廠，河南南陽 474780）

油田開發后期，厚油層儲層隔夾層是影響流體在儲層內流動的關鍵因素，并在一定程度上控制著剩余油的分布，明確隔夾層三維展布是進行剩余油預測和開發方案制定的基礎，對指導厚層油藏在特高含水期的挖潛具有重要的意義[1-2]。2007—2009 年，岳大力[3]、劉鈺銘[4]等通過開展河流相儲層構型研究，定量計算了夾層的傾角；2011 年，尹艷樹[5]采用層次建模方法建立了高彎度曲流河儲層和辮狀河儲層三維結構模型；2013 年，袁新濤、劉玉娟等[6-8]根據單井測井解釋和連井對比進行各類夾層空間形態描述，建立夾層的沉積模式，并應用多點地質統計學方法預測辮狀河儲層井間泥質夾層展布。前人針對辮狀河、曲流河隔夾層建模做了大量工作，但關于快速堆積的近岸水下扇厚層油藏的儲層隔夾層建模的研究報道相對較少。

趙凹油田安棚主體區核三段Ⅳ油組2 小層（Eh3IV2）為一塊狀厚油層，平均有效厚度大于10 m，最厚部位大于20 m，是趙凹油田主力油層之一，地質儲量占趙凹油田主體區儲量的62%。自1986 年投入開發以來一直是主要產層，目前綜合含水率高達97.44%，但采出程度僅26.8%。沉積環境為近岸水下扇沉積，砂體內部結構復雜，砂體厚度大，儲層物性好，為厚層中、高滲砂巖油藏，隔夾層較發育，非均質性強，剩余油識別不清。本文以趙凹油田安棚主體區Eh3IV2小層為例，首先對儲層進行細分，隨后在砂體內部采用“相”（沉積相）約束“相”（巖相）的思路，利用序貫指示建模方法預測細粒夾層分布，建立水下扇厚層油藏隔夾層三維精細地質模型，從而為后續油藏生產研究提供依據。

1 層位細分

研究區Eh3IV2小層發育三個主要標志層，分別是低阻泥巖標志層、低凹泥巖和厚層砂巖輔助標志層。其中，低阻泥巖標志層位于核三段IV 油組2 小層4（2）單層（Eh3IV24（2））下部，巖性為灰黑色泥巖，厚度大，全區分布廣泛，是Eh3IV2小層的底界，向下過渡為砂巖；電性特征表現為自然電位、電阻率曲線低幅平直，微電阻率曲線齒化嚴重，無幅度差。低凹泥巖輔助標志層位于Eh3IV21（1）單層上部，巖性為灰黑色泥巖，厚度為1～5 m，向上過渡為砂巖沉積，呈較明顯水退旋回沉積；其電性特征與低阻泥巖標志層電性特征相似。厚層砂巖輔助標志層位于Eh3IV22（2）單層下部，巖性主要為厚度較大（普遍大于4 m）的砂巖或礫巖；電性特征表現為自然電位、電阻率曲線高幅，突變明顯，自然伽馬曲線呈箱形。3 個標志層在全區普遍發育，本文以此為基礎，結合沉積旋回韻律特征以及曲線特征，將Eh3IV2小層細分為8 個單層。

2 沉積微相展布

研究區沉積微相展布研究是選擇建模方法、建立高精度模型的基礎。綜合地震、巖心、砂體分布等資料分析，認為研究區物源來自于南部，沉積環境主要為近岸水下扇扇中-扇端沉積。在近岸水下扇沉積相模式的指導下，結合砂巖等厚圖及單井相剖面圖開展了各單層沉積微相平面展布研究，主要沉積微相包括扇中辮狀溝道、扇中辮狀溝道間、扇中席狀砂及扇端泥[9]。不同沉積微相其巖石類型及結構不同。

由圖1 可知，研究區砂體整體呈條帶狀分布，內部結構復雜，隔夾層較為發育。Eh3IV22（2）單層發育8 條溝道，被2 個溝道間所分隔，形成3 個溝道區。第一個溝道區為最左側溝道，向前延伸至安14、安6 井一帶與第二個溝道區接觸；第二個溝道區包括2 條溝道，規模較大，延伸距離遠，其與第三個溝道區在安21 至安78 井區接觸，再向前分開；第三個溝道區包括5 條溝道，且相互疊置，在靠近湖區發散。溝道最大寬度428 m，最小寬度129 m，平均寬度254 m。溝道區前方為席狀砂展布區，席狀砂微相發育在溝道兩側及前方，范圍較小。

圖1 安棚主體區Eh3IV22（2）單層沉積微相

3 地質模型建立

3.1 構造模型建立

構造模型建立實質上是在地層精細劃分和對比的基礎上，綜合地質、地球物理等信息，對研究區儲層層面（包括斷層部位）在空間上分布的一種預測。為區分隔夾層分布，在分層的基礎上，首先進行砂泥巖剖面的細分，然后利用修改后的分層數據開展構造模型建立。

建模的具體過程中，還要綜合考慮井分布情況、構造走向以及開發需要等特征，進行網格設計和劃分。本次建模平面網格方向為南北方向，平面網格步長為20 m×20 m，垂向上按0.2 m 進行劃分，模型網格節點總數為201×160×87=2 797 920 個。

經過上述處理后，采用插值與人工輔助方法，不斷修正和調整地質層面，最終建立研究區三維構造模型。

3.2 儲層精細隔夾層模型建立

儲層精細隔夾層模型建立分兩步。首先是采用賦值方法建立隔層以及砂巖層分布模型，然后依據“相”約束“相”的思路，在優勢相內部，以井點解釋沉積相為依據，采用序貫指示建模方法，對其內部細粒巖相尤其是夾層分布進行預測，實現優勢沉積相內部巖相細分，建立反映研究區儲層的精細隔夾層模型。

隔層界面是建立隔層三維構造模型的基礎。為達到分隔隔層目的，在每個小層內，將上部砂巖底部作為下伏巖層隔層頂面，將下部砂巖頂面作為其上覆小層的隔層底，這樣相鄰的底頂面之間就限定為砂層單元，而相鄰的頂底面之間則是隔層單元。在劃分過程中需對兩種情況做特殊處理：一是小層內部沒有砂巖時，要根據巖層厚度趨勢，選擇小層內某個點作為上覆隔層底面和下伏小層隔層頂面，從而表示砂巖層的尖滅；二是砂巖充滿整個小層時，將小層頂（底）面作為隔層底（頂）面，如果在其相鄰小層存在泥巖層，則有隔層發育，否則隔層尖滅，在預測時對于隔層尖滅情況，需將隔層頂面和底面重合，即隔層厚度為0。對于隔層分布，由于在建立構造模型時，對分層進行了修改，砂層之間隔層作為單獨一個層出現，因此只需將其賦值為隔層（泥巖）即可。對于砂巖層，精細沉積相的追蹤對比已經較好地確定了優勢沉積相分布范圍，其邊界可作為砂巖分布最大界限，而其余區域則可以直接賦值為泥巖。將數字化后的儲層結構模型和沉積相圖分別導入Petrel 軟件中，采用面賦值方式進行砂巖層儲層模型的建立。

由圖2 可以看出，三維模型與地質研究平面相完全匹配，能夠較好揭示平面上砂巖分布范圍。但是，由于所勾繪的沉積相圖是優勢砂體相圖，其內部還發育一些薄層泥巖及粉砂巖等，同時沉積相直接賦值方法所建立的模型是整體賦值，掩蓋了鉆井高分辨率的沉積相信息，難以反映井上夾層的分布特征，尤其是對油水運動有影響的夾層的分布。所以不能用直接賦值的沉積相模型作為最終結構，而是需要在此模型的基礎上，通過“相”約束“相”的方法對相內部進行細分預測，進一步刻畫其內部結構特征。具體操作是以賦值沉積相為第一層相約束，對其內部細分的砂巖（溝道砂體與席狀砂）和泥巖（溝道間與湖相泥巖）分別求取變差函數[10]，然后，采用序貫指示建模方法，在賦值沉積相砂巖內部進行上述3 個沉積微相分布的預測，從而精細刻畫砂體內部夾層分布。該模型是在第一層相邊界以及測井條件共同約束下對砂體和夾層空間分布預測的模型，符合單井相內部解釋，能較好地反映砂體內部夾層分布，模型更為精細（圖3），可為后續物性建模及油藏工程服務。

圖2 賦值法建立的三維地質模型與模擬沉積相剖面

圖3 序貫指示法建立的三維地質模型與模擬沉積相剖面

3.3 物性建模

水下扇沉積的儲層物性一般具有以下特征：根部，雖然沉積水動力強，但整體上以重力流為主，巖石結構分選差，儲層物性較差；靠近湖區，溝道沉積具有一定分選性，且經過長距離搬運，儲層結構和成分成熟度均相對變好，儲層物性較好；席狀砂沉積區，沉積物粒度細，儲層物性一般。在精細隔夾層模型基礎上，采用相控參數建模技術，建立了研究區物性分布模型（圖4）。由圖中可以看出，研究區整體上溝道部位物性較好，孔隙度、滲透率值較高；靠近物源區的溝道根部，儲層物性有變差的趨勢；前緣席狀砂及溝道間儲層物性較差，孔隙度、滲透率值較??；其特征與水下扇沉積的儲層物性特征基本一致，也更符合趙凹油田安棚主體區Eh3Ⅳ2小層的地質認識，進一步表明該模型精度高，能夠客觀反映儲層隔夾層的空間展布，為后續油藏工程工作奠定了堅實的基礎。

圖4 安棚主體區孔隙度、滲透率分布

4 結論與認識

（1）厚層油藏剩余油分布在特高含水期主要受隔夾層控制，精細隔夾層描述對于厚層油藏剩余油挖潛具有重要的現實意義。

（2）趙凹油田安棚主體區物源來自南部，沉積環境主要為近岸水下扇扇中-扇端沉積，可細分為扇中辮狀溝道、扇中辮狀溝道間、扇中席狀砂及扇端泥4 種沉積微相。

（3）利用鉆井高分辨率的地質信息，采用賦值與序貫指示結合的“相”約束“相”的建模方法，可以較為精細的描述出近岸水下扇厚層油藏砂體內部隔夾層的展布。

（4）在精細隔夾層模型的基礎上，采用相控參數建模技術所建立的物性分布模型，與水下扇沉積的儲層物性特征吻合程度較高，能夠客觀地反映儲層隔夾層的空間展布，為后續油藏工程工作奠定了堅實的基礎。