扇三角洲儲層構(gòu)型建模方法優(yōu)選

肖大志，周展，曾曉華，郇金來，董德喜(中海石油(中國)有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057)

0 引言

三維構(gòu)型建模能夠刻畫儲層內(nèi)部各構(gòu)型單元間的空間接觸關(guān)系，表征儲層內(nèi)部復(fù)合砂體，單砂體和非儲層間的相對空間關(guān)系，包括不同構(gòu)型單元的的三維空間形態(tài)、平面和垂向上的分布范圍、不同單元的延伸方向、各單元之間的疊置關(guān)系。并在此基礎(chǔ)上刻畫出各構(gòu)型單元內(nèi)部孔隙度、滲透率等物性參數(shù)的三維空間展布特征及各個(gè)構(gòu)型單元之間的連通程度、油水運(yùn)動(dòng)特征。儲層構(gòu)型方法自1985 年儲層構(gòu)型概念的提出至今[1]，取得了多方面的發(fā)展。建模方法上，從確定性建模發(fā)展為隨機(jī)性建模；資料運(yùn)用上，從簡單的野外露頭和現(xiàn)代沉積到巖心、錄井、測井、地震和動(dòng)態(tài)等資料的綜合應(yīng)用；三是從河流相沉積體系到三角洲、扇三角洲等沉積體系[2-15]，但到目前為止，曲流河、辮狀河儲層構(gòu)型建模方面相關(guān)研究較多，但針對扇三角洲儲層構(gòu)型建模研究相對較少。

1 區(qū)域概括

研究區(qū)儲層為扇三角洲前緣沉積，優(yōu)勢儲層為扇三角洲水下分流河道，儲層在垂直物源方向變化快，順物源方向展布有一定規(guī)模，內(nèi)部發(fā)育多期砂體，各期砂體相關(guān)切割疊置，空間展布特征復(fù)雜，儲層平面非均質(zhì)性和層間非均質(zhì)性均較強(qiáng)。采用注水開發(fā)，多層合采的開發(fā)方式，整體采出程度較低，處于中、低含水階段。縱向各油組由于儲層物性及非均質(zhì)性差異導(dǎo)致開發(fā)效果存在較大差異。開發(fā)實(shí)踐表明該油田井網(wǎng)還不完善，存在一定的可調(diào)整空間。對研究區(qū)這種開發(fā)效果差的強(qiáng)非均質(zhì)性儲層先后開展了儲層評價(jià)和儲層構(gòu)型研究，并取得了很好的應(yīng)用效果。截至目前，工區(qū)數(shù)值模擬剩余油的認(rèn)識其基礎(chǔ)地質(zhì)模型仍來自隨機(jī)插值方法建立的巖相模型，不能真實(shí)地反映地下儲層砂體之間復(fù)雜的切割疊置關(guān)系，而針對儲層構(gòu)型認(rèn)識的地質(zhì)模型至今還未建立。因此，需要探索出一套扇三角洲儲層構(gòu)型建模方法，建立研究區(qū)扇三角洲前緣精細(xì)地質(zhì)模型，并用于數(shù)模分析剩余油分布，為下步油田調(diào)整提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。

2 方法概述

為建立研究區(qū)扇三角洲儲層構(gòu)型模型，優(yōu)選目前應(yīng)用最廣泛的構(gòu)型建模方法，包括序貫指示、基于目標(biāo)模擬和多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)方法。

2.1 序貫指示模擬

序貫指示模擬通過一系列門檻值，估計(jì)某一類型變量或離散化的連續(xù)變量低于某一門檻值的概率，以此確定隨機(jī)變量的分布。序貫指示模擬實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)是指示變換、指示克里金和序貫?zāi)M。在進(jìn)行模擬計(jì)算之前，首先要進(jìn)行指示變換，即根據(jù)不同的門檻值把原始數(shù)據(jù)編碼成0 或1 的過程。在模擬不同的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)時(shí)各變量的比例是不變的。當(dāng)存在局部變化時(shí)，可應(yīng)用具有趨勢的序貫指示模擬方法。具有趨勢的序貫指示模擬方法通過從地震資料和其他數(shù)據(jù)中提取信息從而為每一個(gè)模擬節(jié)點(diǎn)提供一個(gè)局部的各變量比例，各變量的比例之和為1。本次研究采用的帶趨勢的序貫指示模擬技術(shù)流程如下，在單井相數(shù)據(jù)離散化的基礎(chǔ)上通過數(shù)據(jù)分析獲取模擬的方位、主變程、次變程和垂向變程。以單井累計(jì)概率的方式求取垂向比例，用前期研究的沉積微相作為平面約束，共同作為約束條件通過多次概率優(yōu)選來求取。

2.2 基于目標(biāo)模擬

基于目標(biāo)方法主要描述各種離散性地質(zhì)特征(沉積微相、巖相、流動(dòng)單元等)的空間分布，利用標(biāo)點(diǎn)過程法建立又離散代碼表示的離散性模型。標(biāo)點(diǎn)過程法是根據(jù)點(diǎn)過程的概率定律，按照空間中幾何物體的分布規(guī)律產(chǎn)生這些物體的中心點(diǎn)的空間分布，然后將模擬目標(biāo)的幾何形狀、大小、方向等物體性質(zhì)標(biāo)注于各個(gè)中心點(diǎn)點(diǎn)之上。因此，在地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上，標(biāo)點(diǎn)過程模擬是模擬物體點(diǎn)和物體點(diǎn)空間屬性在三維空間的聯(lián)合分布。根據(jù)點(diǎn)過程理論，物體中心點(diǎn)在空間上的分布可以是獨(dú)立的，也可以是相互關(guān)聯(lián)或排斥的。從標(biāo)點(diǎn)過程的理論來看，模擬過程是將物體“投放”于三維空間，亦即將目標(biāo)體投放于背景相中。因此，這種方法適合于具有背景相的沉積體的模擬，如模擬背景相為泛濫平原的沖積體系的河道和決口扇和模擬背景相為前緣席狀砂和湖相泥巖的扇三角洲分流河道和河口壩、背景相為瀉湖或淺海泥巖的濱淺海障壁砂壩、潮汐水道等[16]。本次模擬方法是在通過將單井上的扇三角洲構(gòu)型分析結(jié)果采樣到網(wǎng)格模型中，將其作為硬數(shù)據(jù)，并根據(jù)構(gòu)型分析得到的各構(gòu)型單元規(guī)模大小統(tǒng)計(jì)結(jié)果，結(jié)合各構(gòu)型單元空間形態(tài)的地質(zhì)特征，并結(jié)合各模擬目標(biāo)的方位、長度、寬度、垂向剖面上的厚度等參數(shù)，并以采樣結(jié)果統(tǒng)計(jì)得到的垂向概率曲線和沉積相三維模型作為模擬趨勢體進(jìn)行趨勢控制，隨機(jī)模擬得到最終構(gòu)型模型。

2.3 多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)模擬

鑒于傳統(tǒng)兩點(diǎn)統(tǒng)計(jì)地質(zhì)建模方法在進(jìn)行沉積單元模擬時(shí)，只能考慮空間上兩點(diǎn)之間相關(guān)性的不足，采用多點(diǎn)的聯(lián)合分布對儲集層內(nèi)部結(jié)構(gòu)和形態(tài)進(jìn)行建模的方法應(yīng)運(yùn)而生。與兩點(diǎn)統(tǒng)計(jì)建模不同，為克服傳統(tǒng)兩點(diǎn)統(tǒng)計(jì)方法不能較好再現(xiàn)模擬目標(biāo)體空間幾何形態(tài)的不足，多點(diǎn)統(tǒng)計(jì)地質(zhì)建模方法采用“訓(xùn)練圖像”代替變差函數(shù)，來表征模擬沉積體的空間結(jié)構(gòu)和變化。同時(shí)，多點(diǎn)統(tǒng)計(jì)地質(zhì)建模方法采用基于像元的序貫?zāi)M過程，而非基于目標(biāo)的隨機(jī)模擬方法的迭代試錯(cuò)的模擬過程，容易條件化井?dāng)?shù)據(jù)和其他地質(zhì)信息，提高計(jì)算效率，加之“訓(xùn)練圖像”的使用，無須提供目標(biāo)體的幾何形態(tài)參數(shù)，克服了基于目標(biāo)的隨機(jī)模擬方法的不足。綜合了已有建模算法優(yōu)點(diǎn)的多點(diǎn)統(tǒng)計(jì)地質(zhì)建模方法，是目前地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)建模技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。本次采用多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)方法的技術(shù)流程為利用前期的地質(zhì)認(rèn)識和沉積微相模型建立訓(xùn)練圖像，結(jié)合趨勢模型，通過多點(diǎn)模擬的方法模擬最終模型。

3 模型對比

以研究區(qū)4 號油組4-2 小層為例建立上述三種方法的構(gòu)型模型，模擬過程中為了保持不同模擬方法原始輸入數(shù)據(jù)的一致性，序貫指示模擬的主變程與基于目標(biāo)模擬的目標(biāo)體長度保持一致，次變程與目標(biāo)體的寬度保持一致，相(目標(biāo)體)的厚度均采用井上統(tǒng)計(jì)值。多點(diǎn)訓(xùn)練圖像的獲取采用基于目標(biāo)模擬結(jié)果結(jié)合沉積認(rèn)識的修正模型，這樣可以保證三種方法模擬過程中參數(shù)的一致性，有利于得到真實(shí)客觀的對比結(jié)果。

從模擬結(jié)果的隨機(jī)干擾來看，基于目標(biāo)的模擬結(jié)果隨機(jī)干擾最弱，其次是多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)模擬，隨機(jī)干擾最強(qiáng)的是序貫指示模擬。與現(xiàn)有地質(zhì)認(rèn)識的吻合程度來看，基于目標(biāo)的方法能夠較好地反映不同沉積微相之間的接觸關(guān)系，能夠反映水下分流河道的沉積過程；多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)模擬結(jié)果變化較大，除了訓(xùn)練圖像導(dǎo)致的變化以外，不同趨勢的應(yīng)用會(huì)對最終模擬結(jié)果造成較大的影響，模型穩(wěn)定性差；序貫指示模擬對于數(shù)字化相邊界的吻合太過機(jī)械，與沉積規(guī)律的吻合程度差。從模擬速度的角度講，序貫指示模擬速度最快，其次是基于目標(biāo)的模擬，模擬速度最慢的是多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)相模擬。綜合上述三種模擬方法，最終優(yōu)選基于目標(biāo)的模擬方法作為最終的構(gòu)型建模方法。

4 結(jié)語

通過對比基于序貫指示模擬、基于目標(biāo)模擬和多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)三種模擬方法的模擬結(jié)果，確定基于目標(biāo)模擬的結(jié)果更加符合研究區(qū)扇三角洲前緣內(nèi)各構(gòu)型單元在空間范圍內(nèi)的接觸關(guān)系，適合用于儲層橫向變化快，砂體展布復(fù)雜，儲層非均質(zhì)性強(qiáng)的扇三角洲前緣儲層構(gòu)型三維地質(zhì)模型的建立。