劉 蕊,盛海波,蔡 玥,張庭嬌,付國民

(1.中國石油化工股份有限公司西北油田分公司,新疆烏魯木齊830011; 2.長安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院,陜西西安710054)

0 引言

油氣藏地質(zhì)建模實際上就是表征油氣藏構(gòu)造格架及儲層參數(shù)空間結(jié)構(gòu)、分布、變化特征。建模的核心問題是井間儲層參數(shù)預(yù)測,即精細表征儲層非均質(zhì)性問題。由于儲層行為的結(jié)構(gòu)性和隨機性,儲層研究中的儲層預(yù)測結(jié)果便具有多解性,采用傳統(tǒng)的確定性方法對儲層空間參數(shù)進行研究或預(yù)測就難以得到滿意的結(jié)果,難以真實地表現(xiàn)儲層復(fù)雜的非均質(zhì)性特征。近年來,以地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)理論為基礎(chǔ)以及以變異函數(shù)理論為核心而發(fā)展起來的研究空間變量分布的三維地質(zhì)建模技術(shù),不同程度地解決了儲層預(yù)測中儲層行為的不確定[1-10]。

目前,塔河油氣田已到了開發(fā)中后期,開發(fā)矛盾日趨激烈,對油藏描述提出了更高要求。三維地質(zhì)建模技術(shù)可以將地震、測井、巖性等地質(zhì)數(shù)據(jù)及前人研究成果應(yīng)用于地下儲層的模擬,并最終建立精細儲層地質(zhì)模型[3,7,11-12]。因此,筆者以隨機函數(shù)理論為基礎(chǔ),采用相控-多參數(shù)協(xié)同的隨機建模方法,建立AT1區(qū)塊凝析氣藏三維地質(zhì)模型,實現(xiàn)氣藏精細三維表征,為氣藏高效開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)概況

塔河油氣田位于新疆維吾爾自治區(qū)輪臺縣與庫車縣之間,是一多含油氣層系、多成藏類型的超大型油氣田,AT1區(qū)塊凝析氣藏位于塔河油氣田南部,含油氣層系為三疊系中統(tǒng)阿克庫勒組(T2a)中油組,為典型的受低幅度構(gòu)造與斷層控制的底水凝析氣藏。AT1區(qū)塊的井區(qū)位于湖底扇中扇相帶,沉積微相細分為辮狀水道、分支間漫溢、無水道前緣席狀砂等微相,主水道位于AT1-6—AT1-9一線,儲層砂體主要為辮狀水道砂體,由北向南展布(圖1)[13-15]。其儲層孔隙類型以粒間孔、粒間溶孔為主,孔隙度平均為23.50%,滲透率平均為829.02× 10-3μm2,表明該儲層為中孔、中滲儲層。AT1區(qū)塊開發(fā)方案已實施完畢,但在開發(fā)過程中氣藏穩(wěn)產(chǎn)時間短,產(chǎn)量和壓力下降快,氣藏供液不足,需進一步深化落實儲層砂體分布,建立氣藏精細地質(zhì)模型,為開發(fā)調(diào)整措施的實施提供地質(zhì)依據(jù)[13-16]。

2 建模技術(shù)思路及流程

根據(jù)研究區(qū)開發(fā)特點及背景資料,制定相關(guān)建模策略及技術(shù)路線。

(1)以鉆井和巖芯資料為基礎(chǔ),進行儲層細分對比,結(jié)合地震構(gòu)造解釋及其儲層反演成果建立等時格架,構(gòu)建儲層構(gòu)造模型。

(2)以小層界面為控制條件,在儲層構(gòu)造模型的基礎(chǔ)上,進一步剖分復(fù)合砂體,并以單一水道砂體為單元,建立儲層結(jié)構(gòu)模型。

(3)在沉積相、地質(zhì)條件的約束下,采用序貫指示模擬法,實現(xiàn)多個沉積微相模型,進行模型優(yōu)化,并在沉積模型基礎(chǔ)上建立砂體骨架模型。

(4)在砂體骨架模型內(nèi),采用序貫指示模擬法,對有效砂體進行模擬建模,在實現(xiàn)多個有效砂體骨架模型的基礎(chǔ)上,進行優(yōu)勢相計算,并以優(yōu)勢相模型為最終有效砂體骨架模型。

(5)以有效砂體骨架模型為約束,采用序貫高斯模擬法,建立多個儲層物性參數(shù)模型,通過模型優(yōu)選,建立最終儲層物性參數(shù)模型。

3 儲層構(gòu)造模型的建立及網(wǎng)格設(shè)計

圖1 AT1區(qū)塊T2a3-1沉積相平面分布Fig.1 Horizontal Distribution of Sedimentary Facies of T2a3-1in Block AT1

儲層構(gòu)造模型采用確定性建模方法,以地震層面數(shù)據(jù)為約束,由各井坐標、分層及地震斷層數(shù)據(jù)建立疊合層面模型,即首先通過插值法形成各等時層的頂、底層面模型(即層面構(gòu)造模型),然后將各層面模型進行空間疊合,建立儲層的空間格架。層面模型插值時采用20 m×20 m三角網(wǎng)格,根據(jù)27口井的分層數(shù)據(jù)插值并使層面數(shù)據(jù)完全忠實于分層數(shù)據(jù)求得,共3個小層4個層面。網(wǎng)格數(shù)據(jù)如表1。

表1 AT1區(qū)塊地質(zhì)模型網(wǎng)格劃分T ab.1 Network Partition of G eological Model in Block AT1

4 沉積微相模型的建立

相建模是在構(gòu)造模型的基礎(chǔ)上,在沉積模式的指導(dǎo)下,應(yīng)用井資料(單井相剖面或參數(shù))進行井間三維預(yù)測(模擬或插值),從而建立相的三維分布。沉積微相模型建立的過程包括儲層結(jié)構(gòu)模型、砂體骨架模型和有效砂體骨架模型的建立。

研究區(qū)中油組沉積微相可劃分為辮狀水道、水道側(cè)緣、河間溢漫、前緣席狀砂、深湖(淺湖)等沉積微相(圖2)。采用序貫指示模擬法對各小層沉積巖相進行模擬,得到一簇隨機實現(xiàn)。

圖2 AT1區(qū)塊T2a3-1沉積相模型Fig.2 Sedimentary Facies Model of T2a3-1in Block AT1

5 儲層物性參數(shù)模型的建立

儲層物性參數(shù)模型采用隨機建模的方法,其函數(shù)主要有高斯隨機域、分形隨機域、指示模擬和馬柯夫隨機域,高斯隨機域是最經(jīng)典的隨機函數(shù),這種模型最大的特征是隨機變量符合高斯分布或經(jīng)過轉(zhuǎn)換符合正態(tài)分布。高斯模擬可采用多種算法,如序貫?zāi)M、指示模擬、誤差模擬、概率場模擬等。其中,序貫高斯模擬是應(yīng)用最為廣泛的一種,從算法來講比較穩(wěn)健,對于分布穩(wěn)定的數(shù)據(jù)實現(xiàn)速度很快。結(jié)合本地區(qū)特點,綜合考慮采用序貫高斯模擬進行該地區(qū)儲層參數(shù)的隨機模擬。

序貫高斯模擬的輸入有變量的統(tǒng)計參數(shù)、變異函數(shù)和條件數(shù)據(jù)。如采用相控建模,則需要輸入相模型,同時對不同相還需要相應(yīng)的變量統(tǒng)計參數(shù)和變異函數(shù)參數(shù)。包括孔隙度、滲透率、含水飽和度、泥質(zhì)含量及凈毛比,每一個小層每一個物性參數(shù)均需分析其變異函數(shù)特征值,在孔隙度、滲透率、含油飽和度變差函數(shù)的計算中分小層選取球狀模型進行實驗數(shù)據(jù)的擬合,確定主、次和垂向的變程方向和變程,各小層物性參數(shù)變成方向近似物源方向,大致為東北方向。

根據(jù)分析得出的統(tǒng)計特征參數(shù),采用序貫高斯模擬相控建模法可得到3個小層的孔隙度、滲透率、含水飽和度參數(shù)模型(圖3、4)。采用地質(zhì)規(guī)律對比分析及概率統(tǒng)計方法來挑選模型。

圖3 AT1區(qū)塊T2a3-1孔隙度模型Fig.3 Porosity Model of T2a3-1in Block AT1

圖4 AT1區(qū)塊T2a3-1滲透率模型Fig.4 Permeability Model of T2a3-1in Block AT1

6 模型檢驗

6.1 沉積相模型檢驗

首先,從定性的角度來考慮,將得到的沉積相模型與該區(qū)的地質(zhì)概念模型進行對比,選擇辮狀水道的規(guī)模、走向、展布規(guī)律最相似,且符合地質(zhì)認識的實現(xiàn)為該區(qū)的沉積相模型,然后與手工繪制的沉積微相圖相似,那么該沉積相模擬就是最優(yōu)模擬。其次,從概率統(tǒng)計的定量化角度考慮,辮狀水道在模型中為主要儲層,概率為88.45%～92.01%,與地質(zhì)認識的89.00%～93.28%比較接近,相對誤差為2%～3%。通過定性及定量兩個方面的對比,最終選擇圖3作為最終的微相模型。相模型的結(jié)果表明:研究區(qū)砂體在該區(qū)分布較穩(wěn)定,橫向變化不大;平面上由于多期水道擺動或相互疊置,辮狀水道微相大片分布,連續(xù)性好;但單個水道寬度有限。

6.2 儲層物性參數(shù)模型檢驗

屬性模型優(yōu)選仍然采用定性(地質(zhì)規(guī)律對比分析方法)和定量(概率統(tǒng)計方法來挑選模型)兩種方法。首先,將模擬的物性參數(shù)模型與手工繪制的物性圖進行對比,選擇相似程度最高的模型作為儲層參數(shù)模型的最優(yōu)選擇。其次,根據(jù)圖5可知,所選模型井點約束參數(shù)數(shù)據(jù)、網(wǎng)格粗化及其模型參數(shù)分布概率形式特征一致。因此,模型參數(shù)分布保證了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一致性,忠實于原始數(shù)據(jù)分布。

圖5 AT1區(qū)塊T2a3-1孔隙度模型統(tǒng)計Fig.5 Statistic of Porosity Model of T2a3-1in Block AT1

通過將所建模型與沉積微相、砂體厚度分布對比可看出,三者一致性較好,物性參數(shù)模型嚴格受沉積微相、砂體厚度分布控制,在分流水道發(fā)育區(qū)為孔隙度高值區(qū),但由于成巖作用強烈,局部水道部位物性較差,水道側(cè)緣物性變差,在分流間灣、前緣席狀砂、淺湖區(qū)孔隙度很小。從上述物性模型可以看出,儲層物性非均質(zhì)性較強,但受相控較明顯。

7 結(jié)語

(1)依據(jù)地質(zhì)、巖芯、測井、斷層和地震等資料,采用確定性建模方法,用地震層面數(shù)據(jù)約束建立儲層構(gòu)造模型,使模型與地質(zhì)認識一致,并且保證模型忠實于井點數(shù)據(jù)。

(2)采用地震約束下相控參數(shù)場的方法,用序貫指示模擬來建立儲層砂體分布模型;然后采用將物性參數(shù)變量與微相分布相結(jié)合的多元序貫高斯方法建立孔隙度等物性參數(shù)的分布模型。采用地質(zhì)分析類比、地質(zhì)統(tǒng)計分析等方法優(yōu)選最佳模型是行之有效的地質(zhì)建模方法。

(3)地質(zhì)模型反映AT1區(qū)塊凝析氣藏儲層物性非均質(zhì)性較強,但受相控較明顯,通過地質(zhì)分析及其統(tǒng)計評判所建模型,精確細致的表征了該凝析氣藏構(gòu)造格架及儲層、流體三維分布,從而為進一步調(diào)整并制定方案奠定了基礎(chǔ)。

[1] 劉建華,朱玉雙,胡友洲,等.安塞油田H區(qū)開發(fā)中后期儲層地質(zhì)建模[J].沉積學(xué)報,2007,25(1):110-115.

[2] 郭艷琴,馮娟萍,歐陽征健,等.姚店油田北區(qū)長6油層組儲層特征與分類評價[J].西安科技大學(xué)學(xué)報,2010,30(2): 197-201.

[3] 吳勝和,金振奎,黃滄鈿,等.儲層建模[M].北京:石油工業(yè)出版社,1999.

[4] 湯 軍.對儲層建模的研究[J].石油天然氣學(xué)報,2006, 28(3):50-52.

[5] 瞿建華,王新海,秦 可,等.LN油田2井區(qū)三疊系儲層三維建模技術(shù)研究[J].特種油氣藏,2006,13(4):20-23.

[6] 呂曉光,王德發(fā),姜洪福.儲層地質(zhì)模型及隨機建模技術(shù)[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā),2000,19(1):10-13.

[7] 李少華,張昌民,張尚鋒,等.沉積微相控制下的儲層物性參數(shù)建模[J].江漢石油學(xué)院學(xué)報,2003,25(1):24-26.

[8] 張永慶,代開梅,陳舒薇.砂質(zhì)辮狀河儲層三維地質(zhì)建模研究[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā),2002,21(5):34-36.

[9] 趙驚蜇,閆 林,孫 衛(wèi),等.靖安油田盤古梁長6油藏地質(zhì)建模研究[J].地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報,2007,29(2):162-165.

[10] 陳德元,譚成仟,徐振永,等.基于巖性劃分的滲透率預(yù)測模型研究[J].地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報,2007,29(2):158-161.

[11] Turner A K.Challenges and Trends for Geological Modeling and Visualization[J].Bulletin of Engineering Geology and the Environment,2006,65(2):109-127.

[12] 裘亦楠.儲層地質(zhì)模型[J].石油學(xué)報,1991,12(4):55-62.

[13] 郭建華,劉辰生,朱 銳.阿克庫勒地區(qū)三疊系層序地層學(xué)及儲集砂體成因類型[J].沉積學(xué)報,2007,25(2):169-176.

[14] 劉辰生,郭建華.新疆阿克庫勒地區(qū)三疊系中油組層序地層學(xué)研究[J].地層學(xué)雜志,2008,32(1):41-46.

[15] 張希明,王恕一.塔里木盆地北部三疊系辮狀三角洲砂體儲層非均質(zhì)性研究——以阿克庫勒—達里亞地區(qū)為例[J].石油實驗地質(zhì),1997,19(3):201-207.

[16] 李 勇,李保柱,胡永樂,等.碳酸鹽巖凝析氣藏組分粗化數(shù)值模擬方法研究[J].西南石油大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2010, 32(1):97-100.