杜 洋 歐陽誠 彭 宇 彭 湃

(中國石油川慶鉆探公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院)

0 引言

蘇59區(qū)塊位于鄂爾多斯盆地蘇里格氣田西部，東接蘇20，北接蘇43區(qū)塊，區(qū)塊總面積為924km2(圖1)。屬為低孔、低滲、低豐度大面積分布的巖性氣藏，其主要特點(diǎn)為砂體大面積分布，有效砂體規(guī)模小，連續(xù)性、連通性差，呈透鏡狀分布，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)[1]。對(duì)有效砂體的分布規(guī)律預(yù)測(cè)及描述成為能否對(duì)蘇59區(qū)塊整體合理有效開發(fā)的瓶頸問題。在此背景下，通過對(duì)該區(qū)塊進(jìn)行精細(xì)氣藏地質(zhì)建模，為下一步的儲(chǔ)層評(píng)價(jià)和開發(fā)部署提供依據(jù)。

1 氣藏基本地質(zhì)特征

蘇59區(qū)塊構(gòu)造形態(tài)整體上為一由東向西傾的單斜，局部存在構(gòu)造圈閉。據(jù)已鉆資料，工區(qū)氣藏的分布受構(gòu)造控制不明顯，主要受砂巖的橫向展布和儲(chǔ)集物性變化所控制，屬于砂巖巖性氣藏。工區(qū)自下而上發(fā)育石炭系本溪組、二疊系山西組、下石盒子組、上石盒子組和石千峰組，總厚度700m左右。目的層段為盒8和山1段。發(fā)育由北向南展布的大型河流-三角洲沉積體系，儲(chǔ)集巖以中—粗粒石英砂巖為主，沉積相中對(duì)應(yīng)于代表粗粒沉積的邊、心灘及河道亞相。儲(chǔ)層受沉積相控制，多層疊置、單儲(chǔ)層僅為5m～7m，非均質(zhì)性強(qiáng)。盒8段儲(chǔ)層發(fā)育相對(duì)較連續(xù)較好但含氣性較差，山1段儲(chǔ)層呈現(xiàn)薄、多、散的特點(diǎn)，橫向上較難進(jìn)行對(duì)比，含氣性較盒8段要好[2-4]。

圖1 蘇59區(qū)塊位置圖

2 建模要點(diǎn)

蘇59區(qū)塊為砂巖巖性氣藏，相變快，非均質(zhì)性強(qiáng)。儲(chǔ)層主要分布于致密砂體中物性相對(duì)較好的“甜點(diǎn)” 部位，傳統(tǒng)的確定性沉積相平面約束+隨機(jī)屬性建模是否適合此類氣藏建模？

工區(qū)主要為河流相沉積，儲(chǔ)層主要發(fā)育于河道帶中，平面上河道擺動(dòng)頻繁，縱向上砂體呈透鏡狀多期加積疊置，如何有效地表征砂體分布規(guī)律及規(guī)模，成為解決地質(zhì)模型精度的主要問題(圖2)[5，6]。

3 建模思路

本次建模采用相控隨機(jī)建模，依托Petrel軟件采用三步建模法，即建立構(gòu)造模型、巖相模型和物性屬性模型。通過井點(diǎn)的地質(zhì)分層數(shù)據(jù)及地震解釋構(gòu)造層面建立構(gòu)造模型，通過定量地質(zhì)知識(shí)庫內(nèi)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)規(guī)律建立三維巖相模型，在巖相模型的約束下建立物性模型，最后進(jìn)行模型的檢驗(yàn)(圖3)。

建模之前包括對(duì)前期基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。包括：目的層頂面構(gòu)造數(shù)據(jù)、單井?dāng)?shù)據(jù)、分層數(shù)據(jù)、巖相劃分依據(jù)、原始測(cè)井曲線數(shù)據(jù)及解釋的孔、滲、飽數(shù)據(jù)。其它地質(zhì)研究成果對(duì)隨機(jī)建模也具有重要意義，如定量地質(zhì)知識(shí)庫的建立將為建模過程中變差函數(shù)的分析、模擬算法的優(yōu)選、確定模擬體的幾何參數(shù)、檢驗(yàn)?zāi)M結(jié)果的可信度提供保證。

圖2 辮狀河沉積砂體剖面示意圖

圖3 蘇59區(qū)塊地質(zhì)建模思路

4 建模流程

4.1 構(gòu)造模型

由于蘇59區(qū)塊盒8段、山1段無斷層存在，因此運(yùn)用盒8段頂部、山1段頂部、山1段底部三個(gè)地震解釋層位數(shù)據(jù)，通過對(duì)地質(zhì)分層數(shù)據(jù)約束，對(duì)盒8段，山1段進(jìn)行構(gòu)造建模(圖4)。結(jié)合兩個(gè)層位平均厚度情況，將盒8段分為40個(gè)小層，山1段分為40個(gè)小層，小層厚度1m-3m，經(jīng)過小層細(xì)分之后，網(wǎng)格的形狀與大小達(dá)到精細(xì)地質(zhì)模型的要求[2]。

通過構(gòu)造模型以及橫切工區(qū)構(gòu)造剖面可以看出，工區(qū)構(gòu)造繼承性較好，構(gòu)造起伏小，基本無斷層發(fā)育，總體上呈現(xiàn)出西傾單斜的趨勢(shì)。

圖4 蘇59區(qū)塊構(gòu)造模型

4.2 巖相模型

地質(zhì)建模的最終結(jié)果為儲(chǔ)層屬性的三維分布模型，在沒有沉積相認(rèn)識(shí)約束的條件下的氣藏地質(zhì)模型與實(shí)際的氣藏可能會(huì)有很大的矛盾甚至不完全符合實(shí)際。為了更好的指導(dǎo)氣田開發(fā)，地質(zhì)認(rèn)識(shí)和沉積相約束下的建模則成為必然[3-6]。

現(xiàn)在常規(guī)的相控建模思路主要是以沉積相平面趨勢(shì)面(確定性) + 相內(nèi)屬性建模的方法(隨機(jī)性)的方法，本工區(qū)沉積相研究主要根據(jù)三維地震相結(jié)合實(shí)鉆單井測(cè)井相標(biāo)定，結(jié)合地質(zhì)學(xué)家本身對(duì)區(qū)塊認(rèn)識(shí)對(duì)工區(qū)的有利勘探區(qū)域進(jìn)行的劃分。而本工區(qū)實(shí)際儲(chǔ)層地質(zhì)特征為：經(jīng)過漫長的地質(zhì)沉積時(shí)期，平面上河流擺動(dòng)劇烈且頻繁，垂向上數(shù)期河道砂體以透鏡狀層層疊置，加積，形成了一套大面積毯狀塊狀砂體沉積(圖5)。根據(jù)實(shí)際地質(zhì)特征，本次建模選用的方法是以河道地質(zhì)統(tǒng)計(jì)規(guī)律為依據(jù)的巖相建模 + 在巖相控制基礎(chǔ)上的屬性建模。

(1)單井巖相模型

本次巖相建模運(yùn)用測(cè)井泥質(zhì)含量曲線根據(jù)我們常規(guī)測(cè)井解釋標(biāo)準(zhǔn)劃分巖相，優(yōu)點(diǎn)在于其縱向分辨率可以直接和0.125m采樣率的電測(cè)曲線進(jìn)行對(duì)比，單砂體的連通性，砂體的尖滅都得到了良好的反映[7]。

劃分標(biāo)準(zhǔn)為：泥巖：Vsh>60%，細(xì)砂巖：40%

圖5 蘇里格地區(qū)砂體三維視圖

圖6 單井巖相模型

(2) 巖相建模約束條件

主方向的選?。焊鶕?jù)對(duì)本工區(qū)的沉積相綜合研究結(jié)合本工區(qū)發(fā)育由北向南展布的大型河流-三角洲沉積體系的背景，對(duì)變差函數(shù)方位進(jìn)行選取，盒8段：北偏西8°；山1段：北偏東6°。

巖相的控制條件主要通過砂體密度、旋回性、砂體寬厚比、砂體連續(xù)性和連通性等方面對(duì)巖相進(jìn)行控制和約束。

根據(jù)選取工區(qū)東西部兩個(gè)典型剖面對(duì)巖相控制條件進(jìn)行研究，選定的剖面均位于平均井距在800m左右的井網(wǎng)密度較密的井區(qū)，而且同一個(gè)剖面中均有好、中、差等各類型的代表性的井作為剖面模型的實(shí)際井，能夠更好的反映工區(qū)砂體的旋回性、砂體比例、配置關(guān)系及分布規(guī)律各種情況，在建模中也要符合這一規(guī)律(圖7)。

經(jīng)過剖面分析：盒8段砂體普遍發(fā)育且連續(xù)，山1段砂體發(fā)育較為零散。旋回性上，盒8段砂體旋回集中在砂體下部，東部發(fā)育較西部要好。山1段砂體發(fā)育在層段的底部，中部部分區(qū)域發(fā)育，而上部基本上不發(fā)育砂體，呈現(xiàn)一個(gè)典型的正旋回的特征。

砂體密度為各小層內(nèi)砂巖厚度與本小層厚度之比。根據(jù)該區(qū)統(tǒng)計(jì)砂體密度結(jié)果認(rèn)為：盒8段主力儲(chǔ)層盒8下砂體密度64.5%，砂體連通性較好，多為疊置銜接型的砂體。山1段砂體密度27.5%，砂體連通性較差，多為孤立性的砂體。

通過寬厚比及砂體小層對(duì)比確定變差函數(shù)變程的選取：一定厚度的砂體在平面上展布有多寬是建模中的一個(gè)關(guān)鍵問題，決定變程函數(shù)參數(shù)的選擇，本次研究對(duì)寬厚比的選取借鑒了前人對(duì)砂質(zhì)辮狀河的研究成果[8，9]。前人研究成果表明：辮狀河河道的寬厚比大致在30～100之間，結(jié)合對(duì)工區(qū)沉積相及地質(zhì)統(tǒng)計(jì)分析，本次建模選取的寬厚比數(shù)據(jù)為60～80。根據(jù)對(duì)小層砂體厚度統(tǒng)計(jì)及對(duì)比：研究區(qū)內(nèi)的盒8段主力儲(chǔ)層盒8下砂體厚度一般在15m～25m，單砂體寬度一般在900m～2000m之間左右，由于盒8段砂體廣泛分布。主方向砂體對(duì)比難以確定砂體分布長度，根據(jù)蘇里格地區(qū)開發(fā)早期某井區(qū)試井成果，盒8段砂體長度可達(dá)3000m～5000m。山1段儲(chǔ)層砂體厚度一般在8m～15m，單砂體寬度在480m～1200m之間，根據(jù)小層對(duì)比，山1段砂體長度2000m～3000m。

因此，本次建模變差函數(shù)變程選擇為：盒8段：主變程為4000；次變程為2000。山1段：主變程為3000；次變程為1200。

圖7 蘇59區(qū)塊典型剖面

(3) 三維巖相地質(zhì)模型

根據(jù)選取的巖相建模條件，采用序貫指示算法對(duì)工區(qū)巖相進(jìn)行建模。由巖相地質(zhì)模型剖面圖，可以看出，能夠形成有效儲(chǔ)層的粗砂巖相通常以條帶狀的背景，發(fā)育成“斑塊條帶”狀，與該區(qū)河道的展布方向一致。砂體在南北順物源方向上具有較好的連續(xù)性，東西垂直物源方向連續(xù)性較差，粗砂巖相帶之間聯(lián)通程度較低，砂體寬度有限，大部分被泥巖相和中砂巖相所隔斷。垂向上，砂體多疊置成“千層餅”狀，反映出工區(qū)沉積時(shí)期辨狀河頻繁擺動(dòng)所導(dǎo)致的砂體相互疊置現(xiàn)象(圖8)。

圖8 巖相地質(zhì)模型橫切剖面圖

(4) 三維屬性地質(zhì)模型

基于巖相的控制，利用單井地質(zhì)模型所提供的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析模擬井間各項(xiàng)屬性參數(shù)的分布，按三維空間分布位置進(jìn)行地質(zhì)統(tǒng)計(jì)的計(jì)算，分別對(duì)儲(chǔ)層的孔隙度、滲透率、含氣飽和度進(jìn)行屬性地質(zhì)模型(圖9)。屬性模擬的結(jié)果表明，工區(qū)物性參數(shù)非均質(zhì)性較強(qiáng)，受相控十分明顯，物性分布較好的巖相主要為粗-中砂巖相，分布較好的區(qū)域?yàn)楣^(qū)的東部和西南部區(qū)域，與該區(qū)地質(zhì)認(rèn)識(shí)相符。

根據(jù)三維地質(zhì)屬性模型，依照蘇59區(qū)塊有效儲(chǔ)層劃分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)工區(qū)的有效儲(chǔ)層砂體進(jìn)行模擬。盒8段有效砂體呈長條帶狀分布，充分表現(xiàn)了辮狀河砂體沉積的特點(diǎn)，物性較好的區(qū)域以點(diǎn)狀分布在條帶狀砂體的內(nèi)部，表明可能存在有河道內(nèi)心灘沉積，為下步勘探的有力區(qū)域(圖10左)。山1段有效砂體在平面上多呈點(diǎn)，塊狀散布在工區(qū)內(nèi)，反映出曲流河─三角洲沉積環(huán)境下的三角洲前緣水下分流河道沉積砂體在平面上呈點(diǎn)狀分布的特征(圖10右)。

通過對(duì)巖相，屬性和有效砂體三個(gè)方面建模結(jié)果分析表明：建模過程中選取的參數(shù)準(zhǔn)確，地質(zhì)模型與對(duì)該區(qū)的地質(zhì)認(rèn)識(shí)符合程度較高，反映了該地區(qū)構(gòu)造簡單，砂體分布廣泛，而有效砂體連續(xù)性、連通性較差，呈透鏡狀分布，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)的地質(zhì)特點(diǎn)。

圖9 三維屬性地質(zhì)模型

圖10 有效儲(chǔ)層砂體分布圖

5 結(jié)論

(1) 蘇59區(qū)塊構(gòu)造模型顯示：工區(qū)構(gòu)造繼承性較好，起伏較小，基本無斷層發(fā)育，總體上呈現(xiàn)為西傾單斜的趨勢(shì)。

(2) 通過運(yùn)用測(cè)井泥質(zhì)含量曲線劃分了粗砂巖、中砂巖和泥巖三種巖相，建立單井巖相模型。

(3) 采用序貫高斯算法對(duì)巖相進(jìn)行隨機(jī)建模，由模型可以得出，形成有效儲(chǔ)層的粗砂巖相南北向具有較好的連續(xù)性，東西向連續(xù)性較差，垂向上多疊置成“千層餅”狀。

(4) 基于巖相的控制的三維屬性地質(zhì)模型表明，工區(qū)物性參數(shù)非均質(zhì)性較強(qiáng)，受相控十分明顯，物性分布較好的巖相主要為粗-中砂巖相，區(qū)域?yàn)楣^(qū)的東部和西南部，與該區(qū)地質(zhì)認(rèn)識(shí)相符。

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