楊永亮

(中國石油遼河油田分公司，遼寧　盤錦　124010)

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一種儲層三維地質(zhì)建模技術(shù)方法
——以哈薩克斯坦K油田為例

楊永亮

(中國石油遼河油田分公司，遼寧盤錦124010)

摘要：針對注水開發(fā)多年的老油田，為了在模型中更精細、更真實地反映出地層的原始含油狀態(tài)，采用Petrel軟件建模技術(shù)，充分利用鉆井、測井、地層對比等信息，建立精細的三維構(gòu)造模型；采用克里金插值建立確定性的三維巖相模型，進而建立相控條件約束的三維孔隙度和滲透率數(shù)據(jù)體；三維含油飽和度場由油水界面和儲集層構(gòu)造深度計算得到油柱高度，結(jié)合從毛管壓力曲線得到的J函數(shù)來建立含油飽和度與孔隙度、滲透率和油柱高度的關(guān)系式的方法。最終建立了接近油藏實際地質(zhì)特征的全三維地質(zhì)模型，為儲量復(fù)算和油藏數(shù)值模擬提供準確依據(jù)。

關(guān)鍵詞：精細地質(zhì)建模；petrel軟件；變差函數(shù)；J函數(shù)

K油田位于哈薩克斯坦北烏斯丘爾特盆地的西北部，背斜構(gòu)造屬于杜蘭地臺尾部的北布扎齊穹隆。侏羅系為主力含油層系，含油面積105 km2，縱向上共有13套油氣層，屬于邊底水巖性構(gòu)造油氣藏[1，2]。該油田1979年投入開發(fā)，是一個注水開發(fā)多年的老油田，目前處于“雙高”開發(fā)期，急需開展老區(qū)開發(fā)調(diào)整研究，建立精細三維地質(zhì)建模，為全區(qū)綜合調(diào)整對策的科學(xué)制定提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。本文使用從毛管壓力曲線得到的J函數(shù)來建立含油飽和度場的方法，從而建立三維精細地質(zhì)模型，可以更真實地反映出地層的原始含油狀態(tài)，為儲量復(fù)算和油藏數(shù)值模擬提供準確依據(jù)，建立變飽和度場模型也是目前國際上比較流行的做法。

1建模思路

K油田目前已完鉆2 800多口開發(fā)井，各層含油區(qū)域基本都已被井覆蓋，且井網(wǎng)密集，井距小，因此地質(zhì)建模主要以精細三維構(gòu)造模型和單井測井解釋成果為基礎(chǔ)，采用確定性方法(Kriging+Closest)建立巖相模型，并以此為約束，采用序貫高斯(Sequential Gaussian Simulation)隨機模擬方法得到孔滲模型；K油田至今已開發(fā)了30多年，為了在模型中更真實地反映出地層的原始含油狀態(tài)，本文使用從毛管壓力曲線得到的J函數(shù)來建立含油飽和度場[3-7]。

2精細地質(zhì)建模

綜合考慮工區(qū)范圍、井網(wǎng)密度和井距、地層厚度、測井資料數(shù)據(jù)點的采樣密度及目前軟硬件運算能力等多種因素，確定精細模型網(wǎng)格精度：平面網(wǎng)格精度為25 m×25 m，垂向網(wǎng)格精度小于0.5 m，模型總網(wǎng)格數(shù)為4.28×108個，有效網(wǎng)格數(shù)為2.95×108個。模型精細化程度很高，滿足綜合地質(zhì)研究要求。

2.1構(gòu)造模型

構(gòu)造模型主要包括圈閉類型、幾何形態(tài)、斷層分布、斷層與儲集層的空間配置關(guān)系等。斷層骨架的構(gòu)建和構(gòu)造面等值線是影響構(gòu)造模型的關(guān)鍵因素。研究區(qū)構(gòu)造平緩，為一個東西向長軸背斜，共發(fā)育21條斷層，把油藏分割成19個獨立斷塊(見圖1)。利用2 682口井14個層26個小層頂?shù)追謱訑?shù)據(jù)計算各小層地層厚度，生成各小層的頂?shù)酌鏄?gòu)造，從而建立精確的3D地質(zhì)構(gòu)造模型。

2.2相建模

考慮到井數(shù)據(jù)分布的空間構(gòu)型，為減少隨機模擬的不確定性，相建模主要采用克里金確定性相建摸方法。需要注意的是，在油田邊部邊水區(qū)無井控制的情況下，需要采用在邊部無井區(qū)插入虛擬井，用Kriging結(jié)合Closest的方法建立相模型(圖2a、圖2b)。否則無法準確預(yù)測儲層，儲層分布不合理，對數(shù)模工作會造成很大影響。

2.3屬性建摸

根據(jù)研究區(qū)綜合地質(zhì)研究結(jié)果，確定的主方位為00，長變程為1 000 m，短變程為1 000 m，垂直方向的變程為1 m。以儲集層相模型作為相控約束，使用序貫高斯隨機模擬的方法預(yù)測孔隙度，最終得到全區(qū)三維孔隙度屬性模型，再根據(jù)巖心和測井資料分析建立的孔滲關(guān)系，由孔隙度數(shù)據(jù)體計算得到三維滲透率數(shù)據(jù)體，為油藏數(shù)值模擬打下良好的基礎(chǔ)。

2.4飽和度模型

K油田具有不同斷塊，油水界面稍有差異。利用petrel軟件建立不同區(qū)塊的油水界面，再利用J函數(shù)對壓汞曲線進行適當?shù)剞D(zhuǎn)換計算相應(yīng)的飽和度[8-12]，步驟如下：

1)將實驗室測量的毛管壓力曲線按式(a)轉(zhuǎn)換成油藏條件下的毛管壓力曲線

(a)

式中，Pcr、Pc1分別為地層條件下和實驗室的毛管壓力，MPa；σr、σ1分別為地層條件下和實驗室的界面張力，mN/m；θr、θ1分別為地層條件下和實驗室的接觸角。

2)將油藏條件下的毛管壓力曲線按式(b)轉(zhuǎn)換成J函數(shù)

(b)

式中，K為滲透率，10-3μm2；φ為孔隙度，%。

3)利用多元回歸得到J函數(shù)與含水飽和度間的關(guān)系

(c)

式中，c和d均為J函數(shù)擬合系數(shù)。

4)對于給定的自由水界面，按式(d)計算油柱高度

(d)

式中，H為油柱高度，m；D為油層深度，m；DFWL為自由水界面的深度，m；ρo、ρw分別為油、水密度，g/cm3。

5)K油田砂巖儲集層有巖心分析資料的兩口井八個樣品，考慮到不同物性對應(yīng)不同的含油飽和度，經(jīng)多元回歸得到油柱高度和含水飽和度的J函數(shù)，公式如下所示：

(e)

式中，Sw為含水飽和度，%；H是含油柱高度，m；φ是孔隙度，%；K是滲透率，mD。

在三維地質(zhì)模型中，由油水界面和儲集層構(gòu)造深度得到油柱高度，利用已建立的三維孔隙度和滲透率數(shù)據(jù)體，根據(jù)上述含水飽和度計算公式就可得到三維含水飽和度數(shù)據(jù)體，進而得到三維含油氣飽和度場。

3模型驗證

K油田Ю-Ⅰ、Ю-Ⅱ?qū)泳C合含水擬合曲線見圖3。從圖3可以看出，綜合含水率擬合與實際測定結(jié)果非常接近，模擬結(jié)束時刻Ю-Ⅰ～Ю-Ⅱ?qū)拥暮蕦崪y值為89.2%，計算為89.7%。說明歷史擬合的地下平均油水飽和度結(jié)果可靠。在對斷塊整體擬合的基礎(chǔ)上，進行單井擬合,共模擬油水井1 049井次，共計752口井?？傮w看區(qū)域擬合情況較好，而且從單井擬合情況來看，也有80%左右的單井擬合結(jié)

果與實際結(jié)果接近，變化趨勢一致，表明建立水動力模型使用的地質(zhì)模型與實際情況一致性較好，飽和度模型計算所得的原始飽和度場也比較可靠。

4結(jié)論與認識

1)針對研究區(qū)井控程度高的特點，采用確定性微相建模，準確地體現(xiàn)對研究區(qū)的整體認識。而相控條件下采用變差函數(shù)得到的隨機模擬結(jié)果,更好地發(fā)揮地質(zhì)的約束作用，刻畫了儲層的非均質(zhì)性,也降低了物性參數(shù)的不確定性。

2)利用從毛管壓力曲線得到的J函數(shù)來建立含油飽和度場的方法，客觀地反映出地層的原始含油狀態(tài)，地質(zhì)模型的模擬計算結(jié)果與生產(chǎn)動態(tài)是匹配的，因此為油藏數(shù)值模擬提供了準確依據(jù)。本例計算結(jié)果已被油田開發(fā)實踐所證實，效果十分顯著，該方法可以應(yīng)用到類似老油田開發(fā)。

參考文獻：

[1]安作相，胡征欽.中亞含油氣地區(qū)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1993.

[2]韓雷.北烏斯丘爾特盆地構(gòu)造及沉積演化規(guī)律研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2011，10(28)：6946-6951.

[3]謝銳杰，張艷文，秦剛，等.相控建模在紅連油田精細油藏描述中的應(yīng)用[J].巖性油氣藏，2011，2(1)：86-89.

[4]呂坐彬，趙春明，霍春亮，等.精細相控儲層地質(zhì)建模技術(shù)在老油田調(diào)整挖潛中的應(yīng)用—以綏中36-1油田為例[J].巖性油氣藏，2010，22(3)：100-105.

[5]宋子齊，伊軍鋒，龐振宇，等.三維儲層地質(zhì)建模與砂礫油層挖潛研究-以克拉瑪依油田七中區(qū)、七東區(qū)克拉瑪依組礫巖油藏為例[J].巖性油氣藏，2007，19(4)：99-105.

[6]蘇進昌，張嵐，馬新福.河流相儲層開發(fā)初期地質(zhì)建模[J].巖性油氣藏，2008，20(3)：114-118.

[7]胡望水，張宇琨.相控儲層地質(zhì)建模研究[J].特種油氣藏，2010，10(5)：37-40.

[8]王鵬，趙玉蓮，韓琳.烏爾遜凹陷凝灰質(zhì)砂巖儲層含水飽和度計算[J].巖性油氣藏，2010，3(1)：114-117.

[9]廖敬，彭彩珍.毛管壓力曲線平均化及J函數(shù)處理[J].特種油氣藏，2008，12(6)：73-76.

[10]林會喜.應(yīng)用毛管壓力資料求取含油飽和度應(yīng)注意的問題[J].油氣地質(zhì)與采收率，2003，2(10)：17-19.

[11]管耀.利用毛管壓力資料求原始含油飽和度方法探討[J].勘探地球物理進展，2009，10(5)：365-367.

[12]趙國欣，朱家俊，關(guān)麗.用毛管壓力資料求取原始含油飽和度的方法[J].中國石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2008，4(32)：38-40.

A Method of Reservoir 3D Geological Modeling Technology—K Oilfield in Kazakhstan

YANG Yong-liang

(Liaohe Oilfield Branch Company of PetroChina, Panjin 124010, Liaoning， China)

Abstract:According to the old oilfield waterflood development for many years, in order to truly reflect the original oil condition of strata in model, the paper establishes fine 3D tectonic model with Petrel software modeling technology making full use of the information such as drilling, well logging and stratigraphic correlation. Kriging interpolation is adopted to establish deterministic 3D lithofacies model, and then establish phase-controlled 3D porosity and permeability data. The paper establishes the relation among oil saturation and porosity, permeability and oil column height combining with oil column height calculated from oil-water interface and reservoir structure depth andJfunction from capillary pressure curve, and accordingly established 3D oil saturation field. Finally, this paper established 3D geological model close to the real reservoir geological characteristics, and provided accurate basis for reserve recalculation and reservoir numerical simulation.

Key words:fine geological modeling; Petrel software; variation function;Jfunction

收稿日期：2015-12-31

作者簡介：楊永亮(1983-)，男，黑龍江密山人，中國石油遼河油田分公司工程師，碩士，主要從事油氣田開發(fā)地質(zhì)方面的科研工作。

中圖分類號：P618.13

文獻標識碼：A

文章編號：1008-9446(2016)03-0004-03