趙　磊,柯　嶺,李世雄,王紅濤,印斌浩

遼河油田曙一區(qū)塊厚油層內(nèi)隔夾層識(shí)別及其三維地質(zhì)建模研究

趙磊1,2,柯嶺3,李世雄4,王紅濤5,印斌浩3

(1.中國(guó)石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院,北京100083；2.中國(guó)石油大學(xué)博士后流動(dòng)站,北京102249；3.中海油研究總院,北京100027 4.長(zhǎng)江大學(xué),武漢430100 5.中國(guó)石油天然氣勘探開發(fā)公司,北京100034)

針對(duì)遼河油田曙一區(qū)塊厚層儲(chǔ)層,綜合巖心、測(cè)井資料,將其內(nèi)部隔夾層劃分為泥質(zhì)夾層、泥質(zhì)隔層、物性Ⅰ夾層、物性Ⅱ夾層、物性Ⅲ夾層5類,建立5類隔夾層定量劃分標(biāo)準(zhǔn),并根據(jù)該區(qū)的沉積環(huán)境,分析了各類隔夾層的分布特征和規(guī)律。在密井網(wǎng)條件下,對(duì)隔夾層的展布進(jìn)行隨機(jī)模擬,建立了隔夾層的三維巖相模型,定性定量地揭示了其在平面和剖面上的空間分布規(guī)律,對(duì)后期剩余油分布的研究、油田開發(fā)方案的調(diào)整具有重要的意義。

厚油層;隔夾層類型;三維地質(zhì)模型;空間展布規(guī)律

隔夾層是造成儲(chǔ)層非均質(zhì)性的重要原因[1～3],它們把厚油層分割成多個(gè)連通或不連通的流動(dòng)單元,對(duì)復(fù)雜水淹的控制作用尤為明顯[4～7],因此要對(duì)隔夾層進(jìn)行精細(xì)刻畫、分類描述。遼河油田曙一區(qū)塊構(gòu)造位置位于中國(guó)東北部,沉積基底為中上元古代變余石英巖夾薄層深灰色板巖,其上為新生代斷陷湖盆形成后沉積的一套以陸源碎屑為主的濱淺湖—半深湖相砂泥巖互層沉積和陸上沖積扇沉積；區(qū)內(nèi)原油密度較大,為稠油,但物性較好,為特高孔滲稠油油氣藏。儲(chǔ)層中發(fā)育的隔夾層是其非均質(zhì)性的重要因素,是將厚油層分隔成單個(gè)薄互油層的關(guān)鍵所在,隨著油氣藏的開發(fā),需要對(duì)隔夾層進(jìn)行精細(xì)的描述。

1　隔夾層的分類及識(shí)別

隔夾層主要由水動(dòng)力條件改變或沉積后成巖作用造成的巖性差異而形成[8～13]。經(jīng)巖心、野外露頭、現(xiàn)代沉積的觀察,按成因不同,將研究區(qū)隔夾層分為泥質(zhì)隔夾層和物性隔夾層兩大類。根據(jù)厚度、規(guī)模及延伸距離,泥質(zhì)隔夾層可進(jìn)一步劃分為泥質(zhì)夾層和泥質(zhì)隔層兩個(gè)亞類；依據(jù)孔隙度、滲透率,將物性隔夾層劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)亞類。

1.1 泥質(zhì)隔夾層

泥質(zhì)隔夾層巖性主要為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖或泥質(zhì)粉砂巖,測(cè)井曲線上表現(xiàn)為低電阻和高聲波時(shí)差值特點(diǎn)。

1.1.1泥質(zhì)夾層

主要為水動(dòng)力減弱時(shí)形成的泥粉質(zhì)沉積夾層,在間歇性河流沉積末期,由于水動(dòng)力強(qiáng)度減弱,水中的細(xì)粒物質(zhì)沉積下來,形成泥質(zhì)夾層。測(cè)井曲線上泥質(zhì)夾層的特征主要為:低電阻、高聲波時(shí)差,孔隙度和滲透率接近于0,厚度0.1～1.0 m；井溫曲線特征為難突破 (見圖1)。

1.1.2泥質(zhì)隔層

泥質(zhì)隔層成因與泥質(zhì)夾層相似,為靜水時(shí)期細(xì)粒懸浮物沉積而形成。測(cè)井曲線也表現(xiàn)為低電阻、高聲波時(shí)差值,孔隙度和滲透率接近于0,但厚度大于泥質(zhì)夾層,普遍在1 m以上,發(fā)育的規(guī)模也大于泥質(zhì)夾層；井溫曲線特征為很難突破 (見圖1)。

1.2物性隔夾層

物性夾層的成因是河道頂部保存下來的細(xì)粒物質(zhì),如辮狀河中心灘壩中的細(xì)粒夾層；或者后期河道切割前期河道,使前期河道頂部的細(xì)粒物質(zhì)嵌入到后期河道中,成為泥礫物性隔夾層；漫流沉積水動(dòng)力情況較弱,也可形成物性隔夾層。這些物性隔夾層一般與儲(chǔ)層互層分布或嵌在厚儲(chǔ)層內(nèi)部,在橫向上延伸不遠(yuǎn)。物性夾層頻率為1.05左右,厚度一般在0.2～2.0 m之間,電阻率一般小于20 Ω·m,聲波時(shí)差小于350 μs/m,通常為油斑級(jí)。

1.2.1物性Ⅰ夾層

物性Ⅰ夾層在測(cè)井曲線上表現(xiàn)為低電阻率、低聲波時(shí)差,孔隙度15% ～20%,滲透率20×10-3～300×10-3μm2,井溫曲線特征為容易突破 (見圖2)。

圖1　泥質(zhì)夾層 (上)泥質(zhì)隔層 (下)Fig.1　Mud interbed and mud barrier

圖2　物性Ⅰ夾層Fig.2　Physical interbed I

1.2.2物性Ⅱ夾層

測(cè)井曲線上物性Ⅱ夾層的聲波時(shí)差和電阻率比物性Ⅰ夾層更低,孔隙度10%～15%,滲透率為20×10-3～250×10-3μm2,井溫曲線上難突破 (見圖3)。

1.2.3 物性Ⅲ夾層

測(cè)井曲線上物性Ⅲ夾層的聲波時(shí)差和電阻率是三類夾層中最低的,孔隙度1%～10%,滲透率為0.1×10-3～30×10-3μm2,井溫曲線最難突破 (見圖4)。

圖3　物性Ⅱ夾層Fig.3　Physical interbed II

圖4　物性Ⅲ夾層Fig.4　Physical interbed III

2　隔夾層模型建立

2.1研究思路

采用petrel軟件進(jìn)行三維地質(zhì)建模。工區(qū)長(zhǎng)約1.1 km,寬約0.79 km,區(qū)內(nèi)共有466口井,井網(wǎng)比較密集。主要利用現(xiàn)有的井點(diǎn)數(shù)據(jù)及分層數(shù)據(jù),建立構(gòu)造及骨架模型；利用單井夾層分布信息,采用序貫指示的方法,建立夾層的三維地質(zhì)模型；在夾層模型指導(dǎo)下,利用隨機(jī)模擬方法,建立屬性模型。

高精度數(shù)據(jù)及豐富的信息資料是建立精細(xì)地質(zhì)模型的基礎(chǔ)保證,本文收集及利用的建模數(shù)據(jù)主要包括井位、井軌跡、分層數(shù)據(jù)、測(cè)井曲線和隔夾層解釋數(shù)據(jù)。

2.2建模方法選擇

目前,儲(chǔ)層建模方法主要有確定性建模和隨機(jī)性建模兩大類。確定性建模對(duì)井間未知區(qū)域給出確定性的預(yù)測(cè)結(jié)果,即從已知確定性資料的控制點(diǎn) (如井點(diǎn))出發(fā),推測(cè)出點(diǎn)間 (如井間)確定性的、唯一的儲(chǔ)層參數(shù),傳統(tǒng)的內(nèi)插法、克里格法都屬于這一類建模方法。確定性方法通常是輸入一組參數(shù)只能得到一組結(jié)果。隨機(jī)建模則是以已知信息為基礎(chǔ),采用隨機(jī)理論及函數(shù),產(chǎn)生可選的、等概率的儲(chǔ)層模型,產(chǎn)生的模型具有一定的隨機(jī)性。序貫指示方法、截?cái)喔咚狗椒ā⒏咚闺S機(jī)函數(shù)方法、多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法均屬于隨機(jī)性的建模方法。

地質(zhì)研究表明,隔夾層的產(chǎn)狀多為水平狀,且延伸距離變化較大,既有延伸超過3個(gè)井距 (150 m以上)的,也有在1個(gè)井距之內(nèi) (小于100 m)的,加之河道之間相互切割,形態(tài)復(fù)雜,故本文采用序貫指示方法對(duì)隔夾層進(jìn)行模擬。屬性模型在隔夾層巖性模型的約束下,采用高斯隨機(jī)函數(shù)模擬的方法建立。

3　精細(xì)地質(zhì)建模

3.1構(gòu)造模型

精確的構(gòu)造模型是準(zhǔn)確描述隔夾層模型的基礎(chǔ),也是屬性模型的三維骨架。構(gòu)造模型的建立包括斷層模型和層面模型,研究區(qū)內(nèi)斷層不發(fā)育,主要是建立層面模型。層面模型根據(jù)466口井的分層數(shù)據(jù)建立精度較高的6個(gè)構(gòu)造面,為北高南低的單斜構(gòu)造 (見圖5)。

圖5　D油田1小層頂面構(gòu)造圖Fig.5　Top structure map of 1 formation in D oilfield

3.2模型網(wǎng)格

本區(qū)物源為北西—南東向,而夾層發(fā)育受物源影響,故網(wǎng)格方向設(shè)定為北西—南東向,采用正交網(wǎng)格系統(tǒng)。平面網(wǎng)格步長(zhǎng)設(shè)定為10 m×10 m,隔夾層的平均厚度0.2 m,最小厚度為0.125 m。為了精確描述隔夾層的分布,縱向上步長(zhǎng)采取與隔夾層相同的厚度即0.125 m,共劃分了396個(gè)小層,總網(wǎng)格數(shù)為5263230個(gè)。

3.3夾層模型

隔夾層的實(shí)現(xiàn)方法很多,可以將隔夾層納入地層模型,當(dāng)作一個(gè)層考慮；也可以將其視為沉積相的一種進(jìn)行模擬。本區(qū)由于隔夾層整體發(fā)育較為復(fù)雜,且規(guī)模不大,采用隨機(jī)模擬的方法更能表現(xiàn)隔夾層的這種不確定性。具體實(shí)現(xiàn)思路如下:將隔夾層的背景相設(shè)定為砂巖,離散到網(wǎng)格中,采用隨機(jī)模擬中的序貫指示模擬法,建立夾層模型。

通過序貫指示模擬的方法,得到30個(gè)實(shí)現(xiàn),根據(jù)其分布特征從中優(yōu)選出模擬結(jié)果較為理想的實(shí)現(xiàn)。夾層的幾何形態(tài)比較復(fù)雜,部分夾層順層延伸的距離較遠(yuǎn),部分夾層則零星分布 (見圖6)；夾層厚度具有一定的變化性,但隨著夾層的延伸,厚度趨向于減小和尖滅(見圖7),精細(xì)刻畫了隔夾層的分布,也可以體現(xiàn)隔夾層對(duì)流體的阻擋作用,符合地質(zhì)認(rèn)識(shí),在后期進(jìn)行屬性建模,可嚴(yán)格控制隔夾層的孔滲等屬性。

圖6　物性夾層III隨機(jī)性三維預(yù)測(cè)模型Fig.6　　Physical interbed III random model

圖7　隔夾層剖面圖Fig.7　Intercalation profile

3.4屬性模型

三維地質(zhì)建模的最終目的是建立能夠反映地下儲(chǔ)層特征的參數(shù)模型,包括孔隙度、滲透率、含油飽和度等。由于不同巖相參數(shù)的分布規(guī)律不同,需要針對(duì)不同巖相采用不同的方法分別進(jìn)行模擬。對(duì)于物性Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型夾層,采用隨機(jī)模擬中的高斯隨機(jī)函數(shù)模擬方法,在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和變差函數(shù)分析的基礎(chǔ)上,用輸出截?cái)喾椒▽⑽镄寓瘛ⅱ?、Ⅲ型夾層的物性分別控制在各自合理的范圍內(nèi)。對(duì)于研究區(qū)內(nèi)的泥質(zhì)隔夾層,孔滲近于0,模擬時(shí)直接賦值恒為0。含水飽和度的模擬同樣采用高斯隨機(jī)函數(shù)模擬的方法,截?cái)嘀抵恍枰x予整個(gè)研究區(qū)的最大值和最小值即可,這樣,就得到了巖相控制的孔滲飽模型 (見圖8—圖10)。

由圖可知,泥質(zhì)隔夾層分布的范圍內(nèi),孔隙度和滲透率為0,物性夾層的孔滲也在各自合理的范圍內(nèi),較好地體現(xiàn)了地質(zhì)研究的成果,為下步進(jìn)行油藏?cái)?shù)值模擬打下了良好的基礎(chǔ)。

圖8　孔隙度模型及剖面Fig.8　Porosity model and profile

圖9　滲透率模型及剖面Fig.9　Permeability model and profile

4　結(jié)論

遼河油田曙一區(qū)塊隔夾層根據(jù)孔隙度、滲透率、井溫曲線、電阻率及聲波時(shí)差等參數(shù)將隔夾層分為泥質(zhì)隔層、泥質(zhì)夾層、物性夾層Ⅰ、物性夾層Ⅱ、物性夾層Ⅲ五種隔夾層。

圖10　含水飽和度模型及剖面Fig.10　Water saturation model and profile

本區(qū)的隔夾層延伸范圍較小,一般都在1個(gè)井距之內(nèi),少數(shù)超過2個(gè)井距,方向受物源控制,發(fā)育形態(tài)復(fù)雜。

在高密度井網(wǎng)的控制之下,采用隨機(jī)函數(shù)的方法模擬,并進(jìn)行有多個(gè)實(shí)現(xiàn),選取模擬結(jié)果較為理想的實(shí)現(xiàn),有效地降低了隨機(jī)模擬的不確定性。利用隔夾層的巖相模型對(duì)屬性模型進(jìn)行約束,隔夾層的孔滲飽等參數(shù)可精確控制在實(shí)際地質(zhì)認(rèn)識(shí)的范圍內(nèi)。

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THE IDENTIFICATION AND 3D MODELING OF INTERBEDS OF THICK OIL LAYER IN THE SHU 1 DISTRICT OF LIAOHE OILFIELD

ZHAO Lei1,2,KE ling3,LI Shi-xiong4,WANG Hong-tao5,YIN Bin-hao3
(1.Sinopec Exploration&Production Research Institute,Beijing 100083,China；2.Postdoctoral Center,China University of Petroleum,Beijing 102249,China；3.Research Institute China National Offshore Oil CORP,Beijing 100027,China；4.Yangtze University,Wuhan 430100,China；5.China National Oil-Gas Exploration&Development Corporation Beijing,100034,China)

In regards of the thick oil reservoir of the Shuyi block in Liaohe oilfield,the interlayer is divided into five types as mud interbed,mud barrier,physical interbed I,physical interbed II, physical interbed III,combining core and logging data.And the classification standards of those five types are defined.Based on the sedimentary environment of this region,the distribution characteristics and rules are analyzed.Under the condition of close-spaced well network,the distribution of the interlayers is random simulated and the lithofacies 3D model is established,which qualitatively reveals the space distribution in vertical profile and horizontal plane.This is significant in the remaining oil distribution research and the oilfield development planning.

thick oil layer；interlayer types；3D static model；space distribution

TE319

A

1006-6616(2016)01-0085-08

2015-09-15

中亞地區(qū)能源潛力調(diào)查分析項(xiàng)目 (121201234000160020)

趙磊 (1985-),男,在站博士后,主要從事油氣田開發(fā)地質(zhì)研究工作。E-mail:ray-zhao@163.com