韋子鈺， 李軍亮， 賈生龍， 劉金滾

(1.長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院，武漢 430000；2.中國(guó)石油青海油田分公司采氣二廠，敦煌 736202； 3.中國(guó)石油青海油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，敦煌 736202)

三維地質(zhì)建模是國(guó)外20世紀(jì)80年代中后期開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的儲(chǔ)層表征新領(lǐng)域[1-3]，是綜合利用地質(zhì)、地震、測(cè)井資料和各種解釋結(jié)果及概念模型，結(jié)合地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)算法，生成三維定量隨機(jī)模型的一項(xiàng)技術(shù)[4]。近年來(lái)，這一領(lǐng)域的發(fā)展十分迅速，廣泛應(yīng)用于油氣田開(kāi)發(fā)階段的油藏屬性建模和油藏?cái)?shù)值模擬，是油氣藏精細(xì)描述的核心，通過(guò)儲(chǔ)層地質(zhì)建?？梢越?chǔ)層格架，對(duì)儲(chǔ)層的物性進(jìn)行評(píng)估，預(yù)測(cè)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的空間展布規(guī)律[5]，為剩余油預(yù)測(cè)打好基礎(chǔ)，指導(dǎo)油氣田開(kāi)發(fā)。

1 地質(zhì)概況

M區(qū)位于柴達(dá)木盆地北緣祁連山前，是柴北緣地區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定區(qū)，油氣源主要來(lái)自中生界伊北凹陷和魚(yú)卡凹陷生烴凹陷。該區(qū)經(jīng)歷多次油氣充注，油氣沿不整合—斷裂—高滲砂體形成的復(fù)合疏導(dǎo)體系，經(jīng)多次運(yùn)移，形成多層系、多類型油氣藏，具有大面積含油氣特征。

2 儲(chǔ)層特征

儲(chǔ)層巖性粒度較粗，主要為礫狀中-粗砂巖、不等粒砂巖、砂礫巖、細(xì)砂巖，碎屑顆粒直徑主要區(qū)間為粗砂-細(xì)粉砂。巖石類型主要為巖屑長(zhǎng)石砂巖和長(zhǎng)石巖屑砂巖，含少量長(zhǎng)石砂巖和巖屑砂巖。

砂巖的結(jié)構(gòu)成熟度為中-低，整體上分選性以中等為主，個(gè)別較差，長(zhǎng)石風(fēng)化程度較高，磨圓度為次棱角狀-次圓，碎屑顆粒接觸關(guān)系為點(diǎn)式、漂浮式接觸，雜基分布于粒間；巖石膠結(jié)類型以孔隙型為主，其次為基底型。

巖漿巖巖屑所占比例較高，骨架顆粒相對(duì)偏剛性，儲(chǔ)層砂巖剛性成分較高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定抗壓實(shí)能力相對(duì)較強(qiáng)。全巖分析資料表明：巖石中礦物種類主要由石英、鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石、碳酸鹽類、硬石膏、普通輝石以及黏土礦物組成，石英碎屑含量最高。

3 物性特征

4 三維地質(zhì)建模

為盡可能建立符合目前地質(zhì)認(rèn)識(shí)的油氣藏三維地質(zhì)模型，客觀反映油氣藏的非均質(zhì)性和不確定性，建模以地震解釋結(jié)果、鉆井及測(cè)井資料為基礎(chǔ)，以地層劃分對(duì)比成果為格架，對(duì)主力井區(qū)采用確定性建模和隨機(jī)建模相結(jié)合的多級(jí)相控建模方法，經(jīng)過(guò)變差函數(shù)建立調(diào)整，以儲(chǔ)層厚度作為平面約束條件，采用序貫指示模擬算法最終建立準(zhǔn)確的三維地質(zhì)模型[6-8]。三維地質(zhì)建模流程如圖1所示。

圖1 三維地質(zhì)建模流程Fig.1 3D geological modeling flow char

工區(qū)共有40口井，平面面積為12.0 km2，縱向地層厚度約243.0 m，共劃分3個(gè)砂組層面，20個(gè)小層。平面網(wǎng)格為10 m×10 m，縱向?qū)⑿右?.5 m為一個(gè)單位再細(xì)分，總網(wǎng)格數(shù)為10 184萬(wàn)(322×448×706)，保證模型高精度。

4.1 構(gòu)造模型

三維構(gòu)造模型可以直觀反映地層的空間展布形態(tài)以及清晰的局部構(gòu)造特征，更是開(kāi)展精細(xì)三維地質(zhì)建模的前提。針對(duì)M區(qū)的實(shí)際地質(zhì)情況，以該區(qū)已有鉆井、測(cè)井等資料為基礎(chǔ)，結(jié)合單井地質(zhì)分層數(shù)據(jù)，將M區(qū)構(gòu)造模型分為斷層模型和層面模型進(jìn)行建立，如圖2、圖3所示。

圖2 斷層模型Fig.2 Fault model

圖3 砂層組模型Fig.3 Sand layer model

M區(qū)精細(xì)三維構(gòu)造建模由以下幾部分構(gòu)成：運(yùn)用地震解釋結(jié)論建立斷層模型，通過(guò)鉆井?dāng)帱c(diǎn)數(shù)據(jù)和地層對(duì)比的成果進(jìn)行校驗(yàn)；通過(guò)三維網(wǎng)格化決定平面網(wǎng)格大小并檢查矯正，確保各網(wǎng)格平滑規(guī)整無(wú)變形；利用地震解釋結(jié)論建立各砂組層面控制各砂組空間走勢(shì)，由細(xì)分層成果建立各小層層面，縱向步長(zhǎng)0.5 m進(jìn)行劈分；最后通過(guò)地層劃分和對(duì)比成果、多條縱橫剖面對(duì)各層面模型進(jìn)行反復(fù)檢驗(yàn)和調(diào)整，確保所建構(gòu)造模型與地質(zhì)認(rèn)識(shí)吻合，能夠真實(shí)反映研究工區(qū)的構(gòu)造特征。

單一由分層數(shù)據(jù)生成層面模型，往往誤差比較大，表現(xiàn)為井點(diǎn)處層面相對(duì)準(zhǔn)確，無(wú)井控制的層面尤其是斷層處易出現(xiàn)畸變；單一由地震解釋數(shù)據(jù)生成層面模型，礙于地震自身分辨率的限制，建立砂組級(jí)別以上的層面相對(duì)準(zhǔn)確，建立小層級(jí)別的層面誤差較大，因此把兩者有機(jī)結(jié)合，以建立精確的層面模型。

建模首先利用地震解釋成果，建立準(zhǔn)確可靠的砂組層面；其次利用地層劃分和對(duì)比成果求取各小層的厚度，內(nèi)插進(jìn)相應(yīng)砂組，建立各小層層面；最終利用地層劃分和對(duì)比成果、多條縱橫剖面對(duì)層面模型進(jìn)行反復(fù)檢驗(yàn)和調(diào)整，確保構(gòu)造模型與地質(zhì)認(rèn)識(shí)吻合，能夠真實(shí)反映研究工區(qū)的構(gòu)造特征[9-13]。

4.2 相模型

4.2.1 巖相模型

數(shù)據(jù)分析后，建立砂泥巖兩相模型，求取最大概率下的砂泥巖相模型，如圖4所示，利用多條縱橫剖面進(jìn)行檢驗(yàn)，模型砂體厚度及連續(xù)性與軟件繪制的連井剖面圖基本一致，證明模型砂體展布符合目前地質(zhì)認(rèn)識(shí)。

4.2.2 流體相模型

運(yùn)用試油、試氣和試采成果對(duì)測(cè)井解釋成果進(jìn)行矯正，將矯正后的測(cè)井解釋成果分為氣層、油層、水層、干層、泥巖層五相，利用巖相模型進(jìn)行相控，采用確定性的指示克里金方法，建立流體相模型，如圖5所示。通過(guò)連井剖面與含油氣面積圖相結(jié)合的方法，對(duì)砂體展布性好的儲(chǔ)層，分小層、分?jǐn)鄩K，讀取其油氣水界面、油水界面、油氣界面海拔，對(duì)流體模型進(jìn)行精細(xì)控制[14-16]。

圖4 巖相模型Fig.4 Lithofacies model

圖5 流體模型Fig.5 Fluid model

4.3 屬性模型

屬性建模的建立是獲取儲(chǔ)層各類屬性參數(shù)的三維分布規(guī)律，明確儲(chǔ)層參數(shù)的空間非均質(zhì)性特征。屬性模型的建立以單井測(cè)井解釋的孔隙度、滲透率和飽和度為硬數(shù)據(jù)，采用巖相及流體模型進(jìn)行相控，應(yīng)用協(xié)同序貫高斯模擬算法來(lái)實(shí)現(xiàn)[17]。通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，確定不同流體相下的孔滲飽參數(shù)截?cái)嘀?，?shù)據(jù)分析進(jìn)行截?cái)嗪妥儞Q，建立孔滲飽儲(chǔ)層屬性模型，如圖6～圖8所示。

圖6 孔隙度模型Fig.6 Porosity model

5 模型校驗(yàn)及分析

利用地震解釋結(jié)果進(jìn)行構(gòu)造對(duì)比，通過(guò)M區(qū)已鉆井及測(cè)錄井資料進(jìn)行復(fù)核，驗(yàn)證構(gòu)造及流體接觸關(guān)系和分布規(guī)律符合目前地震地質(zhì)認(rèn)識(shí)。構(gòu)造模型及能夠準(zhǔn)確反映M區(qū)構(gòu)造特征，流體模型能夠清晰展示砂體連通情況及儲(chǔ)層分布規(guī)律，如圖9～圖12所示。

圖7 滲透率模型Fig.7 Permeability model

圖8 飽和度模型Fig.8 Water-saturation mode

圖9 構(gòu)造平面模型Fig.9 Construction plane model

圖10 地震解釋構(gòu)造圖Fig.10 Earthquake interpretation structure diagram

圖11 剖面模型Fig.11 Section mode

GR為自然伽馬測(cè)井曲線；LLD為深側(cè)向電阻率測(cè)井曲線圖12 測(cè)井解釋剖面圖Fig.12 Log interpretation profile

6 結(jié)論

(1)地震解釋與地層劃分和對(duì)比相融合的方法能夠提高砂巖氣藏構(gòu)造模型的準(zhǔn)確性，清晰展示砂體展布規(guī)律、流體分布和接觸關(guān)系，為油藏精細(xì)描述研究提供依據(jù)，深化砂巖氣藏地質(zhì)認(rèn)識(shí)。

(2)在“巖相模型相控、流體模型相制”方法下搭建的M區(qū)三維地質(zhì)模型對(duì)該區(qū)塊儲(chǔ)層物性參數(shù)進(jìn)行了精細(xì)刻畫，為地質(zhì)儲(chǔ)量復(fù)核，篩選有利儲(chǔ)層奠定基礎(chǔ)，同時(shí)為數(shù)值模擬及井位部署提供依據(jù)。

(3)以確定性建模和隨機(jī)建模相結(jié)合的多級(jí)相控建模思路，以地震解釋成果、鉆井資料、測(cè)井資料為基礎(chǔ)，以地層劃分對(duì)比成果為格架指導(dǎo)的建模方法能夠大大提高砂巖氣藏地質(zhì)模型的準(zhǔn)確性，為砂巖氣藏建模提供研究思路，為三維地質(zhì)建模技術(shù)在砂巖氣藏的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。