層次建模方法及其在河流相儲層建筑結(jié)構(gòu)建模中的應(yīng)用

尹艷樹

（長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北荊州 434023）

層次建模方法及其在河流相儲層建筑結(jié)構(gòu)建模中的應(yīng)用

尹艷樹

（長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北荊州 434023）

河流儲層建筑結(jié)構(gòu)識別與預(yù)測已經(jīng)成為高含水后期油田提高采收率的基礎(chǔ)地質(zhì)保障。根據(jù)河流儲層層次性，采用層次建模方法，分別對高彎度曲流河儲層和辮狀河儲層進行層次識別和預(yù)測；在高彎度曲流河內(nèi)，逐層次建立起高彎度曲流河河道、河道內(nèi)部點壩以及點壩內(nèi)部側(cè)積層分布；在辮狀河儲層內(nèi)，逐層次建立辮狀河道、心灘、落淤層等分布，形成高精度的三維儲層建筑結(jié)構(gòu)模型。新井檢驗表明模型具有較高的精度，數(shù)值模擬則揭示了夾層對剩余油分布控制作用，表明層次建模方法建立的儲層建筑結(jié)構(gòu)模型能夠指導(dǎo)油田生產(chǎn)和剩余油挖潛。

層次建模；儲層建筑結(jié)構(gòu)；剩余油；曲流河；辮狀河

隨著油田開發(fā)深入，影響油水運動的關(guān)鍵因素已經(jīng)從平面和層間矛盾過渡到儲層層內(nèi)矛盾，尤其是層內(nèi)夾層分布控制了宏觀剩余油分布。將起源于露頭儲層建筑結(jié)構(gòu)要素法創(chuàng)新性的應(yīng)用于地下儲層層次結(jié)構(gòu)解剖［1-7］，建立油田精細(xì)建筑結(jié)構(gòu)模型，服務(wù)于油田生產(chǎn)，已經(jīng)成為目前儲層研究最熱點的話題之一。然而，受技術(shù)方法限制，目前建立儲層建筑結(jié)構(gòu)模型［8-10］、尤其是層內(nèi)夾層三維模型的建立仍然處于探索階段。

根據(jù)河流儲層的層次性［11］，探討利用層次建模的方法進行儲層建筑結(jié)構(gòu)三維模型建立。通過勝利孤島油田曲流河儲層和大慶薩爾圖辮狀河儲層層次建模，表明模型具有較高的精度，數(shù)值模擬則揭示了夾層對剩余油分布的控制，表明層次建模方法建立的儲層建筑結(jié)構(gòu)模型能夠指導(dǎo)油田生產(chǎn)和剩余油挖潛，為高含水后期高精度儲層建筑結(jié)構(gòu)模型建立和剩余油預(yù)測提供了技術(shù)和方法。

1 層次建模原理

儲層層次性已經(jīng)廣為認(rèn)識［12］。根據(jù)河流儲層的層次性，已有學(xué)者進行河道帶與單河道層次建模［11，13-15］；而根據(jù)高彎度曲流河形成過程，則進行了單河道、點壩和廢棄河道以及側(cè)積層的非條件模擬和少井簡單條件化的層次建模研究［16-18］。層次建模原理即是在此基礎(chǔ)上提出，即根據(jù)儲層層次性，分層次模擬不同級次儲層結(jié)構(gòu)單元；同時，不同級次儲層單元互為約束和條件，高級次儲層單元建立時，其內(nèi)部低級次儲層作為條件對其進行控制；而在建立低級次儲層單元時，高級次儲層單元作為約束條件，從而建立儲層由大到小、由粗到細(xì)的統(tǒng)一的、精細(xì)的三維結(jié)構(gòu)模型（圖1）。

圖1 建模流程

具體而言，對于曲流河儲層，首先建立第一層次曲流河的分布模型。曲流河內(nèi)部點壩、廢棄河道作為條件約束；隨后進行點壩和廢棄河道建立。此時曲流河作為控制條件，而點壩內(nèi)部側(cè)積層作為約束；最后建立側(cè)積層分布模型；點壩作為控制條件，由此分層次建立反映側(cè)積層分布的曲流河儲層建筑結(jié)構(gòu)模型。對于辮狀河儲層，首先進行第一層次辮狀河道與壩模型建立。此時河床與廢棄河道、心灘壩核與壩頂單元作為條件約束；隨后進行第二層次廢棄河道、河床以及壩核、壩頂?shù)慕?。河道與壩分別作為控制條件，而落淤層與夾層作為條件約束；最后，進行第三層次夾層模擬，壩核與河床等作為控制條件，從而建立反映落淤層分布的辮狀河儲層建筑結(jié)構(gòu)模型。

2 實例研究

2.1 曲流河儲層建筑結(jié)構(gòu)層次建模

中國東部某油田油藏館陶組屬于典型高彎度曲流河油藏，目前油藏開發(fā)已經(jīng)進入高含水后期，相當(dāng)一部分剩余油主要受到點壩側(cè)積層控制，需要建立點壩側(cè)積層層次模型。以層次建模方法為指導(dǎo)，首先采用Fluvsim建立第一層次曲流河的分布模型［11］；隨后提取每一條曲流河中線，計算不同位置處曲流河曲率，根據(jù)曲流河中線曲率大小，構(gòu)建點壩出現(xiàn)概率函數(shù)，并隨機確定點壩位置以及廢棄河道位置。采用基于目標(biāo)方法在河道內(nèi)確定點壩以及廢棄河道分布，建立第二層次結(jié)構(gòu)模型；在點壩約束下，隨機抽樣確定側(cè)積層的個數(shù)，側(cè)積層水平間距，單個側(cè)積層的傾角，延伸距離。而側(cè)積層的傾向則根據(jù)廢棄河道位置直接指定，即指向廢棄河道方向。由此建立第三層次反應(yīng)側(cè)積層分布的三維儲層建筑結(jié)構(gòu)模型。模擬主要參數(shù)見表1，模擬結(jié)果見圖2。從圖中可以看出，曲流河內(nèi)部各種結(jié)構(gòu)單元都得到很好再現(xiàn)；曲流河具明顯彎曲性；與廢棄河道相鄰為點壩砂體；在點壩砂體內(nèi)部，則是側(cè)積層，側(cè)積層平面弧形特征和剖面傾斜形態(tài)得到很好的再現(xiàn)。

表1 模擬主要參數(shù)輸入

圖2 曲流河儲層層次結(jié)構(gòu)模型

利用新鉆井對模型進行了檢驗（圖3），模擬微相百分比誤差不超過18%，表明所建模型具有較高精度，能夠應(yīng)用于實際生產(chǎn)。

圖3 新井模擬結(jié)果檢驗

2.2 辮狀河儲層建筑結(jié)構(gòu)層次建模

中國東北部某油藏葡萄花油藏PI3小層是僅有的砂質(zhì)辮狀河儲層［19］，砂體橫向連片好，但內(nèi)部儲層非均質(zhì)性嚴(yán)重，各種夾層發(fā)育，嚴(yán)重影響油水運動和剩余油分布。需要開展辮狀河儲層內(nèi)部建筑結(jié)構(gòu)模型研究，揭示儲層內(nèi)部夾層分布，與曲流河儲層類似，采用層次建模方法，對辮狀河儲層進行逐層次建模。首先，進行辮狀河道與壩模型建立。由于壩的形態(tài)較為簡單，為較為典型的橢球形，因此采取基于目標(biāo)的方法進行建模，而由于其分布于河道內(nèi)，此時建模時直接將河道作為背景相。建模完成后，壩和河道的分布及其配置關(guān)系將更符合沉積規(guī)律。其次，進行廢棄河道、河床以及壩核、壩頂建模。由于廢棄河道、河床隸屬于河道沉積，因此，在建模時候以上一層次河道模擬結(jié)果作為約束條件，即廢棄河道與河床分布必須在河道內(nèi)部；對于壩核和壩頂，以壩的分布作為約束。分別采用序貫指示建模進行模擬［20-22］。最后，進行泥質(zhì)夾層模擬，即分別模擬壩核內(nèi)部落淤層和河道內(nèi)部泥巖夾層。由于落淤層和泥質(zhì)夾層形態(tài)都接近于水平狀態(tài)，但連續(xù)性受洪水影響發(fā)育和保存程度有差異，因此仍然采用序貫指示建模方法進行預(yù)測。圖4是建立不同層次模型及最終模型的結(jié)果，可以看出，辮狀河內(nèi)部儲層結(jié)構(gòu)得到很好體現(xiàn)，壩整體形態(tài)為橢圓形，嵌入到河道內(nèi)部；壩內(nèi)部則又為壩核和壩頂沉積，其形態(tài)規(guī)則性差；在壩核內(nèi)部，則為斷續(xù)分布的落淤層，整體傾角接近水平，但在壩翼部，泥質(zhì)沉積厚度增加，顯示一傾斜特征。

圖4 辮狀河儲層建筑結(jié)構(gòu)層次模型

以此三維模型為基礎(chǔ)，開展了油藏精細(xì)數(shù)值模擬研究。在心灘壩發(fā)育典型部位，受到落淤層的遮擋影響和分流作用，形成大面積剩余油（圖5），為油田生產(chǎn)所證實，表明利用層次建模方法建立的模型能夠指導(dǎo)油田生產(chǎn)，服務(wù)于油田剩余油挖潛。

3 結(jié)論

（1）河流相儲層具有明顯層次性，可以在層次解剖基礎(chǔ)上，采用層次建模方法分層次建立起不同級次儲層建筑結(jié)構(gòu)模型，不同級次模型互為約束和條件。模型級次細(xì)化到預(yù)測儲層結(jié)構(gòu)內(nèi)部夾層分布。

圖5 心灘壩中剩余油富集

（2）根據(jù)曲流河儲層系統(tǒng)的層次性，分層次建立了河道、點壩、側(cè)積層三個級次儲層結(jié)構(gòu)模型，新井符合率達(dá)到82%，表明模型具有較高的精度。

（3）根據(jù)辮狀河儲層系統(tǒng)的層次性，分層次建立了壩、壩核、以及落淤層三個級次的儲層結(jié)構(gòu)模型。以此模型為基礎(chǔ)的剩余油預(yù)測與實際生產(chǎn)較為匹配，能夠應(yīng)用此模型服務(wù)于油田剩余油挖潛。

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The recognition and forecasting of the fluvial architecture object is a key task on enhancing oil recovery in the late development stage of oilfield.According to the hierarchy of the fluvial object，the hierarchical modeling method is used to predict the architectural element in high sinuous river and braided river.In high sinuous river，the channel，point bar and HIS is modeled in order，and the same thing is executed in braided river.The new drilling wells show that the model has comparable precise and the numerical reservoir simulation shows the remaining oil is constrained by the deformed bedding，which is proved by the production data.The results show that the model constructed by the hierarchical modeling method can be used to conduct the production and enhancing oil recovery.

01 Hierarchical modeling method and its application in the construction of fluvial architectural elements model

Yin Yanshu（School of Geosciences，Yangtze University，Jingzhou，Hubei 434023）

hierarchical modeling；reservoir architecture；remaining oil；sinuous river；braided river

TE319

A

1673-8217（2011）06-0001-04

2011-06-16；改回日期：2011-08-15

尹艷樹，博士，副教授，1978年生，2000年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院，2006年博士畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京），現(xiàn)從事儲集層建模的方法與教學(xué)研究。

國家自然科學(xué)基金（40902043）以及國家重大專項（2008ZX05011-3、2008ZX05010-003）聯(lián)合資助。

吳官生