相控地質建模技術在復雜斷塊油藏中的應用

李宗陽，王夕賓，孫致學，郭 祥

（中國石油大學 石油工程學院，山東 青島 266580）

相控地質建模技術在復雜斷塊油藏中的應用

李宗陽，王夕賓，孫致學，郭 祥

（中國石油大學 石油工程學院，山東 青島 266580）

復雜斷塊油藏具有斷層多、構造復雜、油藏分割性強的特點，相控地質建模技術成為復雜斷塊油藏儲層建模的技術難點。以王102斷塊區(qū)為例，分別進行多資料控制且多條件約束的高準確度復雜構造建模、以單井相為基點且平面相約束的高認識度沉積相建模、多相關性分析且多參數(shù)約束的高精度相控屬性建模，結果符合油藏實際地質特征，這為后期油藏數(shù)值模擬和剩余油挖掘提供了可靠的研究依據(jù)。

復雜斷塊；構造模型；相控建模；屬性模型

儲層地質模型是油藏描述的核心，是儲層特征及其非均質性在三維空間上變化和分布的表征［1］，由于復雜斷塊油藏斷層多、構造復雜、隱蔽性強，相控地質建模技術一直是儲層三維地質建模的技術難點和研究熱點。筆者采用多步建模、相控建模的思路［2］，按照構造、沉積微相、屬性三步建模的方法［3］，通過建立王102斷塊的構造模型，并應用沉積微相研究數(shù)據(jù)結合微相模式指導和約束相控建模技術，最終建立符合油藏實際地質特征的復雜斷塊油藏精細地質模型，為該地區(qū)油藏開發(fā)中后期調整挖潛策略提供可靠的地質基礎。

1 地質概況

王102斷塊位于王家崗油田通王斷裂帶，處于東營凹陷南部緩坡地帶（圖1），該地區(qū)基底埋藏淺，剛性強，具有構造復雜（共發(fā)育19條斷層）、地層沉積類型多樣、含油層系多的地質特點。建模目的層沙河街組沙二段六、七砂層組，為三角洲平原－三角洲前緣亞相，巖性主要為灰綠色、紫紅色泥巖與灰色砂巖互層。由于儲層非均質性強，開發(fā)上層內、層間干擾嚴重，使得各小層動用狀況差異大、剩余油分布分散，制約了儲量動用程度。

圖1 王102斷塊位置圖

2 相控地質建模原理

儲層建模方法主要有兩種基本途徑，即確定性建模和隨機建模。對于地質約束方法，主要采用沉積相控制儲層建?！嗫亟＃?］。相控地質建模技術是依據(jù)沉積微相在時、空域的展布特征上對沉積儲層的隨機建模進行約束，采用地質統(tǒng)計學原理及數(shù)理統(tǒng)計學方法，綜合應用確定性建模技術和隨機建模技術定量表征儲層砂體的厚度、幾何形態(tài)及變化規(guī)律，并使屬性模型更加精細地體現(xiàn)儲層的宏觀非均質性，同時為不確定性評價提供重要參考依據(jù)，其核心是從沉積環(huán)境的成因角度指導建模過程，利用沉積微相的平面展布和垂向演化趨勢約束建模結果，并將模型與實際地質模型相驗證，使最終優(yōu)選的模型能真實反映地下地質體的空間展布特征［4］。

相控建模也稱“兩步法建?！?，第一步是用離散變量建模方法對不同地質體或不同沉積微相所引起的大范圍非均質性進行建模［5］，即“相建?！?；第二步是在不同沉積微相的控制下，利用地質統(tǒng)計學原理，應用合理的建模方法對相應屬性參數(shù)進行模擬，即“相控建?！薄?/p>

3 復雜斷塊油藏構造模型的建立

3.1 構造建模思路

針對該區(qū)斷層多、構造類型復雜、井點多位于斷層附近的特點，正確建立斷層的平面和空間組合至關重要。同時單砂層厚度較薄，應選用多數(shù)據(jù)組合確定斷層屬性來正確建立層面模型。在斷層模型和層面模型準確的基礎上，建立復雜斷塊的構造格架模型。

3.2 構造模型的建立

綜合應用各類斷層數(shù)據(jù)、多條件約束建立斷層模型是復雜斷塊斷層模型建立的基礎和關鍵。

綜合利用研究區(qū)地震資料及構造圖，準確確定斷層的空間位置及斷層產狀，在此基礎上通過反復的斷層質量控制建立斷層分布模型，如圖2。

圖2 斷層模型

在準確建立斷層模型的基礎上，綜合利用地震解釋的層面構造圖及單井分層數(shù)據(jù)和微構造數(shù)據(jù)，建立準確的地層構造模型（圖3）。并通過切取過井剖面與地層對比圖、油藏剖面圖及地震解釋剖面綜合比對，檢查斷層組合關系、地層接觸關系的正確性與合理性，對三維構造模型進行校正。

在地層建模過程中，由于研究區(qū)單砂層厚度薄，即使單井分層數(shù)據(jù)準確，也難以避免井間插值導致的相鄰小層頂面等值圖穿層現(xiàn)象。針對此問題，筆者優(yōu)選了插值生成的幾個趨勢合理、油氣分布潛力大的小層頂面構造等值圖，以此作為種子平面趨勢圖，應用單井小層厚度數(shù)據(jù)生成平面構造等值圖，從而控制地層模擬。

圖3 地層構造模型

4 復雜斷塊油藏微相模型的建立

4.1 沉積微相建模思路

相建模并非常規(guī)沉積微相研究工作的簡單代替，而是綜合常規(guī)地質研究工作成果的基礎上，利用數(shù)理統(tǒng)計方法和計算機手段對相的三維空間展布進行定量表征（圖4）。

圖4 沉積微相建模思路

4.2 微相模型的建立

研究區(qū)目的層沉積砂體是一套來自北東向三角洲前緣與三角洲平原的沉積砂體，每小層內的單砂體分布及厚度變化大。此處利用單井相數(shù)據(jù)結合平面微相曲線約束研究各微相概率趨勢分布，以此來定量描述三維空間微相發(fā)生的概率，提高砂體分布預測的精度，同時可避免因儲層橫向厚度變化較大導致的相邊界處砂體厚度突變的現(xiàn)象。

單井微相數(shù)據(jù)分析包括垂向相趨勢分析和變差函數(shù)分析。垂向相趨勢分析旨在確定各層各微相在垂向上的概率分布。變差函數(shù)是對空間變化的屬性參數(shù)隨距離變化率的一種度量，它表征屬性參數(shù)在空間位置上的變化尺度，是隨機建模過程中的一個核心參數(shù)。在進行相控建模前，必須分層位建立不同微相的變差函數(shù)，其關鍵是確定不同方向的變程，并進行變差函數(shù)的擬合。

利用三角洲平原微相變差函數(shù)擬合結果（圖5）及微相概率分布趨勢體聯(lián)合約束，采用序貫指示模擬的方法，實現(xiàn)多個微相模型隨機擬合，并對這些實現(xiàn)進行篩選，最終建立研究區(qū)的沉積微相模型（圖6）。在建立研究區(qū)沉積微相模型的基礎上，可對微相模擬結果檢驗修正，以確保模型的準確性。具體方法包括：

（1）微相模擬結果與垂向相比例曲線符合。

（2）微相模擬結果與井點微相劃分完全一致。

（3）微相模擬結果與平面微相分布趨勢一致。

圖5 三角洲平原微相變差函數(shù)擬合結果

圖6 沉積微相模型

5 復雜斷塊油藏屬性模型的建立

5.1 屬性建模思路

屬性模擬雖也屬隨機模擬，但并不是簡單的屬性參數(shù)空間插值擬合，而是在各屬性參數(shù)的數(shù)據(jù)分析基礎上，加入地質認識的條件約束，以實現(xiàn)符合地質規(guī)律的三維空間數(shù)值規(guī)律分布擬合［6－7］。綜合運用屬性參數(shù)正態(tài)分布變換數(shù)據(jù)分析結果及變差函數(shù)分析結果，針對不同的屬性建立符合地質認識的屬性模型。

5.2 屬性模型的建立

5.2.1 孔隙度模型

序貫高斯模擬是屬性建模中應用較為廣泛的連續(xù)變量模擬方法，對于分布穩(wěn)定的數(shù)據(jù)實現(xiàn)速度極快。通過各井孔隙度數(shù)值的正態(tài)分布變換和變差函數(shù)分析，在微相模型的控制下，利用序貫高斯擬合方法建立孔隙度模型（圖7）。

圖7 孔隙度模型

5.2.2 滲透率模型

通過各層各微相孔滲交匯關系分析得出，研究區(qū)各層各微相孔隙度與滲透率的相關性均大于0.6，說明該區(qū)孔隙度與滲透率存在較好的相關性。采用孔隙度建模方法，并以孔隙度模型作為約束擬合，確保滲透率模型與孔隙度模型的相關性和協(xié)調性，提高了滲透率模型的精度（圖8）。

圖8 滲透率模型

5.2.3 含水飽和度模型

在油水界面之上，含水飽和度從有效厚度下限點呈降低趨勢。因此，綜合含水飽和度變化函數(shù)及各單砂層斷塊油水界面的深度數(shù)據(jù)可建立研究區(qū)含水飽和度趨勢體。含水飽和度趨勢體聯(lián)合正態(tài)分布變換、變差函數(shù)分析及沉積微相控制，可以表征含水飽和度的非均質性變化，在此基礎上建立該區(qū)含水飽和度模型（圖9）。

圖9 含水飽和度模型

對屬性模型分析表明，參數(shù)沿砂體延伸方向變異性較小，垂直砂體方向變異性較大，這是在嚴格相控下，參數(shù)的分布受砂體邊界制約的結果。

5.3 模型驗證

為檢驗模型的合理性，可通過以下方法進行驗證：

（1）數(shù)據(jù)空間結構對比分析。隨機建模須保證建模前后數(shù)據(jù)結構的一致性，如果每個模擬實現(xiàn)中數(shù)據(jù)點與原始井數(shù)據(jù)的直方圖均值（圖10）、極值、方差極為接近，表明模型較符合真實數(shù)據(jù)。

圖10 孔隙度、滲透率模擬前后均值對比

（2）屬性剖面對比分析。通過切取參數(shù)模型屬性參數(shù)過井剖面，與相同幾口井的油藏剖面相對比，如二者在儲層物性分布規(guī)律、流體分布規(guī)律等方面有相同的趨勢及分布規(guī)律，則表明模擬結果與地質認識相吻合，模型結果準確。

（3）抽稀井驗證。研究區(qū)共有179口井，分別抽掉10口和20口井模擬其孔隙度，如其變化不明顯，且能明顯表現(xiàn)儲層的變化規(guī)律，與密井網(wǎng)實現(xiàn)相比非常接近，說明建模結果可靠［7］。

（4）新井資料對比驗證、模型優(yōu)化?？捎眯戮Y料與所建模型進行比對核實，如新井砂體分布位置、參數(shù)分布數(shù)值與所建模型差別不大，表明模擬結果準確。

6 結論與認識

（1）對復雜斷塊油藏的構造建模，要綜合利用井點分層數(shù)據(jù)、地震解釋數(shù)據(jù)及構造圖、對比圖等資料，確保模型更真實地逼近地下地質格架。

（2）為確保模型符合地質規(guī)律，應綜合利用單井微相數(shù)據(jù)、平面沉積相數(shù)據(jù)，通過各微相概率趨勢約束、單井微相垂向變量分析及變差函數(shù)分析，建立沉積微相模型，并進行多個實現(xiàn)模擬統(tǒng)計。

（3）通過屬性數(shù)據(jù)正態(tài)分布變換及變差函數(shù)分析，在微相模型的約束下建立屬性模型，并用孔隙度模型約束滲透率模型，確保了滲透率模型與孔隙度模型的相關性和協(xié)調性，可提高模型的精度。

（4）對各個階段的模型，采取多方法進行模型檢驗校正，可確保模型的準確性。

［1］ 于興河，陳建陽.油氣儲層相控隨機建模技術的約束方法［J］.地學前緣，2005，12（3）：239－244.

［2］ ELVIND D.A two－stage stochastic model applied to north sea reservoir［J］.JPT，1992（4）：310－312.

［3］ 邢志貴，王仁厚，蔣學君，等.遼河坳陷碳酸鹽巖地層及儲層研究［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1999：36－164.

［4］ 張一偉，熊琦華，王志章，等.陸相油藏描述［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1997：20－35.

［5］ 賀維勝.整合多尺度地球物理數(shù)據(jù)建立高分辨率儲層模型的方法及應用［D］.北京：中國科學院地質與地球物理研究所，2007：9－65.

［6］ 胡水清，韓大匡，夏吉莊.高含水期地震約束儲層建模技術［J］.石油與天然氣地質，2008，29（1）：128－134.

［7］ 王志章，石占中.現(xiàn)代油藏描述［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2000：18－125.

TE19 < class="emphasis_bold">［文獻標識碼］A［文章編號］

1673－5935（2012）01－0004－04

2011－12－06

李宗陽（1986－），男，山東沂南人，中國石油大學石油工程學院碩士研究生，主要從事儲層建模及數(shù)值模擬研究。

［責任編輯］ 胡秋媛