角度不整合非均質(zhì)薄油環(huán)油藏精細(xì)描述新方法

李發(fā)有，廖榮鳳，葉雙江，張永慶，黃新波

（中國石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083）

A油田是典型的地層角度不整合非均質(zhì)薄油環(huán)油藏。由于儲層內(nèi)部泥巖隔夾層發(fā)育，非均質(zhì)性嚴(yán)重，對流體運移影響大，導(dǎo)致人們對一些開發(fā)矛盾認(rèn)識不清。傳統(tǒng)的地震反演針對的目標(biāo)為砂巖，反演過程中，巨厚砂巖內(nèi)部相對較小的泥巖隔層容易被忽略[1-3]。本次研究反其道而行之，反演針對的目標(biāo)為泥巖隔層，精細(xì)刻畫砂巖內(nèi)部泥巖隔夾層的三維空間展布，摸清油氣水運移規(guī)律。目前，國內(nèi)外主流商業(yè)地質(zhì)建模軟件都是基于Pillars網(wǎng)格體系構(gòu)建的順層傾斜網(wǎng)格地質(zhì)模型，以構(gòu)造面來構(gòu)建地層格架，表征地層角度不整合面或曲率突變地質(zhì)體。傳統(tǒng)順層網(wǎng)格模型針對角度不整合傾斜地層薄油環(huán)油藏建模時，具有兩大局限性：一是模型網(wǎng)格化時在地層角度不整合面附近會產(chǎn)生大量三角網(wǎng)格，局部地質(zhì)產(chǎn)狀網(wǎng)格的不均一性，會導(dǎo)致油藏數(shù)值模擬過程中流體從大網(wǎng)格體積流向小網(wǎng)格體積時出現(xiàn)收斂性難題。二是利用順層網(wǎng)格描述的薄油環(huán)分布離散，不連續(xù)，與實際油環(huán)分布不符[4-6]。為此，本研究探索性地提出“兩步建模法”：第1步，先根據(jù)地震反演隔層約束，建立真實反映角度不整合接觸傾斜地層特征的傾斜網(wǎng)格模型；第2步，運用網(wǎng)格轉(zhuǎn)換技術(shù)，將建立好的傾斜網(wǎng)格模型轉(zhuǎn)換為水平網(wǎng)格模型，同時最大化反映復(fù)雜地質(zhì)特征，從而大幅度減少了三角網(wǎng)格，提高了數(shù)值模擬的收斂性以及油藏開發(fā)動態(tài)歷史擬合精度。

1 測井約束地震反演泥巖隔層技術(shù)

與常規(guī)測井約束地震反演目標(biāo)砂巖不同，本次研究將反演目標(biāo)確定為泥巖隔層，以精細(xì)刻畫影響油藏生產(chǎn)動態(tài)的泥巖隔層的三維空間展布以及油藏的非均質(zhì)性特征。

研究過程中，以現(xiàn)有三維地震資料為基礎(chǔ)，綜合巖心、測井、地震、動態(tài)等多種信息。首先，根據(jù)測井解釋四性關(guān)系的研究來分析巖石物性，確定儲層參數(shù)計算模型，從而得到泥巖分布的范圍和特征；其次，基于約束稀疏脈沖地震反演（CSSI）技術(shù)，利用地震反射數(shù)據(jù)得到泥巖波阻抗截止值，并在每個跟蹤點根據(jù)反射系數(shù)的褶積，通過設(shè)定相應(yīng)的子波建立地震模型；最后，以已知地質(zhì)和測井解釋成果作為約束條件，通過井震標(biāo)定，利用泥巖波阻抗數(shù)據(jù)約束，提高地震分辨率。通過對目標(biāo)泥巖的反演，精細(xì)刻畫了大于10 m級別的泥巖隔夾層（見圖1），得到了其平面和空間分布特征。

圖1 泥巖隔層反演成果

2 基于網(wǎng)格轉(zhuǎn)換技術(shù)的地質(zhì)模型建立

2.1 含油儲集體三維空間模擬

利用現(xiàn)有地震、地質(zhì)、測井等資料，通過多井地質(zhì)對比，以層序地層學(xué)為依據(jù)，縱向上確定出各井對應(yīng)的沉積單元頂?shù)咨疃?；以沉積層序單元為建模單元，分析地質(zhì)體格架、儲層空間展布、屬性參數(shù)、非均質(zhì)性等，并對獲取數(shù)據(jù)精度作出評估，掌握油藏整體概貌。

遵循“點—面—體”模擬步驟，建立油藏地質(zhì)原型模型。依據(jù)測井解釋，將井中各種測井解釋成果轉(zhuǎn)換為所需的地質(zhì)特征參數(shù)，建立每口井顯示地質(zhì)特征的一維柱狀剖面。根據(jù)研究問題的需要，確定基本輸入?yún)?shù)，包括滲透層（氣層、油層、水層）、有效含油層、隔夾層、孔隙度、滲透率、含油飽和度、泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)等[7-15]。

層序地層學(xué)是現(xiàn)井距下建立地層模型的重要依據(jù)，將每井中的每個層序單元通過井間等時對比連接起來，組成儲層空間格架，構(gòu)造形態(tài)呈簡單背斜狀，水平產(chǎn)狀G層與傾斜產(chǎn)狀D層（即U層的上一級單元，或稱U小層）呈角度不整合接觸，原始地質(zhì)模型在縱向上共構(gòu)建11個層序地層單元（見圖2）。

圖2 A油田沉積層序構(gòu)造模型及切面

A油藏具有“厚氣頂、薄含油段、大水體”的基本特征，利用已知層面井點深度數(shù)據(jù)進行井斜校正，并綜合地震構(gòu)造趨勢面解釋，通過趨勢面分析構(gòu)建初始層面。A油藏地質(zhì)建模區(qū)面積約39.7 km2，由于油層較薄，縱向網(wǎng)格分辨率1.0 m，平面網(wǎng)格步長100 m×100 m（見圖3）。

圖3 A油田流體分布與隔夾層模擬模型及切面

本次測井綜合解釋的氣層、油層、水層、泥巖等，是巖性、物性、含油性在電測曲線上的綜合反映，具有相概念特征（即具有同一物質(zhì)的某種物理和化學(xué)狀態(tài)），可作為相單元進行模擬，以反映儲層結(jié)構(gòu)在三維空間的展布。氣油水分布與地層匹配較復(fù)雜，含油層段的層序年代跨度大，非均質(zhì)突變性較強。按照儲層產(chǎn)狀結(jié)構(gòu)，通過條件約束與模擬地質(zhì)體，合理體現(xiàn)相帶內(nèi)地質(zhì)特征的相似性，揭示儲層在空間分布上的非均質(zhì)性。

采用確定性或隨機模擬方法，對井間未知區(qū)作參數(shù)分布預(yù)測，除考慮距離、局部分布規(guī)律等因素外，還通過控制點插值權(quán)重調(diào)整，考慮儲層結(jié)構(gòu)單元對屬性分布的影響?；趦酉嗫啬Ｐ停磳佣卫每刂泣c數(shù)據(jù)，模擬井間的含油飽和度等屬性參數(shù)分布（見圖4）。

圖4 A油田含油飽和度分布模型

2.2 順層網(wǎng)格模型轉(zhuǎn)換為水平網(wǎng)格模型

首先，以地層角度不整合面、油氣界面、油水界面為依據(jù)來構(gòu)建水平網(wǎng)格地質(zhì)模型；然后，在水平網(wǎng)格系統(tǒng)內(nèi)部再以順層網(wǎng)格模型的地層構(gòu)造層面為約束，刻畫薄油環(huán)水平分布特征，表征地層格架及地質(zhì)體內(nèi)部特征。將地質(zhì)產(chǎn)狀順層傾斜網(wǎng)格系統(tǒng)（見圖5）轉(zhuǎn)換為水平產(chǎn)狀網(wǎng)格系統(tǒng)（見圖6），大大減少了不整合面附近三角網(wǎng)格數(shù)量，同時保留了地質(zhì)體內(nèi)部主要地質(zhì)特征，后續(xù)數(shù)值模擬收斂性得到改善。

圖5 A油田順層傾斜網(wǎng)格地質(zhì)模型

模型網(wǎng)格屬性參數(shù)在順層網(wǎng)格模型轉(zhuǎn)換為水平網(wǎng)格模型過程中，也作相應(yīng)轉(zhuǎn)換修正。對于表征厚度的參數(shù)場，采取垂向上厚度值相加、平面上按面積加權(quán)平均的方法，網(wǎng)格轉(zhuǎn)換前后地層體積及儲層體積保持相當(dāng)。對于孔隙度、含油飽和度等參數(shù)場，通過有效厚度加權(quán)平均的方法求取，在網(wǎng)格轉(zhuǎn)換前后，儲層空間及儲量保持相近。滲透率是油藏數(shù)值模擬中最重要的參數(shù)場，其轉(zhuǎn)換方法也最復(fù)雜。采用與油藏數(shù)值模擬同樣的滲流力學(xué)原理，計算三維方向粗網(wǎng)格的等效滲透率，以保證網(wǎng)格轉(zhuǎn)換前后模型對流量的控制基本保持等效。

3 模型應(yīng)用效果分析

分別對A油藏順層傾斜網(wǎng)格模型與水平網(wǎng)格模型開展數(shù)值模擬研究。通過對比H水平井單井開發(fā)動態(tài)歷史擬合效果發(fā)現(xiàn)，由于傳統(tǒng)傾斜網(wǎng)格模型在角度不整合面附近存在大量三角網(wǎng)格，導(dǎo)致油藏數(shù)值模擬過程中流體從大網(wǎng)格體積流向小網(wǎng)格體積時出現(xiàn)收斂性難題，單井開發(fā)動態(tài)歷史擬合計算過程不收斂，在同一時間步內(nèi)，模型反復(fù)迭代計算，造成擬合曲線來回震蕩（見圖 7）。

圖7 順層傾斜網(wǎng)格模型模擬H水平井歷史擬合曲線

與傳統(tǒng)傾斜網(wǎng)格模型相比，水平網(wǎng)格模型數(shù)值模擬過程中，不整合面附近三角網(wǎng)格數(shù)量大幅度減少，水平井H開發(fā)動態(tài)歷史擬合計算過程收斂性得到明顯提高，曲線光滑，擬合精度高（見圖8）。

圖8 水平網(wǎng)格模型模擬H水平井歷史擬合曲線

4 結(jié)論

1）成功利用測井約束地震反演泥巖隔層，精細(xì)刻畫大于10 m級泥巖隔夾層，定量刻畫影響油藏生產(chǎn)動態(tài)的泥巖隔夾層空間展布和油藏內(nèi)部非均質(zhì)特征。

2）采用“兩步建模法”開展地層角度不整合薄油環(huán)油藏地質(zhì)建模研究。首先根據(jù)地震解釋隔層約束，建立真實反映角度不整合接觸傾斜地層特征的傾斜網(wǎng)格模型，再運用網(wǎng)格轉(zhuǎn)換技術(shù)，將建立好的傾斜網(wǎng)格模型轉(zhuǎn)換為水平網(wǎng)格模型，從而大幅度減少了角度不整合面附近三角網(wǎng)格數(shù)量，同時最大化反映復(fù)雜地質(zhì)特征，提高了數(shù)值模擬的收斂性及油藏開發(fā)動態(tài)歷史擬合精度。

[1]Yin Xingyao，Zong Zhaoyun，Wu Guochen.Seismic wave scatterim inversion for fluid factor of heterogeneous media [J].Science China Earth Sciences，2014，57（3）：542-549.

[2]黃捍東，張如偉，魏世平.地震非線性隨機反演方法在陸相薄砂巖儲層預(yù)測中的應(yīng)用[J].石油學(xué)報，2009，30（3）：386-390.

[3]郭素華，張澤蘭，袁云福，等.復(fù)雜砂巖油藏砂泥巖薄互層儲層反演技術(shù)及應(yīng)用[J].石油天然氣學(xué)報，2013，35（9）：59-62.

[4]孫立春，高博禹.兩類地質(zhì)模型的網(wǎng)格系統(tǒng)構(gòu)建與模型轉(zhuǎn)換[J].中國海上油氣，2007，19（6）：381-386.

[5]李福塏，由軍，陳立生.地質(zhì)模型網(wǎng)格粗化合并技術(shù)[J].石油勘探與開發(fā)，1996，23（3）：76-79.

[6]孫致學(xué)，魯洪江，孫治雷.油藏精細(xì)地質(zhì)模型網(wǎng)格粗化算法及其效果[J].地質(zhì)力學(xué)學(xué)報，2007，13（4）：368-375.

[7]尹太舉，喻辰，徐中波，等.砂西中淺層復(fù)雜斷塊油藏精細(xì)描述與調(diào)整思路[J].斷塊油氣田，2011，18（3）：352-356.

[8]常學(xué)軍，廖保方.油藏精細(xì)描述在老區(qū)調(diào)整挖潛中的初步實踐[J].石油學(xué)報，2000，21（4）：114-118.

[9]鄭麗輝，邢玉忠，趙秋忙.相控隨機建模在油藏精細(xì)描述中的應(yīng)用研究[J].西南石油大學(xué)學(xué)報，2007，29（6）：21-23.

[10]楊勇，別愛芳，楊彩娥，等.微地震相分析在河流儲層精細(xì)描述中的應(yīng)用[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2003，22（6）：69-70.

[11]林承焰，董春梅，任麗華，等.油藏描述技術(shù)發(fā)展及啟示[J].中國石油大學(xué)學(xué)報，2013，37（5）：22-26.

[12]熊琦華，王志章，紀(jì)發(fā)華.現(xiàn)代油藏描述技術(shù)及其應(yīng)用[J].石油學(xué)報，1994，15（增刊 1）：1-9.

[13]于興河，李劍峰.油氣儲層研究所面臨的挑戰(zhàn)與新動向[J].地學(xué)前緣，1995，2（3/4）：213-220.

[14]黃飛，張云峰，顏琳娜，等.C3斷塊角度不整合油藏三維地質(zhì)建模難點及對策[J].石油天然氣地質(zhì)，2004，36（3）：224-226.

[15]楊耀忠，秦學(xué)杰，周涌沂.角度不整合面遮擋油藏數(shù)值模擬建模技術(shù)研究[J].武漢工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2009，28（3）：22-25.