蘇里格氣田儲層建模方法對比優(yōu)選分析——以蘇6加密實(shí)驗(yàn)區(qū)塊為例

賈云超，尹楠鑫，李存貴，李中超，張吉，馬艷艷，劉云華，胡列俠

（1.中國石化中原油田分公司采油三廠，山東 莘縣 252429；2.中國石化中原油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南 濮陽 457001；3.中國石化中原油田分公司開發(fā)管理部，河南 濮陽 457001；4.中國石油長慶油田公司勘探開發(fā)研究院，陜西 西安 710021）

0 引言

儲層地質(zhì)模型是油藏綜合評價的核心，也是剩余油研究的基礎(chǔ)和油藏開發(fā)調(diào)整、方案編制的依據(jù)[1-5]。儲層建模的目的是利用油氣勘探和開發(fā)中取得的地震、測井、測試、鉆井等資料，對儲層各方面的地質(zhì)特征進(jìn)行描述和預(yù)測，得到表征儲層各項(xiàng)屬性的三維數(shù)據(jù)體和圖像顯示，最后對儲層及油層進(jìn)行綜合評價[6-8]。地下儲層本身是確定的，具有許多確定的性質(zhì)和特征。但是，在現(xiàn)有資料的條件下，人們對儲層的認(rèn)識不可能完全準(zhǔn)確?；谟邢薜你@井、測井及三維地震資料，人們對地下真實(shí)情況的認(rèn)識是存在偏差的，對儲層特征的每一種解釋，在某種程度上都是對儲層的一種可能性的認(rèn)識，所建立的儲層地質(zhì)模型具有一定的不確定性。筆者曾為降低建模結(jié)果的不確定性，討論了不同相控建模方法對比優(yōu)選的問題，但那只是不同相控條件下的模型精度對比[9]。該次研究是在隨機(jī)建模過程中，為了建立盡可能接近地下真實(shí)地質(zhì)情況的三維地質(zhì)模型，以蘇里格氣田蘇6加密實(shí)驗(yàn)區(qū)塊儲層為解剖對象，針對儲層地質(zhì)特征，研究和篩選不同的建模技術(shù)、建模方法，并進(jìn)行適應(yīng)性評價及優(yōu)選，以期為蘇里格氣田儲層建模方法的確立提供技術(shù)支持。

1 研究區(qū)概況

蘇里格氣田位于長慶靖邊氣田西北側(cè)的蘇里格廟地區(qū)。其中，蘇6加密區(qū)塊位于蘇里格氣田的東部，氣藏構(gòu)造平緩，區(qū)塊的具體位置是南起蘇39-14-2井，北至蘇6-8-11井，西起蘇6-8-6井，東至蘇38-16-6井。區(qū)內(nèi)共鉆井49口（其中加密井19口）。

本次研究的目的層段為上古生界二疊系下石盒子組的盒8段及山西組的山1段，2套地層內(nèi)主要發(fā)育河流相沉積體系（曲流河和辮狀河），巖性以細(xì)砂巖、中砂巖及含礫砂巖為主。儲層孔隙度大部分小于15%，滲透率主值小于5×10-3μm2，氣藏類型為典型的巖性圈閉氣藏，氣層由多個單砂體橫向復(fù)合疊置而成，基本屬于低孔、低滲、低豐度的大型氣藏。以高分辨率層序地層學(xué)為指導(dǎo)，將盒8段及山1段劃分成了7個中期旋回和14個短期旋回。中期旋回和短期旋回分別與開發(fā)上的砂組和小層相對應(yīng)。依據(jù)等時界面控制的旋回對比方法，可解決地層對比過程中的穿時性問題，從而為沉積模型的研究及儲層物性模型的建立提供不同級次的地層格架模型。

2 建模方法對比及模型優(yōu)選

蘇里格氣田建模方法的適應(yīng)性研究及模型優(yōu)選，需結(jié)合研究區(qū)的沉積背景，從三維角度及連井剖面等方面對得到的模型進(jìn)行比較分析，從而選出最能反映地下儲層地質(zhì)信息的三維模型。儲層建?？煞譃榇_定性建模和隨機(jī)建模[10-13]。為了對確定性建模和隨機(jī)建模進(jìn)行比較，應(yīng)用了確定性建模方法中普通克里格方法以及隨機(jī)建模中的序貫高斯方法，2種方法的核心工具都是變差函數(shù)。常用的理論變差函數(shù)模型包括球狀模型、高斯模型、指數(shù)模型。3種理論變差函數(shù)不同點(diǎn)主要集中在變程值的大小、過原點(diǎn)的切線與總基臺值交點(diǎn)的橫坐標(biāo)、原點(diǎn)附近曲線的形狀。對于哪一種模型更適合研究區(qū)的數(shù)據(jù)空間結(jié)構(gòu)分析，則需要一定的方法來判斷優(yōu)選。

2.1 變差函數(shù)優(yōu)選分析

該次研究主要應(yīng)用了Petrel地質(zhì)建模軟件，在該軟件中通過數(shù)據(jù)分析模塊，針對于每個小層不同的屬性參數(shù)，調(diào)節(jié)其在該小層上不同方向上的帶寬、搜索半徑、搜索角度以及選取不同數(shù)量的樣本點(diǎn)，找到最佳的變差函數(shù)曲線，以得到對應(yīng)的主變程、次變程、垂向變程以及方位角[13-14]。

圖1為蘇6加密實(shí)驗(yàn)區(qū)盒8上1.2小層0°方位時孔隙度的3種變差函數(shù)模型曲線。其中：指數(shù)模型，樣本數(shù)據(jù)沒有結(jié)構(gòu)性，變差函數(shù)擬合結(jié)果不可用；高斯模型，基臺值為1.15，塊金值為0，塊金值與基臺值的比為0，主變程值為650 m左右，但參與擬合的樣本數(shù)據(jù)較離散；球狀模型，基臺值為1.15，塊金值為0，塊金值與基臺值的比為0，主變程值為750 m，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，擬合效果好。因此，按Cambardella方法分析可知，球狀模型條件下的變量相關(guān)性最好。

圖1 盒8上1.2小層不同變差函數(shù)模型比較

由于屬性參數(shù)在各個方向上各向異性的強(qiáng)弱程度不同，為了能較全面地反映儲層參數(shù)在平面上的分布規(guī)律，研究過程中畫出不同方向的變差函數(shù)曲線圖來研究平面上不同方向的非均質(zhì)性，在各個方向上對每個儲層的屬性參數(shù)進(jìn)行變差函數(shù)曲線分析，優(yōu)選出其中的最佳變程。圖2是盒8上1.2小層孔隙度在4個不同方向的變差函數(shù)曲線。由不同方位角球狀模型變差函數(shù)的特征可以看出，方位角為0°時，效果最好。在主變程確定之后，可依次求得垂直該方向上的次變程及垂直變程。依據(jù)上述變差函數(shù)方法對研究區(qū)盒8段和山1段各小層儲層參數(shù)的變差函數(shù)進(jìn)行了擬合優(yōu)選，為后期建模提供了地質(zhì)統(tǒng)計(jì)參數(shù)。

圖2 盒8上1.2小層不同方向的變差函數(shù)分析

2.2 模型平面效果分析

在蘇6區(qū)塊（以孔隙度模型為例），對不同模型，從平面和剖面2個角度進(jìn)行評價。由圖3可知，平面效果最好的是高斯模型和球狀模型，克里格模型最差。

圖3 蘇6加密區(qū)塊盒8上1.2小層不同建模方法下的孔隙度模型

克里格模型的特點(diǎn)是呈現(xiàn)出平滑微變動，孔隙度模型所反映的泥巖與砂巖連片展布，不能清晰反映出巖性邊界，因此對河道以及邊灘在平面上的展布模擬效果很差，甚至不能預(yù)測個別孤立的砂體。高斯模型和指數(shù)模型比克里格模型效果稍好，雖然高斯模型模擬河道效果較好，但在平面上對個別孤立的砂體預(yù)測較差，由于其自身的不穩(wěn)定性，使得其預(yù)測的結(jié)果精度較低。指數(shù)模型雖然對一些孤立砂體預(yù)測效果較好，但是對河道走向的預(yù)測效果較差。

高斯模型和指數(shù)模型預(yù)測精度相對較低，其中蘇38-16-6井在該層的孔隙度為4.2%，而兩模型實(shí)際模擬結(jié)果顯示，該井及其周圍的孔隙度值在0.1%左右。蘇6-11-36在該層位的孔隙度實(shí)際值為4.8%，但是兩模型的實(shí)際模擬結(jié)果中，該井在該層位孔隙度達(dá)到了10%以上。以上2口井的模擬結(jié)果與實(shí)際完全不符，從而否定了模型的精確程度。從平面顯示效果和實(shí)際模擬情況來看，精度最高、效果最好的是球狀模型。該模型集結(jié)了高斯模型和指數(shù)模型的優(yōu)點(diǎn)，無論是在預(yù)測河道還是預(yù)測孤立砂體方面效果都較好，孔隙度所反映的儲層展布也符合研究區(qū)河流相沉積的地質(zhì)模式。

2.3 模型剖面效果分析

圖4為不同模型下的孔隙度剖面。由于克里格模型的孔隙度高值區(qū)與低值區(qū)界限不明顯，在圖中很難識別孔隙度較高的砂體，只能呈現(xiàn)出簡單的水平層狀結(jié)構(gòu)，能預(yù)測較大尺度的隔層，但不能預(yù)測層內(nèi)夾層，難以刻畫砂體空間展布的復(fù)雜性。

圖4 蘇6加密區(qū)塊盒8上1.2小層不同建模方法下的孔隙度剖面

高斯模型雖然有較好的成層性，但隔夾層預(yù)測效果差。如蘇6-J16在頂部鉆遇厚層砂體，但模擬結(jié)果沒能識別出厚層砂體內(nèi)的夾層，且高斯模型的蘇6-J15井的頂部層位井?dāng)?shù)據(jù)與井旁兩側(cè)的預(yù)測結(jié)果差異較大，模擬結(jié)果與測井曲線吻合度低。

指數(shù)模型與球狀模型相比，二者表面上看無明顯差異，通過仔細(xì)對比發(fā)現(xiàn)，指數(shù)模型模擬的結(jié)果相對較差。如蘇6-J15上部層位的泥質(zhì)夾層未能預(yù)測出來，且蘇38-16-5井上部厚層砂體內(nèi)模擬結(jié)果與高斯模型相似，均不能刻畫其內(nèi)部的夾層分布，在模擬井間孔隙度細(xì)微變化方面效果稍差。

球狀模型則清晰地反映了砂泥巖的空間展布。例如蘇38-16井、蘇6-J16井和蘇38-16-5井之間垂向上來說，孔隙度模型效果較好，可看出其中層內(nèi)夾層。整體上看，球狀模型的結(jié)果在成層性方面效果明顯。

3 模型動態(tài)驗(yàn)證

只有通過驗(yàn)證及優(yōu)選，模擬結(jié)果才能為生產(chǎn)實(shí)踐提供參考價值。常用的模型精度檢驗(yàn)方法有：條件數(shù)據(jù)忠實(shí)性檢驗(yàn)；概率分布一致性檢驗(yàn)；新鉆井檢驗(yàn)；抽稀井檢驗(yàn)；地質(zhì)模型的動態(tài)檢驗(yàn)等。本次研究選取了地質(zhì)模型的動態(tài)驗(yàn)證方法。由于儲層屬性模型提供了空間任意位置孔隙度及滲透率的變化特征，因此，可根據(jù)儲層的物性變化特征有效預(yù)測儲層的空間展布。滲透率模型的橫向變化特征直觀地顯示了儲層砂體的井間連通或者尖滅情況，定量分析了儲層物性的橫向變化，準(zhǔn)確地界定了砂體的幾何形態(tài)。

研究區(qū)蘇38-16井生產(chǎn)半年，關(guān)井63d，在盒8下1層段底部井深3 306～3 310 m處測得地層壓力19.7 MPa，而距離蘇38-16井500 m處的新鉆井蘇38-16-4井在同一地層 （3 298～3 302 m）測得的地層壓力29.3 MPa，根據(jù)2口井同層位地層壓力差異，可直接證實(shí)2口井井間砂體不連通或連通性很差（見圖5）。根據(jù)以上動態(tài)資料，對模型進(jìn)行檢驗(yàn)，得出模型反映的地質(zhì)情況與動態(tài)資料驗(yàn)證結(jié)果相符，證實(shí)了球狀模型的精度高，模型客觀地反映了有效儲層的空間展布。

圖5 研究區(qū)井間滲透率剖面

4 結(jié)束語

在開展蘇6加密實(shí)驗(yàn)區(qū)各小層變差函數(shù)優(yōu)選的基礎(chǔ)之上，運(yùn)用儲層建模方法對比優(yōu)選分析發(fā)現(xiàn)，克里格方法是一種光滑內(nèi)插方法，這使得其模型具有較強(qiáng)的光滑效果。由于本次研究的儲層具有連續(xù)性差、井距大且分布不均勻的特點(diǎn)，利用該方法所建立的模型誤差較大，該模型不能滿足蘇6加密實(shí)驗(yàn)區(qū)研究需求。

本文對利用序貫高斯方法所建立的3種模型進(jìn)行了比較與論證。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，球狀模型的模擬效果最好，無論是在表現(xiàn)儲層屬性參數(shù)平面上的展布，還是在剖面上對井間屬性的變化復(fù)雜性的預(yù)測，預(yù)測結(jié)果最為可靠。

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