蘇里格氣田致密砂巖氣藏有效儲(chǔ)層建模方法

劉莉莉，徐　文，石　石，肖　峰

（1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司蘇里格氣田研究中心，陜西西安710018；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西西安710018；3.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院，河北廊坊065000）

蘇里格氣田致密砂巖氣藏有效儲(chǔ)層建模方法

劉莉莉1，2，徐文1，2，石石3，肖峰1，2

（1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司蘇里格氣田研究中心，陜西西安710018；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西西安710018；3.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院，河北廊坊065000）

蘇里格氣田為典型的河流相致密砂巖氣藏，其有效儲(chǔ)層的規(guī)模小、疊置形式多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜；儲(chǔ)層的平面和縱向非均質(zhì)性強(qiáng)，難以進(jìn)行精細(xì)刻畫，氣藏精細(xì)建模的難度較大。傳統(tǒng)的確定性沉積相建模與隨機(jī)性沉積相建模方法在單獨(dú)使用時(shí)均存在較大的局限性，其地質(zhì)模型與動(dòng)態(tài)擬合的符合率偏低。以蘇里格氣田蘇6加密試驗(yàn)區(qū)為研究對(duì)象，通過對(duì)沉積微相、有效儲(chǔ)層規(guī)模及分布規(guī)律的研究，提出基于確定性沉積相建模與隨機(jī)性沉積相建模相結(jié)合的分級(jí)沉積相建模方法，以動(dòng)態(tài)分析成果約束相控的有效儲(chǔ)層建模方法。該方法綜合了單一傳統(tǒng)建模方法的優(yōu)點(diǎn)，加強(qiáng)動(dòng)、靜態(tài)參數(shù)的約束，提高了地質(zhì)模型的精度，一次歷史擬合符合率為52.4%，可以較好地反映儲(chǔ)層實(shí)際情況。

致密砂巖氣藏 有效儲(chǔ)層建模 動(dòng)態(tài)約束 沉積相模型 動(dòng)態(tài)擬合 蘇里格氣田

對(duì)于致密強(qiáng)非均質(zhì)砂巖氣藏的建模方法，中外學(xué)者已做了大量的研究［1-3］；但多數(shù)僅局限于傳統(tǒng)的確定性沉積相建?；螂S機(jī)性沉積相建模方法階段，且單獨(dú)使用傳統(tǒng)的確定性沉積相建模和隨機(jī)性沉積相建模方法時(shí)均存在較大的局限性，其地質(zhì)模型與動(dòng)態(tài)擬合的符合率偏低。盡管有國(guó)外學(xué)者嘗試將儲(chǔ)層的動(dòng)態(tài)資料加入靜態(tài)模型中，但尚未形成規(guī)律性的研究方法。為此，筆者將地質(zhì)規(guī)律與生產(chǎn)動(dòng)態(tài)相結(jié)合，通過不同建模方法下的模型評(píng)估，建立了適用于致密強(qiáng)非均質(zhì)砂巖氣藏的建模方法，以期為蘇里格氣田的開發(fā)調(diào)整提供有效的技術(shù)支撐。

1　地質(zhì)概況

蘇里格氣田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡的西北側(cè)，為典型的河流相致密砂巖氣藏。主力含氣層系為下石盒子組盒8段和山西組1段，埋深約為3 200～3 500m，厚度約為80～100m。研究區(qū)致密砂巖氣藏的分布主要受沉積相控制，盒8段下亞段發(fā)育辮狀河沉積，河道多期疊置，橫向連片分布，以心灘微相為主；盒8段上亞段和山1段發(fā)育曲流河沉積，河道規(guī)模相對(duì)較小，多呈孤立狀分布，以邊灘微相為主。其孔隙度一般為5%～13%，平均為8.5%，覆壓滲透率小于0.1×10-3μm2的儲(chǔ)層占總儲(chǔ)層的92%［4-5］。研究區(qū)有效儲(chǔ)層的規(guī)模小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且非均質(zhì)性強(qiáng)，導(dǎo)致氣井的產(chǎn)量低、壓力下降快、控制面積小，因此受沉積相控制的有效儲(chǔ)層建模成為致密砂巖氣藏建模的關(guān)鍵。為了研究蘇里格氣田有效儲(chǔ)層的規(guī)模、疊置模式及空間分布規(guī)律，于2003和2007年在氣田中部的蘇6加密試驗(yàn)區(qū)部署2批加密試驗(yàn)井；東西最小井距為366m，南北最小排距為565m，平均井間距為562m，平均排間距為630m。截至2013年底，研究區(qū)共實(shí)施干擾試井14個(gè)井組，其中20口投產(chǎn)井具有10 a以上的生產(chǎn)歷史，動(dòng)、靜態(tài)數(shù)據(jù)豐富，已具備進(jìn)行精細(xì)建模研究的基礎(chǔ)。

2　沉積相建模方法對(duì)比

有效儲(chǔ)層受沉積相的控制，沉積相模型的建立是有效儲(chǔ)層建模的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的沉積相建模方法均無法真實(shí)地描述致密砂巖儲(chǔ)層的巖相變化，因此，采用確定性沉積相建模與隨機(jī)性沉積相建模方法相結(jié)合的分級(jí)沉積相建模方法來建立蘇6加密試驗(yàn)區(qū)的沉積相模型。以沉積相的平面分布作為確定性沉積相建模的邊界條件，采用網(wǎng)格賦值的方法確定性建立沉積相模型。以單井沉積相劃分為基礎(chǔ)，統(tǒng)計(jì)各沉積微相的規(guī)模及分布規(guī)律；其中，盒8段下亞段辮狀河亞相心灘微相的長(zhǎng)度為1 000～2 000m，寬度為600～1 100m；盒8段上亞段曲流河亞相邊灘微相的長(zhǎng)度為600～1 400 m，寬度為400～900m。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果設(shè)置變差函數(shù)，以確定性沉積相模型為控制條件，利用序貫指示方法隨機(jī)性模擬沉積微相。該方法避免了僅利用確定性沉積相建模方法進(jìn)行平面沉積相成圖過程中部分地質(zhì)信息的丟失，也減少了使用隨機(jī)性沉積相建模方法所存在的不確定性。由確定性沉積相建模方法與分級(jí)沉積相建模方法的對(duì)比結(jié)果（圖1）可以看出，分級(jí)沉積相建模方法可以精細(xì)雕刻出薄層的隔夾層，反映沉積儲(chǔ)層的非均質(zhì)性，其儲(chǔ)層的物性參數(shù)主要受沉積相控制。因此，在建立沉積相模型的基礎(chǔ)上，采用序貫高斯模擬方法，可以建立針對(duì)每種沉積微相的儲(chǔ)層物性模型。

圖1　蘇6加密試驗(yàn)區(qū)確定性沉積相建模方法與分級(jí)沉積相建模方法對(duì)比Fig.1　Faciesmodelingmethod comparison in Su6 experimentalzone

3　有效儲(chǔ)層建模方法優(yōu)選

有效儲(chǔ)層模型的建立是地質(zhì)建模中非常重要的環(huán)節(jié)，其對(duì)模型的地質(zhì)儲(chǔ)量和儲(chǔ)層的連通關(guān)系等均具有較大影響，是致密砂巖氣藏有效儲(chǔ)層建模的難點(diǎn)之一。

為實(shí)現(xiàn)蘇里格氣田致密砂巖氣藏的精細(xì)地質(zhì)建模，在沉積相建模的基礎(chǔ)上，對(duì)3種不同有效儲(chǔ)層建模方法的效果進(jìn)行對(duì)比，優(yōu)選出適合研究區(qū)致密砂巖氣藏的有效儲(chǔ)層建模方法，并將擬合效果較好的模型作為最終的有效儲(chǔ)層模型。

3.1儲(chǔ)層物性下限有效儲(chǔ)層建模方法

根據(jù)蘇里格氣田致密砂巖氣藏有效儲(chǔ)層的孔隙度下限值（5%）、滲透率下限值（0.1×10-3μm2）和含水飽和度下限值（50%）［6-7］，建立有效儲(chǔ)層模型1；計(jì)算得出該模型的地質(zhì)儲(chǔ)量為36.92×108m3，儲(chǔ)量豐度為1.482×108m3/km2。在不修改任何模型參數(shù)的情況下，從研究區(qū)9-7井有效儲(chǔ)層模型1歷史擬合曲線（圖2）可以看出，其模擬井底流壓比實(shí)際生產(chǎn)井底流壓偏高，且在參與建模的42口井中有28口氣井的模擬井底流壓亦比實(shí)際生產(chǎn)井底流壓偏高，模型一次歷史擬合符合率僅為14.2%，整體擬合效果較差。

圖2　蘇6加密試驗(yàn)區(qū)9-7井有效儲(chǔ)層模型1與模型2歷史擬合曲線對(duì)比Fig.2　Correlation ofhistrory pressure curvesofeffective reservoirmodel1 andmodel2 forWell9-7 in Su6 experimentalzone

3.2測(cè)井解釋成果約束有效儲(chǔ)層建模方法

測(cè)井解釋成果約束有效儲(chǔ)層建模方法主要利用測(cè)井解釋成果設(shè)置變差函數(shù)，變程為500×300，計(jì)算得出模型2的儲(chǔ)量豐度為1.131×108m3/km2。對(duì)比研究區(qū)9-7井有效儲(chǔ)層模型1與模型2的歷史擬合曲線（圖2）可以看出，模型2的井底流壓整體下降但趨勢(shì)不變，模型一次歷史擬合符合率略有提高，為21.4%，且在參與建模的42口井中有26口氣井的模擬井底流壓比實(shí)際生產(chǎn)井底流壓偏高。綜合分析認(rèn)為，測(cè)井解釋成果約束有效儲(chǔ)層建模方法建立的模型2好于儲(chǔ)層物性下限有效儲(chǔ)層建模方法建立的模型1。

為提高模型2的一次歷史擬合符合率，對(duì)其參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，共設(shè)計(jì)3套調(diào)整方案進(jìn)行對(duì)比。方案1（模型3）為在模型2的基礎(chǔ)上參考?xì)饩钠骄沽靼霃?，設(shè)置880m×300m的阻流帶［8］，邊界傳導(dǎo)系數(shù)設(shè)置為0.01，即滲透率縮小100倍，以降低儲(chǔ)層平面的連通性；方案2（模型4）為參考蘇里格氣田應(yīng)力敏感試驗(yàn)結(jié)果［9-10］，在模型2的基礎(chǔ)上對(duì)常規(guī)滲透率進(jìn)行覆壓校正；方案3（模型5）是在模型2的基礎(chǔ)上，同樣設(shè)置880m×300m的阻流帶，邊界傳導(dǎo)系數(shù)設(shè)置為0.1，并對(duì)建立的模型5的滲透率模型進(jìn)行覆壓校正。

對(duì)比研究區(qū)S6井有效儲(chǔ)層模型2，3，4和5的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)歷史擬合結(jié)果，從其歷史擬合曲線（圖3）可以看出，模型3，4和5與模型2相比，其模擬井底流壓整體雖然下降，但趨勢(shì)基本一致。氣井累積產(chǎn)氣量的預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，4個(gè)模型的單井累積產(chǎn)氣量遠(yuǎn)大于生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析結(jié)果的單井累積產(chǎn)氣量（2 221× 104m3）。綜合分析認(rèn)為，測(cè)井解釋成果約束有效儲(chǔ)層建模方法盡管采用了多種模型連通性調(diào)整方案，但根據(jù)其建立的有效儲(chǔ)層模型計(jì)算的地質(zhì)儲(chǔ)量仍偏大，4個(gè)模型平面及垂向連通性偏好，導(dǎo)致模擬井底流壓偏高，不能滿足精細(xì)建模及數(shù)值模擬要求。

3.3動(dòng)態(tài)分析成果約束相控有效儲(chǔ)層建模方法

動(dòng)態(tài)分析成果約束相控有效儲(chǔ)層建模方法主要是在沉積相精細(xì)建模的基礎(chǔ)上，采用相控建模的思路，應(yīng)用動(dòng)態(tài)分析成果設(shè)置變差函數(shù)，約束有效儲(chǔ)層展布范圍，采用序貫指示方法對(duì)其進(jìn)行隨機(jī)模擬。該方法與上述2種有效儲(chǔ)層建模方法的區(qū)別為，更注重以動(dòng)態(tài)分析成果的約束，模型的有效儲(chǔ)層分布與已鉆井的測(cè)井解釋結(jié)果相符合，且井間插值符合單井統(tǒng)計(jì)概率。

3.3.1動(dòng)態(tài)約束條件的確定

動(dòng)態(tài)約束條件的確定主要是采用FASTRTA軟件對(duì)研究區(qū)的氣井進(jìn)行生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析，設(shè)置壓裂氣井線性滲流特征的Wattenbarger模型，分析致密壓裂氣井的泄流長(zhǎng)度、寬度及面積［11］。研究結(jié)果表明，蘇6加密試驗(yàn)區(qū)氣井的平均泄流長(zhǎng)度為883m，平均泄流寬度為295m（圖4）。但由于目前研究區(qū)氣井多為合層開采，動(dòng)態(tài)計(jì)算的單井泄流半徑仍不能簡(jiǎn)單地用以代表單砂體的展布規(guī)模來約束模型；因此，須采用不同分布概率下的動(dòng)態(tài)約束條件來進(jìn)行有效儲(chǔ)層模型的不確定性分析。

3.3.2有效儲(chǔ)層模型的不確定性分析

根據(jù)動(dòng)態(tài)分析結(jié)果，取泄流半徑累積概率為10%，20%，30%，40%，50%，60%，70%，80%和90% 共9組數(shù)據(jù)設(shè)置變差函數(shù)，采用序貫指示的方法，在沉積相模型的控制下，分析不同沉積微相有效儲(chǔ)層的分布概率，設(shè)定隨機(jī)模擬種子數(shù)，開展相控有效儲(chǔ)層建模，共建立9個(gè)有效儲(chǔ)層模型（表1）。從模型6至模型14的對(duì)比結(jié)果可以看出：隨著泄流長(zhǎng)度和寬度的增大，儲(chǔ)層的連通性逐漸變好；但由于設(shè)定了固定的隨機(jī)種子數(shù)，因此建立的有效儲(chǔ)層模型的儲(chǔ)層分布基本一致。9個(gè)有效儲(chǔ)層模型的歷史擬合結(jié)果表明，其一次歷史擬合符合率為26.2%～52.4%，以模型10的符合率最高；該模型根據(jù)累積頻率為50%的動(dòng)態(tài)分析成果設(shè)置變差函數(shù)，變程為850×240，在參與建模的42口井中有22口井與實(shí)際歷史生產(chǎn)動(dòng)態(tài)具有很好的相關(guān)性，5口井的模擬井底流壓低于實(shí)際生產(chǎn)井底流壓，15口井的模擬井底流壓高于實(shí)際生產(chǎn)井底流壓，一次歷史擬合符合率為52.4%。

表1　動(dòng)態(tài)分析成果約束相控有效儲(chǔ)層模型的基本參數(shù)Table1　Performanceanalysis results for dynamicmodeling

3.4對(duì)比與評(píng)價(jià)

通過儲(chǔ)層物性下限、測(cè)井解釋成果約束和動(dòng)態(tài)分析成果約束相控3種有效儲(chǔ)層建模方法的對(duì)比（表2）表明，動(dòng)態(tài)分析成果約束相控有效儲(chǔ)層建模方法建立的模型一次歷史擬合符合率最高，更符合地質(zhì)規(guī)律，可以較好地反映儲(chǔ)層內(nèi)部的非均質(zhì)性。

表2　有效儲(chǔ)層建模方法對(duì)比與評(píng)價(jià)Table2　Comparison and evaluation ofeffective reservoirmodelingmethod

4　結(jié)束語(yǔ)

致密砂巖氣藏的儲(chǔ)層具有較強(qiáng)的非均質(zhì)性，對(duì)有效儲(chǔ)層精細(xì)刻畫的難度較大，復(fù)雜的地質(zhì)條件決定了常規(guī)有效儲(chǔ)層建模方法的局限性，僅采用確定性沉積相建?；螂S機(jī)性沉積相建模均無法準(zhǔn)確刻畫有效儲(chǔ)層的非均質(zhì)性。將確定性沉積相建模與隨機(jī)性沉積相建模相結(jié)合，以分級(jí)相控的沉積相建模為思路，可以有效刻畫沉積相，特別是沉積微相的分布。儲(chǔ)層物性下限、測(cè)井解釋成果約束和動(dòng)態(tài)分析成果約束相控3種有效儲(chǔ)層建模方法的對(duì)比及綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表明，動(dòng)態(tài)分析成果約束相控有效儲(chǔ)層建模方法建立的有效儲(chǔ)層模型更符合生產(chǎn)動(dòng)態(tài)及地質(zhì)規(guī)律，可以較好地適用于致密強(qiáng)非均質(zhì)砂巖氣藏的有效儲(chǔ)層建模，研究成果為后期蘇里格氣田的穩(wěn)產(chǎn)及提高采收率技術(shù)研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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編輯鄒瀲滟

A new effective reservoirmodelingmethod for tight sandstone gas reservoir in Sulige gasfield

Liu Lili1，2，XuWen1，2，ShiShi3，Xiao Feng1，2

（1.SuligeGasField Research Center，PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi’an City，ShannxiProvince，710018，China；2.State Engineering Laboratory ofLow PermeableOiland GasReservoirExploration and Development，Xi’an City，ShannxiProvince，710018，China；3.Langfang Branch，PetroChina Research InstituteofPetroleum Exploration and Development，Langfang City，HebeiProvince，065000，China）

Sulige gasfield isa typical fluvial tightsandstone gas reservoir.The effective reservoir of the gas reservoir is thin with various superimpose and complex structure.The reservoir has strong heterogeneity both in the horizontal and vertical and it is difficult to be finely described.As a result it is difficult tomodel the gas reservoir accurately.Either conventional deterministic or stochasticmethod can notmake a satisfied sedimentary faciesmodelbecause of their limitationswhen they were used alone，and the geologicalmodel obtained agrees poorly with the associated dynamic simulation.As a case from the Su6 infillingwellexperimentalarea in Sulige gasfield，an effective reservoirmodelingmethod wasbuiltcombining deterministic sedimentary faciesmodelingwith stochastic sedimentary faciesmodeling to controland constraintgradually sedimentary faciesmodeling based on sedimentarymicrofacies study，effective reservoir size and distribution.The accuracy of geologicmodeling could be improved through synthesizing advantages of the single conventionalmodelingmethod and being constrained by dynamic and static parameters.A historymatching coincidence rate is 52.4%，which indicates that the newmethod canmodel theactualsituation of the reservoirbetter.

tightsandstone gas reservoir；effective reservoirmodeling；dynamic constraint；sedimentary faciesmodeling；dynamic simulation；Sulige gasfield

TE319

A

1009-9603（2015）03-0047-05

2015-03-17。

劉莉莉（1982—），女，四川崇慶人，工程師，碩士，從事氣藏工程研究工作。聯(lián)系電話：（029）86978571，E-mail：liulili_cq@petrochina.com.cn。

中國(guó)石油科技攻關(guān)項(xiàng)目“長(zhǎng)慶氣田穩(wěn)產(chǎn)及提高采收率技術(shù)研究”（2011E-1306）。