儲(chǔ)層地質(zhì)建模在調(diào)整井地層壓力預(yù)測(cè)上的應(yīng)用

文堯　王少博　胡剛

摘 要：地質(zhì)建模既是油藏描述的核心，也是數(shù)值模擬的基礎(chǔ)。利用油藏三維模型直觀的反映老油田加密井的地層孔隙壓力橫縱向分布規(guī)律，是預(yù)防調(diào)整井在鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)井漏、遇阻、垮塌甚至井噴等復(fù)雜事故的關(guān)鍵。本論文以X油田孔一段棗Ⅴ油組為例，在常規(guī)構(gòu)造模型、巖性模型、物性模型和油層模型的基礎(chǔ)上，首次建立了地層壓力模型，既直觀呈現(xiàn)了地層壓力的橫縱向分布規(guī)律，也為后期油藏?cái)?shù)值模擬研究儲(chǔ)層壓力衰竭程度奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)建模；地層壓力；油藏描述；數(shù)值模擬

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.117

1 概況

Y斷塊油水井套管損壞日益嚴(yán)重導(dǎo)致井網(wǎng)癱瘓，在開發(fā)區(qū)邊部無井控制；開發(fā)矛盾突出，層間矛盾加劇，斷塊穩(wěn)產(chǎn)難度大。因此現(xiàn)有的井網(wǎng)無法提高斷塊的開發(fā)水平，需要進(jìn)行加密調(diào)整。結(jié)合同一區(qū)塊已鉆完井的原始資料及注、采井生產(chǎn)資料確定注水開發(fā)后地層壓力縱向變化規(guī)律及注水開發(fā)后異常地層壓力平面分布特征，建立Y斷塊的地層壓力剖面，為下步調(diào)整井的安全、快速、經(jīng)濟(jì)的鉆井提供有力依據(jù)。

2 地層壓力建模

儲(chǔ)層建模的流程一般遵循從構(gòu)造模型的搭建到模擬沉積相模型的建立。第一步的儲(chǔ)層構(gòu)造模型的建立，包括對(duì)工區(qū)范圍內(nèi)斷層、地層關(guān)系的建立。之后便在已建立的構(gòu)造模型內(nèi)進(jìn)行儲(chǔ)層沉積微相的建立，最后在沉積微相的約束下預(yù)測(cè)儲(chǔ)層物性的分布。

（1）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。儲(chǔ)層建模的數(shù)據(jù)來源主要包括鉆井、測(cè)井、地震、試井等方面，在建模前期的準(zhǔn)備工作中，將原始數(shù)據(jù)整理為軟件可識(shí)別的數(shù)據(jù)類型，從本次建模內(nèi)容來看，基本數(shù)據(jù)類型包括：井坐標(biāo)數(shù)據(jù)、分層數(shù)據(jù)、物性數(shù)據(jù)、沉積相數(shù)據(jù)等。

（2）構(gòu)造模型。構(gòu)造模型是三維儲(chǔ)層地質(zhì)建模的重要基礎(chǔ)，首先由地震、鉆井等解釋斷層數(shù)據(jù)建立斷層模型，然后通過已經(jīng)建立好的斷層模型建立各個(gè)地層頂?shù)椎膶用婺Ｐ?，最后在斷層模型和層面模型的基礎(chǔ)之上建立等時(shí)三維地層網(wǎng)格模型。

以單井縱向壓力剖面離散曲線為基礎(chǔ)，應(yīng)用變差函數(shù)分析結(jié)果控制，應(yīng)用序貫高斯隨機(jī)模擬方法和確定性方法進(jìn)行井間參數(shù)預(yù)測(cè)，建立了Y斷塊三維壓力模型。

（3）變差函數(shù)分析。變差函數(shù)是區(qū)域化變量空間變異性的一種度量，反映了空間變異程度隨距離變化的特征。變差函數(shù)強(qiáng)調(diào)三維空間上的數(shù)據(jù)構(gòu)形，從而可定量地描述區(qū)域化變量的空間相關(guān)性，即地質(zhì)規(guī)律所造成的儲(chǔ)層參數(shù)在空間上的相關(guān)性。變差函數(shù)是地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)中描述區(qū)域化變量空間結(jié)構(gòu)性和隨機(jī)性的基本工具。

由于壓力不同于儲(chǔ)層物性，因此建立壓力模型時(shí)要對(duì)井點(diǎn)壓力重新進(jìn)行變差函數(shù)分析。

從變差函數(shù)分析結(jié)果可知，Y斷塊儲(chǔ)層順物源變程為約800，垂直物源方向變程約785。

（4）原始儲(chǔ)層的壓力模型建立。壓力模型的建立主要有兩類方法：確定性建模和隨機(jī)建模。確定性建模即根據(jù)已有資料的分析，給出研究區(qū)一個(gè)確定的、唯一的儲(chǔ)層認(rèn)識(shí)結(jié)果。隨機(jī)建模則認(rèn)為對(duì)地下井間儲(chǔ)層預(yù)測(cè)都存在一定的隨機(jī)性，單一的模型很難準(zhǔn)確反映地下特征，需要綜合多個(gè)模型來對(duì)地下存在可能性進(jìn)行描述和評(píng)價(jià)。考慮到研究區(qū)鉆井密度高，資料較豐富，解剖較為細(xì)致，因此在進(jìn)行壓力模型建立時(shí)，直接采用Assign Value方法建立構(gòu)型模型。隨后，根據(jù)泥巖分布，采用序貫指示建模方法剔除掉部分構(gòu)型砂巖數(shù)據(jù)，從而形成既滿足工區(qū)井?dāng)?shù)據(jù)，又能刻畫壓力隨機(jī)變化的三維模型。

（5）地層壓力對(duì)比模型建立及剖面分析。由于衰竭氣藏儲(chǔ)氣庫儲(chǔ)層水平方向尺寸和豎直方向尺寸差別很大，因此筆者在研究過程中假定儲(chǔ)層為平面無限大地層，衰竭氣藏內(nèi)部只有殘余天然氣，注入天然氣的性質(zhì)與殘余天然氣的性質(zhì)相同，注氣后天然氣在儲(chǔ)層中沿曲線運(yùn)移，并且儲(chǔ)氣庫在周期性強(qiáng)注強(qiáng)采過程中蓋層保持安全穩(wěn)定。

建立地層壓力衰減前后的三維地層壓力模型，并制作了連井壓力模型剖面，對(duì)地層壓力模型衰減前后進(jìn)行了對(duì)比分析。

目前存在的多種隨機(jī)建模的方法，大致可以分為基于目標(biāo)的和基于象元的兩類，不同的方法有不同的適應(yīng)性，在基于象元的方法中，序貫指示模擬方法是通過給出一系列的門檻值，將變量進(jìn)行指示變換而無需假設(shè)原始樣本服從正態(tài)分布，可以模擬較為復(fù)雜、難以認(rèn)識(shí)清楚地質(zhì)現(xiàn)象，應(yīng)用較為簡單。在儲(chǔ)層參數(shù)三維模型建立的基礎(chǔ)上，選取地層壓力衰減的井?dāng)?shù)據(jù)做連井剖面，可以觀察對(duì)比壓力衰減前后的儲(chǔ)層地層壓力變化：

3 結(jié)論

建立了變形介質(zhì)儲(chǔ)層壓力恢復(fù)試井理論模型，定義了考慮應(yīng)力敏感的擬壓力函數(shù)對(duì)問題進(jìn)行簡單，通過有限差分方法計(jì)算得到無限大地層和圓形有界地層的壓降試井和壓力恢復(fù)試井理論曲線，并進(jìn)行了對(duì)比分析。研究結(jié)果表明：

（1）通過地層壓力建模直觀的反映出地層壓力衰竭1Mpa左右，地層壓力保持情況較好；

（2）地層壓力模型直觀看到三口存在異常壓力的井全部處于斷塊邊界，因此是斷塊構(gòu)造運(yùn)移造成了異常高壓。

作者簡介：文堯（1988-），男，湖北武漢人，碩士研究生，主要從事油藏描述研究。