丘東氣田三間房組上段三維地質(zhì)建模研究

李 苗，王開宇，文紅葉，李 智

(1.中國石化河南油田分公司采油一廠，河南 南陽 474780；2.中國石油塔里木油田分公司勘探開發(fā)研究院,新疆 庫爾勒 841000)

丘東氣田三間房組上段三維地質(zhì)建模研究

李 苗1，王開宇2，文紅葉1，李 智1

(1.中國石化河南油田分公司采油一廠，河南 南陽 474780；2.中國石油塔里木油田分公司勘探開發(fā)研究院,新疆 庫爾勒 841000)

丘東氣田三間房組上段為辮狀河三角洲前緣末端沉積，砂體厚度薄，橫向變化快，非均質(zhì)性強，儲層精確識別和橫向預(yù)測存在諸多困難。研究采用確定性建模和隨機建模相結(jié)合的方法，以井震結(jié)合精細(xì)地層格架和測井相解釋成果為依據(jù)，在地震體約束下，綜合利用多種資料，建立了三間房組上段三維精細(xì)地質(zhì)模型，為下一步氣田合理開發(fā)調(diào)整提供了有利的地質(zhì)基礎(chǔ)。

丘東氣田 三間房組上段 巖相概率模型 反演巖性體 三維地質(zhì)建模

隨機建模方法眾多[1-6]，基于實用性，且考慮模型和算法的差異，可分為基于目標(biāo)和像元的兩大類。目前常用的隨機建模方法有：示性點過程模擬、截斷高斯模擬、序貫高斯模擬、序貫指示模擬，以及多點地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)，等等。在實際應(yīng)用中，這些方法能夠綜合各種信息，建立多個等概率分布的隨機實現(xiàn)[7]，定量研究儲層的不確定性，認(rèn)識地下砂體的復(fù)雜性，改善非均質(zhì)性的表征[8]，已成為現(xiàn)代油藏描述的主要技術(shù)。但是，從油田生產(chǎn)角度看，采用這些方法進行油藏數(shù)值模擬時，所有模型均不能一次合成[9]，存在不確定性。目前，地震數(shù)據(jù)應(yīng)用于地質(zhì)建模已經(jīng)比較流行，加入三維地震數(shù)據(jù)，利用地震成果“多級、多條件”約束地質(zhì)建模[10-11]，能夠提高井間分辨率，降低地質(zhì)模型的不確定性，大大提高建模精度。本文嘗試通過多種資料的綜合應(yīng)用來提高建模精度。

1 工區(qū)地質(zhì)概況

丘東氣藏整體是一個構(gòu)造較簡單，形態(tài)完整的寬緩長軸背斜構(gòu)造。井控區(qū)內(nèi)斷層不發(fā)育。三間房組時期，形成了一套以平原河流-三角洲-濱淺湖相沉積為主體、紅綠相間、砂泥交互的沉積。下段是一大套泥巖，上段發(fā)育辮狀河三角洲前緣沉積。儲層孔隙度6%～22%，平均13.2%；滲透率(0.2～100)×10-3μm2， 峰值3.6×10-3μm2， 平均8.5×10-3μm2，屬低孔低滲儲層?？傮w具有儲層薄、單砂體分布范圍小、連通差等地質(zhì)特點，精細(xì)地質(zhì)建模研究對于氣田的開發(fā)具有重要意義。

2 建模流程

先期用井震結(jié)合的方法建立了精細(xì)等時地層格架，對研究區(qū)52口井的測井相進行了研究。在此基礎(chǔ)上，建模流程如下：①以地震面為約束進行確定性構(gòu)造建模；②以單井巖性解釋成果為硬數(shù)據(jù)，以地震反演巖性體為軟數(shù)據(jù)，通過變差函數(shù)分析，建立各小層的巖性概率模型；③以單井沉積微相解釋成果為基礎(chǔ)，建立沉積微相三維概率分布模型；④綜合巖相建模及相隨機模擬，建立反映儲層沉積相三維空間形態(tài)展布的沉積相模型；⑤采用相控模擬方法，以波阻抗體為約束，建立反映儲層參數(shù)空間分布特征的儲層參數(shù)模型。

3 儲層三維建模

3.1構(gòu)造模型建立

建立構(gòu)造模型一般包括兩個部分，即斷層模型建立和層面模型[12]，因井控區(qū)內(nèi)無斷層發(fā)育，故只需建立層面模型。本次層面模型的建立采用克里金插值技術(shù)[13-14]，以已知井點的確定性分層資料為控制點，以地震層面為約束面進行井間構(gòu)造插值，得到三間房組上段3個組8個小層的確定性構(gòu)造模型(圖1)。

圖1 丘東氣田三間房組上段構(gòu)造模型

3.2沉積相模型建立

三間房組上段砂體分布廣泛，連續(xù)性差，開發(fā)程度低，井資料有限，為了提高模型精度，在單井相解釋基礎(chǔ)上，用地震反演巖性體約束井間砂體分布，先建立巖相概率模型，再建立沉積相概率模型，然后結(jié)合砂體厚度分布，進行確定性沉積相建模。

圖2 不同儲層預(yù)測方法誤差分析

3.2.1 不同預(yù)測方法效果評價

本次研究對井控地震多屬性預(yù)測、地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演和反演巖性體約束的三種巖相隨機模擬方法效果進行了評價，比較QD43等5口“盲井”和QD68、QD70兩口新井的預(yù)測砂體厚度與實際測井解釋砂厚(圖2)，結(jié)果表明：反演巖性體約束巖相隨機模擬方法誤差最小，地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演方法次之，井控地震多屬性預(yù)測誤差相對最大。

3.2.2 巖相概率模型

隨機建模以隨機函數(shù)為理論，其基本思想是從一個隨機函數(shù)中抽取多個可能的實現(xiàn)，再對各實現(xiàn)中指定對象出現(xiàn)的頻率進行分析[15]。應(yīng)用該方法進行砂體預(yù)測，在油氣田開發(fā)過程中經(jīng)常使用[16-19]，其關(guān)鍵是應(yīng)用測井和地震信息構(gòu)建三維空間中每一個網(wǎng)格的累積條件概率分布函數(shù)。本次巖相建模采用概率分析法，先對研究區(qū)52口井進行泥質(zhì)含量解釋，以40%為砂、泥巖的門檻值，進行單井砂、泥巖識別，建立巖性的一維井模型。接著對研究區(qū)三維地震資料進行泥質(zhì)含量地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演，同樣以40%為砂、泥巖的門檻值計算得到反演巖性體。然后通過變差函數(shù)分析，運用序貫指示模擬協(xié)同反演巖性體建立研究區(qū)巖相模型。

對S11小層進行50次隨機模擬后計算得到砂體概率分布三維模型(圖3)。圖中的顏色差異反映了在空間不同位置出現(xiàn)砂巖相的概率，0表示泥巖，1表示砂巖，概率為0.7表明該位置出現(xiàn)砂巖的可能性是70%。

圖3 S11小層砂體概率分布三維模型

采用不同的截斷值對概率模型進行截斷分析，可得出不同概率范圍的砂巖相分布模型。根據(jù)概率模型，以10%為截值建立從50%到100%的巖相模型。

通過對不同概率體進行數(shù)據(jù)分析，并與鉆井資料的砂巖進行對比，發(fā)現(xiàn)大于70%概率的巖相模型與鉆井?dāng)?shù)據(jù)相比誤差最小，因此選擇概率大于70%的砂體分布模型作為下步研究的巖相模型(圖4)。

圖4 隨機模擬預(yù)測砂厚(概率>70%)

3.2.3 沉積相隨機模擬

將52口井的沉積微相解釋成果按代碼形式導(dǎo)入到Petrel中，其中：分流河道間微相為0，前緣席狀砂微相為1，水下天然堤微相為2，水下分流河道微相為3。

對井點數(shù)據(jù)粗化后進行數(shù)據(jù)分析，再分層、分相調(diào)節(jié)變差函數(shù)，得到沉積微相的隨機模擬結(jié)果。對沉積微相進行多次隨機模擬，提取網(wǎng)格中的頻率，得到沉積微相三維概率分布模型(圖5～6)。

圖5 S11小層席狀砂概率隨機模擬

圖6 S11小層水下分流河道概率隨機模擬

3.2.4 確定性沉積相建模

以各井點實際解釋的沉積微相成果為第一手資料，綜合巖相隨機模擬結(jié)果及沉積微相隨機模擬結(jié)果，繪制各小層沉積相平面展布圖。在平面展布圖基礎(chǔ)上，通過將沉積相圖件數(shù)字化到軟件中，采用賦值法建立確定性的沉積相三維模型。該方法一定程度上可得到更加符合地質(zhì)認(rèn)識和地質(zhì)模式的三維沉積相模型，再現(xiàn)水下分流河道等微相的空間分布特征(圖7)。

圖7 丘東氣田三間房組上段沉積微相模型

3.3三維儲層參數(shù)建模

3.3.1 儲層參數(shù)特征分析

依據(jù)前期的單井沉積相劃分結(jié)果，結(jié)合對儲集層物性的解釋結(jié)果，對各微相的物性參數(shù)特征進行分析(圖8～10)。研究區(qū)共識別出4個微相：水下分流河道、水下天然堤、分流河道間和席狀砂。水下天然堤與前緣席狀砂測井曲線特征相似，統(tǒng)稱為席狀砂。

圖8 各微相孔隙度分布

圖9 各微相滲透率分布

圖10 各微相飽和度分布

分析發(fā)現(xiàn)三間房組上段屬于低孔-低滲或低孔-特低滲儲層。水下分流河道砂體孔隙度8%～16%，滲透率(1～30)×10-3μm2，飽和度45%～75%。席狀砂物性分布整體上低于河道。可見，不同沉積相帶儲層物性存在明顯差別，研究過程中，應(yīng)分相對變差函數(shù)進行分析。

3.3.2 參數(shù)模型建立

在沉積微相模型基礎(chǔ)上進行儲層屬性模擬。以井點物性解釋成果為參考，在相控模式下，采用序貫高斯模擬法，先進行正態(tài)變換，然后分相調(diào)變差函數(shù)，在波阻抗體約束下，實現(xiàn)儲層孔隙度模型、滲透率模型及飽和度模型的建立(圖11～13)。

圖11 S11小層相控孔隙度模型平面圖

圖12 S11小層相控滲透率模型平面圖

圖13 S11小層相控飽和度模型平面圖

研究表明，物性分布和沉積相帶之間有很好的對應(yīng)關(guān)系，河道砂體物性孔隙度集中在11%～15%，滲透率分布在(7～10)×10-3μm2，邊緣砂體次之，孔隙度分布在6%～10%，而泥中最差，孔隙度幾乎為0。

4 結(jié)論

(1)在沉積微相研究中，采用確定性建模和隨機建模相結(jié)合，按照“點”、“線”、“面”的研究順序，人機交互建立沉積相模型，可以充分發(fā)揮各種資料的有效性，提高模型的真實性，為下步氣田開發(fā)提供可靠依據(jù)。

(2)在沉積相建模的基礎(chǔ)上進行相控儲層參數(shù)三維建模。研究發(fā)現(xiàn)，三間房組上段為低孔特低滲儲層，孔隙度主要分布在8%～18%，平均13.2%；滲透率分布在(0.2～100)×10-3μm2之間，平均8.5×10-3μm2。建模過程中，地震反演數(shù)據(jù)的約束使得模型更加客觀、可靠。

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(編輯 謝 葵)

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《復(fù)雜油氣藏》網(wǎng)址：http://www.fzyqc.net

3D geological modeling of the upper segmentof Sanjianfang Formation in Qiudong Gasfield

Li Miao1,Wang Kaiyu2,Wen Hongye1,Li Zhi1

(1.No.1OilProductionPlantofHenanOilfieldCompany,SINOPEC,Nanyang474780,China; 2.Exploration&DevelopmentResearchInstituteofTarimOilfieldCompany,PetroChina,Korla841000,China)

The gas reservoir of the upper segment of Sanjianfang Formation in Qiudong Oilfield belongs to braided stream delta front deposits.Because of thin sandbody,rapid lateral change,and strong reservoir heterogeneity,there are many difficulties in accurate identification and lateral prediction.By combining the deterministic modeling with the stochastic modeling,a 3D fine geologic model for the upper segment of Sanjianfang Formation under the constraint of seismic body was established according to the analysis of log facies and the fine stratigraphic framework combined with borehole-seism.Finally,it provides a favorable geological basis for the reasonable development and adjustment of gasfield.

Qiudong Gasfield;upper segment of Sanjianfang Formation;lithofacies probability model;inversion of lithologic body;3D geological modeling

10.16181/j.cnki.fzyqc.2017.02.011

2017-03-20；改回日期：2017-04-27。

李苗(1990—)，女，助理工程師，現(xiàn)從事油田滾動勘探開發(fā)工作。E-mail：905392351@qq.com。

TE321

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