提高地質(zhì)模型精度方法研究及應(yīng)用

趙 輝，劉玉峰，王艷玲，張鵬剛

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川 750006）

隨著油田開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)地質(zhì)模型的準(zhǔn)確度，尤其在如何減少模型的多解性提出了更高的要求。本文通過(guò)具體實(shí)踐，采用數(shù)據(jù)篩查、導(dǎo)入地質(zhì)圖件、添加虛擬井等技術(shù)，有效提高地質(zhì)建模精度，并拓展思維，豐富了模型檢查方法和建立了標(biāo)準(zhǔn)化驗(yàn)收流程。

在以往的地質(zhì)模型驗(yàn)收中，常出現(xiàn)以下問(wèn)題，導(dǎo)致模型精度不高。（1）數(shù)據(jù)繁瑣易出錯(cuò)，影響建模效率和精度。地質(zhì)建模由井斜、測(cè)井解釋、分層、生產(chǎn)等數(shù)據(jù)生成，數(shù)據(jù)量大，容易出錯(cuò)，一旦出錯(cuò)，重頭再來(lái)，原始數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性直接決定模型的精度和建模的效率。（2）過(guò)分追求擬合率（儲(chǔ)量擬合率95%），人為干預(yù)多。常規(guī)建模采用隨機(jī)建模的方法，利用變差函數(shù)描述井間參數(shù)的變化，但為了達(dá)到要求的擬合程度，增加了許多人為修改，將模型改的面目全非，甚至違背地質(zhì)規(guī)律。

針對(duì)這種現(xiàn)狀，開(kāi)展地質(zhì)建模精度提高方法研究，并選定研究區(qū)具體實(shí)踐，將方法進(jìn)一步總結(jié)和應(yīng)用[1-4]。本次研究以Y7區(qū)D3油藏為例，研究區(qū)位于靖邊縣境內(nèi)，區(qū)域構(gòu)造上屬于鄂爾多斯盆地一級(jí)構(gòu)造單元陜北斜坡中段。主要開(kāi)發(fā)層位是侏羅系延安組D3層，侏羅系油藏屬典型的河流相沉積，非均質(zhì)性強(qiáng)。D3層主要發(fā)育分流河道砂體，砂體呈北東～南西向展布。

1 提高地質(zhì)建模精度方法研究

儲(chǔ)層建模實(shí)際上就是建立表征儲(chǔ)層物性的儲(chǔ)層參數(shù)的三維空間分布及變化模型。儲(chǔ)層參數(shù)包括孔隙度、滲透率和含油飽和度、儲(chǔ)層厚度等?？紫抖戎苯記Q定油氣儲(chǔ)量的大小，滲透率則控制了油田的開(kāi)發(fā)效果和油氣產(chǎn)量的大小，而儲(chǔ)層厚度的大小與油藏規(guī)模息息相關(guān)。建立儲(chǔ)層參數(shù)模型的目的就是要通過(guò)對(duì)孔隙度、滲透率和儲(chǔ)層厚度的定量研究，準(zhǔn)確界定有利儲(chǔ)層的空間位置及其分布范圍，從而直接為油田開(kāi)發(fā)方案的制定和調(diào)整提供直接的地質(zhì)依據(jù)。

通過(guò)具體實(shí)踐，查找國(guó)內(nèi)外地質(zhì)建模成功經(jīng)驗(yàn)，本次研究采用4種約束方法來(lái)提高地質(zhì)模型的精度。

1.1 利用PETREL軟件篩查數(shù)據(jù)

方法一是利用PETREL軟件篩查數(shù)據(jù)，從源頭上確保數(shù)據(jù)質(zhì)量得到控制。井斜數(shù)據(jù)、分層數(shù)據(jù)、斷層數(shù)據(jù)、構(gòu)造數(shù)據(jù)、測(cè)井解釋數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等是建模的基礎(chǔ)，可以利用PETREL軟件檢查數(shù)據(jù)是否符合自身的邏輯關(guān)系，比如同一層的頂深小于底深，有效厚度小于或者等于砂體厚度。此外還要，檢查巖心分析、地質(zhì)認(rèn)識(shí)、測(cè)井解釋數(shù)據(jù)的一致性。利用地層對(duì)比圖、小層層面空間疊置圖檢查分層數(shù)據(jù)，避免出現(xiàn)地層打架。還可以利用平面和3D網(wǎng)格屬性圖檢查是否有死網(wǎng)格、網(wǎng)格角度和網(wǎng)格扭曲程度。

本次建模共加載了94口井的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。包括井位坐標(biāo)、井斜軌跡、分層數(shù)據(jù)、測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)（包括自然電位、電阻率、自然伽馬、感應(yīng)、聲波時(shí)差、微電極、井徑、電測(cè)解釋結(jié)論等多種曲線）。利用軟件篩查數(shù)據(jù)，從源頭進(jìn)行把控，確保數(shù)據(jù)質(zhì)量得到有效保障。

1.2 利用圖件約束構(gòu)造建模

構(gòu)造模型主要指建立構(gòu)造模型及構(gòu)造背景下的地層厚度分布變化，垂向地層之間的接觸關(guān)系等。為了保證后續(xù)屬性建模（或沉積相模擬）能夠在合適的地層空間中進(jìn)行，按等時(shí)地質(zhì)對(duì)比原則進(jìn)行。根據(jù)儲(chǔ)層段的劃分、沉積模式的研究及各層段沉積特征分析的結(jié)果，研究區(qū)分為2個(gè)小層，將這些小層作為建模的基本單元。

構(gòu)造建模包括建立斷層模型（Fault Modeling）、三維網(wǎng)格化（Pillar Gridding）、地質(zhì)層格架建模（Make Horizon）、地層結(jié)構(gòu)建模（Make Zone）、細(xì)分小層模型（Layering）共五個(gè)部分。由于研究區(qū)沒(méi)有斷層，所以本次建模沒(méi)有涉及斷層模型的建立。構(gòu)造模型結(jié)果直接由分層對(duì)比得到。常規(guī)建模，層面模型（Horizon）是由分層數(shù)據(jù)先生成surface（面）得到的，其本質(zhì)還是從點(diǎn)數(shù)據(jù)生成的。本次研究在點(diǎn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，增加了趨勢(shì)面，比如尖滅線、手繪構(gòu)造等值線圖，將這些地質(zhì)認(rèn)識(shí)用來(lái)約束層面模型（Horizon）的生成。

將兩種層面模型（Horizon）對(duì)比觀察，常規(guī)方法產(chǎn)生的模型構(gòu)造線生硬死板、數(shù)值變異劇烈，不符合地質(zhì)規(guī)律。用圖件約束方法建模由于增加了前期地質(zhì)認(rèn)識(shí)，更加準(zhǔn)確。

1.3 利用概率分布圖約束相、屬性建模

1.3.1 常規(guī)建模方法

1.3.1.1 巖相模型的建立 三維地質(zhì)建模要提供油藏?cái)?shù)值模擬準(zhǔn)確實(shí)用的地層屬性（孔隙度、滲透率等）模型，因此在相控建模的過(guò)程中，相的選取至關(guān)重要。相的選取主要考慮兩個(gè)方面的因素：第一是選取的相帶能否充分反映儲(chǔ)層屬性特征差別，第二是考慮軟件的可操作性。巖相模型的建立主要?jiǎng)澐譁y(cè)井巖相，并計(jì)算巖相模型是為了描述儲(chǔ)集砂體的空間分布特征，并為進(jìn)一步的研究打下基礎(chǔ)。

（1）相建模方法及優(yōu)選：本次研究只劃分儲(chǔ)層砂泥巖兩相，以泥質(zhì)含量計(jì)算為主Fcise_sh2=If（SH1＞35，3，0），依據(jù)測(cè)井解釋提供的成果，定義泥質(zhì)含量大于35為泥巖，其余為砂巖，進(jìn)行計(jì)算。

（2）數(shù)據(jù)分布及變差函數(shù)分析：根據(jù)井上巖相數(shù)據(jù)按不同小層進(jìn)行了垂向比例曲線分析，并統(tǒng)計(jì)了每一種巖相所占的比例。另外，針對(duì)每個(gè)單砂層進(jìn)行了變差函數(shù)分析，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)層物源方向在40°～50°，主變程為600 m～800 m，次變程為500 m～600 m。

（3）巖相模型：根據(jù)上述數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及變差函數(shù)分析結(jié)果，采用序貫指示模擬方法建立了巖相模型。

1.3.1.2 屬性模型的建立 以平面相為約束所建立的巖相模型，對(duì)儲(chǔ)層砂體井間分布及其幾何形態(tài)進(jìn)行較高精度的刻畫(huà)。在建好巖相模型之后，利用相控隨機(jī)建模方法，用了序貫高斯隨機(jī)模擬算法，得到孔隙度、滲透率和含油飽和度的三維模型。

（1）孔隙度、滲透率屬性模型計(jì)算：孔隙度、滲透率的變化在很大程度上受到砂體分布的影響，而且孔隙度、滲透率的分布應(yīng)該與砂體的分布呈正相關(guān)性。因此在計(jì)算孔隙度、滲透率模型時(shí)采用了分層相控的計(jì)算方法，即利用已經(jīng)完成的巖相模型對(duì)孔隙度模型的計(jì)算進(jìn)行約束，同時(shí)增加孔隙度平面分布概率圖二次約束，分層計(jì)算，提高孔隙度模型精度。滲透率模型的計(jì)算在孔隙度模型的約束下，利用相控分層計(jì)算得到。

（2）含水飽和度模型：含水飽和度模型是計(jì)算儲(chǔ)量和評(píng)價(jià)油藏的一個(gè)重要模型。在建立含水飽和度模型時(shí)采用了飽和度模型進(jìn)行約束，并選用了序貫高斯模擬作為模型的計(jì)算方法?？紫抖取B透率、飽和度模型的計(jì)算均應(yīng)用了相控制，以便得到孔隙度、滲透率、含油飽和度等的非均質(zhì)平面展布。

1.3.2 約束建模方法 常規(guī)建模中，先生成相模型，在相控下進(jìn)行孔隙度、滲透率建模，PETREL提供了面和體數(shù)據(jù)約束，但通常由于缺乏數(shù)據(jù)和認(rèn)識(shí)，不設(shè)置約束。僅在相控約束下，還不能保證隨機(jī)建模的精度，因此本次建模利用井點(diǎn)參數(shù)，建立了各小層孔隙度概率分布圖、相平面概率分布圖。在巖相建模時(shí)采用相平面概率分布圖約束，再建立孔隙度、滲透率模型時(shí)添加孔隙度概率分布圖約束，進(jìn)一步提高模型精度。具體做法是，首先對(duì)井?dāng)?shù)據(jù)增加新屬性，再將每個(gè)小層的砂、泥兩項(xiàng)中的相和孔隙度都進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)，并將結(jié)果賦值到層面數(shù)據(jù)中，形成概率分布平面圖。將概率圖件作為約束條件添加到軟件中，再進(jìn)行相和屬性模型的建立。

1.4 利用虛擬井約束無(wú)井控地帶屬性

傳統(tǒng)建模法在無(wú)井控地帶采用隨機(jī)預(yù)測(cè)的建模方法，這一建模思路強(qiáng)烈依賴(lài)原始井?dāng)?shù)據(jù)質(zhì)量，井?dāng)?shù)據(jù)的空間分布強(qiáng)烈影響著模型的精度，模型隨機(jī)性、多解性強(qiáng)。本次建模通過(guò)插入虛擬井，增加“硬數(shù)據(jù)”約束屬性模型，來(lái)提高模型精度。

將孔隙度和滲透率模型的數(shù)據(jù)粗化值、采用虛擬井前后所得的模擬值繪制成概率分布直方圖，比較三者的差異，可以發(fā)現(xiàn)，加入虛擬井后所得的模擬值與粗化數(shù)據(jù)誤差較小，且分布保持一致，模型數(shù)據(jù)可信度提高。

2 模型精度提高驗(yàn)證

對(duì)采用多條件約束建模方法后的模型精度進(jìn)行了驗(yàn)證。

2.1 儲(chǔ)量擬合

通過(guò)分析實(shí)際地質(zhì)儲(chǔ)量與儲(chǔ)量擬合結(jié)果之間誤差的大小，可以得知所建立的三維地質(zhì)模型的合理程度。采用上述約束方法建模后，初次建模模型儲(chǔ)量結(jié)果319.9×104t，區(qū)塊上報(bào)儲(chǔ)量 350.1×104t，二者誤差在 10%以內(nèi)，初次建模模型精度已經(jīng)相當(dāng)高，進(jìn)一步證實(shí)了約束建模的效果（見(jiàn)表1）。

表1 模型儲(chǔ)量與計(jì)算儲(chǔ)量對(duì)比表

2.2 抽稀檢查

為了證明多約束條件的模型精度，對(duì)結(jié)果進(jìn)行了抽稀井檢驗(yàn)。具體操作就是在建模時(shí)去掉兩口井?dāng)?shù)據(jù)，建模后將井?dāng)?shù)據(jù)加載，并將地模預(yù)測(cè)值與之相比。對(duì)比抽稀井后模擬結(jié)果與實(shí)際結(jié)果顯示，抽稀井后模擬結(jié)果與實(shí)際結(jié)果基本一致，符合率可達(dá)95%以上。

2.3 與單井初期產(chǎn)量對(duì)比

儲(chǔ)層的物性好壞直接決定單井的初期產(chǎn)量，因此隨機(jī)挑部分井，將其初始物性剖面與單井產(chǎn)量精細(xì)對(duì)比，檢驗(yàn)?zāi)Ｐ途取＿x取以F34-55、F34-59井排為例，從初期產(chǎn)量看，F(xiàn)34-58和F34-59明顯低于F34-55和F34-56井，結(jié)合地模儲(chǔ)層屬性剖面，F(xiàn)34-58和F34-59井物性相對(duì)F34-55和F34-56較差，這與初期產(chǎn)量相匹配，證明了儲(chǔ)層屬性的準(zhǔn)確性。

2.4 與地質(zhì)成果圖對(duì)比

第三種方法是將各類(lèi)模型平面分布圖與油田開(kāi)發(fā)所使用的地質(zhì)研究成果進(jìn)行對(duì)比，從平面圖對(duì)比來(lái)看，約束模型前，模型局部與地質(zhì)成果圖件有所出入，進(jìn)行約束建模后，各屬性平面分布得到了修正。從剖面上看，與人工繪制油藏剖面圖進(jìn)行對(duì)比，也得到了相應(yīng)的驗(yàn)證，從剖面圖對(duì)比可以看出，約束后模型剖面與地質(zhì)認(rèn)識(shí)更為接近。

3 具體應(yīng)用

3.1 驗(yàn)證井組聯(lián)通性

采用約束方法建模后，地質(zhì)模型精度得到進(jìn)一步提高，其中產(chǎn)生的成果，也應(yīng)用到具體工作當(dāng)中。與動(dòng)態(tài)響應(yīng)結(jié)合，驗(yàn)證井組聯(lián)通性，比如結(jié)合開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)和測(cè)試剖面，F(xiàn)44-51井組主向井見(jiàn)效明顯，側(cè)向井F45-51見(jiàn)效不明顯，通過(guò)地模剖面顯示，井組聯(lián)通性較好，建議措施治理。措施實(shí)施后，液量上升明顯，累計(jì)增油105 t。

3.2 豐富模型檢查方法

結(jié)合本次地質(zhì)建模技術(shù)，逆向思維，豐富其他模型的檢驗(yàn)方法。比如在驗(yàn)收時(shí)，可以查看乙方建模時(shí)的約束方法和設(shè)置，看看是否合理。如果沒(méi)有設(shè)置，可以要求將開(kāi)發(fā)時(shí)的地質(zhì)認(rèn)識(shí)和成果加入約束條件，進(jìn)一步提高模型精度。

3.3 建立標(biāo)準(zhǔn)化的地模檢驗(yàn)流程

利用軟件，建立標(biāo)準(zhǔn)化驗(yàn)收流程，在模型驗(yàn)收前要求乙方對(duì)照此流程，設(shè)置演示窗口，這樣各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制一目了然。應(yīng)用該流程驗(yàn)收C6油藏地質(zhì)模型，將原本3天的工作量縮短到1天，提高了模型檢驗(yàn)的效率。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)多條件約束下的地質(zhì)建模技術(shù)研究，提出了地質(zhì)建模各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制的新思路，掌握了檢驗(yàn)地質(zhì)模型的新方法。

（1）多條件約束建模可以有效提高模型精度，但只有在清晰地質(zhì)認(rèn)識(shí)的前提下，才能正確使用數(shù)據(jù)分析，建立精確可用的地質(zhì)模型。

（2）除構(gòu)造圖、概率分布圖外，還可以嘗試相平面圖約束相模型的建立。

（3）經(jīng)過(guò)儲(chǔ)量計(jì)算、抽稀檢查、儲(chǔ)層物性統(tǒng)計(jì)特征對(duì)比檢查結(jié)果來(lái)看，本次模型與油藏實(shí)際擬合度較高，為下步油藏工程數(shù)值模擬奠定基礎(chǔ)。

（4）標(biāo)準(zhǔn)化的驗(yàn)收流程，直觀透明，有效提高驗(yàn)收效率。

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