小尺度等效表征技術在油藏數(shù)值模擬研究中的應用
——以渤海C油田館陶組辮狀河儲層為例

權勃，侯亞偉，張東，彭琴，孫恩慧

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300450)

謝鵬程，吳波

(武漢時代地智科技股份有限公司，湖北 武漢 430040)

為了精細表征小尺度地質(zhì)界面(如點壩側積層、心灘落淤層等構型界面)對油藏內(nèi)部流體滲流的影響，傳統(tǒng)方法一般采用縱向加密網(wǎng)格的方法，該種方法往往由于模型網(wǎng)格規(guī)模龐大且存在網(wǎng)格尺寸差異容易導致數(shù)據(jù)不收斂，不能直接用于油藏數(shù)值模擬研究。因此首先需進行網(wǎng)格粗化，然而在縱向網(wǎng)格粗化過程中一些較薄的夾層容易被粗化掉，導致小尺度地質(zhì)界面信息丟失，影響油藏數(shù)值模擬的擬合精度和剩余油預測。因此，亟需尋求一種儲層內(nèi)部小尺度等效表征方法來精細表征不同級次構型界面對剩余油分布的影響。筆者以渤海C油田館陶組辮狀河儲層為例，著重開展基于小尺度地質(zhì)體等效表征方法在油藏數(shù)值模擬中的應用研究，準確表征館陶組N1gⅢ油組辮狀河儲層內(nèi)部不同構型級次、不同規(guī)模夾層對開發(fā)效果的影響，揭示油水運動及剩余油富集規(guī)律，完成了對剩余油的綜合評價，對指導油田下步剩余油挖潛與高效開發(fā)具有重要意義。

1 小尺度等效表征方法

圖1 儲層內(nèi)部小尺度地質(zhì)界面等效表征技術思路

小尺度等效表征技術的核心思想是通過網(wǎng)格界面?zhèn)鲗蕦⑿〕叨鹊刭|(zhì)界面對流體滲流的影響表征到油藏數(shù)值模擬模型中去，而不是將其幾何參數(shù)反映到油藏數(shù)值模擬模型中。通過調(diào)整不同構型單元界面間網(wǎng)格縱向或側向傳導率、網(wǎng)格間傳導率的相對大小就實現(xiàn)了等效表征非滲透層或低滲透層對滲流效果的影響，以達到在油藏數(shù)值模擬中設置滲流屏障的目的[1]，從而避免了因網(wǎng)格加密導致的不收斂和因網(wǎng)格粗化導致的小尺度地質(zhì)信息丟失等問題。具體技術思路如圖1所示，首先通過識別與追蹤巖相模型界面，將巖相界面追蹤數(shù)據(jù)進行平滑處理，然后與粗化的地質(zhì)模型進行求交計算，得到鋸齒化包絡面，最后將數(shù)據(jù)輸出到數(shù)值模擬模型中，通過生產(chǎn)動態(tài)歷史擬合及油藏數(shù)值模擬，分析不同級次構型界面對流體滲流的影響，并且基于儲層地質(zhì)知識庫與沉積模式指導下不斷調(diào)整優(yōu)化網(wǎng)格傳導率參數(shù)，如此循環(huán)直到模擬結果與油藏實際開發(fā)特征相符，并將油藏模擬中得到的新認識迭代到精細地質(zhì)模型中，逐步實現(xiàn)雙模耦合，從而提高剩余油預測的精度。

2 小尺度等效表征技術的應用

2.1 油藏地質(zhì)概況

C油田位于渤海西部海域，構造上位于渤海灣盆地埕寧隆起區(qū)沙壘田凸起東塊東部，是渤海海域首次全部采用大規(guī)模水平井開發(fā)且以單個油藏作為開發(fā)層系的油田。油田主力含油層段為明化鎮(zhèn)組上段、下段和館陶組，主要為曲流河和辮狀河沉積，油氣藏埋深-640～-1380m。其中館陶組N1gⅢ油組砂體屬于典型遠源砂質(zhì)辮狀河沉積，為大套厚層底水油藏，儲層內(nèi)部發(fā)育多期因河道沖刷充填形成的滯留泥礫夾層，厚度分布范圍為0.3～2.2m。此外由于河道的頻繁遷移、疊置導致洪泛沉積形成的泥質(zhì)夾層遭受不同程度的沖刷侵蝕，泛濫平原泥質(zhì)夾層或廢棄河道(溝道)夾層橫向分布不穩(wěn)定，且厚度不均一，厚度分布范圍為0.5～2.0m。目前N1gⅢ油組砂體已進入高含水開發(fā)期，儲層內(nèi)部結構影響下的剩余油逐漸成為油田開發(fā)的主要挖潛目標。通過多年的開發(fā)實踐表明儲層內(nèi)部發(fā)育的泥礫夾層是重要的滲流屏障，對含水上升、供液能力及地層壓力均具有重要的影響[2～5]。為了明確厚層辮狀河儲層內(nèi)部夾層對剩余油分布特征的影響，亟需對N1gⅢ油組隔夾層進行精細表征，并將其地質(zhì)信息準確地反映到油藏模型中，定量化辮狀河儲層中隔夾層厚度、延伸范圍、滲透性等因素對開發(fā)效果的影響，提高剩余油預測的精度，為下步油田挖潛提供可靠依據(jù)。

2.2 精細儲層表征

為了更有效地弄清儲層內(nèi)部夾層的分布特征，首先采用高分辨率三維地震開展地質(zhì)統(tǒng)計學反演，特別是對砂體內(nèi)部相對穩(wěn)定泥礫夾層進行精細雕刻，且通過盲井檢驗符合率較高，結果表明反演成果可靠程度較高，可以用來約束巖相建模及屬性建模[6]。通過基于地震反演約束及序貫指示隨機模擬方法建立巖相模型，屬性模型采用相控屬性約束及序貫高斯隨機模擬方法[7]，從而得到一個精細、可靠的地質(zhì)模型。該次精細三維地質(zhì)建模將N1gⅢ油組辮狀河厚層砂體分為礫巖層上、礫巖層及礫巖層下3個小層，平面網(wǎng)格步長設置為25m×25m，礫巖層上、下垂向網(wǎng)格厚度控制1.0m左右，礫巖層控制在0.2m左右，確保能將較薄的礫巖層精確表征[8]，如圖2所示。

2.3 小尺度地質(zhì)界面等效表征

為了解決模型粗化小尺度地質(zhì)信息丟失的問題，筆者采用小尺度等效表征方法對N1gⅢ油組層內(nèi)相對穩(wěn)定泥礫夾層進行精細表征，具體工作流程如下：

1)對建立的精細地質(zhì)模型進行巖相模型追蹤，得到儲層內(nèi)部礫巖相包絡面，包絡面中包含的垂向網(wǎng)格數(shù)是大于或等于1(圖3(a))。

2)將追蹤得到的礫巖相包絡面進行平滑處理，得到平滑包絡面(圖3(b))。

3)平滑包絡面與粗化模型求交計算(圖3(c))，按照設定規(guī)則計算得到鋸齒化包絡面(圖3(d))。

4)輸出鋸齒化包絡面結果(圖4)。

2.4 油藏數(shù)值模擬研究

為了明確N1gⅢ油組砂體礫巖夾層影響下的剩余油分布特征，需在精細儲層表征的基礎上對N1gⅢ油組砂體開展油藏數(shù)值模擬研究，同時為了對比分析小尺度構型界面對開發(fā)效果及剩余油分布的影響，該次研究建立2套油藏模型進行對比分析。

圖2 N1gⅢ油組砂體精細地質(zhì)模型

圖3 礫巖夾層模型等效表征剖面示意圖

圖4 鋸齒化包絡面輸出結果圖

2.4.1油藏模型的建立

油藏模型Ⅰ：首先對精細地質(zhì)模型進行粗化，將礫巖層上、下垂向網(wǎng)格厚度粗化成2.0m左右、礫巖層垂向網(wǎng)格厚度粗化成1.0m左右，即平面網(wǎng)格不變，垂向網(wǎng)格減少55%。粗化后對比精細模型和粗化模型，發(fā)現(xiàn)部分較薄的夾層在粗化后無法保留原地質(zhì)信息，經(jīng)過模型粗化，A43H井底部的礫巖夾層信息缺失，如圖5。然后在ECLIPSE軟件中導入粗化模型數(shù)據(jù)、高壓物性PVT數(shù)據(jù)、巖石物理數(shù)據(jù)、分區(qū)數(shù)據(jù)及動態(tài)數(shù)據(jù)等建立油藏數(shù)值模擬模型。

油藏模型Ⅱ：在油藏數(shù)值模擬模型Ⅰ中導入泥礫夾層等效表征數(shù)據(jù)，建立油藏數(shù)值模擬模型Ⅱ。

圖5 精細模型與粗化模型剖面圖

2.4.2生產(chǎn)動態(tài)歷史擬合分析

在生產(chǎn)動態(tài)歷史擬合過程中，結合地質(zhì)油藏特征不斷優(yōu)化靜態(tài)參數(shù)場，在靜態(tài)參數(shù)優(yōu)化過程中2套油藏模型的參數(shù)調(diào)整保持一致，最后得到2套模型的生產(chǎn)歷史擬合結果，模型擬合生產(chǎn)井共33口，其中模型Ⅰ擬合較好的井有25口，占總井數(shù)的75.8%；模型Ⅱ擬合較好的井有31口，占總井數(shù)的93.9%,模型Ⅱ的生產(chǎn)井歷史擬合符合率相對較高。

2.5 應用效果分析

通過對比分析2套油藏模型的生產(chǎn)歷史擬合情況，發(fā)現(xiàn)模型Ⅰ擬合效果較差，由于礫巖夾層較薄，模型粗化后礫巖夾層信息丟失，滲流屏障缺失后直接導致底水錐進速度加快，逐漸水淹，與實際生產(chǎn)特征(含水上升規(guī)律比較緩慢)不符(圖6、圖7)。

由于油藏模型Ⅱ輸入了礫巖夾層等效表征數(shù)據(jù)，粗化丟失的礫巖夾層信息重新被表征到油藏模型中，滲流屏障的補充使得底水上升速度變緩，因此部分井的含水上升較緩慢，與實際生產(chǎn)規(guī)律相符(圖8、圖9)。

通過應用效果可以看出，基于該技術建立的油藏模型開展油藏數(shù)值模擬研究，在一定程度上提高了歷史擬合符合率及剩余油預測精度，有效地解決了N1gⅢ油組砂體精細儲層表征的難點。

圖6 模型Ⅰ剩余油分布及單井含水率擬合曲線圖(A43H井)

圖7 模型Ⅰ單井含水率擬合曲線圖(A62H井)

圖8 模型Ⅱ剩余油分布及單井含水率擬合曲線圖(A43H井)

圖9 模型Ⅱ單井含水率擬合曲線圖(A62H井)

3 結論與認識

小尺度等效表征技術有效地解決了儲層內(nèi)部小尺度構型界面難以表征的問題，有效提高了生產(chǎn)歷史擬合及剩余油分布的預測精度，為油田后期進行剩余油挖潛奠定了良好的基礎。該技術在渤海C油田辮狀河儲層中取得了較好應用效果，單井擬合符合率高達93.9%，與模型Ⅰ相比提高了18.1%，歷史擬合符合率顯著提高。同時通過數(shù)值模擬，定量化了辮狀河儲層中隔夾層厚度、延伸范圍、滲透性等因素對開發(fā)效果的影響，提高了剩余油預測的精度，為下步油田挖潛提供了可靠依據(jù)。該技術對于開發(fā)中后期高含水油田開展儲層構型精細表征與剩余油挖潛具有一定借鑒意義，具有良好的推廣前景。