斷塊油藏儲(chǔ)層建模及剩余油挖潛建議

湯揚(yáng)

【摘 要】本文在對(duì)斷塊油藏沉積微相及儲(chǔ)層特征進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了地質(zhì)建模工作，建立該區(qū)精細(xì)的靜態(tài)地質(zhì)模型，為斷塊油藏?cái)?shù)字模擬提供了基礎(chǔ)。在油藏?cái)?shù)值模擬時(shí)，采用了對(duì)垂向傳導(dǎo)率進(jìn)行修正的方式來降低模型中無效網(wǎng)格的數(shù)量，將隔層與夾層對(duì)地下流體流動(dòng)的影響進(jìn)行等效描述；根據(jù)歷史擬合結(jié)果，最終計(jì)算出油藏地質(zhì)儲(chǔ)量接近地下實(shí)際情況。

【關(guān)鍵詞】地質(zhì)建模；數(shù)值模擬；剩余油挖潛

一、引言

儲(chǔ)層是油氣聚集成藏不可或缺的基本要素之一。儲(chǔ)層的層位、類型、發(fā)育特征、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、分布范圍以及物性變化規(guī)律等在很大程度上控制著地下油氣的分布狀況，與油氣的儲(chǔ)量、產(chǎn)量及產(chǎn)能密切相關(guān)，直接影響到油氣勘探與開發(fā)。本文闡述了斷塊油藏儲(chǔ)層的特性，簡(jiǎn)要總結(jié)了儲(chǔ)層地質(zhì)建模的常用方法、建模流程以及發(fā)展趨勢(shì)。

二、斷塊油藏儲(chǔ)層地質(zhì)模型及建模方法步驟

1.油藏模型與儲(chǔ)層地質(zhì)模型。油藏與儲(chǔ)層在英文中都是同一詞。（Reservoir），我國(guó)一些研究者甚至在公開的文獻(xiàn)中常常將二者混淆。油藏模型是油氣藏類型、幾何形態(tài)、規(guī)模、油藏內(nèi)部結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)層參數(shù)及流體分布的高度概括。由圈閉結(jié)構(gòu)模型，儲(chǔ)層地質(zhì)模型和流體分布模型三部分組成。

油藏描述的核心為地質(zhì)模型，儲(chǔ)層地質(zhì)模型是油藏描述的核心，是儲(chǔ)層特征及其非均質(zhì)性在三維空間上變化和分布的表征。不同研究者從不同角度提出了不同類型的地質(zhì)模型。按不同開發(fā)階段的適用條件可將儲(chǔ)層地質(zhì)模型分為概念模型、靜態(tài)模型和預(yù)測(cè)模型。按非均質(zhì)性尺度劃分為宇觀、中、宏觀和微觀不同級(jí)次的地質(zhì)模型。Vande Graafe等則提出了油田規(guī)模地質(zhì)模型、油藏規(guī)模非均質(zhì)模型、油藏到成因砂體規(guī)模儲(chǔ)層非均質(zhì)模型、小規(guī)模儲(chǔ)層非均質(zhì)模型。按照表征的內(nèi)容可將地質(zhì)模型分為結(jié)構(gòu)模型、流動(dòng)單元模型、儲(chǔ)層參數(shù)模型和裂縫分布模型等。

儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)模型是指儲(chǔ)層砂體的幾何形態(tài)及在三維空間分布的主體格架，即骨架模型。Weber等主要針對(duì)海相碎屑巖儲(chǔ)層砂體的空間展布提出三種基本類型：千層餅式、拼合式和迷宮式。于興河在以上分類基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出了第四種類型的結(jié)構(gòu)模型，即夾心式結(jié)構(gòu)。按照Hearn等的定義：流動(dòng)單元是一個(gè)在垂向上和橫向上連續(xù)的儲(chǔ)集帶，影響流體流動(dòng)的巖石性質(zhì)相似。流動(dòng)單元模型是由許多流動(dòng)單元塊組成的三維巖體，是基于油藏?cái)?shù)值模擬的目的提出的，建立流動(dòng)單元模型其意義在于每一流動(dòng)單元反映了特定的儲(chǔ)層流動(dòng)特征。

2.儲(chǔ)層地質(zhì)模型建模方法。在儲(chǔ)層建模中主要有隨機(jī)性建模和確定性建模兩種表達(dá)途徑。其中確定性建模方法主要從充分利用水平井、地震、密井網(wǎng)和露頭類比等方面的已知確定資料的控制點(diǎn)出發(fā)，給出確定的、唯一的儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)和參數(shù)分布。此外，傳統(tǒng)井間參數(shù)插值方法中的克里格方法與反距離方法都屬于確定性井間預(yù)測(cè)方法的范疇。

近年來重返露頭引起了國(guó)內(nèi)外的研究學(xué)者的普遍關(guān)注，建立露頭精細(xì)地質(zhì)模型，對(duì)砂體的幾何形態(tài)進(jìn)行調(diào)查、分析砂體內(nèi)部建筑結(jié)構(gòu)，積累露頭調(diào)查的定量知識(shí)，期待通過對(duì)重返露頭的研究，將其研究成果應(yīng)用于地下。目前，我國(guó)東部相對(duì)較為成熟的老油田相應(yīng)的露頭資料嚴(yán)重缺乏，不得不借助于西部或國(guó)外露頭研究成果的幫助，然而受沉積環(huán)境與沉積條件上存在差異的影響，在東西部油田彼此之間進(jìn)行類比時(shí)存在著較大的局限性。與此同時(shí)地下砂體的復(fù)雜性，使得即使在同一砂體中，將地面露頭調(diào)查成果應(yīng)用于地下也存在一定的不確定性。

三、斷塊油藏儲(chǔ)層地質(zhì)建模

1.模擬方法的實(shí)現(xiàn)。在建立儲(chǔ)層屬性的空間分布之前，首先進(jìn)行構(gòu)造建模來描述構(gòu)造的幾何形態(tài)及斷層等構(gòu)造要素空間的展布，反映儲(chǔ)層的空間格架。構(gòu)造模型由斷層和層面模型組成，斷層模型主要根據(jù)地震解釋和井資料校正的斷層文件來反映三維空間上的斷層面特征；層面模型反映的是地層界面的三維分布。

2.數(shù)據(jù)分析和模擬計(jì)算。由于采用的序貫高斯方法進(jìn)行模擬，因此進(jìn)行模擬之前必須將孔隙度、滲透率、含油飽和度數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)轉(zhuǎn)化，并根據(jù)地質(zhì)認(rèn)識(shí)及測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的分析，確定了測(cè)井曲線在平面和垂向上的變差函數(shù)。然后將井?dāng)?shù)據(jù)作為硬數(shù)據(jù)，采用序貫高斯模擬方法，對(duì)一、二、三號(hào)砂體進(jìn)行孔隙度、滲透率和含油飽和度進(jìn)行模擬，并分別進(jìn)行10個(gè)實(shí)現(xiàn)，從中選取最優(yōu)的模擬結(jié)果。

3.模擬結(jié)果分析。由于地質(zhì)統(tǒng)計(jì)模擬是從地質(zhì)構(gòu)造模型出發(fā)在等時(shí)地層框架約束下的模擬，同時(shí)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)方法與測(cè)井資料緊密接合，既提高了儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的精度又能對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行分析。模擬結(jié)果顯示地質(zhì)統(tǒng)計(jì)特征與原始數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特征相符，說明模擬結(jié)果具有較高的可信度。

四、油藏?cái)?shù)值模擬研究與挖潛建議

1.數(shù)模模型的建立。在建立的地質(zhì)模型中，充分考慮了夾層的影響，數(shù)值模擬網(wǎng)格的劃分采用的是直角網(wǎng)格系統(tǒng)，平面上X方向劃分為57個(gè)單元；Y方向劃分為39個(gè)單元，基本網(wǎng)格步長(zhǎng)均為25米；縱向上設(shè)置9個(gè)小層，總計(jì)模擬網(wǎng)格總數(shù)達(dá)到57×39×9=20007；最終建成的斷塊數(shù)模模型。

三維非均質(zhì)物性模型是以數(shù)據(jù)體的形式反映儲(chǔ)層內(nèi)孔隙度、滲透率等物性參數(shù)場(chǎng)的空間分布特征。在靜態(tài)建模中通常是利用測(cè)井資料進(jìn)行井間內(nèi)插來獲得。以克里金為主力的內(nèi)插方法建立物性數(shù)據(jù)體雛形，在對(duì)巖性和物性?shī)A層與隔層的處理中，為了降低模型中無效網(wǎng)格的數(shù)量，采用了對(duì)垂向傳導(dǎo)率進(jìn)行修正的方式，將隔層與夾層對(duì)地下流體流動(dòng)的影響進(jìn)行等效描述。同時(shí)，對(duì)構(gòu)造斷層的描述也使用了方向傳導(dǎo)率修正因子模擬斷層的遮擋作用，以避免在計(jì)算中使用過多的無效網(wǎng)格。

2.歷史擬合。歷史擬合是正確認(rèn)識(shí)剩余油分布的基礎(chǔ)和制定開發(fā)調(diào)整方案的前提，可以加深對(duì)油藏的認(rèn)識(shí)并對(duì)油藏的各種開采方式進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)開發(fā)過程的各項(xiàng)開發(fā)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，優(yōu)化開采過程，為開發(fā)決策提供可靠的依據(jù)。

3.擬合原則。歷史擬合通過動(dòng)靜態(tài)資料的結(jié)合及驗(yàn)證，修正地質(zhì)模型，不斷提高對(duì)油藏的認(rèn)識(shí)，揭示剩余油的分布，并為油田區(qū)塊的開發(fā)調(diào)整提供依據(jù)和參考。

在斷塊油藏組的模擬計(jì)算過程中，采用了地質(zhì)模型建立與數(shù)值模擬整體協(xié)作的方式進(jìn)行工作，通過在歷史擬合過程中發(fā)現(xiàn)的矛盾和地質(zhì)模型的問題，對(duì)地質(zhì)模型進(jìn)行再次修改，然后再次進(jìn)行歷史擬合，以此循環(huán)反復(fù)，使得地質(zhì)模型與油藏地質(zhì)情況更加接近，模擬計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況更加一致，從而保證了在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行的方案預(yù)測(cè)更加可靠。

4.剩余油挖潛建議。通過儲(chǔ)層沉積微相及微構(gòu)造特征研究，結(jié)合動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料分析和油藏?cái)?shù)值模擬研究表明剩余油主要分布在以下區(qū)域：①由于斷塊單井含水主要受邊底水的影響，縱向上剩余油在位于上部的一號(hào)層砂體較富集；②由于斷層的遮擋，斷層附近或邊角剩余油富集，剩余油飽和度在60%以上；③由于井況問題或注采層位不對(duì)應(yīng)造成的注采井網(wǎng)不完善的井區(qū)剩余油比較富集。保持現(xiàn)有生產(chǎn)狀況下，注水量遠(yuǎn)小于產(chǎn)液量，近乎衰竭式開發(fā)，地層壓力下降幅度較大；今后產(chǎn)量將遞減較快；綜合含水保持目前的上升趨勢(shì)。

五、結(jié)語

地質(zhì)建模技術(shù)精細(xì)預(yù)測(cè)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，油藏?cái)?shù)值模擬技術(shù)預(yù)測(cè)剩余油的分布：采用序貫高斯模擬的方法并忠實(shí)于井?dāng)?shù)據(jù)可以建立該區(qū)精細(xì)的地質(zhì)模型并能準(zhǔn)確的刻畫了儲(chǔ)層的空間展布；經(jīng)油藏?cái)?shù)值模擬研究，該斷塊油氣藏石油地質(zhì)儲(chǔ)量為114×104t左右，目前油田已進(jìn)入高含水期，在增加注水的同時(shí)大幅度提高油井產(chǎn)液量，對(duì)提高油井產(chǎn)量、累計(jì)產(chǎn)量有較明顯效果，可有效增加采收率。

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