曲流河儲(chǔ)層構(gòu)型建模方法研究進(jìn)展*

葉小明 劉小鴻 張 嵐 徐 靜 李俊飛

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司 天津 300459)

儲(chǔ)層構(gòu)型，是指不同級(jí)次儲(chǔ)層構(gòu)成單元的形態(tài)、規(guī)模、方向及其疊置關(guān)系[1]。自Miall于1985年提出儲(chǔ)層構(gòu)型的概念及方法以來(lái)[2-3]，儲(chǔ)層構(gòu)型已成為研究熱點(diǎn)方向[4-5]，其中以曲流河研究最多，成果最為豐富，研究方法也最為成熟。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過(guò)露頭、現(xiàn)代沉積、水槽實(shí)驗(yàn)等方式建立了豐富的曲流河儲(chǔ)層定性及定量模式[6-9]，指導(dǎo)了眾多密井網(wǎng)老油田曲流河儲(chǔ)層的精細(xì)構(gòu)型解剖，在油田開(kāi)發(fā)后期綜合調(diào)整、剩余油挖潛中起到了較好的效果[10-11]。

近年來(lái)，伴隨著地質(zhì)研究逐漸向定量化發(fā)展，如何將精細(xì)曲流河儲(chǔ)層構(gòu)型分析成果定量地表征在三維地質(zhì)模型中成為研究熱點(diǎn)，并形成了一些切實(shí)可行的技術(shù)方法[12-15]，為構(gòu)型研究成果在實(shí)際油田開(kāi)發(fā)中應(yīng)用起到了較好的推動(dòng)作用。傳統(tǒng)的三維建模一般只達(dá)到了微相級(jí)次，而構(gòu)型建模則是指對(duì)單一微相砂體內(nèi)部構(gòu)型界面及構(gòu)型單元的三維定量模擬，其實(shí)質(zhì)是細(xì)化了模型的界面級(jí)次，將儲(chǔ)層內(nèi)部次級(jí)界面納入了非均質(zhì)性的定量表征范疇。針對(duì)曲流河沉積，構(gòu)型建模主要指點(diǎn)壩砂體內(nèi)部側(cè)積體和側(cè)積夾層的建模。點(diǎn)壩內(nèi)部的側(cè)積夾層對(duì)于油藏內(nèi)部的流體運(yùn)動(dòng)具有重要影響，只有將其精確地表征到模型中，提高剩余油分布的預(yù)測(cè)精度，才能更好地指導(dǎo)油田后期調(diào)整與挖潛[16]。對(duì)曲流河儲(chǔ)層構(gòu)型建模的研究進(jìn)行總結(jié)和評(píng)述，有利于更好地理解曲流河儲(chǔ)層構(gòu)型建模研究難點(diǎn)及解決方法，合理應(yīng)用其開(kāi)展實(shí)際油田構(gòu)型建模，推動(dòng)構(gòu)型建模方法發(fā)展，促進(jìn)辮狀河、三角洲等其他類(lèi)型儲(chǔ)集層構(gòu)型建模方法的完善。

1 曲流河內(nèi)部構(gòu)型特征

點(diǎn)壩是曲流河主要的砂體類(lèi)型，也是構(gòu)型研究的重點(diǎn)，點(diǎn)壩內(nèi)部構(gòu)型研究主要是對(duì)砂體內(nèi)部各要素(側(cè)積體、側(cè)積層、側(cè)積面)進(jìn)行識(shí)別描述。側(cè)積體是點(diǎn)壩的主體，側(cè)積層(側(cè)積泥巖)是識(shí)別點(diǎn)壩內(nèi)部側(cè)積面、劃分每期側(cè)積體的關(guān)鍵。側(cè)積層一般是指?jìng)?cè)積體之間沉積的泥質(zhì)層，產(chǎn)狀多呈斜插的泥質(zhì)楔子，傾向指向河道遷移方向的一側(cè)，傾角一般為5°～10°左右[1,10,12]。

定量地描述側(cè)積層的產(chǎn)狀、側(cè)積體的規(guī)模是曲流河砂體內(nèi)部構(gòu)型研究的核心。因此，針對(duì)曲流河儲(chǔ)層構(gòu)型建模，其研究重點(diǎn)為如何在三維模型中定量表征側(cè)積體和側(cè)積夾層的空間位置及其相互關(guān)系。由于側(cè)積夾層對(duì)流體具有遮擋作用，因此，實(shí)際建模過(guò)程中其重點(diǎn)在于對(duì)側(cè)積夾層模型的建立。

2 曲流河儲(chǔ)層構(gòu)型建模研究現(xiàn)狀

從地質(zhì)建模主要研究流程來(lái)看，儲(chǔ)層構(gòu)型建模仍屬于相建模的范疇，只是研究精度更細(xì)。在油田開(kāi)發(fā)早期可能只需要模擬出砂泥巖分布就能滿足開(kāi)發(fā)需要，到了中后期則需建立精細(xì)的微相模型，在砂體內(nèi)模擬出點(diǎn)壩等各種微相類(lèi)型。而伴隨油田步入高含水乃至特高含水期，為了基于地質(zhì)模型來(lái)精細(xì)預(yù)測(cè)剩余油分布，則需將微相砂體內(nèi)部構(gòu)型界面表征出來(lái)。由于曲流河河道及點(diǎn)壩級(jí)次構(gòu)型建模方法已較成熟，這里主要重點(diǎn)關(guān)注側(cè)積夾層級(jí)次構(gòu)型單元的建模方法。目前針對(duì)側(cè)積夾層模型的建立主要包含基于面的建模方法、基于網(wǎng)格的隨機(jī)建模方法以及等效表征等方法。

2.1 基于面的建模方法

針對(duì)側(cè)積夾層建模，基于面的建模方法主要分2個(gè)步驟，第1步為在三維空間中生成側(cè)積面，第2步則是將多個(gè)側(cè)積面表征到網(wǎng)格模型中去。側(cè)積面的生成是該類(lèi)方法的研究重點(diǎn)，主要包括了確定性建模方法及隨機(jī)建模方法兩種，而將多個(gè)側(cè)積面表征到網(wǎng)格模型中目前主要采用確定性的重采樣方法。

2.1.1確定性建模方法

針對(duì)如何在三維空間中生成側(cè)積面，國(guó)內(nèi)學(xué)者開(kāi)展了較多研究，且在實(shí)際油田小區(qū)塊應(yīng)用中取得了較好的效果。各研究方法中，以確定性建模方法為主。2009年，岳大力 等以孤東油田曲流河沉積為例，探索了儲(chǔ)集層構(gòu)型界面的幾何建模方法,采用三次樣條插值方法來(lái)生成側(cè)積面[17]。基于該方法生成的側(cè)積面后期還需通過(guò)人機(jī)交互處理才能采樣到網(wǎng)格模型中，一定程度上增加了建模人員的工作量。2012年，范崢 等提出一種點(diǎn)壩內(nèi)部構(gòu)型的嵌入式建模方法，該方法包括側(cè)積面模式擬合、側(cè)積層厚度插值以及側(cè)積層模型嵌入等主要環(huán)節(jié)[13]。該方法建立的模型賦予了側(cè)積層厚度的概念，更加符合實(shí)際地質(zhì)認(rèn)識(shí)，但采用了網(wǎng)格局部加密方式，應(yīng)用中若處理不好，對(duì)油藏?cái)?shù)模收斂性會(huì)產(chǎn)生一定影響。2014年，劉衛(wèi) 等提出基于界面約束法的曲流河點(diǎn)壩內(nèi)部構(gòu)型建模方法[18]，通過(guò)生成側(cè)積層頂、底界面，采用多級(jí)界面聯(lián)合約束方法建立儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)模型。該方法利用非均勻粗化的方式將側(cè)積層表征進(jìn)模型中，由于側(cè)積層與側(cè)積體采用了2種不同規(guī)模網(wǎng)格，在數(shù)值模擬中收斂性變差。2017年，張建興 等以孤東油田七區(qū)西為例，利用基于構(gòu)型單元的側(cè)積體建模方法建立了構(gòu)型模型，并用油藏?cái)?shù)模預(yù)測(cè)了剩余油分布[19]。2017年，孫紅霞 等提出了構(gòu)造界面約束下的側(cè)積層構(gòu)型網(wǎng)格模型構(gòu)建方法[20]，指出構(gòu)型模型網(wǎng)格方向既要準(zhǔn)確刻畫(huà)側(cè)積層的產(chǎn)狀，又要保證側(cè)積體網(wǎng)格的正交性。2019年，牛博 等采用界面約束原理建立了石臼坨凸起西部明化鎮(zhèn)組下段區(qū)域三維構(gòu)型模型(圖1)[21]。其用構(gòu)型界面將點(diǎn)壩內(nèi)部不同構(gòu)型要素的頂?shù)捉缑孢M(jìn)行逐級(jí)封隔和組合封裝，在側(cè)積層、側(cè)積體內(nèi)部分別進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)分，解決模型網(wǎng)格數(shù)與側(cè)積層精度之間的矛盾。

圖1 點(diǎn)壩側(cè)積體模型及剖面(據(jù)文獻(xiàn)[21])

2.1.2隨機(jī)模擬方法

采用隨機(jī)模擬方法進(jìn)行側(cè)積面的模擬，研究相對(duì)較少。2013年，黃繼新 等將基于沉積界面的建模方法從濁積扇體建模推廣到河流相構(gòu)型建模中，并以吉林油田某區(qū)塊為例進(jìn)行了建模[22]。該方法在界面數(shù)學(xué)模型構(gòu)建、界面疊加樣式描述等方面還存在較多問(wèn)題，目前主要應(yīng)用于濁積扇體建模。2013年，李宇鵬 等借鑒計(jì)算機(jī)圖像學(xué)中矢量圖形存儲(chǔ)的思路，提出基于空間矢量的曲流河點(diǎn)壩砂體構(gòu)型建模方法，該方法通過(guò)基于目標(biāo)的模擬直接用面和體生成構(gòu)型模型[12，23]。圖2為利用該方法建立的側(cè)積體構(gòu)型模型，由于模擬中沒(méi)有定義網(wǎng)格，有效提高了模擬速度。

圖2 點(diǎn)壩內(nèi)部側(cè)積體構(gòu)型模擬結(jié)果(據(jù)文獻(xiàn)[23])

2.2 基于網(wǎng)格的隨機(jī)建模方法

隨機(jī)建模是指以已知的信息為基礎(chǔ)，以隨機(jī)函數(shù)為理論，應(yīng)用隨機(jī)建模方法，產(chǎn)生可選的、等可能的儲(chǔ)層模型的方法[24]。按照隨機(jī)模擬空間賦值方式的不同，可以把隨機(jī)建模方法分為兩大類(lèi)：基于象元的方法、基于目標(biāo)的方法。與前面分類(lèi)中基于面的建模方法先生成側(cè)積面，再重采樣到網(wǎng)格模型中不同，此處分類(lèi)中的隨機(jī)建模方法在進(jìn)行建模時(shí)一般為直接基于網(wǎng)格開(kāi)展。

2.2.1基于象元的方法

根據(jù)建模方法所應(yīng)用的統(tǒng)計(jì)學(xué)特征，又可將基于象元的方法分為基于兩點(diǎn)統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法和多點(diǎn)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法。曲流河儲(chǔ)層內(nèi)部構(gòu)型建模方法也經(jīng)歷了從基于兩點(diǎn)統(tǒng)計(jì)學(xué)的序貫指示模擬到多點(diǎn)統(tǒng)計(jì)學(xué)模擬方法的不斷發(fā)展。

2006年，岳大力以孤島油田館陶組為例，利用序貫指示模擬及人機(jī)交互后處理方法[25]，采用Direct軟件，建立了中一區(qū)某井區(qū)三個(gè)單層的構(gòu)型模型(圖3)。由于序貫指示模擬應(yīng)用起來(lái)相對(duì)簡(jiǎn)單，軟件系統(tǒng)也比較成熟，白振強(qiáng)[26]、蘭麗鳳[27]、王鳳蘭[28]等均利用該方法在大慶薩北油田、薩中開(kāi)發(fā)區(qū)等區(qū)塊開(kāi)展了小范圍的曲流河構(gòu)型建模及數(shù)值模擬，總結(jié)出構(gòu)型控制下的剩余油分布模式，并提出相應(yīng)的挖潛措施，取得了較好的應(yīng)用效果。

圖3 儲(chǔ)層構(gòu)型模型柵狀切片(據(jù)文獻(xiàn)[25])

由于側(cè)積層三維空間形態(tài)復(fù)雜，傳統(tǒng)序貫指示方法難以表征其復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)和幾何形態(tài)。相對(duì)于傳統(tǒng)的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)，多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)利用訓(xùn)練圖像代替變差函數(shù)，在一定程度上克服了傳統(tǒng)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的不足，較多學(xué)者將該方法應(yīng)用到了曲流河構(gòu)型建模當(dāng)中。2012年，鄒拓等以港東油田一區(qū)為例，采取層次模擬、試驗(yàn)篩選、分級(jí)預(yù)測(cè)交互方式，利用多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)法，建立了網(wǎng)格大小為2 m×2 m×0.5 m 的構(gòu)型模型[29]。2016年，劉可可 等利用多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)Snesim算法，再現(xiàn)了點(diǎn)壩內(nèi)夾層三維形態(tài)[30]。其將利用多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)法和序貫指示法建立的模型進(jìn)行了對(duì)比，前者建立的模型在夾層側(cè)積形態(tài)、延伸長(zhǎng)度及平面連續(xù)性等方面都與實(shí)際更為相符，具明顯優(yōu)越性(圖4)。2020年，陳仕臻 等以勝利油田史南區(qū)塊為例，提出構(gòu)型模式控制下的曲流河多尺度地質(zhì)建模方法，實(shí)現(xiàn)井間點(diǎn)壩和側(cè)積層的合理預(yù)測(cè),模型吻合度提高至92.7%[31]。利用多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)建模方法來(lái)開(kāi)展曲流河構(gòu)型建模過(guò)程中，重點(diǎn)是訓(xùn)練圖像的獲取，由于側(cè)積夾層空間展布樣式多樣，如何隨機(jī)模擬或者手工繪制適合研究區(qū)域的側(cè)積層訓(xùn)練圖像是該方法的關(guān)鍵。

圖4 點(diǎn)壩內(nèi)夾層展布模型對(duì)比(據(jù)文獻(xiàn)[30])

2.2.2基于目標(biāo)的方法

基于目標(biāo)的方法以目標(biāo)物體作為基本模擬單元，由于其能較好的再現(xiàn)模擬目標(biāo)體的形態(tài)，也被一些研究人員應(yīng)用到曲流河構(gòu)型建模當(dāng)中?；谀繕?biāo)的模擬方法又可細(xì)分為基于目標(biāo)體結(jié)果的方法和基于目標(biāo)體形成過(guò)程的方法[32]，近年來(lái)，基于過(guò)程的建模方法逐漸成為研究熱點(diǎn)。

在曲流河建模過(guò)程中，基于目標(biāo)體結(jié)果的模擬方法主要應(yīng)用于曲流河微相級(jí)次模型的建立，在點(diǎn)壩內(nèi)部側(cè)積層構(gòu)型建模方面應(yīng)用相對(duì)較少。如2002年，Deutsch等提出基于目標(biāo)的層次模型Fluvsim[33-34]，模擬了河道、溢岸、決口扇等微相的分布;Journel提出基于流線分布的河流相模擬方法,通過(guò)局部隨機(jī)修改方位角再現(xiàn)河流流動(dòng)方位的變化[35]。在側(cè)積層建模方面，2010年，喬勇 等開(kāi)展了基于改進(jìn)布爾模擬的點(diǎn)壩建模，其對(duì)布爾方法進(jìn)行了改進(jìn)，使模擬砂體更符合真實(shí)地質(zhì)形態(tài)，更能夠模擬曲流河側(cè)向遷移過(guò)程，進(jìn)而模擬側(cè)積層分布[36]。該研究只建立了二維構(gòu)型模型，如何利用該方法模擬側(cè)積層三維分布還需進(jìn)一步研究。2011年，尹艷樹(shù) 等設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種新的側(cè)積層建模方法[14]，其采用基于目標(biāo)方法，首先模擬河道主流線,然后沿中線建立河道剖面，通過(guò)蒙特卡羅隨機(jī)抽樣等完成點(diǎn)壩和側(cè)積層建模[14]。

基于當(dāng)前建模方法在整合與沉積過(guò)程有關(guān)的地質(zhì)信息方面存在的不足， Pyrcz 等提出了基于沉積過(guò)程的隨機(jī)建模方法，并開(kāi)發(fā)了模擬河流相儲(chǔ)層的Alluvsim算法[37]。該方法提高了建模精度，降低了儲(chǔ)層預(yù)測(cè)不確定性，但在河道中線生成、側(cè)積層刻畫(huà)及井?dāng)?shù)據(jù)條件化方面還存在一些不足[37]。2013年，李少華 等針對(duì)Alluvsim算法進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后的算法能靈活控制側(cè)積層傾角、延伸長(zhǎng)度等關(guān)鍵參數(shù)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)壩內(nèi)部構(gòu)型模擬[38]。2015年，趙永軍 等[39]基于河道遷移演化模擬、側(cè)積層定量三維分布模式及沉積過(guò)程模擬提出一種復(fù)雜曲流帶儲(chǔ)層三維構(gòu)型建模新方法，實(shí)現(xiàn)曲流帶內(nèi)部構(gòu)型單元規(guī)模、幾何形態(tài)及其相互配置關(guān)系的定量表征，但該方法在擬合井?dāng)?shù)據(jù)方面還有待進(jìn)一步研究。2017年，Yan Na 等開(kāi)發(fā)了一套針對(duì)曲流河沉積的三維正演地層數(shù)值模型PB-SAND[40]，并對(duì)英國(guó)北約克郡中侏羅統(tǒng)點(diǎn)壩沉積內(nèi)部構(gòu)型進(jìn)行了模擬，證明了該方法的可行性及強(qiáng)大的模擬能力，但目前基于該方法開(kāi)展實(shí)際油田構(gòu)型建模的實(shí)例較少。2019年，舒曉 等提出了基于曲流河演化模擬、井?dāng)?shù)據(jù)擬合的點(diǎn)壩內(nèi)部構(gòu)型建模方法[41]，并在渤海灣盆地 A 油田進(jìn)行了應(yīng)用，結(jié)果顯示該方法不僅能構(gòu)建具有真實(shí)形態(tài)的構(gòu)型模型，同時(shí)能忠實(shí)于井?dāng)?shù)據(jù)。

2.3 等效表征方法

無(wú)論是采用哪種建模方法，其建立的曲流河構(gòu)型模型最終都要表征到網(wǎng)格模型中。由于側(cè)積層尺度非常小，往往采用局部網(wǎng)格加密方法來(lái)表征。從已發(fā)表文章來(lái)看，建立的各構(gòu)型模型網(wǎng)格尺度平面上大部分都為5 m×5 m～10 m×10 m,垂向上大部分為0.25～0.5 m。這樣的模型的確是提高了地質(zhì)模型精度，但是卻為油藏?cái)?shù)值模擬帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)，如果將地質(zhì)模型粗化，構(gòu)型模型當(dāng)中精細(xì)的滲流屏障必定被粗化掉，難以反映到流動(dòng)模擬當(dāng)中，構(gòu)型建模的意義也就大打折扣。這也導(dǎo)致目前大部分儲(chǔ)層構(gòu)型建模只能局限在小范圍內(nèi)開(kāi)展，無(wú)法在全油田范圍內(nèi)進(jìn)行。

針對(duì)這一問(wèn)題，2016年，霍春亮 等提出了一種儲(chǔ)層成因單元界面等效表征方法并開(kāi)發(fā)了配套軟件，其核心思想為將側(cè)積夾層對(duì)流體滲流的影響通過(guò)網(wǎng)格界面?zhèn)鲗?dǎo)率表征到油藏?cái)?shù)值模擬模型中去，而不是將其幾何參數(shù)反映到油藏?cái)?shù)值模擬模型中[16]?；谠摲椒败浖梢罁?jù)構(gòu)型研究得到的側(cè)積層產(chǎn)狀直接生成三維側(cè)積面(也可將基于網(wǎng)格建立的地質(zhì)模型中側(cè)積夾層通過(guò)界面重建，提取出三維側(cè)積面)，然后將多個(gè)側(cè)積面與粗化后的數(shù)模模型求交，輸出構(gòu)型界面兩側(cè)網(wǎng)格間傳導(dǎo)率乘數(shù)數(shù)據(jù)卡，提供給數(shù)值模擬軟件，開(kāi)展基于側(cè)積夾層構(gòu)型定量表征的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)歷史擬合及油藏?cái)?shù)值模擬。該方法在渤海河流相油田進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，有效提高了數(shù)值模擬運(yùn)行效率及剩余油分布的預(yù)測(cè)精度[42-43]。

該方法有效解決了側(cè)積夾層構(gòu)型模型網(wǎng)格規(guī)模巨大導(dǎo)致的油藏?cái)?shù)值模擬精度和效率問(wèn)題，但針對(duì)如何定量評(píng)價(jià)側(cè)積層對(duì)流體滲流的影響，主要還是依據(jù)人工試錯(cuò)方式來(lái)進(jìn)行調(diào)整，還需要進(jìn)一步完善，特別是與大數(shù)據(jù)、人工智能等方法的結(jié)合，來(lái)進(jìn)一步提升研究效率。

3 存在問(wèn)題及展望

近年來(lái)，曲流河儲(chǔ)層構(gòu)型建模在技術(shù)方法及應(yīng)用實(shí)踐中均取得了較大的進(jìn)展，有效推動(dòng)了曲流河儲(chǔ)層構(gòu)型研究成果在精細(xì)剩余油預(yù)測(cè)及挖潛中的應(yīng)用，并為其他類(lèi)型儲(chǔ)層構(gòu)型建模提供了借鑒。但由于其發(fā)展時(shí)間較短，從2005年左右我國(guó)第一個(gè)曲流河構(gòu)型模型建立[4]，到如今僅有十多年時(shí)間，還有很多問(wèn)題需要攻關(guān)。

3.1 井區(qū)地下構(gòu)型模式過(guò)于簡(jiǎn)化

前人基于野外露頭、現(xiàn)代沉積等對(duì)曲流河開(kāi)展了大量研究，建立了豐富的構(gòu)型模式，如圖5所示，為王夏斌 等[44]通過(guò)Google earth衛(wèi)星圖像的觀察分析，進(jìn)行的塞內(nèi)加爾河和墨累河典型區(qū)塊的構(gòu)型素描及非均質(zhì)性解釋結(jié)果，可以清晰地看出，在廢棄河道所圈定的范圍內(nèi)，往往發(fā)育的是互相切割的多期側(cè)積層，具有較強(qiáng)的非均質(zhì)性。但在實(shí)際地下構(gòu)型應(yīng)用中，各種模式往往被簡(jiǎn)化處理，從已發(fā)表文獻(xiàn)來(lái)看，當(dāng)前地下曲流河內(nèi)部構(gòu)型研究大部分都將側(cè)積層簡(jiǎn)單地刻畫(huà)為一系列平行的模式(圖6)[21]，簡(jiǎn)化后的構(gòu)型模式降低了點(diǎn)壩砂體內(nèi)部的非均質(zhì)性，導(dǎo)致基于此構(gòu)型結(jié)果建立的構(gòu)型模型與地下實(shí)際存在較大差距。如何在實(shí)際油田構(gòu)型研究中充分考慮并應(yīng)用不同的構(gòu)型模式，得出更加合理的構(gòu)型認(rèn)識(shí)，是曲流河構(gòu)型建模的基礎(chǔ)，也是需要重視的一個(gè)問(wèn)題。

圖5 基于衛(wèi)星圖像的曲流河構(gòu)型素描及非均質(zhì)性解釋(據(jù)文獻(xiàn)[44]，有修改)

圖6 側(cè)積層平面分布圖(據(jù)文獻(xiàn)[21])

3.2 點(diǎn)壩內(nèi)部構(gòu)型不確定性表征研究不足

針對(duì)點(diǎn)壩內(nèi)部構(gòu)型，目前采用最多的還是確定性建模，這也就導(dǎo)致了建立的模型只有1個(gè)實(shí)現(xiàn)。雖然油田一般到了開(kāi)發(fā)中后期，有了較為豐富的動(dòng)靜態(tài)資料才開(kāi)展構(gòu)型研究，對(duì)地下儲(chǔ)層認(rèn)識(shí)的不確定性較開(kāi)發(fā)早期階段顯著降低，但這并不意味著沒(méi)有不確定性。由于點(diǎn)壩內(nèi)部側(cè)積夾層規(guī)模一般較小,即使在100米小井距的條件下也難以準(zhǔn)確控制[45]。側(cè)積層傾角、延伸長(zhǎng)度、寬度等產(chǎn)狀參數(shù)在不同油田差異很大，即使是同一油田或者同一點(diǎn)壩內(nèi)部，受洪水事件差異性影響,這些參數(shù)也不一樣[14]，比如汪巍 等[46]通過(guò)對(duì)橫穿點(diǎn)壩的水平井資料進(jìn)行測(cè)量統(tǒng)計(jì)，得出曹妃甸11-1油田側(cè)積夾層水平寬度為0.7～4.7 m(表1),其中A9H井穿過(guò)的側(cè)積夾層水平寬度最小僅為0.9 m，而最大為4.6 m。側(cè)積層產(chǎn)狀及規(guī)模的復(fù)雜性加劇了側(cè)積層構(gòu)型建模的難度，而這些參數(shù)都會(huì)對(duì)后期基于該地質(zhì)模型的精細(xì)剩余油預(yù)測(cè)精度帶來(lái)影響。此外，側(cè)積夾層三維空間形態(tài)也并非是一個(gè)光滑的曲面。建議應(yīng)加強(qiáng)對(duì)實(shí)際建模油田的不確定性表征，通過(guò)顯著性分析，優(yōu)選主要不確定性變量，建立多套確定性的模型來(lái)涵蓋不確定性范圍。

表1 曹妃甸11-1油田側(cè)積夾層水平寬度統(tǒng)計(jì)(據(jù)文獻(xiàn)[46])

3.3 應(yīng)注重多種建模方法綜合應(yīng)用

近年來(lái)，針對(duì)點(diǎn)壩砂體內(nèi)部側(cè)積夾層建模，雖然各種建模方法都取得較大進(jìn)步，但單一應(yīng)用一種建模方法開(kāi)展構(gòu)型建模時(shí)仍存在不足。如基于象元的序貫指示方法主要通過(guò)變差函數(shù)表示模擬對(duì)象的空間相關(guān)性，難以描述側(cè)積夾層的復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)特征，最終都需要經(jīng)過(guò)人機(jī)互動(dòng)手工修改，無(wú)形中增加了建模人員的工作量。基于目標(biāo)體結(jié)果的方法由于在運(yùn)算速度及井?dāng)?shù)據(jù)條件化等方面存在不足，在曲流河側(cè)積層建模中應(yīng)用較少；而基于目標(biāo)體過(guò)程的方法近年來(lái)成為一個(gè)新的研究方向，但其發(fā)展時(shí)間較短，算法還不夠成熟，且沒(méi)有成型的商業(yè)化應(yīng)用軟件。多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法通過(guò)引入訓(xùn)練圖像來(lái)替代變差函數(shù)，在幾何形態(tài)表征及井?dāng)?shù)據(jù)條件化等方面展現(xiàn)出更大優(yōu)勢(shì)，特別是近年來(lái)在訓(xùn)練圖像建立方面取得長(zhǎng)足的進(jìn)步，促進(jìn)了該方法的推廣應(yīng)用，但其在模擬目標(biāo)連續(xù)性、非平穩(wěn)數(shù)據(jù)處理等方面還需要進(jìn)一步攻關(guān)。

考慮到各種建模方法都有各自的優(yōu)勢(shì)及不足，實(shí)際研究中應(yīng)綜合利用多種建模方法來(lái)最大化程度提高建立模型的精度。如可以利用基于目標(biāo)體結(jié)果及過(guò)程的方法在構(gòu)型單元幾何形態(tài)表征上的優(yōu)勢(shì)，建立構(gòu)型單元的訓(xùn)練圖像，再利用多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行隨機(jī)模擬，再通過(guò)適當(dāng)?shù)娜藱C(jī)交互修改完成最終構(gòu)型模型的建立?？梢詫⒏黝?lèi)基于界面或者界面約束建模方法產(chǎn)生的側(cè)積夾層三維曲面，采用等效表征方法定量表征到油藏?cái)?shù)值模擬模型中。

3.4 應(yīng)加強(qiáng)高效數(shù)值模擬器的研發(fā)和應(yīng)用

從目前已經(jīng)發(fā)表文獻(xiàn)來(lái)看，關(guān)于曲流河點(diǎn)壩內(nèi)部側(cè)積層建模研究大部分都是局限于某一試驗(yàn)區(qū)，有的建立的僅為單一點(diǎn)壩內(nèi)部側(cè)積層模型。其原因主要由于側(cè)積層規(guī)模較小，要在三維地質(zhì)模型中進(jìn)行定量刻畫(huà)，平面及垂向網(wǎng)格都必須要設(shè)置的足夠小，這樣必然會(huì)導(dǎo)致建立的模型網(wǎng)格規(guī)模很大。如劉衛(wèi)等人采用5 m×5 m×0.25 m的網(wǎng)格設(shè)置，建立的大港油田某單個(gè)點(diǎn)壩模型網(wǎng)格數(shù)就達(dá)到1 776 500個(gè)[18]，如果建立全油田的點(diǎn)壩構(gòu)型模型，網(wǎng)格數(shù)都將達(dá)到千萬(wàn)級(jí)別以上。網(wǎng)格規(guī)模過(guò)大必定導(dǎo)致油藏?cái)?shù)值模擬運(yùn)算效率降低，以一個(gè)1 000萬(wàn)左右網(wǎng)格規(guī)模的河流相油田構(gòu)型模型為例，應(yīng)用eclipse模擬器32核CPU并行計(jì)算，15年生產(chǎn)歷史，需要耗時(shí)20 h以上。雖然部分研究人員采用了局部網(wǎng)格加密、非均勻粗化等方法，其應(yīng)用大部分也只是在小范圍內(nèi)開(kāi)展，并且局部加密后網(wǎng)格尺寸相差太大會(huì)導(dǎo)致孔隙體積差異變大,造成迭代算法收斂慢,增加數(shù)值模擬運(yùn)算耗時(shí)[16]。李君 等人提出一種考慮夾層影響的滲透率粗化方法，通過(guò)判斷粗化網(wǎng)格內(nèi)部不同砂體是否連通，實(shí)現(xiàn)在粗化的滲透率模型中反映精細(xì)地質(zhì)模型中的側(cè)積夾層信息，但尚未見(jiàn)實(shí)際油田應(yīng)用，作者也指出該方法作為一種純數(shù)學(xué)方法，在實(shí)際應(yīng)用中還應(yīng)加入更多地質(zhì)約束條件來(lái)提高準(zhǔn)確性[47]?；舸毫?等提出的儲(chǔ)層成因單元界面等效表征方法[16]采用網(wǎng)格間傳導(dǎo)率乘數(shù)來(lái)定量表征側(cè)積夾層對(duì)流體滲流的影響，突破了網(wǎng)格尺寸的限制，實(shí)現(xiàn)了油田級(jí)別側(cè)積層油藏模型定量表征，但若粗化后的油藏?cái)?shù)值模擬模型網(wǎng)格尺寸太大，等效表征的精度也會(huì)受到一定影響，如可能存在兩個(gè)相鄰的側(cè)積面在油藏模型中穿過(guò)同一個(gè)網(wǎng)格。

近年來(lái)，斯倫貝謝Intersect、俄羅斯tNavigator等新一代數(shù)值模擬器的應(yīng)用，在一定程度上解決了網(wǎng)格規(guī)模巨大運(yùn)行效率低下的問(wèn)題，但面對(duì)油田級(jí)別精細(xì)側(cè)積夾層構(gòu)型模型，仍面臨挑戰(zhàn)，國(guó)內(nèi)在該方面則相對(duì)落后，因此下一步應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)高效數(shù)值模擬器的研發(fā)攻關(guān)。隨著計(jì)算機(jī)軟硬件的不斷發(fā)展和進(jìn)步，大規(guī)模網(wǎng)格數(shù)量的構(gòu)型模型運(yùn)算速度將得到大幅提升，將有效促進(jìn)儲(chǔ)層構(gòu)型建模技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

4 結(jié)束語(yǔ)

系統(tǒng)介紹了曲流河儲(chǔ)層構(gòu)型建模方法的研究進(jìn)展，將目前已有的各種側(cè)積夾層建模方法歸納為基于面的建模方法、網(wǎng)格隨機(jī)建模方法及等效表征方法3大類(lèi)。對(duì)當(dāng)前曲流河儲(chǔ)層構(gòu)型建模方法存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，指出當(dāng)前曲流河儲(chǔ)層構(gòu)型建模存在井區(qū)地下構(gòu)型模式過(guò)于簡(jiǎn)化、點(diǎn)壩內(nèi)部構(gòu)型不確定性表征研究不足等問(wèn)題。在詳細(xì)分析當(dāng)前曲流河儲(chǔ)層構(gòu)型建模方法及存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，指出多種建模方法綜合、高效數(shù)值模擬器的研發(fā)和應(yīng)用等是其重要發(fā)展趨勢(shì)。