成熟探區(qū)相控油藏儲(chǔ)集體精細(xì)表征與產(chǎn)能劈分

鮑志東 李忠誠 陳 栗 吳 凡 牛 博 魏兆勝 王振軍 封從軍 周新茂 張 莉 臧東升 李泉泉 劉 銳 萬 譜 李 磊

（ 1中國石油大學(xué)（北京）油氣資源與探測(cè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2中國石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院；3中國石油吉林油田公司；4西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系；5中國石油勘探開發(fā)研究院；6長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院 ）

0 引言

在中國東部的油氣成熟探區(qū)，油田大多已經(jīng)進(jìn)入高含水開發(fā)階段，普遍存在采出程度較高、剩余油較分散等現(xiàn)象[1-2]。傳統(tǒng)的石油地質(zhì)研究已難以滿足油田開發(fā)生產(chǎn)的需求，急需探索更精細(xì)的相控油藏儲(chǔ)集體精細(xì)表征與產(chǎn)能劈分技術(shù)，進(jìn)而推動(dòng)三維建模、流動(dòng)單元及開發(fā)調(diào)剖的精細(xì)化發(fā)展[3-8]。

中國大部分油氣田儲(chǔ)集體為陸相碎屑巖，在這些碎屑巖中，河流相和三角洲相儲(chǔ)量占比超過總儲(chǔ)量的2/3。因此，河流—三角洲相儲(chǔ)層是中國油氣挖潛的主力標(biāo)的[9]。本文以中國東部典型油氣成熟探區(qū)的油田為例，解剖河流—三角洲相儲(chǔ)集體的單砂體及內(nèi)部構(gòu)型，探索儲(chǔ)層的精細(xì)三維表征與產(chǎn)能劈分技術(shù)，支撐油田開發(fā)后期的調(diào)剖及挖潛工作。

1 儲(chǔ)集體精細(xì)表征

儲(chǔ)集體的精細(xì)表征，對(duì)于曲流河相儲(chǔ)層，需要區(qū)分曲流河內(nèi)的點(diǎn)壩與廢棄河道；對(duì)于三角洲相儲(chǔ)層，則需先行對(duì)單期分流河道及水下分流河道等儲(chǔ)集體進(jìn)行識(shí)別[10-12]。

1.1 單砂體級(jí)次的平面分布

平面上，單砂體級(jí)次的砂體組合在不同沉積環(huán)境具有不同的樣式?？傮w上，曲流河單砂體以高彎度廢棄河道切割連續(xù)點(diǎn)壩為主要特征；三角洲平原亞相的單砂體與曲流河的類似，三角洲前緣亞相單砂體則以水下分流河道向前不斷分叉為主要形態(tài)。

1.1.1 曲流河單砂體平面分布

點(diǎn)壩及少量廢棄河道是曲流河相儲(chǔ)集體的重要儲(chǔ)集單元。研究表明，曲流河的單砂體分布，隨著可容納空間的減小及相應(yīng)的自沉積旋回演化，可分為點(diǎn)狀、窄帶狀、寬帶狀、鱗片狀等不同分布形式(圖1)[13]，也可分為簡(jiǎn)單條帶狀和復(fù)雜連片狀兩種。簡(jiǎn)單條帶狀沉積一般呈點(diǎn)狀—窄帶狀，由較順直的河道側(cè)向加積形成，其在平面上主要圍繞廢棄河道、點(diǎn)壩大曲率擺動(dòng)，而其中廢棄河道按照其分布模式可分為串溝型(C形)、頸切型（O形）、決口改道型（S形）3種類型[14]。復(fù)雜連片狀沉積一般呈寬帶狀—鱗片狀，表明曲流河河道經(jīng)過多期演化，已被嚴(yán)重復(fù)雜化，廢棄河道主要呈彎月形牛軛湖狀間斷分布，連續(xù)的廢棄河道難以識(shí)別。

圖1 曲流河點(diǎn)壩分布形式演化圖[13]Fig.1 Distribution and evolution of point bar in meandering river system [13]

1.1.2 淺水三角洲單砂體平面分布

松遼盆地、渤海灣盆地、鄂爾多斯盆地等多發(fā)育淺水三角洲沉積[15-20]。本文以松遼盆地南部的淺水三角洲儲(chǔ)集體為對(duì)象開展研究。張昌民等基于現(xiàn)代沉積，將淺水湖盆三角洲劃分為兩種類型[21]。第一種為分流河道型淺水三角洲，其主體骨架呈明顯的枝杈狀，三角洲呈現(xiàn)窄條狀特征，不發(fā)育廣闊的三角洲平原亞相；第二種為分流沙壩型淺水三角洲，其單砂體中的分流沙壩是主要的儲(chǔ)集砂體，主要呈現(xiàn)朵狀、坨狀，這種類型的三角洲其前緣亞相不甚發(fā)育。上述兩種三角洲構(gòu)成了淺水三角洲類型的主體。朱筱敏等研究發(fā)現(xiàn)，分流河道型三角洲更易形成于干旱環(huán)境中，在濕潤氣候下則會(huì)形成分流沙壩型淺水三角洲[22]。

呂曉光等于2003年對(duì)大慶油田三角洲前緣亞相席狀砂的幾何形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了較精細(xì)的解剖，把前緣亞相儲(chǔ)集體骨架結(jié)構(gòu)分為5種類型，建立了前緣亞相帶7種類型砂體的地質(zhì)模型[23]?！笆濉逼陂g，以大慶油田為依托，周新茂等開展了基于三角洲分流河道微相的砂體精細(xì)刻畫工作，將三角洲水下分流河道分為復(fù)合型分流河道、寬帶狀分流河道、交織狀分流河道、分叉枝狀分流河道、干枝狀分流河道、窄條帶連續(xù)分流河道、斷續(xù)孤立型分流河道7種類型，并詳述了各種分流河道的平面展布特點(diǎn)[14，24]。上述研究較好地展示了三角洲的平面沉積模式。

1.2 單砂體疊置樣式及識(shí)別標(biāo)志

1.2.1 垂向疊置樣式及識(shí)別標(biāo)志

封從軍等根據(jù)湖平面升降變化及可容納空間大小(圖2a)將單砂體在垂向上劃分為4種疊置關(guān)系：分離式、疊加式、切疊式、全切式[25]。

分離式是指泥巖等細(xì)粒沉積物在垂向上分隔兩期單砂體，兩期單砂體本身沒有接觸，該類型疊置砂體主要在湖平面上升晚期和下降早期常見，測(cè)井曲線主要顯示為兩個(gè)明顯分離的箱形特征（圖2b）。疊加式是指在垂向上兩期單砂體有接觸，但是后期形成的單砂體對(duì)早期形成的單砂體并沒有明顯的侵蝕、沖刷作用，該疊置類型的砂體在湖平面上升的中、晚期和下降的早、中期常見， 測(cè)井曲線主要表現(xiàn)為兩個(gè)鐘形或箱形特征曲線之間具有明顯回返（圖2b）。切疊式是指后期形成的單砂體在垂向上對(duì)早期形成的單砂體有明顯的侵蝕、沖刷作用，該疊置類型的砂體多發(fā)育于湖平面上升的早、中期和下降的中、晚期， 測(cè)井曲線主要表現(xiàn)為兩個(gè)鐘形或箱形特征曲線之間具有輕度回返，通常上部的厚度明顯比下部的更厚（圖2b）。全切式是指早期形成的單砂體被后期發(fā)育的單砂體全部侵蝕、沖刷掉，早期砂體消失，常發(fā)育于湖平面上升的早期和下降的晚期，測(cè)井曲線主要表現(xiàn)為在兩期單砂體切疊處，顯示為一個(gè)單獨(dú)的鐘形或箱形特征，厚度較大；而在兩期單砂體沒有切疊處，曲線雖然也顯示為一個(gè)單獨(dú)的鐘形或箱形特征，但厚度較?。▓D2b）。因此，根據(jù)鉆井測(cè)井曲線特征可以對(duì)上述不同類型疊置關(guān)系進(jìn)行有效識(shí)別。

圖2 單砂體垂向疊置樣式及識(shí)別標(biāo)志[25]Fig.2 Vertical superposition pattern of single sand body and identification marks [25]

1.2.2平面組合特征及識(shí)別標(biāo)志

平面上，河流相單砂體儲(chǔ)層的接觸樣式可分為5種類型：間灣接觸、堤岸接觸、對(duì)接式、側(cè)切式和替代式(圖3)[25]。間灣接觸是指兩個(gè)單砂體彼此不接觸，單砂體之間為水下分流間灣沉積。由于水下分流間灣主要為泥巖，所以兩個(gè)單砂體之間不連通，各自形成獨(dú)立的滲流體系，在砂體處，測(cè)井曲線顯示為一個(gè)單獨(dú)的鐘形或箱形特征，而在水下分流間灣處曲線偏水平低幅度。堤岸接觸是指兩個(gè)單砂體彼此不接觸，單砂體之間為水下天然堤沉積。由于水下天然堤主要為粉砂巖或泥質(zhì)粉砂巖，所以兩個(gè)單砂體之間為弱連通或不連通，在河道位置，測(cè)井曲線顯示為一個(gè)單獨(dú)的鐘形或箱形特征，而在水下天然堤發(fā)育處曲線呈現(xiàn)低幅鋸齒狀。對(duì)接式是指兩個(gè)單砂體彼此對(duì)接，單砂體之間的切疊關(guān)系不明顯。由于兩個(gè)單砂體之間接觸部分較少，所以為弱連通或不連通，測(cè)井響應(yīng)特征為：河道位置，測(cè)井曲線顯示為單獨(dú)的鐘形或箱形特征，但是不同的單砂體其對(duì)應(yīng)的鐘形或箱形曲線的厚度可能不同。側(cè)切式是指后期形成的單砂體對(duì)早期形成的單砂體有明顯的沖刷、切割作用，所以連通性較好，可以形成油氣滲流的通道。替代式是指后期形成的單砂體完全把早期形成的單砂體沖刷、侵蝕掉，在兩個(gè)單砂體重疊的地方?jīng)]有留下早期形成的單砂體的痕跡。雖然在局部，后期形成的單砂體完全替代了早期形成的單砂體，但是在其他部位兩個(gè)單砂體之間有接觸的部分，兩個(gè)單砂體間的連通性較好。其測(cè)井響應(yīng)特征為河道處呈單獨(dú)的鐘形或箱形特征，但是二者存在高程及厚度的差異(圖3b)。

圖3 單砂體平面接觸樣式及識(shí)別標(biāo)志[25]Fig.3 Lateral contact pattern of single sand body and identification marks [25]

1.3 單砂體解剖實(shí)例

以松遼盆地南部扶余油田典型區(qū)塊泉頭組四段扶余油層為例，對(duì)研究區(qū)內(nèi)儲(chǔ)層單砂體在平面及垂向上進(jìn)行劃分。研究區(qū)主要發(fā)育三角洲平原亞相分流河道微相及三角洲前緣亞相水下分流河道微相。單砂體劃分的關(guān)鍵是確定不同單砂體的垂向及橫向邊界，針對(duì)三角洲平原分流河道，根據(jù)河道間沉積、廢棄河道及高程差異、厚度差異等標(biāo)志對(duì)復(fù)合砂體進(jìn)行區(qū)分(圖4)；針對(duì)三角洲前緣水下分流河道，則依據(jù)水下分流間灣、水下天然堤及厚—薄—厚特征、厚度差異等標(biāo)志進(jìn)行識(shí)別(圖5)。完成研究區(qū)曲流河和三角洲沉積的單一成因砂體的精細(xì)刻畫，如圖6所示，研究區(qū)三角洲平原以發(fā)育點(diǎn)壩及廢棄河道為主要特點(diǎn)；三角洲前緣主要發(fā)育水下分流河道，其呈枝狀向前推進(jìn)。

圖4 三角洲平原分流河道平面識(shí)別標(biāo)志Fig.4 Identification mark of lateral distribution of distributary channel of delta plain facies

圖5 三角洲前緣水下分流河道平面識(shí)別標(biāo)志Fig.5 Identification mark of lateral distribution of distributary channel of delta front facies

圖6 三角洲平原和三角洲前緣河道單砂體解剖實(shí)例Fig.6 Anatomical example of single channel sand body of delta plain and delta front systems

2 儲(chǔ)層內(nèi)部構(gòu)型表征

儲(chǔ)層構(gòu)型，也稱為儲(chǔ)層建筑結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)層建筑構(gòu)型等，是指儲(chǔ)集體內(nèi)部不同級(jí)次構(gòu)成單元的形態(tài)、規(guī)模、方向及其疊置關(guān)系，體現(xiàn)了儲(chǔ)集體內(nèi)部的層次與結(jié)構(gòu)性[26-29]。對(duì)于單砂體而言，其內(nèi)部構(gòu)型屬于Maill級(jí)次劃分的第三級(jí)次[9-10，30]。

2.1 構(gòu)型分布

曲流河具有鮮明的側(cè)積沉積特征。在曲流河沉積中，點(diǎn)壩由若干周期性側(cè)向增長的側(cè)積層、側(cè)積體通過疊置組合而成。其中側(cè)積層是周期性水動(dòng)力減弱形成的細(xì)粒披覆沉積，對(duì)應(yīng)Maill的三級(jí)構(gòu)型界面，為點(diǎn)壩內(nèi)最重要的沉積夾層，與側(cè)積體間隔分布 (圖7)[9，12，31-32]。

圖7 曲流河河道及三角洲平原分流河道側(cè)積層分布模式(據(jù)文獻(xiàn)[12]修改)Fig.7 Distribution patterns of lateral accretion layers of meandering river channel and delta plain distributary channel systems (modified after reference [12])

三角洲相儲(chǔ)層的構(gòu)型研究尚在進(jìn)一步推進(jìn)。不同學(xué)者根據(jù)露頭、地下儲(chǔ)層研究建立了不同的三角洲（水下）分流河道構(gòu)型模式。封從軍等[33]研究表明，三角洲前緣水下分流河道微相是前積體縱向上呈逐層累進(jìn)形成，并根據(jù)這些前積體的疊置形態(tài)將其劃分成進(jìn)積型、退積型和加積型3種，分別對(duì)應(yīng)水退、水進(jìn)及水平面波動(dòng)與供給速率保持均衡的3種沉積環(huán)境(圖8)，前積層分布在前積體前側(cè)面，隔開不同前積體，是三角洲前緣水下分流河道內(nèi)部重要的沉積夾層。前積層在縱向上呈緩前傾的形態(tài)特征，而在橫向上，則主要展示出近水平的截面形態(tài)(圖9)。根據(jù)前積層留存程度的不同，可將其分為保留型、破壞型及混合型3 種 (圖8)[33]。

圖8 三角洲前緣水下分流河道前積層分布模式[29]Fig.8 Distribution pattern of foreset layers of distributary channel of delta plain facies [29]

圖9 三角洲前緣水下分流河道的前積層露頭剖面Fig.9 Outcrop section of foreset layers of distributary channel of delta front facies

2.2 儲(chǔ)集體三維構(gòu)型分析

曲流河河道及三角洲平原分流河道的點(diǎn)壩構(gòu)型要素包括側(cè)積層與側(cè)積體；三角洲前緣水下分流河道的構(gòu)型要素則為前積層及與之對(duì)應(yīng)的前積體。儲(chǔ)集體三維構(gòu)型分析的實(shí)質(zhì)是對(duì)側(cè)積體規(guī)模（寬度）、前積層與側(cè)積層產(chǎn)狀（傾角）的定量化計(jì)算。

2.2.1 側(cè)積層產(chǎn)狀

針對(duì)點(diǎn)壩內(nèi)部側(cè)積層產(chǎn)狀的表征，已積累一定的研究成果[6-10，34-35]，形成了系列定量化計(jì)算方法。

（1）巖心直描法。

巖心觀察是識(shí)別點(diǎn)壩內(nèi)部泥質(zhì)夾層的一種直觀、可靠的方法，可根據(jù)側(cè)積泥質(zhì)夾層與取心段取到最近一期洪泛泥巖之間的夾角進(jìn)行求取。

（2）地層傾角測(cè)井法。

地層傾角測(cè)井處理后的成果圖可以清晰地反映地層及沉積構(gòu)造的產(chǎn)狀、量化斷層的傾角、識(shí)別裂縫等，利用地層傾角測(cè)井資料可以定量計(jì)算側(cè)積泥質(zhì)夾層產(chǎn)狀[14，36]。

（3）對(duì)子井法。

利用研究區(qū)內(nèi)兩口或幾口對(duì)子井，通過拉平其頂面層，可以對(duì)其內(nèi)部側(cè)積泥質(zhì)夾層產(chǎn)狀進(jìn)行計(jì)算。需要注意的是，選取的對(duì)子井在側(cè)積層延伸方向的有效距離應(yīng)小于或等于側(cè)積體的寬度，以確保兩口井的夾層連線為同一夾層。

圖10為松遼盆地南部吉林油田楊大城子組曲流河河道儲(chǔ)層的一個(gè)研究實(shí)例。Z10-50.1井與Z+10-50井為研究區(qū)的一組對(duì)子井，兩井直線距離l1為72m，兩側(cè)積層間砂巖厚度h為5m，利用三角函數(shù)關(guān)系可知，該處側(cè)積層產(chǎn)狀α為3.97°。由于對(duì)子井連線往往與側(cè)積層傾向呈一定角度，因此，上述計(jì)算結(jié)果僅僅為Z10-50.1井、Z+10-50井的視傾角，可通過公式（1）進(jìn)行轉(zhuǎn)換，如圖10(c)所示，Z10-50.1井、Z+10-50井連線與該側(cè)積層法線交角β為32°，換算真傾角θ為4.67°。

圖10 對(duì)子井法計(jì)算點(diǎn)壩中側(cè)積層產(chǎn)狀示意圖Fig.10 Schematic diagram of occurrence calculation of lateral accretion layers in point bar by pair well method

（4）經(jīng)驗(yàn)公式法。

經(jīng)驗(yàn)公式法是目前側(cè)積層產(chǎn)狀定量化表征中應(yīng)用較多的方法。Leeder等收集了107個(gè)河流實(shí)例，對(duì)高彎度曲流河進(jìn)行研究，通過對(duì)比分析，建立了高彎度條件下點(diǎn)壩內(nèi)部側(cè)積層傾角的計(jì)算公式[37]：

式中W——河道滿岸寬度，m；

h——河道滿岸深度，m。

周銀邦等通過分析國內(nèi)外12個(gè)較為完整的曲流河河道露頭和現(xiàn)代沉積，建立了側(cè)積層傾角與寬深比的相關(guān)關(guān)系[31，34]：

式中d——河道寬深比。

劉站立等通過對(duì)鄂爾多斯盆地中生代曲流河沉積露頭進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，擬合出了曲流河點(diǎn)壩砂體寬度與側(cè)積層傾角的關(guān)系[35]：

式中y——單一河道單元砂體寬度，m。

綜上所述，利用經(jīng)驗(yàn)公式也可對(duì)側(cè)積層產(chǎn)狀進(jìn)行定量化計(jì)算。然而，由于地下儲(chǔ)層的復(fù)雜性和不同方法之間的計(jì)算誤差，依靠單一方法計(jì)算結(jié)果往往存在誤差，需要多種方法相結(jié)合，進(jìn)行綜合判定。

2.2.2 側(cè)積體規(guī)模

（1）水平井測(cè)量法。

目前，依靠水平井識(shí)別側(cè)積體寬度最為可靠。由于側(cè)積層物性較差，在水平井測(cè)井過程中會(huì)造成電阻率曲線產(chǎn)生輕微回返現(xiàn)象，因此可以利用該類回返特征對(duì)側(cè)積層進(jìn)行識(shí)別，兩個(gè)曲線回返之間的砂體可以被識(shí)別為一個(gè)完整的側(cè)積體。圖11為吉林油田楊大城子組曲流河研究實(shí)例，研究區(qū)內(nèi)鉆遇水平井CP-37井，根據(jù)測(cè)井顯示結(jié)果，CP-37井可以識(shí)別出3個(gè)側(cè)積層、2段側(cè)積體，側(cè)積層間距分別為82m、100m。

圖11 水平井確定側(cè)積層產(chǎn)狀Fig.11 Occurrence calculation of lateral accretion layer in horizontal well

（2）經(jīng)驗(yàn)公式法。

基于對(duì)澳大利亞干燥—半潮濕地區(qū)36條穩(wěn)定河流的研究，前人建立了反映河水深度、側(cè)積體寬度及曲流河曲率等關(guān)系的水動(dòng)力參數(shù)公式[38]。研究表明，側(cè)積體規(guī)模為河道滿岸寬度的2/3，因此利用經(jīng)驗(yàn)公式，也可對(duì)側(cè)積體規(guī)模進(jìn)行定量化計(jì)算。

2.2.3 前積層產(chǎn)狀

目前，主要利用對(duì)子井法對(duì)前積層產(chǎn)狀進(jìn)行測(cè)量，如圖12所示，D7-8.4井與D7-9井為兩口對(duì)子井，兩井直線距離l1為118m，兩前積層間砂巖厚度h1為2.3m，利用三角函數(shù)關(guān)系可知，該處前積層產(chǎn)狀α為1.12°。根據(jù)圖12可知該視傾角往往與前積層真傾角呈一定角度，因此，通過轉(zhuǎn)換可知該處前積層真傾角θ為1.19°。

圖12 對(duì)子井法確定前積層產(chǎn)狀Fig.12 Occurrence calculation of lateral accretion layer by pair well method

通過確定側(cè)積層和前積層產(chǎn)狀、側(cè)積體規(guī)模等定量化地質(zhì)參數(shù)，結(jié)合曲流河、三角洲總體沉積特征，可完成對(duì)單砂體內(nèi)部構(gòu)型的三維精細(xì)刻畫。需要注意的是，側(cè)積層、前積層的延展范圍是刻畫的重點(diǎn)。露頭及現(xiàn)代沉積研究顯示，點(diǎn)壩內(nèi)部側(cè)積層延展范圍一般占點(diǎn)壩厚度的2/3，而分流河道延展范圍則受沉積環(huán)境的影響具有較大差異，應(yīng)根據(jù)前積層的保留程度（保留型、破壞型及混合型）確定不同的延展范圍。

3 構(gòu)型級(jí)別三維地質(zhì)建模

精細(xì)構(gòu)型解剖成果需要對(duì)應(yīng)精細(xì)的構(gòu)型模型進(jìn)行表征，因此，如何在模型中對(duì)3級(jí)構(gòu)型界面進(jìn)行精準(zhǔn)表征成為儲(chǔ)層建模領(lǐng)域的熱點(diǎn)[39-41]。早期構(gòu)型建模通常采用序貫指示與人機(jī)交互的方法，由于工作量大，模型表征中存在不確定的因素[42]；后續(xù)，不斷有學(xué)者提出二次網(wǎng)格加密法，以及基于沉積過程模擬、多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)、基于空間矢量模擬和層次約束下基于象元的隨機(jī)模擬等一系列方法[43-46]，這些方法與理論促進(jìn)了儲(chǔ)層構(gòu)型建模的發(fā)展。目前主流建模方法主要利用網(wǎng)格來表征模型中的夾層。以點(diǎn)壩模型為例，由于側(cè)積層厚度的限制，必然會(huì)造成網(wǎng)格數(shù)量的急劇膨脹，動(dòng)輒千萬甚至上億的網(wǎng)格讓數(shù)模工作難以為繼，而對(duì)模型進(jìn)行粗化，則無法保存?zhèn)确e層的完整形態(tài)，以上困惑是制約點(diǎn)壩側(cè)積體模型在油田開發(fā)生產(chǎn)中進(jìn)行廣泛應(yīng)用的瓶頸所在[47-48]。

3.1 基于多級(jí)構(gòu)型界面約束的建模方法

基于上述分析，探索了一種基于多級(jí)構(gòu)型界面約束的建模方法[48]。該方法基于界面和構(gòu)型要素的疊置關(guān)系，采用多級(jí)界面約束和設(shè)置非均質(zhì)網(wǎng)格等技術(shù)，建立構(gòu)型模型，是對(duì)河流相構(gòu)型建模方法的一種新的補(bǔ)充。

以點(diǎn)壩側(cè)積層模型為例，首先根據(jù)研究區(qū)精細(xì)三維構(gòu)型分析結(jié)果，將反映點(diǎn)壩沉積過程的關(guān)鍵地質(zhì)參數(shù)作為約束條件，計(jì)算點(diǎn)壩內(nèi)部各類構(gòu)型要素的空間坐標(biāo)，將計(jì)算結(jié)果數(shù)字化導(dǎo)入建模軟件，進(jìn)而生成各類構(gòu)型要素的頂?shù)捉缑?圖13a)；然后利用構(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，并按照其空間疊置順序在點(diǎn)壩內(nèi)部依次進(jìn)行封裝組合(圖13b)；最后在側(cè)積層、側(cè)積體內(nèi)部分別進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)分(圖13c)；因?yàn)椴煌瑐?cè)積層、側(cè)積體之間由相關(guān)界面分隔，可以在粗化處理時(shí)針對(duì)不同封隔體建立不同的網(wǎng)格精度，有效解決模型網(wǎng)格數(shù)量與側(cè)積層精度之間的矛盾(圖13d)。

圖13 多級(jí)構(gòu)型界面約束建立單一點(diǎn)壩構(gòu)型模型[48]Fig.13 Single point bar architecture modeling constrained by multi-level architecture interface [48]

相比傳統(tǒng)構(gòu)型建模方法，該方法具有下列優(yōu)勢(shì)：

（1）建立的是地下原型模型，能夠模擬地下儲(chǔ)層的微小變化，模型的每個(gè)夾層均能與測(cè)井曲線準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)，高度還原了地下真實(shí)構(gòu)造的特點(diǎn)。

（2）利用構(gòu)型界面對(duì)側(cè)積層、側(cè)積體進(jìn)行分別建模，因而可以通過分級(jí)粗化的理念，分別對(duì)側(cè)積層、側(cè)積體施以不同的網(wǎng)格密度，大幅減少模型的網(wǎng)格數(shù)量 (圖13c、d)。

（3）該方法具有廣泛的適用性，可應(yīng)用于地質(zhì)成因上具有層次性的多種類型儲(chǔ)層模型的構(gòu)建。如圖14所示，分別為該方法針對(duì)辮狀河心灘、三角洲分流河道、灘壩、河口壩等儲(chǔ)層建立的概念和實(shí)體模型[49]。

圖14 不同類型儲(chǔ)層構(gòu)型建模應(yīng)用實(shí)例Fig.14 Application examples of architecture modeling for different types of reservoirs

3.2 復(fù)合點(diǎn)壩構(gòu)型模型建立與剩余油分析

3.2.1 復(fù)合點(diǎn)壩構(gòu)型模型建立

建模實(shí)例位于渤海灣盆地埕寧隆起石臼坨凸起中部，研究層位位于明化鎮(zhèn)組Ⅲ段2組，主要發(fā)育曲流河沉積儲(chǔ)層。

利用上述方法，首先將不同點(diǎn)壩在復(fù)合河道內(nèi)部進(jìn)行重組疊合，建立油田實(shí)際曲流河復(fù)合點(diǎn)壩構(gòu)造及巖相模型。如圖15a所示，巖相模型主要采用確定性模擬和隨機(jī)模擬相結(jié)合的方式進(jìn)行構(gòu)建。在廢棄河道與側(cè)積體內(nèi)部，主要采取確定性模擬方法定義其中的優(yōu)勢(shì)巖相。點(diǎn)壩內(nèi)部側(cè)積體與泛濫平原，則采用適用于小井距、能較好模擬復(fù)雜各向異性的序貫指示模擬方法，對(duì)其內(nèi)部砂巖分布規(guī)律進(jìn)行有效表征。然后，以巖相模型作為相控條件的約束模型，采用穩(wěn)定性好、建立在克里格正態(tài)轉(zhuǎn)換原理基礎(chǔ)上的序貫高斯方法，建立相關(guān)三維屬性模型(圖15b)。在模擬過程中，側(cè)積層、側(cè)積體對(duì)應(yīng)的巖性、物性數(shù)據(jù)嚴(yán)格按照已知井上數(shù)據(jù)，通過設(shè)置合理的變差函數(shù)，保證最終模型的各級(jí)構(gòu)型單元能得到準(zhǔn)確展示。

如圖15所示，曲流河內(nèi)部各種沉積單元得到了準(zhǔn)確的表征。曲流河廢棄河道彎曲特征明顯，點(diǎn)壩與廢棄河道呈側(cè)向接觸。在點(diǎn)壩砂體內(nèi)部發(fā)育側(cè)積層，側(cè)積層平面弧形特征和剖面傾斜形態(tài)得到了很好的再現(xiàn)?？紤]數(shù)值模擬過程中需要對(duì)網(wǎng)格總量進(jìn)行控制（通常不超過100×104個(gè)），采用非均勻粗化理念對(duì)構(gòu)型模型進(jìn)行粗化處理，即通過界面約束，分別對(duì)側(cè)積層、側(cè)積體施加不同的網(wǎng)格密度，確保在粗化砂體模型的同時(shí)保留側(cè)積層的完整形態(tài)（圖15）。粗化后的模型在保證相關(guān)廢棄河道、點(diǎn)壩、側(cè)積層精準(zhǔn)展示的同時(shí)，大幅縮減了網(wǎng)格數(shù)量，總有效網(wǎng)格數(shù)為72×104個(gè)。實(shí)現(xiàn)了以較小網(wǎng)格數(shù)還原地下構(gòu)型分布樣式，為油藏?cái)?shù)值模擬、剩余油分布預(yù)測(cè)提供了模型基礎(chǔ)。

圖15 曲流河復(fù)合點(diǎn)壩儲(chǔ)層構(gòu)型建模實(shí)例[24]Fig.15 Example of reservoir architecture model of composite point bars of meandering river system [24]

3.2.2 剩余油分析

建立儲(chǔ)集體構(gòu)型模型的最終目的是分析和挖掘剩余油。為此，本文利用數(shù)值模擬方法對(duì)目標(biāo)砂體開展剩余油分析研究。數(shù)值模擬結(jié)果表明，由于合理的網(wǎng)格數(shù)量和類型，新方法建立的模型具有較好的運(yùn)算速度和收斂性，適用于油田工業(yè)化生產(chǎn)中反復(fù)多次的歷史擬合計(jì)算。研究表明，在油田開發(fā)過程中，注入水并不會(huì)像傳統(tǒng)意義上認(rèn)為的呈擴(kuò)散狀，而明顯地受各級(jí)構(gòu)型界面的遮擋影響。剩余油分布主要表現(xiàn)為以下特點(diǎn)：

（1）在不同點(diǎn)壩之間，主要受廢棄河道遮擋作用影響，井網(wǎng)不完善處存在剩余油。如圖16所示，與點(diǎn)壩1、點(diǎn)壩2相比，點(diǎn)壩3、點(diǎn)壩4缺少注水井，所以油田開采末期仍然存在大量剩余油。

（2）在單一點(diǎn)壩內(nèi)部，剩余油分布主要受3級(jí)構(gòu)型界面（側(cè)積層）分布的影響。主要體現(xiàn)為在垂向上，注入水沿底部驅(qū)替，儲(chǔ)層上部殘余剩余油。而在平面上，注入水優(yōu)先沿著側(cè)積層的水平走向進(jìn)行驅(qū)替，然后再逐一擴(kuò)展到相鄰的側(cè)積體中。因此，在平面上剩余油更多受注采井網(wǎng)條件限制，離注水井垂直側(cè)積層走向距離最遠(yuǎn)且沒有采油井鉆遇的側(cè)積體中上部，存在著較豐富的剩余油（圖16b、d）。

圖16 點(diǎn)壩構(gòu)型界面對(duì)儲(chǔ)層剩余油分布的影響Fig.16 Influence of point bar architecture interface on the distribution of remaining oil

4 基于單砂體產(chǎn)能劈分及調(diào)剖

4.1 多層合采產(chǎn)能劈分技術(shù)

中國東部許多老油田雖然在平面上已經(jīng)進(jìn)入單砂體研究階段，但垂向上依舊存在大量的多層合采現(xiàn)象。因此，對(duì)目標(biāo)區(qū)油水井進(jìn)行單砂體級(jí)別的注采劈分量化，厘清砂體級(jí)次儲(chǔ)層及其動(dòng)用狀況，從而指導(dǎo)剩余油的量化表征及大孔道等輸導(dǎo)層識(shí)別，且對(duì)下一步開展挖潛措施調(diào)整、提高采收率等工作有著重要的指導(dǎo)意義。

對(duì)于多層合采的研究主要集中在井下管柱設(shè)計(jì)及多層合采方式等方面，產(chǎn)能劈分技術(shù)的研究較少，前期研究大多拘泥于單一方法，且選取的參數(shù)不夠全面?；谇捌谘芯砍晒?，本文提出多參數(shù)相結(jié)合的產(chǎn)能劈分技術(shù)。

常用的產(chǎn)能劈分方法主要有：動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料法、有效厚度法、KH或KH/μ法、動(dòng)態(tài)劈分方程法、滲流系數(shù)劈分法及數(shù)值模擬法等。不同方法具有各自優(yōu)點(diǎn)與應(yīng)用場(chǎng)景，同時(shí)對(duì)應(yīng)著各自的局限。本文基于單砂體刻畫，進(jìn)而探索單砂體產(chǎn)能劈分要素，整合油藏類型及測(cè)試資料數(shù)據(jù)，優(yōu)選合適的劈分方案，最后利用數(shù)值模擬方法進(jìn)行檢驗(yàn)與修正。

首先，是對(duì)單砂體的精準(zhǔn)劃分與精細(xì)刻畫，這是多層合采產(chǎn)能劈分的前提與基礎(chǔ)。其次，是對(duì)不同單砂體產(chǎn)能劈分要素的探索。影響產(chǎn)能劈分的因素主要包括：分層、砂體厚度、孔隙度、滲透率、含油飽和度及井網(wǎng)樣式等靜態(tài)要素，以及射孔、油水井生產(chǎn)、產(chǎn)吸剖面、生產(chǎn)措施、連通及壓力等動(dòng)態(tài)參數(shù)。

在具體工作中，首先需要對(duì)研究區(qū)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行解析，完善相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

然后，結(jié)合油藏類型及測(cè)試資料數(shù)據(jù)，優(yōu)選出最合適的方法。如圖17所示，針對(duì)測(cè)試資料齊全的井區(qū)，可以采用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)直接進(jìn)行劈分；針對(duì)無測(cè)試資料或測(cè)試資料不全的區(qū)塊，則根據(jù)油藏發(fā)育類型，選擇對(duì)應(yīng)最為適合的2種或3種劈分方案，計(jì)算單井不同層位（單砂體級(jí)次）的注采液量。將不同計(jì)算方法所得結(jié)果進(jìn)行加權(quán)平均，完成相關(guān)產(chǎn)能劈分。

圖17 根據(jù)油藏類型和測(cè)試資料數(shù)據(jù)進(jìn)行方法優(yōu)選Fig.17 Production capacity splitting method selection based on oil reservoir types and well test data

最后，借助數(shù)值模擬方法進(jìn)行驗(yàn)證。相對(duì)于前述劈分方法，數(shù)值模擬方法能較好再現(xiàn)油田開發(fā)歷史，長時(shí)間尺度上精度較高；可計(jì)算單井分層儲(chǔ)量，展示不同開發(fā)時(shí)期水驅(qū)規(guī)律及剩余油分布。因此，可以通過將生產(chǎn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入粗化后的模型中，在模型基礎(chǔ)上進(jìn)行歷史擬合工作，主要包括儲(chǔ)量擬合與歷史數(shù)據(jù)擬合等，通過模擬運(yùn)算，發(fā)現(xiàn)不匹配之處，再對(duì)模型進(jìn)行修正，逐一擬合數(shù)據(jù)。最終以數(shù)值模擬劈分結(jié)果為參照，逐層校正先前劈分結(jié)果。

4.2 產(chǎn)能劈分實(shí)例

圖18為產(chǎn)能劈分的一個(gè)研究實(shí)例，研究區(qū)位于松遼盆地南部扶新隆起帶，研究層位為扶余—楊大城子油層。首先，在垂向上，實(shí)現(xiàn)單砂體級(jí)別的層位細(xì)分。研究區(qū)屬于單一儲(chǔ)層發(fā)育的油藏，因此采用有效厚度法與KH法進(jìn)行產(chǎn)能劈分。在靜態(tài)地質(zhì)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)參照油水井生產(chǎn)、產(chǎn)吸剖面、生產(chǎn)措施、連通及壓力等動(dòng)態(tài)參數(shù)，借助吉林油田自主研發(fā)的Rsplit平臺(tái)實(shí)現(xiàn)單井產(chǎn)能劈分。在此基礎(chǔ)上，開展研究區(qū)數(shù)值模擬及歷史擬合工作，根據(jù)數(shù)值模擬運(yùn)算，確定單井單層產(chǎn)能劈分成果，以及單井單砂層剩余儲(chǔ)量。模擬產(chǎn)量與實(shí)際產(chǎn)液剖面結(jié)果對(duì)比，誤差率小于10%，模型擬合精度較好。

圖18 數(shù)值模擬法劈分單井產(chǎn)量Fig.18 Production splitting in single well by numerical simulation method

最后，針對(duì)傳統(tǒng)方法與數(shù)值模擬運(yùn)算結(jié)果，逐一擬合數(shù)據(jù)，針對(duì)二者數(shù)據(jù)相差較大的層位，需進(jìn)一步分析其連通關(guān)系，并結(jié)合儲(chǔ)層靜態(tài)分布特點(diǎn)，逐層校正先前劈分成果，最終實(shí)現(xiàn)研究區(qū)單井不同單砂層級(jí)別儲(chǔ)層的產(chǎn)能精準(zhǔn)劈分。

4.3 產(chǎn)能劈分結(jié)果指導(dǎo)調(diào)剖

根據(jù)單井單砂層刻畫與產(chǎn)能劈分結(jié)果，可采取下列措施進(jìn)行調(diào)剖挖潛：（1）針對(duì)局部單砂體有采無注區(qū)，對(duì)油井進(jìn)行轉(zhuǎn)注，提高注水效率；（2）針對(duì)整體動(dòng)用程度較低但分層產(chǎn)量平衡的單井進(jìn)行提液操作；（3）針對(duì)動(dòng)用程度較低的單砂體進(jìn)行補(bǔ)孔操作；（4）通過確定注水井水竄層位，進(jìn)行堵孔作業(yè)。

5 結(jié)論

基于單砂體沉積特征，提出了曲流河及三角洲（水下）分流河道儲(chǔ)集砂體的4種垂向疊置樣式與5種平面組合關(guān)系，及其對(duì)應(yīng)的測(cè)井識(shí)別標(biāo)志?？偨Y(jié)了4種前積層、側(cè)積層產(chǎn)狀和兩種側(cè)積體規(guī)模定量計(jì)算方法，精細(xì)刻畫曲流河及三角洲分流河道儲(chǔ)層構(gòu)型特征。

探索出一種基于多級(jí)構(gòu)型界面約束的構(gòu)型建模方法，與傳統(tǒng)的網(wǎng)格約束不同，該方法綜合采用多級(jí)界面約束和設(shè)置非均質(zhì)網(wǎng)格技術(shù)，實(shí)現(xiàn)以較少量網(wǎng)格對(duì)構(gòu)型級(jí)別夾層的精細(xì)表征。通過解析常規(guī)產(chǎn)能劈分方法，探索單砂體產(chǎn)能劈分要素，提出了一種多參數(shù)相結(jié)合的產(chǎn)能劈分方案。