油藏內(nèi)部阻滲屏障等效表征方法探討—以渤海A 油田新近系為例

肖大坤

（1.海洋石油高效開(kāi)發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100028；2.中海油研究總院有限責(zé)任公司，北京 100028）

海上油田井點(diǎn)稀疏，開(kāi)發(fā)單元尺度較大[1-3]，地震資料在油藏精細(xì)表征中起到關(guān)鍵作用。然而，對(duì)于油藏內(nèi)部發(fā)育的大量小尺度阻滲屏障體，由于其低于地震資料分辨率，成果預(yù)測(cè)精度有限且存在不確定性，給精細(xì)表征帶來(lái)困難。

以渤海新近系淺水三角洲相儲(chǔ)層為例，其內(nèi)部發(fā)育多種構(gòu)成潛在阻滲屏障的地質(zhì)體，如分流間灣、廢棄分流河道等，井點(diǎn)鉆遇厚度多小于5 m，橫向展布在500 m 范圍內(nèi)。然而，海上三維地震資料在新近系（埋深約1 500 m）的分辨率10～15 m，難以準(zhǔn)確辨識(shí)這些阻滲屏障地質(zhì)體，并且油田開(kāi)發(fā)中后期常用的地質(zhì)建模網(wǎng)格參數(shù)多為25 m 左右，采用更小的網(wǎng)格體系將直接影響數(shù)值模擬的效率及收斂性，這些都是精細(xì)表征面臨的挑戰(zhàn)。針對(duì)類(lèi)似的問(wèn)題，開(kāi)展等效建模是主要的應(yīng)對(duì)方法。

1 儲(chǔ)層內(nèi)部阻滲屏障等效表征設(shè)想

前人在等效地質(zhì)建模方法方面已開(kāi)展了很多探索性研究，但是在等效標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置并不統(tǒng)一，因此表征方法也存在較大的差異[4-10]。筆者認(rèn)為，對(duì)于油田開(kāi)發(fā)后期階段來(lái)說(shuō)，“等效模型”意味著在預(yù)測(cè)開(kāi)發(fā)指標(biāo)、剩余油分布方面具有同等效果的地質(zhì)模型。基于這樣的設(shè)想，探索等效表征的方法，應(yīng)遵循如下基本的技術(shù)步驟：首先，通過(guò)構(gòu)建精細(xì)的、盡可能體現(xiàn)全部阻滲屏障地質(zhì)要素的原型機(jī)理模型；然后，優(yōu)選合適的等效建模方法及參數(shù)，構(gòu)建相對(duì)粗化的地質(zhì)模型；最后，以數(shù)值模擬為主要的實(shí)驗(yàn)手段，對(duì)粗、細(xì)兩個(gè)模型同時(shí)開(kāi)展數(shù)值模擬，如果其在預(yù)測(cè)開(kāi)發(fā)指標(biāo)及剩余油分布方面具有同等效果，則說(shuō)明粗模型具有等效的效果，而在這個(gè)過(guò)程中嘗試并采用的方法手段即為等效表征方法。

結(jié)合海上油田的油藏表征需求，等效表征需要解決兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：（1）如何利用確定的模型屬性近似反映模糊的地質(zhì)概念；（2）如何以相對(duì)大尺度的網(wǎng)格等效表征小尺度地質(zhì)信息。例如，淺水三角洲分流沙壩單元，一般橫向延展距離百米左右，沙壩之間多以廢棄河道沉積作為滲流屏障，而末期廢棄分流河道的寬度最大僅為十余米，導(dǎo)致沙壩彼此之間的連通程度多為“連而不通”或“通而不暢”的特點(diǎn)。相比之下，油田開(kāi)發(fā)中后期地質(zhì)建模的橫向網(wǎng)格多為25～50 m，二者難以做到匹配吻合。

這兩方面的問(wèn)題均涉及到表征精度與粗化程度之間的平衡：（1）油藏?cái)?shù)值模擬效率與地質(zhì)建模網(wǎng)格尺度關(guān)系密切，當(dāng)油田進(jìn)入開(kāi)發(fā)中后期時(shí)，精細(xì)建模后常常需要開(kāi)展模型粗化而喪失部分儲(chǔ)層的非均質(zhì)性信息，所以，利用大網(wǎng)格不可能詳盡地表征小尺度地質(zhì)信息；（2）用近似的具體手段表征相對(duì)模糊的地質(zhì)特征，受資料基礎(chǔ)詳實(shí)程度影響，由于基礎(chǔ)地質(zhì)研究不夠精細(xì)，只能構(gòu)建概念模式而無(wú)法量化。那么，如何利用簡(jiǎn)單、便捷的網(wǎng)格系統(tǒng)等效地表征出小尺度且不夠具體的概念模式，是本文闡述的重點(diǎn)。

2 阻滲屏障單因素等效方法機(jī)理研究

以淺水三角洲分流沙壩構(gòu)型單元為例，開(kāi)展等效機(jī)理研究，通過(guò)將分流沙壩構(gòu)型樣式簡(jiǎn)化為“底平頂凸”模式，不同沙壩之間的連通程度與阻滲屏障的樣式密切相關(guān)，具體表現(xiàn)在阻滲屏障的寬度及傾角參數(shù)。

2.1 阻滲屏障寬度的等效方法研究

參考現(xiàn)代沉積原型參數(shù)，設(shè)計(jì)單個(gè)分流沙壩規(guī)模為寬度250 m、厚度5 m、側(cè)翼傾角4°，如果分流沙壩側(cè)翼傾角保持不變，屏障寬度與屏障樣式具有反相關(guān)關(guān)系（見(jiàn)圖1），屏障寬度越小，沙壩彼此疊置程度越高，連通程度越好，反之越差。

圖1 不同寬度的分流沙壩內(nèi)部阻滲屏障剖面模式

針對(duì)寬度變化對(duì)屏障連通程度的影響，嘗試采用“半連通”等效模型予以等效表征（見(jiàn)圖2）。這樣設(shè)置網(wǎng)格主要考慮，當(dāng)利用地震預(yù)測(cè)的界線屬性無(wú)法準(zhǔn)確判斷屏障寬度參數(shù)的時(shí)候，采用直立網(wǎng)格進(jìn)行寬度等效表征，只需通過(guò)井震對(duì)比及模式判斷，明確屏障處的疊置程度（接觸型、側(cè)疊型、疊置型），疊置程度較低的樣式連通網(wǎng)格數(shù)量可相應(yīng)降低，疊置程度高的樣式連通網(wǎng)格需對(duì)應(yīng)提高。

圖2 砂體側(cè)疊型阻滲屏障及其等效建模剖面

2.2 阻滲屏障傾角的等效方法研究

設(shè)計(jì)單個(gè)分流沙壩規(guī)模為寬度250 m、厚度5 m、側(cè)翼傾角2°～4°、分流沙壩疊置區(qū)屏障寬度保持125 m，屏障傾角與屏障樣式具有反相關(guān)關(guān)系（見(jiàn)圖3），屏障傾角越小，沙壩彼此疊置程度越高，連通程度越好，反之越差。

圖3 不同傾角的分流沙壩內(nèi)部阻滲屏障剖面模式

盡管屏障傾角與寬度的變化是由于分流沙壩沉積成因差異導(dǎo)致，但是其影響屏障連通程度的原理是基本一致的，因此也可采用“半連通”等效模型予以等效表征，并且對(duì)既有屏障寬度、也有屏障傾角變化的復(fù)合情況，上述等效模型同樣適用。

針對(duì)“半連通”網(wǎng)格表征側(cè)疊型屏障樣式的效果，以無(wú)水采油期、采收率、剩余油分布規(guī)律相近作為等效標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)了原型模型、等效模型及數(shù)值模擬等效實(shí)驗(yàn)方案（見(jiàn)表1、表2）。

表1 原型模型及等效模型建模參數(shù)

表2 數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)方案參數(shù)

基于分流沙壩原型模型的數(shù)值模擬結(jié)果顯示，25年采油期內(nèi)，累產(chǎn)達(dá)到7.9×104m3，采收率62%，無(wú)水采油期約1.5 年（見(jiàn)圖4）。

圖4 分流沙壩型內(nèi)部阻滲屏障原型模型生產(chǎn)曲線

基于分流沙壩等效模型的數(shù)值模擬結(jié)果顯示，25年采油期內(nèi)，累產(chǎn)達(dá)到8.2×104m3，采收率64%，無(wú)水采油期約1.5 年（見(jiàn)圖5），符合累產(chǎn)及無(wú)水期等效標(biāo)準(zhǔn)。

圖5 分流沙壩型內(nèi)部阻滲屏障原型模型、等效模型生產(chǎn)曲線對(duì)比

在剩余油分布方面，原型模型顯示，由于屏障遮擋，導(dǎo)致剩余油富集于屏障附近，等效模型數(shù)值模擬結(jié)果也表現(xiàn)出相似的分布特征（見(jiàn)圖6）。

圖6 分流沙壩型內(nèi)部阻滲屏障原型模型、等效模型剩余油分布對(duì)比

3 阻滲屏障單因素等效表征實(shí)例

以渤海A 油田典型單元為例，初步探討了淺水三角洲砂體內(nèi)儲(chǔ)層內(nèi)部阻滲屏障的等效表征流程與具體的技術(shù)方法。

3.1 儲(chǔ)層內(nèi)部阻滲屏障的拾取

通過(guò)對(duì)該單元砂體開(kāi)展內(nèi)部阻滲屏障地震屬性敏感性分析，優(yōu)選局部結(jié)構(gòu)熵屬性（LSE）作為屏障檢測(cè)的地震屬性。目標(biāo)砂體內(nèi)部阻滲屏障在LSE 地震屬性上的響應(yīng)特征相比于均質(zhì)的砂體，阻滲屏障具有相對(duì)高的LSE 屬性響應(yīng)值以及蛇曲狀、條帶狀、枝杈狀的幾何分布形態(tài)。

基于Petrel 屬性建模模塊，將LSE 屬性通過(guò)Assign Value 的方式建入模型網(wǎng)格中，所建立的LSE屬性模型作為屏障表征的中間模型，將用于屏障下一步的分類(lèi)分級(jí)厘定。

3.2 阻滲屏障分類(lèi)厘定與表征

LSE 屬性對(duì)復(fù)合砂體內(nèi)不同規(guī)模的阻滲屏障響應(yīng)強(qiáng)度存在差異。位于目標(biāo)復(fù)合砂體邊部、疊置程度低、巖性以泥質(zhì)、泥質(zhì)粉砂質(zhì)為主、空間規(guī)模較大的接觸型或側(cè)疊型屏障在LSE 屬性上具有最強(qiáng)的響應(yīng)值。位于復(fù)合砂體內(nèi)部、疊置程度高、以粉砂質(zhì)、細(xì)砂質(zhì)巖性為主、規(guī)模小且呈現(xiàn)斷續(xù)狀的強(qiáng)側(cè)疊型或疊置型屏障在LSE 屬性上的響應(yīng)值相對(duì)較弱。因此，通過(guò)對(duì)LSE 屬性在其值域范圍內(nèi)設(shè)置不同的篩選閥，便可將不同類(lèi)型的阻滲屏障分別厘定出來(lái)并予以定量表征。

通過(guò)井震結(jié)合賦予屏障相應(yīng)的地質(zhì)含義，針對(duì)規(guī)模較大的孤立型或接觸型屏障設(shè)置拾取閥閾值為0.2～0.85，篩選結(jié)果（見(jiàn)圖7），通過(guò)連通體計(jì)算，將篩選后的屏障進(jìn)行非連通體運(yùn)算，從而獲得該類(lèi)屏障在模型中的分類(lèi)表征結(jié)果。采用同樣的做法，對(duì)側(cè)疊型屏障或疊置型屏障設(shè)置閥閾值為0.055～0.2，篩選建立對(duì)應(yīng)的屏障模型（見(jiàn)圖8）。

圖7 目標(biāo)砂體大型阻滲屏障篩選及分類(lèi)表征成果

圖8 目標(biāo)砂體中等規(guī)模阻滲屏障分類(lèi)表征成果

3.3 儲(chǔ)層內(nèi)部阻滲屏障結(jié)構(gòu)屬性建模

由于采用直立網(wǎng)格等效表征屏障特征，因此，對(duì)直立網(wǎng)格賦予的孔隙度、滲透率屬性不僅反映屏障處發(fā)育的滲透層物性，而是對(duì)屏障樣式、巖性、物性、凈毛比等各項(xiàng)參數(shù)特征的綜合響應(yīng)。此次，通過(guò)構(gòu)建屏障物性與上述參數(shù)之間的經(jīng)驗(yàn)函數(shù)關(guān)系來(lái)確定性建立屏障的物性屬性模型。

通過(guò)對(duì)該單元水平井鉆遇屏障的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（見(jiàn)圖9），建立了屏障處孔隙度（Por）、滲透率（Perm）與屏障寬度（Width）、泥質(zhì)含量（Vsh）、LSE 屬性值（LSE）、高程差（ΔZ）參數(shù)的多元線性函數(shù)關(guān)系如下：

圖9 目標(biāo)砂體內(nèi)部阻滲屏障孔、滲分析圖

選取目標(biāo)砂體內(nèi)規(guī)模相對(duì)較大的接觸型阻滲屏障。該屏障寬度約90 m、泥質(zhì)含量65%、LSE 屬性均值為0.35、高程差平均值為-4.6 m，計(jì)算得到屏障處平均等效孔隙度16.5%、滲透率12.1 mD。