張國強(qiáng)，于作剛

(1.西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系/大陸動力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710069;2.華北油田分公司勘探開發(fā)研究院，河北任丘062552)

隨著現(xiàn)代油藏描述的不斷發(fā)展，對儲層的精確認(rèn)識變得尤為重要，隨著各學(xué)科的不斷發(fā)展，特別是地質(zhì)理論、數(shù)學(xué)地質(zhì)、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)和油層物理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科的綜合應(yīng)用，使得油藏地質(zhì)建模成為精確認(rèn)識和描述油藏的一個重要途徑。運(yùn)用油藏地質(zhì)建模技術(shù)可以直觀的展現(xiàn)地下三維空間的地質(zhì)特征和各種儲層屬性，為精細(xì)的油氣描述和油氣分布預(yù)測提供可能。

本文針對鄂爾多斯陜92區(qū)，采用petrel建模軟件對該區(qū)塊建立精確的三維構(gòu)造骨架模型，再利用巖相描述曲線和測井曲線建立巖相模型和屬性模型，進(jìn)一步揭示研究區(qū)儲層的地質(zhì)特征，并運(yùn)用前述的手繪圖進(jìn)行控制建模，從而是地質(zhì)模型更加真實(shí)的模擬地層實(shí)際的情況。

1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備及工作流程

建立三維地質(zhì)模型需要使用井位坐標(biāo)(wellhead)、測井曲線(las)、鉆井分層(welltop)等大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，而且三維地質(zhì)建模軟件具有較強(qiáng)的三維圖形顯示和成圖功能。數(shù)據(jù)加載過程就是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建立過程。按照Petrel軟件格式要求，對井位坐標(biāo)、井斜、測井、鉆井分層和斷點(diǎn)數(shù)據(jù)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行加載。利用建模軟件的可視化顯示功能可對數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，修正因數(shù)據(jù)錯誤造成的油井軌跡異常顯示，并對測井曲線的異常顯示井段進(jìn)行校正。三維地質(zhì)建模的具體工作流程如圖1所示［1］:

圖1 地質(zhì)建模的工作流程

1)地質(zhì)建模軟件的選擇

綜合考慮研究區(qū)的地質(zhì)特征和各種建模軟件的利弊，本次研究采用了PETREL軟件進(jìn)行油藏地質(zhì)建模。PETREL地質(zhì)建模軟件的核心部分是在建立儲層沉積體系及沉積成因單元理論基礎(chǔ)上的儲層沉積微相隨機(jī)模擬方法，將最終建立的沉積微相模型用多種方法驗(yàn)證，效果較好。利用PETREL進(jìn)行地質(zhì)建模的優(yōu)點(diǎn)在于其測井微相分析精確、能夠進(jìn)行油田開發(fā)動態(tài)數(shù)據(jù)驗(yàn)證和人機(jī)交互。

2)建立原始數(shù)據(jù)庫

各種地質(zhì)數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)地質(zhì)建模的基礎(chǔ)，地質(zhì)建模過程中各種插值或模擬方法也都強(qiáng)烈地依賴于條件數(shù)據(jù)，在其它條件都相同的情況下，對各種條件數(shù)據(jù)的掌握程度(包括數(shù)量、精度等)就決定了模型的預(yù)測效果。

選用PETREL建模需要的數(shù)據(jù)包括:

(1)井位數(shù)據(jù):包括研究區(qū)的井口坐標(biāo)、補(bǔ)心海拔等;

(2)分層數(shù)據(jù):主要是小層劃分與對比數(shù)據(jù);

(3)巖性代碼:區(qū)分研究區(qū)儲層巖性;

(4)儲層數(shù)據(jù):包括砂體厚度、孔隙度、滲透率、泥質(zhì)含量、含水飽和度等儲層的屬性數(shù)據(jù)。

(5)測井?dāng)?shù)據(jù):包括聲波時差、伽馬、電阻、自然電位等數(shù)據(jù)。

(6)手繪圖件:包括砂體展布、孔隙度、滲透率、含油飽和度等平面圖件。

得到基本的原始數(shù)據(jù)后，對其進(jìn)行整理，按照軟件要求的格式，建立標(biāo)準(zhǔn)的原始數(shù)據(jù)庫。其中，建模中應(yīng)用的測井?dāng)?shù)據(jù)以0.125 m為間隔，即間隔0.125 m為一個數(shù)據(jù)點(diǎn)。

3)建立三維地質(zhì)模型

本次建模采用研究比較成熟的相控建模。模型的網(wǎng)格步長為10×10 m，縱向上步長為2 m，建模區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格總數(shù)為843×565×19，共9 049 605個網(wǎng)格。

2 構(gòu)造模型的建立

構(gòu)造模型的建立是整個三維地質(zhì)模型的基礎(chǔ)，只有建立了三維地層骨架后才可以建立沉積相模型和各種屬性模型，最終完成三維地質(zhì)模型。構(gòu)造模型可以反映出儲層模型在三維空間展布形態(tài)和各層面空間分布輪廓，構(gòu)造模型的建立采用了點(diǎn)－面－體的建模步驟，即是通過地質(zhì)構(gòu)造面的控制，建立井模型－層模型－三維構(gòu)造模型的過程。采用petrel軟件中用來建立構(gòu)造模型的三部分fault modeling、pillar gridding和layering建成一個三維空間網(wǎng)格，導(dǎo)入手繪地質(zhì)構(gòu)造等值線，將生成的構(gòu)造面加入Make horizons操作過程中來控制模型中生成的構(gòu)造面，這樣建立起來的構(gòu)造模型可信度較高［2］。

陜92油藏區(qū)域上屬陜北斜坡中段，構(gòu)造形態(tài)為一個西傾單斜。該油藏主要受構(gòu)造控制，為巖性－構(gòu)造油藏。延9各小層頂面構(gòu)造呈現(xiàn)出區(qū)域西傾單斜特點(diǎn)，整體地層坡度小，多條近東西向的鼻隆構(gòu)造在研究區(qū)較為發(fā)育，從下到上各小層的頂面構(gòu)造具有很強(qiáng)的繼承性。

圖2 陜92區(qū)延91頂面構(gòu)造模型

3 巖相模型的建立

相建模是儲層建模的關(guān)鍵，它為儲層參數(shù)的模擬提供了儲層骨架。相的分布控制著砂體的展布，而只有砂體才有可能具有有效地儲層參數(shù)，相的分布不同，整個砂體展布也就不同。本次建模采用相控建模，即屬性建模以巖相模型為基礎(chǔ)，因此，相模型的建立準(zhǔn)確程度就顯得尤為關(guān)鍵。相控建模采用沉積相控制和巖相控制兩種約束方法。使用手繪沉積相圖作為約束條件時，可以較全面的考慮巖相影響因素。但是在Petrel中建立的相模型就變成了生硬的三維立體模型，這削弱了Petrel隨機(jī)模擬的功能。并且當(dāng)沉積相不足以精確模擬相模型時，砂體的連通性、砂體展布以及尖滅、砂體內(nèi)部泥質(zhì)夾層等情況都不能進(jìn)行細(xì)致的刻畫。因此，建立的屬性模型精度將大大降低。相建模技術(shù)，而且可以交互使用，此外還可以導(dǎo)入自己的算法和人工賦值的方法，來建立巖相模型［4］。

圖3 變差函數(shù)示意圖

根據(jù)Petrel建模軟件提供的算法以及研究區(qū)特征，本文選擇了隨機(jī)建模方法中貫序指示算法，其中涉及到的主要參數(shù)就是變差函數(shù)。變差函數(shù)的基本原理:變差函數(shù)是地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)中反映儲層參數(shù)空間變化特征的重要函數(shù)，它能通過隨機(jī)性反映參數(shù)的結(jié)構(gòu)性。當(dāng)一種變量可以用1個域多個參數(shù)的空間分布來描述時，這種變量就能認(rèn)定為區(qū)域變量。變差函數(shù)是地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的基本工具。它既能描述區(qū)域化變量的結(jié)構(gòu)性變化，又能描述其隨機(jī)性變化。在此基礎(chǔ)上建立延9巖相模型如圖3所示。

圖4 陜92區(qū)延9砂泥巖相模型

圖5 陜92區(qū)延9滲透率模型

圖6 陜92區(qū)延9孔隙度模型

4 屬性模型的建立

儲集層三維建模的最終目的是建立能夠反映地下孔隙度、滲透率、有效儲集層空間分布的參數(shù)模型。地下儲集層物性分布具有非均質(zhì)性與各向異性，因此，應(yīng)用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)和隨機(jī)過程的相控隨機(jī)模擬方法，是定量描述儲集層物性空間分布的最佳選擇。

圖7 陜92區(qū)延9飽和度模型

圖8 陜92區(qū)延9 NTG模型

油藏屬性建模部分是整個三維可視化地質(zhì)建模的最終目的，它是在所建立構(gòu)造模型的基礎(chǔ)上，采用隨機(jī)模擬的方法預(yù)測井間屬性參數(shù)分布情況，同時采用巖相加以控制趨勢，建立油藏屬性的三維空間展布模型。屬性模型的建模過程類似巖相模型的建模過程［5］，同樣需要進(jìn)行變差函數(shù)分析和隨機(jī)建模方法優(yōu)選。

5 結(jié)語

通過精準(zhǔn)的構(gòu)造模型、巖相模型以及屬性模型，能夠建立符合油藏實(shí)際的地質(zhì)模型，能夠精細(xì)、準(zhǔn)確地刻畫出油藏細(xì)部特征，實(shí)現(xiàn)地下油藏的動態(tài)三維可視化，為更好的了解油藏特征并提出更為可行的開發(fā)方案提供依據(jù)。建立準(zhǔn)確的三維地質(zhì)模型，對地下斷層、裂縫、砂體連通性、以及泥質(zhì)夾層等的精確刻畫，更是油藏工程數(shù)值模擬的關(guān)鍵。建立的構(gòu)造模型和屬性模型不僅能夠?yàn)閿?shù)值模擬提供靜態(tài)模型，還能用于地質(zhì)研究，為油藏開發(fā)和綜合調(diào)整提供依據(jù)?？傊⒕_地三維地質(zhì)模型是油藏儲層精細(xì)描述的核心。

［1］羅玉，翟中霞，等.利用 Petrel軟件進(jìn)行精細(xì)地質(zhì)建模研究［J］.太原科技.2008(10):60－63.

［2］李蓓蕾，朱玉雙，張翠萍，等.PETREL軟件在油藏三維可視化地質(zhì)建模中的應(yīng)用［J］.地下水.

［3］石曉燕.Petrel軟件在精細(xì)地質(zhì)建模中的應(yīng)用［J］.新疆石油地質(zhì).2007，28(6):773－774.

［4］李映雁，何星 .Petrel軟件在富縣地區(qū)地質(zhì)建模中的應(yīng)用［J］.內(nèi)江科技.2011(5):150－151.

［5］張世明，萬海艷，戴濤，等.復(fù)雜油藏三維地質(zhì)模型的建立方法［J］.油氣地質(zhì)與采收率.2005，12(1):9－11.