相控建模技術(shù)在吳起地區(qū)W45井區(qū)的應(yīng)用

王寶萍1，耿懿2

(1.延長油田股份有限公司，陜西延安716000；2.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安710065)

摘要：針對吳起W45井區(qū)，根據(jù)標(biāo)志層進(jìn)行長6小層的精細(xì)劃分，通過精確描述儲層物性及特征，綜合運(yùn)用測井、地質(zhì)等研究成果，通過構(gòu)造、巖性、古生物特征等相標(biāo)志，綜合認(rèn)為長61油層亞組屬于三角洲前緣亞相，并編制沉積相平面圖以約束沉積相建模。利用分層數(shù)據(jù)建立研究區(qū)的構(gòu)造模型，并基于序貫指示模擬技術(shù)(SIS)建立研究區(qū)儲層沉積相模型。在沉積相模型基礎(chǔ)上進(jìn)行儲層的相控屬性建模。結(jié)果表明，在相控條件下建立的模型與實際較為一致，較好地解決了不同沉積環(huán)境下非均質(zhì)性嚴(yán)重的儲層參數(shù)模擬問題，為準(zhǔn)確評價油田儲量及中后期開發(fā)提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：吳起地區(qū)；延長組；長61；相控地質(zhì)建模

中圖分類號：TE122

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1004-602X(2015)01-0081-04

收稿日期：2014-11-07

作者簡介：王寶萍(1983—)，男，陜西三原人，陜西延長油田股份有限公司工程師。

W45井區(qū)是吳起地區(qū)的主力產(chǎn)油區(qū)。延長組長61油層亞組是研究區(qū)的主力產(chǎn)油層。長61砂體呈北東-南西向展布，儲層平均有效厚度為5.2 m，含油面積大約為28.64 km2，平均孔隙度為15.1%，平均滲透率為0.70×10-3μm2，原油可采儲量達(dá)214.23×104t，注水開采采收率為16.1%，含水率43.7%。目前開發(fā)效果變差，穩(wěn)產(chǎn)難度大。

為了更加直觀準(zhǔn)確地展現(xiàn)地下儲集層物性及非均質(zhì)性特征，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行儲層的精細(xì)油藏描述，而建立儲集層地質(zhì)模型則是油藏描述的核心[1，2]，其方法主要包括確定性建模方法及隨機(jī)建模方法。儲集層空間分布具有復(fù)雜性、隨機(jī)性和變異性的特點[3]，而且地質(zhì)變量具有一定的不確定性，因此，多用隨機(jī)建模方法來做儲層預(yù)測，但同時存在一定的局限性。

參考之前學(xué)者針對鄰區(qū)的地質(zhì)建模研究[4]，表明這一地區(qū)采用的非相控隨機(jī)建模得到的模型對于儲層的非均質(zhì)性、儲層砂體的展布并沒有很好地表現(xiàn)，擬合程度不高，沒有取得預(yù)期的效果。因此，為了油田后期開發(fā)及研究需要，在之前的地質(zhì)研究基礎(chǔ)上，本文針對長61開展基于序貫指示模擬(SIS)的沉積相建模以及基于序貫高斯模擬(SGS)的相控儲層物性建模，為研究區(qū)油藏開發(fā)中后期提供可靠地質(zhì)依據(jù)。

1地質(zhì)背景

吳起地區(qū)W45井區(qū)位于我國鄂爾多斯盆地陜北斜坡的西部，整體上處于一個傾角小于1°的東高西低的單斜構(gòu)造上[5，6]。研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造比較簡單，僅在局部發(fā)育由差異壓實作用而形成的低幅度鼻狀隆起。研究區(qū)面積約96 km2，區(qū)內(nèi)探井、開發(fā)井共85口，本次研究針對區(qū)內(nèi)83口井進(jìn)行詳細(xì)數(shù)據(jù)分析及測井解釋。

1.1　地層及構(gòu)造特征

長6油層組厚度一般在112.4～131.0 m，平均122.9 m。根據(jù)地層旋回可將長6油層組劃分為四個油層亞組，其主力層為長61。長61由2～3個韻律旋回構(gòu)成。SP曲線呈鐘狀、箱狀以及指狀負(fù)值，RT曲線呈齒狀中值。沉積厚度27.8～42.7 m，平均為35.0 m。

研究區(qū)整體上處于一個西傾單斜上，斷層等不發(fā)育，所以本區(qū)構(gòu)造建模為生成區(qū)域?qū)用鏄?gòu)造，可直接利用分層數(shù)據(jù)插值進(jìn)行構(gòu)造建模[7，8]。

1.2　沉積微相的劃分

根據(jù)區(qū)內(nèi)W45井、W59井、W67井的單井相分析，結(jié)合以前的研究成果，認(rèn)為W45井區(qū)長61油層亞組沉積相類型是三角洲前緣亞相沉積，可以進(jìn)一步分為兩種微相：分流間灣微相及水下分流河道微相[9，10]。

從沉積背景看，鄂爾多斯盆地從長10期開始發(fā)育，長9后快速下沉，長10期間形成的三角洲體系全至水下。到長8期，湖盆的規(guī)模和水深均已加大。長7期湖盆發(fā)展到全盛期。進(jìn)入長6期，湖盆下降速度變緩，沉積作用大大加強(qiáng)，經(jīng)過長4+5、長3到長2期，湖盆逐漸消亡。

W45井區(qū)長61水下分流河道比較發(fā)育(圖1)，局部發(fā)育分流間灣沉積。區(qū)內(nèi)發(fā)育有三條北東—南西向延伸的主河道，從南到北主河道依次為沿W79-W49-W88一線、沿W29-W121-W53一線、沿W51-QS21-146-QS21-107-QS21-28-QS21-73一線，主河道寬約1.1～4.1 km，砂地比在0.50以上，主河道中心砂地比局部在0.70以上，砂體厚度一般為20～30 m。主河道兩側(cè)為水下分流河道側(cè)翼沉積，水下分流河道側(cè)翼沉積受主河道控制，位于主河道的邊部。局部發(fā)育分流間灣沉積，分布在W32～W111一線、QS21-12處、QS21-15處、QS21-243處等，砂地比小于0.3，砂體厚度小于15 m。

圖1　W45井區(qū)長6 1沉積相平面圖

分流間灣微相：主要由黑色、灰色泥巖夾薄層砂巖構(gòu)成細(xì)粒沉積，位于三角洲前緣水下分流河道砂體之間，塊狀層理及小型層理構(gòu)造常出現(xiàn)于砂巖中，滑塌和變形構(gòu)造較為常見。

水下分流河道微相：主要由淺灰色、綠色的長石巖屑砂巖構(gòu)成陸上分流河道的水下延伸，且見少量中～細(xì)粒長石砂巖，砂巖磨圓度及分選好，主要呈圓狀或次圓狀。槽狀交錯層理、板狀交錯層理及平行層理在砂巖中常見。

2相控建模的實現(xiàn)

在建模的過程中，有兩點非常重要。其一，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建立。要求數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、全面、科學(xué)。這一環(huán)節(jié)工作繁瑣，但卻至關(guān)重要。其二，建模過程中，發(fā)揮沉積相對模型的控制作用。從模型的篩選到算法的選擇，到最后模型精度的檢驗，都不能離開沉積相的控制。因此采用以相控為基礎(chǔ)的地質(zhì)建模。為了更好地了解儲層沉積相特征、構(gòu)造特征以及物性特征，在平面研究的基礎(chǔ)上對研究區(qū)開展三維地質(zhì)建模研究。儲層建模目的在于建立隨機(jī)場{Z(x)}的概率分布模型。表現(xiàn)在三維空間中，就是建立與網(wǎng)格節(jié)點數(shù)目(NxNyNz)相同數(shù)目隨機(jī)變量的聯(lián)合概率模型。

此次建模由Schluberger的Petrel軟件完成。模擬結(jié)果的精確程度主要取決于原始數(shù)據(jù)的豐富性及其準(zhǔn)確性[9]，本次研究對研究區(qū)內(nèi)83口井的原始地質(zhì)資料進(jìn)行了統(tǒng)計分析，包括坐標(biāo)、分層、構(gòu)造、砂體、測井?dāng)?shù)據(jù)及解釋結(jié)論等，在基礎(chǔ)地質(zhì)研究的基礎(chǔ)上，開展儲層地質(zhì)建模。平面網(wǎng)格步長設(shè)置為20×20 m，平面網(wǎng)格結(jié)點數(shù)為727×612=444924個。

2.1　構(gòu)造建模

使用之前的分層結(jié)果制作Welltop分層文件導(dǎo)入Petrel中，再分別導(dǎo)入長61、長62的頂面構(gòu)造等值線加以約束，最后通過微調(diào)分層來控制小層的空間展布，使得模型結(jié)果與實際情況相符(圖2)。

圖2　W45井區(qū)長6 1頂面構(gòu)造模型

2.2　沉積相建模

序貫?zāi)M是按隨機(jī)的路徑求出每個網(wǎng)格結(jié)點的條件累積分布函數(shù)及其對應(yīng)的模擬值。聯(lián)合分布函數(shù)FN受單因素N個單變量的條件累積分布函數(shù)唯一控制[10]。

利用高斯序貫?zāi)M方法，應(yīng)用球狀模型，建立本區(qū)地質(zhì)條件約束下的三維地質(zhì)模型。研究區(qū)沉積相類型單一，砂體變化不大，巖石類型以中細(xì)砂巖為主。物源主要來自北北東方向。此次建模研究采用了平面沉積相約束，針對部分井進(jìn)行單井相分析，逐井劃分沉積微相，確定各沉積微相百分比?？v向上將長61油層亞組進(jìn)一步細(xì)分為10個網(wǎng)格，并根據(jù)變差函數(shù)計算的地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)進(jìn)行約束。

圖3　W45井區(qū)NE-SW(順物源)(上)及

由圖3可知，順物源方向上變差函數(shù)變程最大，說明順物源方向巖相的連續(xù)性最好，這種變程結(jié)構(gòu)完全符合前面的沉積特征，說明變差函數(shù)的模型是正確的。

2.3　物性建模

研究區(qū)儲層孔隙度滲透率分布總的看有如下特點：1)孔隙度、滲透率高值區(qū)域的分布和砂巖主體區(qū)域的分布大部分一致；2)孔滲的高低值分布大部分吻合。

針對研究區(qū)超過30口井共計359塊樣品的巖心分析資料統(tǒng)計可以得出孔滲數(shù)據(jù)，孔隙度最大30.0%，最小0.64%，平均15.1%；滲透率最大值6.35 μm2，最小值0.008 μm2，平均值0.70 μm2。

儲層建模的核心就是儲層物性模型，直接體現(xiàn)了儲層特征及其非均質(zhì)性分布和變化。儲層物性模型的建立就是對儲層參數(shù)進(jìn)行定量研究，直觀了解儲層的物性參數(shù)分布情況，為下一步勘探開發(fā)提供更加準(zhǔn)確的依據(jù)。沉積相建模完成后，根據(jù)統(tǒng)計參數(shù)和變差函數(shù)[11-15]，對儲層物性進(jìn)行沉積相約束下的建模。針對不同沉積相的儲集層物性參數(shù)分布規(guī)律，分不同的沉積微相基于序貫高斯模擬技術(shù)建立物性模型。

序貫高斯模擬直接產(chǎn)生來自高斯場模型實現(xiàn)[14]。它是以序貫?zāi)M為基礎(chǔ)的。首先將研究區(qū)域離散化，之后序貫地處理每一個網(wǎng)格結(jié)點。

使用Petrel軟件中的數(shù)據(jù)分析功能首先對孔隙度(Por)、滲透率(Perm)、泥質(zhì)含量(Sh)及含水飽和度(Sw)四條測井曲線進(jìn)行計算優(yōu)選，去掉錯誤的測井值，再進(jìn)行曲線值離散化，在各沉積微相基礎(chǔ)上進(jìn)行變差函數(shù)的調(diào)節(jié)，使用球形模型模擬，塊金值為0，拱高為1。

2.4　模型檢驗

地質(zhì)模型的建立是對地質(zhì)工作人員地質(zhì)構(gòu)想的實現(xiàn)，但在模擬過程中不可避免地有不確定性，所以對模型的檢驗也是十分重要的。

在建模過程中，對于原始數(shù)據(jù)的忠誠是非常重要的。此次研究不僅考慮了區(qū)域地質(zhì)背景及物源方向，也考慮了儲層參數(shù)之間的相關(guān)性。建立的砂體分布模型、物性模型與區(qū)域基礎(chǔ)地質(zhì)研究較為一致。

此外，為驗證相建模及砂體模型的準(zhǔn)確性，對密井網(wǎng)區(qū)進(jìn)行抽希檢驗。研究區(qū)西北部井網(wǎng)密度較高，故在該區(qū)抽希，設(shè)置相建模參數(shù)與之前一致。抽希后砂體分布與之前建立的模型擬合度較高，可以看出之前建立的全井模型是較為準(zhǔn)確的。

圖4　W45井區(qū)模型屬性參數(shù)與原始曲線對比圖

從圖4中可以看出，垂直方向上網(wǎng)格屬性的包絡(luò)線與原始曲線基本吻合，說明模型垂直網(wǎng)格的精度較為可靠。

3結(jié)論

(1)針對吳起地區(qū)W45井區(qū)，可將長61劃分為三角洲前緣沉積，可進(jìn)一步分為兩種微相：水下分流河道微相及分流間灣微相。

(2)應(yīng)用序貫指示模擬技術(shù)建

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[責(zé)任編輯李曉霞]