范　曄，田偉杰，高　陽，王　菁（中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，寧夏銀川　750006）

?

三維地質建模在蘇里格氣田水平井地質導向中的應用

范曄，田偉杰，高陽，王菁
（中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，寧夏銀川750006）

摘要：蘇里格氣田2014年已全面進入穩(wěn)產(chǎn)階段，三維地質建模技術能夠通過水平井地質導向，為提高水平井單井采收率起到積極作用。本文以桃X區(qū)塊工廠化井組為例，重點分析了區(qū)塊中井資料的可靠性，并查閱文獻及參考鄰區(qū)心灘、河道分析統(tǒng)計數(shù)據(jù)，運用多點地質統(tǒng)計學隨機算法實現(xiàn)了多個沉積相模型，并優(yōu)選最合理的相模型為控制條件，建立三維GR體模型進行隨鉆分析。通過實例分析認為，以確定性建立訓練圖像，多點地質統(tǒng)計學隨機算法的建模方法更適合井組水平井地質導向。

關鍵詞：蘇里格氣田；地質建模；水平井；地質導向

三維地質建模作為油氣藏描述的重要技術，被廣泛用于油氣田勘探開發(fā)的各個階段[1]，尤其是我國經(jīng)過長期的規(guī)模性勘探之后，新的有利區(qū)域很難發(fā)現(xiàn)，而又要保證產(chǎn)能穩(wěn)定，必然要求對已開發(fā)區(qū)塊的研究更加深入，對儲層刻畫更加精細，通過提高采收率來保持產(chǎn)能穩(wěn)定[2]。三維地質建模以大量數(shù)據(jù)的地質統(tǒng)計規(guī)律為基礎，采用隨機算法對砂體及儲層屬性參數(shù)空間展布特征進行井間預測，對于稀井網(wǎng)、數(shù)據(jù)點少的工區(qū)，難以統(tǒng)計出規(guī)律，效果較差。

對于水平井井區(qū)，人為認識程度比較高，通過人機交互人為加入軟件建模過程中需要而軟件自身很難統(tǒng)計的規(guī)律，以克服上述缺點[3]。所以，水平井按照設計軌跡鉆進卻沒有達到預期目標，如何去調整，筆者希望在適當人為約束條件下，利用隨機算法產(chǎn)生多個實現(xiàn)，從中優(yōu)選出最合理的一個，結合鉆井現(xiàn)場實時資料，通過三維地質模型，為調整措施的制定提供參考和依據(jù)。

1　工區(qū)概況

研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地蘇里格氣田桃X區(qū)塊的中部，面積約50 km2；構造受伊陜斜坡西傾單斜背景影響，東北高、西南低；完鉆直叢井16口，部署工廠化水平井6口。

2　資料及方法可靠性評價

2.1分層數(shù)據(jù)

以石千峰底部和山西組煤層為大標志層，盒8頂?shù)咨皫r特征為小的標志層，參考沉積旋回及厚度對比等方法，對研究目的層位盒8下分為盒8下1、盒8下2的基礎上，對每個小層又細分為三個單層（見表1）。在橫向、縱向上分別做連井剖面各3條，包括了工區(qū)16口井，同時做柵狀圖，對分層閉合校正。

表1　研究區(qū)分層方案Tab.1 Stratigraphic classification scheme in the study area

2.2構造數(shù)據(jù)

以井分層數(shù)據(jù)為硬數(shù)據(jù)，結合二維地震構造解釋，人工繪制各層構造等值線，然后在Petrel軟件中以井點分層數(shù)據(jù)和繪制的等值線為輸入數(shù)據(jù)，繪制單層構造面。

2.3測井數(shù)據(jù)

GR、AC、RT等曲線一般都是通過各種儀器測量得來，這些數(shù)據(jù)是地層特征最原始、最直接的反應，相對比較可靠。使用的是中油測井公司提供的WIS格式文件。測井解釋數(shù)據(jù)，例如孔、滲、飽、泥質含量等，是通過對測井曲線數(shù)據(jù)的處理得到，解釋過程中除了參數(shù)設定對解釋結果有決定性作用外，解釋人員經(jīng)驗及解釋工作事故認定標準等因素，都會對解釋結論產(chǎn)生一定的影響。

2.4單井相數(shù)據(jù)

查閱前人關于辮狀河沉積微相測井相響應特征及分類標準[4-7]，結合研究區(qū)具體情況和建模需求，將盒8下辮狀河沉積微相分為心灘、河道、泛濫平原三個沉積微相，建立了適合研究區(qū)的沉積微相測井響應特征模板（見表2），劃分了16口井的單井相（見圖1），并做了橫縱向各3條的沉積相剖面，確保單井相在研究區(qū)內準確閉合。

圖1　桃X-17-25單井相Fig.1 The sedimentary facies of taoX-17-25

表2　研究區(qū)沉積微相劃分標準模板Tab.2 The sedimentary microfacies division standard template in the study area

2.5沉積模式

據(jù)對相鄰加密區(qū)24口井，4個單層解釋出41個心灘初步分析統(tǒng)計，心灘寬厚比為80～120，長寬比2.5～3.5:1。結合現(xiàn)代沉積學及前人水槽實驗的研究成果[8-10]，認為上述統(tǒng)計數(shù)據(jù)在研究區(qū)可以使用。參考這些參數(shù)和辮狀河沉積模式，以單井解釋沉積相為控制點，繪制各層沉積微相頂?shù)灼矫鎴D。

2.6確定性+隨機算法

確定性方法可以完全精確的將地質人員的認識在三維空間上“畫”出來，但是一旦人的認識與真實地質情況有偏差，那么由此建立的模型也是錯誤的[6]。因此，采用確定性算法的同時，用確定性的沉積相模型為訓練圖像，利用多點地質統(tǒng)計學的隨機算法產(chǎn)生多個實現(xiàn)，來對比分析基于確定性模型認識的基礎上產(chǎn)生的不確定性。

2.7水平段構型解剖

水平井水平段的構型解剖數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計，是水平段鉆進過程中遇到問題時，調整決策制定的重要參考，也是平面沉積模式的重要指標參數(shù)。以鄰區(qū)井蘇Y-9-9H1為例，重點分析了有效段、串溝、落淤層、壩間泥的長度、GR值、巖性等參數(shù)。據(jù)對10口水平井水平段沉積構型初步分析統(tǒng)計：有效段鉆遇長度30 m～660 m，平均274 m；GR值34 API～102 API，平均57 API；有效厚度7 m～11 m，平均8.9 m；長厚比4～69：1，平均32：1。

串溝鉆遇長度為20 m～47 m，平均34.7 m；GR值為70 API～252 API，平均108.8 API；巖性淺灰色泥質粉砂巖，少數(shù)灰色泥巖。

壩間泥鉆遇長度約200 m，GR值＞170 API，巖性灰色泥巖。

落淤層平均鉆遇長度4.3 m，厚度＜0.5 m；GR值101 API～230 API，平均167 API；巖性灰色砂質泥巖。

3　三維地質模型及隨鉆分析

3.1沉積相模型

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，利用分級建模的思想，在泛濫平原背景上刻畫河道，在河道里面刻畫心灘[11-13]，得到確定性沉積相模型，以此為訓練圖像，采用多點地質統(tǒng)計學隨機算法實現(xiàn)多個沉積相模型，從中優(yōu)選出概率最大、沉積解釋最合理的一個，這種基于合理地質約束及地質判斷得到的多解性中的最優(yōu)解，暫時認為是地質含義上的唯一解。為保證訓練結果盡可能符合真實地質情況，建立訓練圖像時，將心灘下寬上窄，河道下窄上寬的漸變形態(tài)用確定性方法實現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)采用優(yōu)勢相的做法，訓練結果更符合復雜地質情況，尤其能夠模擬出相對較薄的隔夾層。

3.2 GR體模型

對單井GR曲線離散化后，在分析物源方向及變差函數(shù)的基礎上，采用相控約束實現(xiàn)多個GR體模型，然后對多個模型取算數(shù)平均得到最終的三維GR體模型，以此表征工區(qū)內空間上任一點的GR值。

3.3隨鉆分析

隨鉆分析主要利用正鉆水平井的現(xiàn)場實測隨鉆GR數(shù)據(jù)與模型GR體數(shù)據(jù)對比，結合水平井構型解剖統(tǒng)計規(guī)律及現(xiàn)場巖屑描述資料，判斷鉆頭目前所處位置及將要鉆遇的地質情況，為鉆遇過程中遇到問題的調整解決提供建議。

以桃X-17-25H2為例，該井軌跡設計在模型建立前在其他軟件中已經(jīng)完成，設計水平段長度1 500 m，沿原設計軌跡，三維GR體模型顯示，預計水平段入靶后鉆進200 m左右時將鉆遇厚度約3 m的兩期隔層，設計軌跡在隔層中鉆進長度將達400 m。

入靶后水平段實鉆長約147.52 m時，GR值升高到90 API左右，考慮到巖屑描述淺灰色細砂巖，建議按設計軌跡89°井斜鉆進，視鉆遇情況再做調整；水平段實鉆長約282.08 m時，GR值再次升高到110 API左右，巖屑描述灰色泥質砂巖，參考水平井構型分析統(tǒng)計規(guī)律，認為目前鉆遇兩期隔層頂部，建議調整井斜90.5°鉆進；調整后，水平段實鉆長約442.38 m時，GR值降為50 API左右，并有氣測顯示，此時建議調整井斜為90°水平鉆進。水平段實鉆長度1 500 m時，氣測顯示良好，工程允許的條件下，建議延長200 m。

該井實鉆水平段長度1 700 m，砂巖鉆遇長度1 700 m，砂巖鉆遇率100 %，有效儲層鉆遇長度1 035 m，有效儲層鉆遇率60.9 %。

4　結論

（1）構造、分層、沉積模式等基礎數(shù)據(jù)的可靠程度直接決定了模型的準確程度。

（2）以確定性方法建立的沉積相模型為訓練圖像，采用多點隨機方法產(chǎn)生多個實現(xiàn)，并從中優(yōu)選最優(yōu)解，更適合于井組的隨鉆地質分析。

（3）水平井水平段構型解剖資料，對水平段的鉆進調整決策有重要的指導意義。

（4）在三維地質模型中隨鉆分析的重點是構造和井間有效儲層展布特征的確定，難點是如何利用已有資料，結合地質認識及經(jīng)驗優(yōu)選最合理的地質模型，模型質量的好壞決定了后期調整方案的成敗。

參考文獻：

［1］吳勝和.儲層表征與建模［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2010.

［2］盧濤，張吉，李躍剛，等.蘇里格氣田致密砂巖氣藏水平井開發(fā)技術及展望［J］.天然氣工業(yè)，2013，33（8）：38-43.

［3］白軍輝.水平井精細地質建模及數(shù)值模擬技術研究［J］.斷塊油氣田，2010，17（5）：563-565.

［4］渠芳，陳清華，連承波.河流相儲層細分對比方法探討［J］.西安石油大學學報（自然科學版），2008，23（1）：17-21.

［5］余成林，李志鵬，熊云斌，等.心灘儲層內部構型分析［J］.西南石油大學學報（自然科學版），2012，34（3）：19-22.

［6］Lan A.Lunt，Gregory H.Sambrook Smith，James L.Best et al.Deposits of the sand braided South Saskatchewan River: Implication for the use of moder analogs in reconstructing channel dimension in reservoir characterization［J］.AAPG Bulletin，2013，97（4）:553-576.

［7］Luca Colombera，F(xiàn)abrizio Felletti，Nigel P.Mountney，et al.A database approach for constraining stochastic simulations of the sedimentary heterogeneity of fluvial reservoirs［J］.AAPG Bulletin，2012，96（11）:2143-2166.

［8］何宇航，宋保全，張春生.大慶長垣辮狀河砂體物理模擬實驗研究與認識［J］.地學前緣，2012，19（2）：41-48.

［9］G.H.Sambrook Smith，P.J.Ashworth，J.L.Best，et al.The sedimentology and alluvial architecture of the sandy braided South Saskatchewan River，Canada［J］.Sedimentology，2006，（53）:413-434.

［10］Marinus，E.Donselaar，Lrina Overeem.Connectivity of fluvial point -bar deposits: An example from the Miocene Huesca fluvial fan，Ebro Basin，Spain［J］.AAPG Bulletin，2008，92（9）:1109-1129.

［11］白振強.辮狀河砂體三維構型地質建模研究［J］.西南石油大學學報（自然科學版），2010，32（6）：21-24.

［12］李彬.鄂爾多斯盆地超低滲儲層地質建模研究［D］.北京：中國地質大學（北京），2007.

［13］吳勝和，岳大力，劉建民，等.地下古河道儲層構型的層次建模研究［J］.中國科學，2008，38（1）：111-121.

*收稿日期：2016－01-03

DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.2016.03.030

中圖分類號：TE121.3

文獻標識碼：A

文章編號：1673-5285（2016）03-0115-04