王海峰,胡光義,范廷恩,徐云貴,胡葉正

(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;3.油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,西南石油大學(xué),四川成都610500)

河流相儲(chǔ)層是碎屑巖儲(chǔ)層的典型代表,約占我國(guó)近43%的碎屑巖地質(zhì)儲(chǔ)量,此類(lèi)儲(chǔ)層通常由多期多級(jí)次的復(fù)合砂體構(gòu)成,控制著地下儲(chǔ)層空間分布與滲流機(jī)理[1]。地質(zhì)歷史時(shí)期,由于河流或水體頻繁的遷移、改道和截彎取直等作用,因而儲(chǔ)層多級(jí)次復(fù)合砂體單元疊置,關(guān)系復(fù)雜,同時(shí)砂體單元之間普遍發(fā)育泥質(zhì)構(gòu)型界面,界面的低滲或阻隔特性阻礙了流體運(yùn)移,形成了儲(chǔ)層的非均質(zhì)特性[2]。隨著油田進(jìn)入開(kāi)發(fā)中后期,產(chǎn)油量下降,含水率升高,剩余油的開(kāi)發(fā)是進(jìn)一步挖潛增產(chǎn)的關(guān)鍵。儲(chǔ)層構(gòu)型界面的阻隔特性容易造成空間上不同的剩余油富集區(qū),富集區(qū)內(nèi)部具有相對(duì)高孔隙高滲透率的儲(chǔ)集特性,但是富集區(qū)之間流體被阻隔,這種非連通或半連通狀態(tài)導(dǎo)致后期注采效果不佳,難以有效開(kāi)采剩余油[1]。因此,開(kāi)展儲(chǔ)層單元的連通性分析,尤其是儲(chǔ)層構(gòu)型界面的空間展布規(guī)律研究,對(duì)于中后期的老油田二次開(kāi)發(fā)、認(rèn)識(shí)儲(chǔ)層滲流機(jī)理、預(yù)測(cè)剩余油分布以及提高采收率都具有重要的指導(dǎo)意義。

剩余油分布預(yù)測(cè)可從儲(chǔ)層內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖析出發(fā)[3-6],如縱向上識(shí)別旋回層序,平面上劃分儲(chǔ)層單元,分析可能的韻律水淹特征(曲流河點(diǎn)壩與復(fù)合點(diǎn)壩、辮狀河道與心灘和高含水期水淹規(guī)律等)。通常基于測(cè)井和地震數(shù)據(jù)來(lái)確定剩余油分布,預(yù)測(cè)方法包括地震正演與巖石物理結(jié)合的方法[7]、時(shí)移地震方法[8]、基于開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)的人工智能方法[9]等。這些分析或預(yù)測(cè)方法的適用性與數(shù)據(jù)質(zhì)量、儲(chǔ)層非均質(zhì)性和開(kāi)發(fā)階段等因素關(guān)系密切。

陸上油田開(kāi)發(fā)井網(wǎng)通常相對(duì)密集,結(jié)合探地雷達(dá)、地震與油藏動(dòng)態(tài)等資料,學(xué)者們發(fā)展了“井震結(jié)合、以井為主”的儲(chǔ)層構(gòu)型研究思路,但這種思路不能滿足海上油田“稀疏井網(wǎng)大井距”開(kāi)發(fā)要求,海上油氣田井距通常為300～500m,這種尺度在橫向上大于多數(shù)砂體構(gòu)型單元的尺度,故導(dǎo)致難以描述井間砂體單元和構(gòu)型界面。

為滿足海上油氣田的精細(xì)表征砂體單元與構(gòu)型界面的需求,除測(cè)井信息之外,還需要充分挖掘豐富的高品質(zhì)三維地震數(shù)據(jù)信息,研究如何利用地震信息構(gòu)建砂體構(gòu)型界面模型,為進(jìn)一步研究砂體連通性、儲(chǔ)層滲流機(jī)理和剩余油空間分布奠定模型基礎(chǔ)。本文以海上油氣田復(fù)合砂體構(gòu)型界面為研究對(duì)象,從高品質(zhì)三維地震數(shù)據(jù)出發(fā),提取與復(fù)合砂體構(gòu)型界面相關(guān)的地震屬性,使用圖形處理相關(guān)算法,將構(gòu)型界面抽象到界面建模,為分析油水在儲(chǔ)層復(fù)合砂體系統(tǒng)中的滲流機(jī)理和剩余油的空間分布奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

1 復(fù)合砂體構(gòu)型界面建模的理論基礎(chǔ)

1.1 復(fù)合砂體構(gòu)型與構(gòu)型界面理論

復(fù)合砂體構(gòu)型是三角洲和河流相砂體儲(chǔ)層中結(jié)構(gòu)單元的大小、形狀、規(guī)模和單元間疊置關(guān)系的總稱。構(gòu)型界面中的“構(gòu)型”(Architecture)概念源于第一屆國(guó)際河流沉積學(xué)會(huì)議上ALLEN的報(bào)告,該報(bào)告明確描述了河流相中河道與溢岸沉積的幾何形態(tài)與內(nèi)部組合關(guān)系[10]。之后,MIALL[11]通過(guò)分析美國(guó)科羅拉多高原侏羅-白堊紀(jì)河流相,提出了河流相沉積單元分類(lèi)分析方法。1994年,WILLIS等[12]利用河流相砂體構(gòu)型理論詳細(xì)地解釋了北巴基斯坦的中新世時(shí)期溢岸沉積單元。隨后構(gòu)型相關(guān)理論在國(guó)內(nèi)成為研究熱點(diǎn),并有學(xué)者進(jìn)行了大量的河道復(fù)合砂體沉積構(gòu)型的研究。曲流河沉積的構(gòu)型研究是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)之一[1,13],胡光義等[1]提出了一套完整的河流相復(fù)合砂體構(gòu)型概念體系和表征方法,對(duì)當(dāng)今河流相構(gòu)型單元和構(gòu)型界面的研究具有重要的指導(dǎo)意義,通過(guò)定義復(fù)合砂體的概念,明確指出復(fù)合砂體的單元組合性和級(jí)次性,并提出每一級(jí)次復(fù)合砂體均是由次一級(jí)砂體單元和構(gòu)型界面組合而成。

1.2 砂體構(gòu)型界面

復(fù)合砂體構(gòu)型界面是多級(jí)次復(fù)合砂體單元中同級(jí)次單元間低滲透阻隔界面,是儲(chǔ)層中的“滲流屏障”。復(fù)合砂體可分為多個(gè)級(jí)次,同級(jí)次砂體單元間為低滲透構(gòu)型界面,以表1為例,說(shuō)明同級(jí)次砂體單元與構(gòu)型界面的幾何位置關(guān)系[1-2]。如表1所示,復(fù)合砂體可分為4個(gè)代表性的級(jí)次:復(fù)合河道帶級(jí)、單河道帶級(jí)、復(fù)合點(diǎn)壩級(jí)和單點(diǎn)壩砂級(jí)。而4個(gè)級(jí)次可進(jìn)一步分為7個(gè)子類(lèi)。以第1級(jí)次為例,復(fù)合河道帶級(jí)次的構(gòu)型單元為單河道或河道砂,單河道間的構(gòu)型界面為泥質(zhì)含量高的河道間(或廢棄河道)沉積。從表1可以看出,構(gòu)型界面在空間上具有面和線的特性,這是本文對(duì)構(gòu)型界面幾何抽象化的基礎(chǔ)。

表1 曲流河復(fù)合砂體構(gòu)型界面分級(jí)(胡光義等[1])

為了描述構(gòu)型單元與構(gòu)型界面的相對(duì)關(guān)系以及流體在構(gòu)型單元中的流動(dòng)機(jī)理,我們建立了界面地質(zhì)模型。傳統(tǒng)的構(gòu)型界面建模方法是基于“以井為主”的研究思路,先利用井網(wǎng)的測(cè)井資料和巖心等資料,結(jié)合沉積模式、級(jí)次約束,解剖構(gòu)型,之后使用確定性方法建模[14-17]。本文著重提出了另一套思路,即不受限于密井網(wǎng)資料的要求,充分發(fā)揮海上油田高品質(zhì)三維地震資料的優(yōu)勢(shì),突破傳統(tǒng)上簡(jiǎn)單的沉積模式的限制,利用地震數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)地下真實(shí)的構(gòu)型界面分布,建立了基于地震數(shù)據(jù)的界面建模方法。

1.3 地震屬性的“膨脹”、“腐蝕”與“骨架化”

砂體構(gòu)型界面的抽象過(guò)程是基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)中的“膨脹”和“腐蝕”的圖像處理方法?！芭蛎洝焙汀案g”過(guò)程可以用圖1來(lái)描述,A經(jīng)過(guò)B的“擴(kuò)邊”處理形成“膨脹”的結(jié)果(圖1a),相反,A經(jīng)過(guò)B的“削邊”處理形成“腐蝕”的結(jié)果(圖1b)。理論上砂體構(gòu)型單元內(nèi)部地震波速度偏高,而含泥界面地震波速度偏低,速度差異導(dǎo)致砂體與界面間形成地震波阻抗差,地震強(qiáng)反射特征明顯,平面上形成條帶或塊狀的高亮屬性。將地震強(qiáng)振幅屬性轉(zhuǎn)換成圖像,通過(guò)“膨脹”過(guò)程連接某些反射能量,再通過(guò)“腐蝕”過(guò)程,形成線狀的幾何特征(圖2)。通過(guò)進(jìn)一步“骨架化”實(shí)現(xiàn)對(duì)塊狀屬性的完全“線性化”,提取線段信息,將線段面垂直插入到油藏模型中,實(shí)現(xiàn)含構(gòu)型界面建模。

圖1 數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的“膨脹”(a)和“腐蝕”(b)過(guò)程示意

圖2 原始地震振幅屬性(a)、原屬性經(jīng)過(guò)“膨脹”(b)與“腐蝕”(c)后生成的結(jié)果

“膨脹”和“腐蝕”作為數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)圖像處理的基本處理方法,對(duì)圖像特征提取和識(shí)別有著重要影響[18]。通常,結(jié)構(gòu)元素(對(duì)應(yīng)圖1中的B)用元素為1的矩陣表示,同時(shí)標(biāo)明結(jié)構(gòu)元素的原點(diǎn)。“膨脹”過(guò)程中只要結(jié)構(gòu)元素與圖像(對(duì)應(yīng)圖1中A)邊緣有交集,保留平移結(jié)構(gòu)元素的原點(diǎn)即可實(shí)現(xiàn)該點(diǎn)的“膨脹”,遍歷全部圖像區(qū)域,實(shí)現(xiàn)圖像目標(biāo)區(qū)邊緣的“膨脹”。同樣,“腐蝕”過(guò)程則是當(dāng)結(jié)構(gòu)元素與圖像目標(biāo)區(qū)完全覆蓋時(shí),才保留結(jié)構(gòu)元素的原點(diǎn)位置,這樣非原點(diǎn)的某些位置被剔除,即可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)區(qū)的“收縮”。其中,如果二值圖像表示為A,進(jìn)行運(yùn)算的結(jié)構(gòu)元素表示為B,可定義如下操作過(guò)程。

A被B“膨脹”、“腐蝕”分別表示為:

(1)

AΘB={z|(B)z∩AC≠φ}

(2)

在圖像處理應(yīng)用中,更多地以各種組合來(lái)應(yīng)用“膨脹”和“腐蝕”。其中最常用的3種方式為開(kāi)操作,閉操作,擊中或擊不中變換。

A被B開(kāi)操作表示為A°B,定義為A被B“腐蝕”,然后再用B“膨脹”的結(jié)果:

A°B=(AΘB)⊕B

(3)

A被B閉操作則表示為,是指先“膨脹”再“腐蝕”:

A·B=(A⊕B)ΘB

(4)

對(duì)于擊中或擊不中變換在匹配一副圖像中像素的特定結(jié)構(gòu)是非常有用的。A被B擊中或擊不中變換表示為A?B:

A?B=(AΘB1)∩(ACΘB2)

(5)

數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的“骨架化”過(guò)程,主要是針對(duì)二值圖而言,將輸入的具有一定寬度的圖像輪廓用逐次去掉邊緣的方法最終變?yōu)閷挾葍H為一個(gè)像素的骨架。設(shè)想在同一時(shí)刻,將目標(biāo)的邊緣線都點(diǎn)燃,火的前沿以勻速向內(nèi)部蔓延,當(dāng)前沿相交時(shí)火焰熄滅,火焰熄滅點(diǎn)的結(jié)合就是骨架。對(duì)于地震屬性,可使用骨架化的方法取得最終界限在平面內(nèi)的線段特征。

1.4 霍夫變換

在砂體構(gòu)型界面腐蝕形成“骨架”之后,需要對(duì)圖像的“骨架”數(shù)字化形成可存取的線段,即記錄下線段的兩個(gè)端點(diǎn),利用這兩個(gè)端點(diǎn)信息即可定義界面,該過(guò)程可以通過(guò)人工拾取實(shí)現(xiàn),但如果“骨架”線段太多,可使用霍夫變換的方法實(shí)現(xiàn)線段的自動(dòng)拾取。

霍夫變換是一種尋找并連接圖像中直線線段的方法。假設(shè)在直角坐標(biāo)系內(nèi)有一條直線定義為:

xcosθ+ysinθ=ρ

(6)

我們通常認(rèn)為θ和ρ為已知量,水平直線的θ=0,ρ為正的x截距,類(lèi)似地,當(dāng)水平直線的θ=90°時(shí),ρ為正的y截距。轉(zhuǎn)換為法線方程后,在參數(shù)平面內(nèi)以正弦曲線顯示上述兩條直線。每一條正弦曲線表示通過(guò)特定點(diǎn)(xi,yi)的一族直線,交叉點(diǎn)對(duì)應(yīng)于通過(guò)不同點(diǎn)的線,圖3展示了霍夫變換的變化過(guò)程。

圖3 霍夫變換示意(直角坐標(biāo)系(x,y)中的紅藍(lán)兩條直線,通過(guò)霍夫變換形成極坐標(biāo)系(ρ,θ)中對(duì)應(yīng)的紅藍(lán)兩個(gè)點(diǎn))

霍夫變換將參數(shù)空間再細(xì)分為累加單元,由此可以提升霍夫變換的精度,其中的細(xì)分?jǐn)?shù)目決定了這些點(diǎn)共線的精度。

需要注意的是,霍夫變換對(duì)線段的自動(dòng)拾取存在拾取精度不高,且在一套直線上的兩個(gè)線段不能被分別記錄的不足。為解決霍夫變換對(duì)輸出參數(shù)敏感的問(wèn)題,可參考文獻(xiàn)[19]提出的方法,手動(dòng)修改霍夫變換生成結(jié)果,使之更為合理。

2 復(fù)合砂體構(gòu)型界面建模

為了研究含構(gòu)型界面的曲流河油藏中流體的動(dòng)態(tài)特征,需要從地震數(shù)據(jù)中提取構(gòu)型界面的幾何信息。本文對(duì)構(gòu)型界面的研究從最簡(jiǎn)單的垂直界面入手,使得實(shí)現(xiàn)的構(gòu)型界面在油藏模型中是垂直面,從油藏的平面俯視圖看構(gòu)型界面是由一系列相連或斷開(kāi)的線段組成,后續(xù)的研究將考慮從三維地震數(shù)據(jù)中更直接地提取符合實(shí)際界面產(chǎn)狀信息,如界面傾斜或彎曲等。

從地震數(shù)據(jù)上看,在儲(chǔ)層內(nèi),砂體單元與構(gòu)型界面由于巖性差異導(dǎo)致地震波速度差異明顯,形成高值反射系數(shù),進(jìn)而形成地震強(qiáng)反射信號(hào)。除此之外,導(dǎo)致信號(hào)增強(qiáng)的因素很多,包括斷層、裂縫、構(gòu)型界面等。對(duì)于由非構(gòu)型界面引起的強(qiáng)信號(hào),可以通過(guò)斷層和裂縫解釋將非界面的因素剔除。下面根據(jù)圖4介紹復(fù)合砂體構(gòu)型界面的建模流程及其關(guān)鍵步驟。

圖4 復(fù)合砂體構(gòu)型界面的建模流程

1) 在三維地震成像數(shù)據(jù)體中確定目的層油藏時(shí)間窗口,提取窗口內(nèi)地震數(shù)據(jù),計(jì)算窗口內(nèi)地震數(shù)據(jù)的平面屬性,此時(shí)由窗口內(nèi)三維地震數(shù)據(jù)沿z方向融合轉(zhuǎn)換成二維平面地震屬性,這里地震屬性是指信號(hào)能量屬性或一致性屬性(Coherence)等。

2) 將二維平面地震屬性轉(zhuǎn)換成彩色圖像,便于實(shí)現(xiàn)圖像處理,轉(zhuǎn)換后,只保留和構(gòu)型界面有關(guān)的地震屬性信息,如果圖像中還有井位/斷層/刻度等信息單元,需提前剔除。

3) 將彩色圖像轉(zhuǎn)換成黑白二值圖像。

4) 根據(jù)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的處理方法,將黑白二值圖像進(jìn)行“膨脹、腐蝕和骨架化”處理,形成骨架圖像。

5) 使用霍夫變換和人工拾取相結(jié)合的方法,對(duì)骨架線段進(jìn)行線段數(shù)字化。

這里需要注意的是,在得到腐蝕后的骨架圖像之后,需要通過(guò)人工解釋的方法,剔除可能由油藏邊界、斷層或裂縫導(dǎo)致的骨架線段。一旦數(shù)值化構(gòu)型界面之后,我們可以將垂直界面插入到油藏模型中,設(shè)置油藏和構(gòu)型界面的孔隙度、滲透率、飽和度等物性參數(shù),為分析油水在儲(chǔ)層復(fù)合砂體系統(tǒng)中的滲流機(jī)理和剩余油的空間分布奠定基礎(chǔ)。

3 實(shí)際應(yīng)用

以渤海Q油田為例,該油田正處于開(kāi)發(fā)的中后期,油水關(guān)系復(fù)雜,井間儲(chǔ)層預(yù)測(cè)砂體分布不確定性高,砂體連通性關(guān)系不明,需要將井震信息有效地集成到油藏模型中,深入開(kāi)展砂體單元的疊置關(guān)系和構(gòu)型界面空間展布的研究,分析油水滲流機(jī)理和剩余油的分布規(guī)律。渤海Q油田面積約10km2,油藏深度為1.1km,屬于典型的河流相沉積,各級(jí)砂體單元(復(fù)合河道、單河道、復(fù)合點(diǎn)壩和單點(diǎn)壩)與構(gòu)型界面發(fā)育廣泛。

以渤海Q油田某油層R1單元為例,具體說(shuō)明構(gòu)型界面抽象和建模過(guò)程。R1油層單元平均厚度26m,為一套開(kāi)發(fā)單元,砂體遍布整個(gè)工區(qū)(面積約10km2),連通性好,但是總體生產(chǎn)中動(dòng)靜態(tài)矛盾突出,注采收效情況復(fù)雜,推斷和普遍發(fā)育的構(gòu)型泥質(zhì)界面(泥質(zhì)隔夾層)可能存在一定關(guān)系。圖5是R1單元對(duì)應(yīng)砂巖儲(chǔ)層內(nèi)地震振幅能量的平面顯示,高亮屬性表示砂層內(nèi)部巖性差異導(dǎo)致的強(qiáng)振幅反射,高亮位置和界面位置相關(guān),開(kāi)發(fā)階段注采位置與效果分析確定了這種相關(guān)性的存在,尤其是某些位置相鄰注采井井距小,但是注采效果不明顯,而測(cè)井資料顯示泥質(zhì)界限的存在阻隔了流體流動(dòng),水驅(qū)受限。從圖5可以看出幾乎所有井都位于低亮地震屬性區(qū)域,進(jìn)一步說(shuō)明界面與地震高亮反射能量的相關(guān)性。

圖5 渤海Q油田某油層R1單元對(duì)應(yīng)砂巖儲(chǔ)層內(nèi)地震振幅能量的平面顯示(藍(lán)色表示低值,黃色表示高值,綠色為中值,其它顏色代表線性插值)

本文基于地震屬性構(gòu)建構(gòu)型界面模型,以簡(jiǎn)化的垂直界面刻畫(huà)實(shí)際構(gòu)型界面特征(后續(xù)研究將考慮更復(fù)雜的界面特征,本文不做詳細(xì)討論),以研究其幾何屬性和物性對(duì)剩余油開(kāi)采的影響。界面建模的過(guò)程如下:

1) 首先,提取地震振幅屬性,R1單元沉積層序簡(jiǎn)單,綜合解釋成果發(fā)現(xiàn)沒(méi)有斷層和裂縫發(fā)育,我們認(rèn)為高亮部分表示由砂體構(gòu)型界面所引起的信號(hào)增強(qiáng);

2) 剔除多余信息,對(duì)圖5的地震振幅能量剔除外在因素,得到圖6,剔除的對(duì)象包括井位井名、標(biāo)尺、背景圖等;

3) 將圖6的彩色圖像轉(zhuǎn)換成圖7的黑白二值圖像;

圖6 剔除井、標(biāo)尺和背景圖后的地震振幅屬性平面分布

4) 將圖7的黑白二值圖像“膨脹”后,得到圖8,局部斷開(kāi)的地震屬性連通性得到了增強(qiáng);

圖7 圖6的黑白二值顯示

5) 對(duì)圖8進(jìn)行“腐蝕”和“骨架化”處理,得到圖9;

圖8 圖7的膨脹示意顯示

6) 對(duì)圖9進(jìn)行自動(dòng)(霍夫變換)和手動(dòng)修改結(jié)合的線段提取,得到如圖10所示的線段化的砂體構(gòu)型界面平面分布結(jié)果。

圖9 對(duì)圖8進(jìn)行“腐蝕”和“骨架化”處理后得到的構(gòu)型界面的線段性表征

圖10 霍夫變換和手動(dòng)修改后得到的線段化的砂體構(gòu)型界面平面分布結(jié)果

至此,我們已經(jīng)完成從地震數(shù)據(jù)中提取砂體構(gòu)型界面的幾何信息的任務(wù)。接下來(lái),我們將這些信息插入R1油組單元的油藏模型(圖11),實(shí)現(xiàn)構(gòu)型界面建模,為進(jìn)一步的油水流動(dòng)模擬和剩余油分布的研究提供了基礎(chǔ)。將數(shù)值化的線段經(jīng)過(guò)的油藏網(wǎng)格用于表示數(shù)值化后的構(gòu)型界面,構(gòu)型界面油藏網(wǎng)格具有低孔隙度、低滲透率的物性,在設(shè)置完所有網(wǎng)格物性后,此模型可用于油藏流體數(shù)值模擬,以及研究構(gòu)型界面的存在對(duì)流體滲流和剩余油分布的影響。

圖11 插入數(shù)值化線段構(gòu)型界面的油藏模型

為了研究構(gòu)型界面對(duì)剩余油分布的影響,對(duì)渤海Q油田某油層(對(duì)應(yīng)圖11中間區(qū)域)的機(jī)理模型進(jìn)行模擬試驗(yàn)。試驗(yàn)展示了兩個(gè)機(jī)理模型(無(wú)界面存在),并模擬出基于反九點(diǎn)法井網(wǎng)方案開(kāi)采若干年后剩余油的空間分布特征。圖12中油層平均厚度為26m,其中藍(lán)色網(wǎng)格代表構(gòu)型界面,在三維空間中構(gòu)型界面為三維垂直網(wǎng)格面,界面從油層界面的頂?shù)降淄耆┩?滲透率為0,即流體無(wú)法穿過(guò)界面,但可以從界面兩端繞過(guò)。在本部分的數(shù)值模擬研究中,利用無(wú)構(gòu)型界面(初始模型)和含構(gòu)型界面(界面模型)兩個(gè)模型進(jìn)行對(duì)比研究,通過(guò)對(duì)比分析兩個(gè)模型在相同的注采條件下22年后的剩余油空間分布特征,定量分析構(gòu)型界面的發(fā)育如何影響剩余油的空間分布。

圖12a和圖12b中藍(lán)色單元滲透率幾乎為0,表示界面單元,相對(duì)圖12a來(lái)說(shuō),圖12b的構(gòu)型界面完全阻隔流體,流體只能從無(wú)界面網(wǎng)格通過(guò),其它位置由于流體通道變小,流體流動(dòng)不暢,界面網(wǎng)格的滲透率幾乎為0,但界面網(wǎng)格位置的孔隙度和初始網(wǎng)格相同。

圖12c和圖12d是兩個(gè)模型油藏在注采22年之后的含油飽和度分布情況。對(duì)比發(fā)現(xiàn),開(kāi)發(fā)22年后,剩余油飽和度的分布差異顯著。無(wú)構(gòu)型界面的圖12c 含油飽和度分布平緩,從中間注水井到其它生產(chǎn)井過(guò)度平滑;而含界面的圖12d含油飽和度受界面控制,界面網(wǎng)格單元位置滲透率幾乎為0,并且含油飽和度因滲透率幾乎為0不發(fā)生變化(同開(kāi)采前初始模型的含油飽和度一致),圖12d的紅色網(wǎng)格表示高含油飽和度的網(wǎng)格,其中多數(shù)是界面網(wǎng)格,界面位置剩余油完全沒(méi)有動(dòng)用,還有一些是受界面隔斷的網(wǎng)格,剩余油被阻隔,動(dòng)用程度較低。另外,由于水驅(qū)油的通道多經(jīng)過(guò)界面之間的可滲透區(qū)域,故在相同的注采條件下,圖12d多數(shù)非界面位置剩余油動(dòng)用更多。

圖12e和12f對(duì)應(yīng)于初始模型和含構(gòu)型界面模型的剩余儲(chǔ)量分布。由于界面的發(fā)育,導(dǎo)致含構(gòu)型界面模型的紅色區(qū)域位置(圖12f)剩余儲(chǔ)量依然較高,動(dòng)用程度低,難以形成有利注采條件。

圖12 含構(gòu)型界面模型滲透率和含油飽和度分布情況a 初始模型滲透率分布; b 含構(gòu)型界面模型滲透率分布; c 初始模型開(kāi)采22年后的含油飽和度分布; d 含構(gòu)型界面模型開(kāi)采22年后的含油飽和度分布; e 初始模型的剩余儲(chǔ)量; f 含構(gòu)型界面模型的剩余儲(chǔ)量

表2是含構(gòu)型界面模型數(shù)模開(kāi)發(fā)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)表,可以看出:經(jīng)過(guò)22年的注采,相對(duì)無(wú)構(gòu)型界面模型,含構(gòu)型界面模型下,石油少采了1.8%,少采了68328.0m3,平均單井少采8841.0m3,每口生產(chǎn)井每年少采1105.0m3;假設(shè)2000年的含水率為0,2008年,含構(gòu)型界面模型的含水率相對(duì)增加了6.5%,2022年,含水率相對(duì)增加了2.8%。

表2 含構(gòu)型界面與無(wú)構(gòu)型界面數(shù)模開(kāi)發(fā)生產(chǎn)數(shù)據(jù)

總的來(lái)說(shuō),本試驗(yàn)表明,構(gòu)型界面的發(fā)育導(dǎo)致了開(kāi)采效果明顯變差,受界面的遮擋,剩余油難以實(shí)現(xiàn)有效開(kāi)采,且分布更加復(fù)雜,含水率上升。

4 結(jié)論

相對(duì)于傳統(tǒng)海上復(fù)合砂體構(gòu)型界面建模多采用的沉積模式與多井分析方式,本文提出了一種新的基于純地震數(shù)據(jù)構(gòu)型界面建模的方法。該方法從地震數(shù)據(jù)的平面屬性出發(fā),引入“數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)”方法處理平面屬性,形成表征構(gòu)型界面的直線線段數(shù)據(jù),然后將線段作為邊界構(gòu)建垂直插入油層的垂直界面,最后實(shí)現(xiàn)含構(gòu)型界面模型建模,以供油藏模擬和剩余油分析與預(yù)測(cè)使用。這種方法的最大優(yōu)點(diǎn)是,利用三維地震數(shù)據(jù)的豐富空間信息實(shí)現(xiàn)界面的快速建模,簡(jiǎn)化了構(gòu)型界面的建模過(guò)程。該方法開(kāi)辟了一種地震約束河流相構(gòu)型界面油藏建模的新思路,作為一種界面建模新的嘗試,對(duì)曲流河儲(chǔ)層預(yù)測(cè)具有重要的啟示和指導(dǎo)意義,為后續(xù)研究含構(gòu)型界面的油藏建模、流體流動(dòng)機(jī)理和剩余油分布規(guī)律奠定了基礎(chǔ)。

本文以渤海Q油田為例,闡述了曲流河構(gòu)型界面建模的詳細(xì)過(guò)程,并且給出了一個(gè)構(gòu)型機(jī)理模型的數(shù)值模擬試驗(yàn),定量分析了非滲透性構(gòu)型界面對(duì)剩余油分布的影響,為本方法的應(yīng)用提供了參考。

作為基于地震數(shù)據(jù)的首次構(gòu)型界面建模嘗試,本文只討論了三維構(gòu)型界面垂直的情況,尚未討論實(shí)際油層中三維界面可能傾斜(或曲面)的情況,后續(xù)的研究將探索直接從地震數(shù)據(jù)中提取更具代表性的傾斜界面(或曲面)的過(guò)程和方法,實(shí)現(xiàn)更具實(shí)際參考意義的構(gòu)型界面建模和剩余油空間分布機(jī)理研究。