PETREL軟件在油藏三維可視化地質(zhì)建模中的應(yīng)用

李蓓蕾，朱玉雙，張翠萍，周創(chuàng)飛，劉 超

(1.西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系/大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安，710069;2.長(zhǎng)慶油田分公司第六采油廠，陜西西安 710018)

建立符合油藏地質(zhì)實(shí)際的三維可視化模型是復(fù)雜油藏開展數(shù)值模擬研究的關(guān)鍵。20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的以測(cè)井資料為主的三維地質(zhì)建模技術(shù)，目前已成為油田開發(fā)階段油藏研究的重要手段之一［1］。

本文針對(duì)鄂爾多斯區(qū)A83區(qū)塊，選用Petrel建模軟件最終建立精細(xì)三維構(gòu)造骨架模型，利用巖相描述曲線和測(cè)井曲線分別建立巖相模型和屬性模型。通過對(duì)多個(gè)模型的對(duì)比評(píng)價(jià)分析，優(yōu)選出更符合該研究區(qū)的三維精細(xì)地質(zhì)模型，最后經(jīng)過模型粗化形成數(shù)值模擬研究所需要的三維地質(zhì)模型。

1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備及工作流程

選用Petrel建模首先需要準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)包括:油田的井位坐標(biāo)(wellhead)、地層精細(xì)分層數(shù)據(jù)(welltop)、井軌跡(path)、測(cè)井曲線(las)以及巖性描述資料等。另外Petrel建模具有較強(qiáng)的三維圖形顯示和成圖功能，數(shù)據(jù)的加載過程就是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立過程。需按照Petrel軟件格式要求，對(duì)所有基礎(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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，修正因數(shù)據(jù)錯(cuò)誤造成的井軌跡異常顯示，并對(duì)測(cè)井曲線的異常顯示井段進(jìn)行校正。

地質(zhì)建模的最終目的是建立符合實(shí)際油藏的三維可視地質(zhì)模型，能夠盡可能的反演地下儲(chǔ)層情況。Petrel軟件即是在模擬構(gòu)造巖相的基礎(chǔ)上，刻畫了儲(chǔ)集層的孔隙度、滲透率、以及含水飽和度等屬性特征。三維地質(zhì)建模的具體操作流程大致如下(如圖1所示):

2 構(gòu)造模型的建立

在定義好所建三維模型后，首先建立構(gòu)造模型。構(gòu)造建模包括了 fault modeling、pillar gridding和 layering三個(gè)部分，這三個(gè)部分共同構(gòu)建成一個(gè)三維空間網(wǎng)格。鄂爾多斯盆地區(qū)基本沒有斷層，因此不作fault modeling的操作。Pillar gridding的過程就是一個(gè)生成空間網(wǎng)格的過程。這一操作在I、J方向上定義網(wǎng)格單元的大小，以及定義該區(qū)域主要的物源方向。從而將地層用一個(gè)個(gè)網(wǎng)格單元代替，創(chuàng)建模擬出均勻分布的三維儲(chǔ)層。

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。

圖1 精細(xì)地質(zhì)建模工作流程

安83長(zhǎng)7儲(chǔ)層各小層頂面構(gòu)造呈現(xiàn)出區(qū)域西傾單斜特點(diǎn)，整體地層坡度小，各小層的頂面構(gòu)造具有很強(qiáng)的繼承性。研究區(qū)無大型構(gòu)造，多處可見相互平行近東西向小的鼻狀隆起構(gòu)造帶。形成了區(qū)域西傾單斜背景，鼻狀隆起呈東西向展布的構(gòu)造格局。以長(zhǎng)7主力含油層長(zhǎng)722頂面構(gòu)造為例，可以看出該構(gòu)造頂面海拔呈東高西低的單斜特點(diǎn)，構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，沒有斷層。(如圖2所示)

3 巖相模型的建立

相建模是儲(chǔ)層建模的關(guān)鍵，它為儲(chǔ)層參數(shù)的模擬提供了儲(chǔ)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(chǔ)層參數(shù)，相的分布不同，整個(gè)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(shí)，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(shí)，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。在使用巖相模型時(shí)，利用縱向上0.125m的取樣率的電測(cè)曲線可以很精確的反映單砂體的連通性以及砂體的尖滅情況等。

圖2 A83井區(qū)長(zhǎng)722構(gòu)造模型

因此本次研究采用綜合測(cè)井解釋成果和泥質(zhì)含量測(cè)井曲線相結(jié)合的方法來計(jì)算巖相模型。首先，將測(cè)井解釋結(jié)論歸類:水層、含油水層歸為Ⅰ類;油水同層歸為Ⅱ類;油層、差油層、含水油層歸類為Ⅲ類;干層歸類為Ⅳ類;未設(shè)定的歸為泥巖。這樣就相當(dāng)于經(jīng)過了人工濾波，得到的巖性也較為精確。再利用測(cè)井解釋提供的泥質(zhì)含量曲線根據(jù)泥質(zhì)含量的不同劃分出不同的巖相。這樣做的好處是，既全面的考慮了巖相的制約因素，而在縱向上又保證了較為精準(zhǔn)的隔層和泥質(zhì)夾層預(yù)測(cè)。

Petrel提供了序貫指示模擬、截?cái)喔咚鼓M、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、基于目標(biāo)的示性點(diǎn)模擬等幾種用于詳細(xì)表征相帶分布特征的確定性和隨機(jī)性的相建模技術(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［2］。

巖相模型是一種離散數(shù)據(jù)模型［3］。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)是地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的基本工具，它既能描述區(qū)域變量的空間結(jié)構(gòu)性，同時(shí)能夠充分利用其隨機(jī)性，是進(jìn)行隨機(jī)模擬預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)。變差函數(shù)(圖3)中的主要特征值是a、C及C0，這三個(gè)特征值反映了儲(chǔ)層參數(shù)的空間變化特征。所謂的變程a是指當(dāng)距離超過某一范圍之后，變差函數(shù)值不再增大而穩(wěn)定在一個(gè)極限值附近，這個(gè)范圍稱為變程，它反映了區(qū)域變量的相關(guān)范圍。對(duì)于縱坐標(biāo)的極限值(C+C0)和塊金常數(shù)C0(指原點(diǎn)處的變差函數(shù)值)是測(cè)量誤差和微礦化結(jié)構(gòu)所致。在計(jì)算變差函數(shù)時(shí)，確定好主方向的角度后，進(jìn)而確定主方向、次方向以及垂向上的變程值［4－5］。

在此基礎(chǔ)上建立的巖相模型如下(圖4)所示:

需要指出的是，這種隨機(jī)模擬方法的缺點(diǎn)在于變量的分布要求服從高斯分布，并且算法和參數(shù)靈活性太大，人為因素太多，需要多次重復(fù)模擬，優(yōu)選最佳變程組合值，才能得到更準(zhǔn)確的模擬結(jié)果［6－8］。

圖3 變差函數(shù)示意圖

圖4 安83井區(qū)巖相模型

4 屬性模型的建立

油藏屬性建模部分是整個(gè)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(cè)井間屬性參數(shù)分布情況，同時(shí)采用巖相加以控制趨勢(shì)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［9－10］，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。并且在相控的基礎(chǔ)上，加入孔隙度滲透率、含水飽和度等趨勢(shì)線加以制約。經(jīng)過多次重復(fù)優(yōu)選，安83井區(qū)屬性模型如下(圖5)所示:

圖5

5 結(jié)語

準(zhǔn)確真實(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是三維可視化精細(xì)地質(zhì)建模保障［11］。通過精準(zhǔn)的構(gòu)造模型、巖相模型以及屬性模型，能夠盡可能真實(shí)的反映地層的實(shí)際油藏儲(chǔ)層特征，實(shí)現(xiàn)地下油藏的動(dòng)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(duì)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?？傊?，建立精確地三維地質(zhì)模型是油藏儲(chǔ)層精細(xì)描述的核心。

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