油氣田開發(fā)過程中儲(chǔ)層構(gòu)型模型的建立與研究

趙振堯

【摘 要】儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)指的是儲(chǔ)集砂體的幾何形態(tài)及其三維空間的分布。這一模型是儲(chǔ)層地質(zhì)模型的骨架，也是決定油藏?cái)?shù)值模擬中模擬網(wǎng)塊大小和數(shù)量的重要依據(jù)。以高分辯率的三維地震為基礎(chǔ)，利用其覆蓋率高的優(yōu)勢，直接追蹤井間砂體和求取儲(chǔ)層參數(shù)。儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)模型的核心是沉積模型。殼牌石油公司將不同沉積相形成的儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)類型歸納為三類，即千層餅狀儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)、拼合板狀儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)和迷宮狀儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)，目前遇到的關(guān)鍵問題是分辯率還滿足不了油田開發(fā)研究單砂體的要求。

【關(guān)鍵詞】油氣田；儲(chǔ)層構(gòu)型；模型；建立；研究

一、儲(chǔ)層分布層次性

儲(chǔ)層作為油氣勘探、開發(fā)的物質(zhì)對(duì)象，無論從其本身特征還是從其沉積成因角度分析必然具有層次性。層次分析是儲(chǔ)層非均質(zhì)研究的認(rèn)識(shí)論和方法論的基本問題。隨著油氣田開發(fā)的深入，儲(chǔ)層描述向著越來越細(xì)的方向發(fā)展。合理選擇儲(chǔ)層描述尺度不僅能充分利用油田現(xiàn)有資料用于準(zhǔn)確描述儲(chǔ)層非均質(zhì)性，而且分級(jí)建立的儲(chǔ)層地質(zhì)模型能及時(shí)正確地指導(dǎo)油田勘探開發(fā)的進(jìn)行，避免建立的模型與生產(chǎn)脫節(jié)。按模型組成規(guī)模：（Helgeqi H.Haldorson（1986），美國 分四級(jí)）1、巨大規(guī)模：構(gòu)造+巖相——油氣藏組合；2、大型規(guī)模：相帶+儲(chǔ)層——油氣藏；3、宏觀規(guī)模：儲(chǔ)層+物性——內(nèi)部結(jié)構(gòu)；4微觀規(guī)模：孔隙結(jié)構(gòu)+流體——流動(dòng)單元 。隨機(jī)建模方法：這是國際上近20年來興起，發(fā)展很快的一項(xiàng)熱門技術(shù)。其主要思路是：選擇儲(chǔ)層砂體在地面出露的露頭，進(jìn)行詳細(xì)測量和描述，取樣密度達(dá)到幾十厘米的網(wǎng)絡(luò)（1英尺×1英尺），把這類砂體的儲(chǔ)層物性（如滲透率）的空間分布，原原本本的揭示出來，以此作為原型模型。從中利用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)技術(shù)尋找其物性空間分布的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，以此統(tǒng)計(jì)規(guī)律就可以去預(yù)測井下各類儲(chǔ)層的物性分布。國外一些主要石油科研機(jī)構(gòu)、院校和油公司都在開展這一工作。儲(chǔ)層地質(zhì)知識(shí)庫是根據(jù)儲(chǔ)層地質(zhì)概念模型，結(jié)合靜、動(dòng)態(tài)資料對(duì)單井模型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上建立的能夠定量表征儲(chǔ)層特征參數(shù)統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律的地質(zhì)知識(shí)，它們是儲(chǔ)層隨機(jī)建模的控制條件。露頭調(diào)查、地震預(yù)測與解釋、密井網(wǎng)統(tǒng)計(jì)、 分布概率、平均值、中值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、最大值、最小值、變異系數(shù)及各參數(shù)間的相關(guān)系數(shù)等。

二、儲(chǔ)層分布非均質(zhì)模式

構(gòu)型最早由國外學(xué)者Allen提出，國內(nèi)也譯為構(gòu)形、構(gòu)成，儲(chǔ)層建筑結(jié)構(gòu)，沉積結(jié)構(gòu)單元等，是指不同級(jí)次儲(chǔ)層構(gòu)成單元的形態(tài)、規(guī)模、方向及其疊置關(guān)系。儲(chǔ)層構(gòu)型分析研究實(shí)質(zhì)上是描述儲(chǔ)層內(nèi)部的非均質(zhì)性，最終用于進(jìn)一步挖潛剩余油，提高油氣采收率。 非均質(zhì)儲(chǔ)層構(gòu)型模式是指應(yīng)用露頭、現(xiàn)代沉積、油田密井網(wǎng)區(qū)等資料，開展定量地質(zhì)模式及形成機(jī)理研究，最小時(shí)間單元界面劃分，不同級(jí)次構(gòu)型界面（Boundaries）及構(gòu)型要素（Architecture element）的多維表征，揭示砂體內(nèi)部疊置關(guān)系（內(nèi)部構(gòu)型Internal architecture）。 研究非均質(zhì)儲(chǔ)層構(gòu)型模式能夠揭示單砂體內(nèi)部物性基本單元（側(cè)積砂體）及其三維分布規(guī)律，從而真正反映單砂體內(nèi)部三維非均質(zhì)性的本質(zhì)，這對(duì)以后的剩余油研究、預(yù)測具有重要的意義。

三、地下儲(chǔ)層構(gòu)型描述方法

地下儲(chǔ)層構(gòu)型分析與建模的目標(biāo)是應(yīng)用有限的資料恢復(fù)地下儲(chǔ)層構(gòu)型的面貌。以河流相為例，主要是恢復(fù)地下古河道及其河道內(nèi)部構(gòu)型單元的三維空間分布。面臨的主要難點(diǎn)是地下井資料少，因?yàn)榧词故窃谟吞镩_發(fā)中后期的密井網(wǎng)條件下，井距（如100m井距）仍大于構(gòu)型單元的規(guī)模（如橫向上數(shù)米規(guī)模的點(diǎn)壩內(nèi)部泥質(zhì)側(cè)積層）。目前地下儲(chǔ)層描述主要是依靠地震信息和多井信息相應(yīng)的發(fā)展了兩類方法，包括地震沉積學(xué)方法和多井模式預(yù)測方法，而砂體內(nèi)部構(gòu)型分析主要基于人工進(jìn)行，效率很低，因此需要進(jìn)一步深化三維儲(chǔ)層內(nèi)部構(gòu)型建模的模式擬合算法研究，可謂是任重道遠(yuǎn)。重點(diǎn)在于單期河道、單砂體和單砂體內(nèi)部夾層的識(shí)別。還提到不同井距條件下單砂體展布的認(rèn)識(shí)必然存在一定差異，說明單砂體分布的復(fù)雜性。利用計(jì)算機(jī)研究一些隨機(jī)建模算法。針對(duì)不同沉積類型儲(chǔ)層本身的物性參數(shù)空間分布特點(diǎn)，形成一些模擬其規(guī)律的算法。隨機(jī)建模方法，總的追求：利用其技術(shù)建立的地質(zhì)模型，交給數(shù)值模擬進(jìn)行歷史擬合，一次運(yùn)算就在大多數(shù)井點(diǎn)擬合得較好，這就說明模型基本符合地下實(shí)際。或者利用建立的模型布井，選擇成功機(jī)率最大的井位去實(shí)施。進(jìn)行精細(xì)描述，可供其他地區(qū)和油田借鑒。隨機(jī)建模方法，一些院校都有一些軟件研制出來，在西部油田早期評(píng)價(jià)階段進(jìn)行油藏描述建立地質(zhì)模型上已取得很好效果，在老油田中為研究剩余油飽和度還沒有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。變差函數(shù)分析：儲(chǔ)層參數(shù)空間結(jié)構(gòu)分析就是對(duì)儲(chǔ)層參數(shù)進(jìn)行一系列統(tǒng)計(jì)分析，研究儲(chǔ)層的空間結(jié)構(gòu)及各儲(chǔ)層參數(shù)的空間分布的連續(xù)性和各向異性。目前，研究數(shù)據(jù)變量空間連續(xù)性或各向異性的方法和手段有多種，如協(xié)方差函數(shù)、相關(guān)函數(shù)等，但是這些方法只能概括地質(zhì)體某一特征的整體概況而無法反映其局部變化特征，地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)中引入變差函數(shù)。離散模型是為了描述具有不連續(xù)性質(zhì)的地質(zhì)特征而開發(fā)的，如河流相地層中砂體的位置和幾何分布，砂巖中頁巖夾層的分布和規(guī)模，裂縫和斷層的分布、方向和長度，以及巖相模擬等。在以上各種情況下，空間中的一個(gè)點(diǎn)屬于有限分類數(shù)中的一個(gè)，而且僅有一個(gè)，隨機(jī)模型控制著在每一點(diǎn)該分類的數(shù)值如何交互影響。例如，該模型可以控制一個(gè)砂體可以怎樣侵入到另一個(gè)砂體中；裂縫是否橫切，怎樣橫切，不同的巖相怎樣相互牽制和排斥等等。對(duì)于重要層位，如可注水砂巖段，可以不經(jīng)過實(shí)際流動(dòng)模擬而計(jì)算出來。建模期間地質(zhì)指導(dǎo)是十分重要的。

四、剩余油分布研究

剩余油是指油藏開發(fā)過程中尚未采出而滯留地下油藏中的原油，通常是指開發(fā)油田處于中高含水期時(shí)剩余在油藏中的原油。一般可以通過加深對(duì)地下地質(zhì)體的認(rèn)識(shí)和改善工藝水平等措施采出其中的部分或大部分油氣。 油田開發(fā)實(shí)踐證明儲(chǔ)層中還存在較多剩余油富集區(qū)特高含水期剩余油分布特征是總體分散、局部集中，仍存在較多的剩余油富集區(qū)，并受油藏分割性控制。四種油藏分割類型，包括斷層分割、夾層分割、物性分割和水動(dòng)力分割。同時(shí)重點(diǎn)分析了如何通過開發(fā)地質(zhì)方法對(duì)剩余油進(jìn)行預(yù)測。油氣田開發(fā)應(yīng)該繼續(xù)深化對(duì)儲(chǔ)層非均質(zhì)模式的認(rèn)識(shí)、研究地下儲(chǔ)層構(gòu)型的定量預(yù)測方法以及儲(chǔ)層構(gòu)型三維建模方法。建立參數(shù)模型：1、定量地給出儲(chǔ)集體內(nèi)空間各點(diǎn)的各種儲(chǔ)層屬性參數(shù)。2、關(guān)鍵點(diǎn)是根據(jù)上述層模型，按層用已知井點(diǎn)（控制點(diǎn)）的參數(shù)值內(nèi)插（外推）井間未鉆井區(qū)域儲(chǔ)層的各種屬性參數(shù)；內(nèi)插誤差愈小，地質(zhì)模型精度愈高。3、目前由于直接解釋滲透率的地球物理方法還未成熟，一般先建立孔隙度模型，然后利用巖心分析測得的孔隙度滲透率關(guān)系，由孔隙度模型轉(zhuǎn)換成滲透率模型。4、現(xiàn)已發(fā)展一些建立連續(xù)參數(shù)場的隨機(jī)建模方法及相應(yīng)軟件，地質(zhì)人員應(yīng)慎重選用，不同沉積類型砂體，應(yīng)采用適用于本類砂體的方法，并應(yīng)作相應(yīng)的檢驗(yàn)。

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