儲層物性受控于剝蝕面的地質(zhì)建?！越瓭h盆地鐘市油田為例

李 君，李少華，程 琛，鄭 勇

（1 長江大學地球環(huán)境與水資源學院“油氣資源與勘探技術(shù)”教育部重點實驗室； 2 長江大學地球科學學院）（3 中國石化河南油田分公司第二采油廠； 4 中國石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院）

常規(guī)儲層地質(zhì)建模在國內(nèi)經(jīng)過二十多年的發(fā)展［1-2］，如今已經(jīng)趨于成熟。但隨著開發(fā)的深入，許多油田都進入了高含水階段，需要對其進行更加深入細致的研究，包括對物性及油藏變化規(guī)律等［3-6］。 儲層地質(zhì)建模作為一個不可缺少的中間環(huán)節(jié)，它在為油藏數(shù)值模擬提供準確有效的數(shù)據(jù)體和剩余油的挖掘過程中，有著不可替代的作用，但同時人們也越來越認識到常規(guī)的建模方法不能完全體現(xiàn)地下儲層的復(fù)雜情況。一方面建模方法的更新較慢，無法滿足油田的需求；另一方面，由于井網(wǎng)的加密，對地下復(fù)雜的地質(zhì)情況越來越清楚，如何將這些地質(zhì)認識整合到地質(zhì)模型的建立中來，已成為當下研究的重點。如今，地震資料的普及使得在其約束下建立地質(zhì)模型的方法日趨成熟［7-8］，多數(shù)油田地質(zhì)知識庫的建立也為地質(zhì)建模提供了較多的約束數(shù)據(jù)及參考［9-11］，但如何將地質(zhì)人員的思維及非基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù) （如儲層孔隙度順著物源方向的變化趨勢等） 融入到地質(zhì)模型的建立中來，這是建立精細、準確的地質(zhì)模型的一個發(fā)展方向。據(jù)此，基于對江漢盆地鐘市油田剝蝕面控制物性分布趨勢的地質(zhì)認識，筆者將這種認識融入到了地質(zhì)模型的建立中，并有效地表征了儲層物性隨著與剝蝕面距離變化而發(fā)生變化的特征。

1 研究區(qū)概況

潛江凹陷是江漢盆地最重要的富烴凹陷。 鐘市油田位于潛江凹陷西部，緊鄰潛北斷層，它是一個巖性復(fù)雜、超覆在下第三系荊沙組(E2j)斷階剝蝕面上的多層砂巖呈疊瓦狀分布的油藏（圖1）。

受喜馬拉雅早期運動的影響，潛江凹陷在荊沙期發(fā)生構(gòu)造轉(zhuǎn)變——由早期斷拗轉(zhuǎn)向后期斷陷。 這一構(gòu)造轉(zhuǎn)變，致使荊沙組遭受剝蝕而形成不整合面（荊沙剝蝕面）。 該剝蝕面走向北東，延伸距離較大，靠近剝蝕面的物源方向均為北西向，基本垂直于剝蝕面走向。 該剝蝕面對油氣的運移及成藏有較大影響，并同時影響儲層的物性特征。 由于受潛北斷層下降盤荊沙組斷階剝蝕面、巖性、構(gòu)造等的控制，主要形成的是構(gòu)造、 地層、 巖性等的復(fù)合型油藏，而且是被斷層和巖性復(fù)雜化的超覆在荊沙剝蝕面上的疊瓦狀多層砂巖油藏，含油層位為下第三系潛江組(E2q)，油藏埋深1 300～2 500 m。

圖1 江漢盆地鐘市油田荊沙剝蝕面構(gòu)造

鐘市油田面積約為9.11km2，目前探明含油面積7.4 km2，探明石油地質(zhì)儲量979×104t。 受荊沙剝蝕面的控制，靠近剝蝕面，斷層發(fā)育，呈羽狀排列（圖1），斷層走向主要為北東向，傾向南東，剝蝕面與斷層走向一致，在建模時，可以把該剝蝕面當作斷層來處理，儲層的發(fā)育主要受剝蝕面及斷層的影響。

從事鐘市油田勘探開發(fā)的相關(guān)專家們通過實際的勘探及動態(tài)分析得到這樣的認識： 剝蝕面對儲層物性的影響較大，越靠近剝蝕面，儲層物性相對越差。 本次在建模軟件中對該認識進行了具體的數(shù)據(jù)分析，并將分析結(jié)果應(yīng)用于物性建模，精細地刻畫出了儲層物性隨剝蝕面而變化的情況。

鐘市油田測井系列俱全的有214口井，但研究區(qū)沒有據(jù)測井逐點解釋的孔隙度等物性數(shù)據(jù)，只有少量由取心井得到的物性實驗資料及由測井曲線回歸得到的相關(guān)關(guān)系，包含孔隙度與聲波時差、滲透率與孔隙度，以及含水飽和度與孔隙度、滲透率等的關(guān)系。 根據(jù)這些取心井的資料，油層孔隙度分布在12%～26%，平均孔隙度為22%，滲透率在（13～2 537）×10－3μm2，以中、高孔滲性儲層為主。

2 數(shù)據(jù)分析

由于研究區(qū)沒有單井解釋的儲層物性數(shù)據(jù)，孔隙度主要通過與聲波時差測井曲線的回歸關(guān)系計算得到：

式中 φ——孔隙度，%；

Δt——聲波時差，μs/m。

利用上述公式（1）和（2），通過計算及質(zhì)量控制后得到的鐘市油田儲層孔隙度數(shù)值分布如圖2所示。

圖2 江漢盆地鐘市油田儲層孔隙度數(shù)據(jù)分布特征

圖2中采用了975個聲波時差數(shù)據(jù)，涉及鉆井214口，孔隙度最高值為30%左右，大部分分布在16%～26%，這與根據(jù)少量巖心分析得到的孔隙度范圍12%～26%基本對應(yīng)。

以計算得到的孔隙度數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對儲層的孔隙度進行一維趨勢分析。由于物源來自西北方向，將方位角設(shè)置為-46°(正北方向為0°，順時針為正，逆時針為負)，得到孔隙度的一維趨勢如圖3 所示。

由圖3可以看出，與剝蝕面的距離越遠（x的值越大），孔隙度也越大，最大值達到了26%左右；越靠近剝蝕面，孔隙度值越小，最小值為15%左右。 這兩者總體上成線性相關(guān)，相關(guān)系數(shù)約0.59。

圖3 江漢盆地鐘市油田孔隙度一維趨勢

因此，鐘市油田儲層物性受控于剝蝕面的情況在孔隙度分布一維趨勢中得到了較好的體現(xiàn)。

3 建模流程

要對孔隙度等物性進行更深入的分析，必須先建立相應(yīng)的儲層地質(zhì)模型，地質(zhì)模型分為構(gòu)造模型、沉積相模型和物性模型。 儲層物性模型包含孔隙度、滲透率及含油飽和度等模型，有了儲層物性模型即可以對物性與剝蝕面距離的關(guān)系進行具體的分析與研究。本次研究主要是利用常用的建模軟件Petrel09。建模流程如圖4所示，主要包括以下五個步驟。

第1步 首先通過手動調(diào)整好斷層與剝蝕面的接觸關(guān)系，建立研究區(qū)的斷層模型（圖4中①）；然后采用地質(zhì)人員勾繪的構(gòu)造圖作為約束，建立研究區(qū)的構(gòu)造層面模型（圖4中②）。這兩項完成后對構(gòu)造模型進行適當?shù)馁|(zhì)量控制，例如，與實際構(gòu)造圖進行對比、井位與斷層位置關(guān)系的調(diào)整等等。構(gòu)造模型是建立后續(xù)巖相模型以及孔隙度等物性模型的關(guān)鍵，必須得到一定的質(zhì)量保證。

第2步 構(gòu)造模型建立完畢后，利用單井解釋的巖相數(shù)據(jù)建立研究區(qū)的砂泥巖相模型（圖4中③），用以約束后續(xù)物性模擬。

第3步 在砂泥巖相模型的約束下建立儲層物性模型（圖4中④），它包括孔隙度模型、滲透率模型以及含油飽和度模型，為后期油藏數(shù)字模擬提供必要的靜態(tài)數(shù)據(jù)體。

第4步 為保證模型的準確性，還需要進行模型檢驗（圖4中⑤），以保證模擬結(jié)果能夠較好地描述地下儲層物性的展布特征。

第5步 最后對地質(zhì)模型進行儲量計算及擬合（圖4中⑥）。

圖4 儲層地質(zhì)建模流程圖

4 模型建立

按照上述流程首先建立斷層模型。 由于剝蝕面控制儲層的物性分布，故直接將剝蝕面作為斷層加入到斷層模型中，然后將其作為邊界，建立研究區(qū)的斷層模型，這樣能夠較好地體現(xiàn)出剝蝕面與儲層的關(guān)系。對研究區(qū)斷層簡化后，保留了對儲層分布有控制作用的小斷層，將剝蝕面處理成斷層，作為研究區(qū)的北側(cè)邊界。

斷層模型建立完成后，通過分層數(shù)據(jù)建立層面模型，并對構(gòu)造模型進行相應(yīng)的質(zhì)量檢測，完成構(gòu)造模型。在準確構(gòu)造模型的控制下，利用研究區(qū)的單井解釋砂泥巖相數(shù)據(jù)，建立巖相模型，用以約束后期儲層物性模擬。

建立儲層物性模型時，首先要進行數(shù)據(jù)分析，其中最主要的部分為變差函數(shù)分析及各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。 由于建立孔隙度模型的方法一般為序貫高斯模擬，在模擬時需要對孔隙度屬性進行高斯轉(zhuǎn)換，同時可以通過一維趨勢的分析，得到不同層位的孔隙度數(shù)值分布規(guī)律，如圖2所示，然后分析得到孔隙度不同層位、不同巖相類型、不同方向的變差函數(shù)，最后將數(shù)據(jù)分析的結(jié)果用于孔隙度的模擬，得到的結(jié)果如圖5a所示。 其中，儲層孔隙度最小值12%，最大值30%，平均值為21%左右，孔隙度高值區(qū)并沒有靠近剝蝕面，而是處于研究區(qū)中部位置。

利用孔隙度原始數(shù)據(jù)分析得到的一維分布趨勢（圖3）作為約束，得到孔隙度模擬結(jié)果（圖5a）的一維趨勢圖（圖5b），它保持了圖3所示的原始數(shù)據(jù)的一維分布趨勢，實現(xiàn)了儲層物性受控于剝蝕面的認識：順物源方向為－46°，靠近剝蝕面，孔隙度越來越差。 該模擬結(jié)果中，孔隙度受剝蝕面的控制程度也呈現(xiàn)線性相關(guān)，但相關(guān)性更強，相關(guān)系數(shù)達到了0.79，較原始數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)0.59有顯著增加。

圖5 江漢盆地鐘市油田孔隙度模擬結(jié)果及趨勢

5 模型檢驗

5.1 檢驗方法

為了保證模擬的準確性，在應(yīng)用上面所建立的儲層地質(zhì)模型之前還需先對它進行檢驗（圖4中⑤），本文采用目前比較常用的抽稀檢驗方法。

（1）首先利用所有井的數(shù)據(jù)模擬研究區(qū)物性或者沉積相（第一次模擬已經(jīng)完成）。

（2）隨機抽掉研究區(qū)部分井位，然后進行第二次模擬，被抽掉的這部分井位不參加模擬。在本次模擬過程中，設(shè)置與第一次相同的模擬參數(shù)，保證兩次的模擬結(jié)果不受參數(shù)的影響。在本次模擬中，被抽掉的井位當成了未知井，這部分井位將會有模擬結(jié)果。

（3）通過對比第二次模擬中抽掉的井位的模擬結(jié)果與井上測井曲線數(shù)據(jù)及第一次模擬結(jié)果的符合程度，來分析模擬結(jié)果的準確性。 測井曲線數(shù)據(jù)與第一次模擬結(jié)果一般是能夠?qū)?yīng)的；第二次模擬結(jié)果若與測井曲線數(shù)據(jù)相似度越高，則代表模擬結(jié)果越好。

5.2 模型抽稀檢驗

針對第4節(jié)中建立的儲層地質(zhì)模型，隨機抽掉Z63、Z6-15、Z7-16三口井（井位見圖1），利用其它井對研究區(qū)進行第二次模擬，然后對抽掉的三口井的模擬結(jié)果及原始結(jié)果進行對比檢驗。由于孔隙度、滲透率等具連續(xù)屬性，無法對其進行抽稀后的量化檢驗，而巖相模型具離散屬性，能夠進行具體的量化檢驗，因此對研究區(qū)的巖相進行了抽稀檢驗。

圖6中給出了研究區(qū)所提取的三口抽稀井的巖相模型抽稀檢驗結(jié)果，并同時給出了測井解釋結(jié)果和模擬結(jié)果。圖中密集的橫線表示垂向上的網(wǎng)格，根據(jù)需要在建立地質(zhì)模型時，垂向上會將一個層位劃分為多個網(wǎng)格。經(jīng)過對比可以看到，模擬結(jié)果和測井曲線對應(yīng)較好，基本吻合，而抽稀檢驗結(jié)果與模擬結(jié)果符合率基本上也達到了90%以上。 Z6-15及Z7-16井抽稀檢驗結(jié)果與模擬結(jié)果對應(yīng)較好，只是Z63井中的抽稀檢驗結(jié)果在井深為2 022～2 024 m處多模擬出一套砂巖，其他位置基本能對應(yīng)。

圖6 江漢盆地鐘市油田地質(zhì)建模抽稀檢驗圖

以上分析說明了本次對巖相的模擬在方法及參數(shù)的選擇上都比較合理，能夠比較真實地反映地下儲層的砂體展布規(guī)律。這也說明，在符合實際地質(zhì)情況的巖相模型的控制下，前面得到的孔隙度模擬結(jié)果（圖5a）也具有較強的可靠性。

6 結(jié)論與認識

通過對鐘市油田儲層物性受控于剝蝕面的分析，結(jié)合實際地質(zhì)情況，在建模軟件中進行了具體的實現(xiàn)，得到以下幾點認識。

（1）將剝蝕面作為斷層加入到建模中，利用分析所得到的趨勢結(jié)果作為約束，能夠很好地將這一地質(zhì)約束融入到鐘市油田地質(zhì)建模中，得到的模擬結(jié)果較好地體現(xiàn)了地質(zhì)人員的認識：順物源方向，越靠近剝蝕面，儲層物性越差。

（2）在建模過程中，較好地對地質(zhì)約束情況進行整合，得到的模擬結(jié)果與數(shù)據(jù)分析結(jié)果相對應(yīng)，可靠性也得到了檢驗。 這種方法可為其他地質(zhì)建模工作人員提供一種思路，也可為其他具有類似情況的儲層地質(zhì)建模提供方法上的借鑒。

（3）如何將各種地質(zhì)知識、地質(zhì)人員的認識以及越來越多的地震資料有機地整合到地質(zhì)模型中來，并保證其準確性，將成為地質(zhì)建模發(fā)展的方向之一。

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