鎮(zhèn)原油田長81油層三維地質(zhì)建模研究

劉威，張春生，馬雪娟，項(xiàng)文楷，李婷，馬鈺錕

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鎮(zhèn)原油田長81油層三維地質(zhì)建模研究

劉威1,2，張春生1,2，馬雪娟2，項(xiàng)文楷2，李婷2，馬鈺錕2

（1．油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室長江大學(xué)，武漢 430100；2．長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，武漢 430100）

鎮(zhèn)原油田鎮(zhèn)221區(qū)塊長81建模采用以沉積微相為基礎(chǔ)、多參數(shù)協(xié)同的隨機(jī)建模方法，建立起來的油層組儲(chǔ)層地質(zhì)模型經(jīng)過驗(yàn)證能夠真實(shí)、可靠地反映儲(chǔ)層砂體及物性參數(shù)（孔隙度、滲透率、含油飽和度）的展布特征，并且儲(chǔ)層物性參數(shù)的空間展布與砂體展布相吻合，符合實(shí)際地質(zhì)的情況；對今后面進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和開發(fā)油氣藏提供了可靠的地質(zhì)依據(jù)。

三維地質(zhì)模型；沉積微相；儲(chǔ)層物性；鎮(zhèn)原油田

1 區(qū)域地質(zhì)概況

鎮(zhèn)原油田區(qū)域上屬于鄂爾多斯盆地陜北斜坡西南段，地層平緩，微向西傾斜；區(qū)域構(gòu)造比較簡單，局部發(fā)育小型的低幅度鼻狀隆起[1]。在晚三疊世期間，受到印支運(yùn)動(dòng)的影響，盆地的沉積中心在總體上看是偏向南部及西南部的。延長組長81油層屬于典型的巖性油氣藏，具有儲(chǔ)層厚度大，低孔低滲的特點(diǎn)。長81油層自下而上可以分為3個(gè)小層，分別是長813，長812和長811砂層，其中主力油層為長812砂層。該區(qū)域經(jīng)勘探研究表明是一套辮狀河三角洲沉積體系，主要發(fā)育有水下分流河道、河口壩、水下分流河道側(cè)緣、分流間灣等五個(gè)沉積微相。隨著新資料的增加以及注水開發(fā)和區(qū)塊滾動(dòng)勘探的需要，急需對本區(qū)進(jìn)行精細(xì)油藏研究，以便解決在勘探開發(fā)過程中遇到的各種問題。

2 地質(zhì)建模

此次建模所用的資料來自鉆井資料和儲(chǔ)層地質(zhì)知識(shí)庫。鉆井資料包括井位坐標(biāo)、補(bǔ)心海拔、井軌跡、測井曲線。地質(zhì)資料包括測井解釋結(jié)論、地層劃分與對比、單井相、沉積相平面圖和儲(chǔ)層參數(shù)平面圖。

2.1 建模思路與方法

三維地質(zhì)模型是指能夠定量表示工區(qū)儲(chǔ)層地質(zhì)特征以及油藏儲(chǔ)層參數(shù)三維空間分布情況的數(shù)據(jù)體。這個(gè)數(shù)據(jù)體不僅要求要忠實(shí)于有井控點(diǎn)的實(shí)際數(shù)據(jù)，而且還要對井間的數(shù)據(jù)作一定精度的插值[2]。在儲(chǔ)層建模中，儲(chǔ)層預(yù)測主要是根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行分析的，所以獲取準(zhǔn)確的地質(zhì)結(jié)構(gòu)參數(shù)對于儲(chǔ)層建模非常重要。地質(zhì)結(jié)構(gòu)參數(shù)主要是指不同沉積微相形態(tài)幾何特征值，如基于象元方法中常用的變差函數(shù)特征值[3-4]。對于鎮(zhèn)原油田221區(qū)塊，由于研究區(qū)所獲得的鉆井資料不多，不同微相的儲(chǔ)層物性差別大等特點(diǎn)，在具體選擇建模方法時(shí)，為了提高隨機(jī)建模的精度，降低模擬實(shí)現(xiàn)過程中的不確定性，提出了運(yùn)用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，結(jié)合測井、巖心資料，在沉積微相控制下的儲(chǔ)層建模方法。

2.2 構(gòu)造模型的建立

構(gòu)造模型反映了儲(chǔ)層的空間格架，因此精細(xì)構(gòu)造模型是儲(chǔ)層描述的基礎(chǔ)。在本次構(gòu)造建模中，按要求共用55口井，由于鎮(zhèn)221工區(qū)整體為一西傾單斜，構(gòu)造較為簡單，因此主要建立其層面模型。

在建立各小層構(gòu)造模型時(shí)，以井的分層數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)源，由下至上逐層模擬，并建立每個(gè)小層的頂、底面構(gòu)造；最后將各小層模型疊置在一起就得到了能夠反映該區(qū)塊構(gòu)造起伏的三維地質(zhì)格架，同時(shí)也為后期儲(chǔ)層沉積相模型和物性模型的建立提供了格架基礎(chǔ)[5-6]。

根據(jù)對各小層的頂面情況分析，可以看出建立起來的構(gòu)造模型和已有的地質(zhì)認(rèn)識(shí)相吻合，能夠真實(shí)的反映出該區(qū)的構(gòu)造特征。延長組長81油層兩個(gè)小層的層面模型（圖1和圖2）。研究區(qū)小層平面網(wǎng)格劃分為平面上25 m×25 m，縱向上1 m的精度，考慮工區(qū)實(shí)際的井距情況，本次建模網(wǎng)格數(shù)為：I·J·K = 180×111×22共439 560個(gè)網(wǎng)格滿足建模要求。各小層垂向網(wǎng)格化分長811為10層；長812為 12層。

圖1 鎮(zhèn)原油田鎮(zhèn)221區(qū)塊長811小層構(gòu)造模型

根據(jù)建立的地層構(gòu)造模型可以看出，研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)相對較薄弱，斷層和大的裂縫并不發(fā)育，地層整體沒有大的起伏。構(gòu)造模型從底到頂，具有較好的繼承性，構(gòu)造上無明顯差異。從平面上看，長812起伏較小，中間局部地區(qū)出現(xiàn)凸起，河道發(fā)育，主要從西南物源區(qū)方向往東北方向伸展。長811期河道發(fā)育規(guī)模減小，以研究區(qū)中間及靠近西北部分的沿西南—東北向更為明顯。整個(gè)沉積過程中，東北方向局部構(gòu)造位置偏高，后期逐漸平緩，靠南和進(jìn)西北方向發(fā)育較明顯的鼻狀構(gòu)造，有利于后期油氣的填充，這也與前期構(gòu)造研究較為一致。

2.3 沉積微相模型的建立

構(gòu)造建模完成后接下來就是相模型生成了，由于鎮(zhèn)221區(qū)為三角洲前緣沉積，通過前期地質(zhì)分析認(rèn)為區(qū)內(nèi)具有一定的非均質(zhì)性，單純建立沉積相或者沉積亞相模型已經(jīng)不能滿足油田開發(fā)需要。本次建模主要采用的是相控建模的技術(shù)，它強(qiáng)調(diào)了沉積微相對儲(chǔ)層物性的控制作用，因此建立盡可能準(zhǔn)確的微相模型就顯得尤為重要[7]。具體方法：在沉積微相模擬前，以測井解釋單井相數(shù)據(jù)為依據(jù)，先將微相代碼化，并統(tǒng)計(jì)各微相所占的比例；然后對沉積微相數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，調(diào)整變差函數(shù)，計(jì)算出變程值；最后采用序貫指示模擬法，利用趨勢面和變差函數(shù)的雙重控制進(jìn)行模擬，在隨機(jī)產(chǎn)生的多個(gè)沉積微相實(shí)現(xiàn)中，挑選最合理的、最符合地質(zhì)認(rèn)識(shí)的模擬結(jié)果，建立沉積微相模型。

2.3.1 統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)

對沉積微相來說主要是統(tǒng)計(jì)各種沉積微相所占的比例，對區(qū)內(nèi)沉積概況有更為深入細(xì)致的了解，以方便后期調(diào)整模型所需參數(shù)值。

1）沉積微相所占比例

在平面上統(tǒng)計(jì)了各小層沉積微相所占比例如表1所示，雖然研究過程中隨機(jī)抽樣的數(shù)目不大，統(tǒng)計(jì)的沉積微相比率不能很精確地代表真實(shí)的地層關(guān)系，但基本上每一類沉積微相都進(jìn)行了細(xì)致的統(tǒng)計(jì)，大致上能夠較好的反映出研究區(qū)的沉積特征。由上表可以看出，長812水下分流河道所占比例較大，是主力油層。

表1 鎮(zhèn)原油田鎮(zhèn)221區(qū)塊各小層沉積微相比例統(tǒng)計(jì)表

2）變差函數(shù)分析

計(jì)算沉積微相在平面和垂向的變差函數(shù)，可以更加清楚地了解各沉積微相的非均質(zhì)性[8~9]。研究中在平面上以正北向?yàn)榈谝粋€(gè)方向，30°角為間隔依次計(jì)算出其余六個(gè)方向的變差函數(shù)。在實(shí)驗(yàn)變差函數(shù)計(jì)算出來后，再對其進(jìn)行理論模型擬合，從而確定出主方位角、主方向變程、次方向變程和垂直方向變程。通常選擇球狀模型進(jìn)行擬合，在得到各個(gè)方向的擬合參數(shù)后，就可以確定變量在各個(gè)方向的變異程度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)主河道以225度方向展布為主，這與地質(zhì)規(guī)律是相符合的。

2.3.2 沉積微相三維模型

通過上述約束機(jī)制統(tǒng)計(jì)了各小層沉積微相分布比例，垂向上展示了微相百分比曲線和變差函數(shù)分析，再利用序貫指示模擬方法建立了沉積微相模型（圖3~圖4）。通過觀察分析所建立的沉積微相模型，從平面圖上可以看出研究區(qū)長82期為河流主要發(fā)育時(shí)期，區(qū)內(nèi)全部發(fā)育為河道，河口壩發(fā)育較少，主要為砂體沉積期。到長81期河道發(fā)育規(guī)模逐漸變小，最后成為一條主河道，開始發(fā)育分流間灣。

3 儲(chǔ)層屬性模型的建立

屬性模型是儲(chǔ)層三維地質(zhì)建模的核心，建立儲(chǔ)層屬性模型就是為了展示儲(chǔ)層非均質(zhì)性特征以及這些特征在三維空間上分布與變化情況。通過儲(chǔ)層屬性模型，我們可以很直觀地觀察儲(chǔ)層砂體分布和準(zhǔn)確地界定有利儲(chǔ)層的位置及分布范圍，并為后期油田開發(fā)方案的制定提供直接的地質(zhì)依據(jù)[10]。

本次儲(chǔ)層屬性建模，采用的方法是相控建模的方法。該方法約束條件有兩個(gè)：沉積相和巖相約束。此次，我們用的方法是利用沉積相進(jìn)行控制，就是在微相建模的基礎(chǔ)上采用序貫高斯模擬的方法；沉積相控制的方法在這里更為有效和直觀。

3.1 孔隙度模型的建立

孔隙度模型是在沉積微相模型的基礎(chǔ)上，利用相控屬性分布的技術(shù)，采用序貫高斯模擬的方法建立起來的，如圖5～圖6。從下圖中可以看出，孔隙度與沉積微相的分布特點(diǎn)是相互吻合的。

3.2 滲透率模型的建立

滲透率屬性模型同孔隙度一樣在沉積微相約束條件下進(jìn)行，不同的是在建立滲透率模型時(shí)可將孔隙度作為第二控制因素，采用協(xié)克里金方法進(jìn)行，這是由于滲透率的分布不僅與沉積相有關(guān)，而且與工區(qū)孔隙度的分布關(guān)系也十分密切，三維滲透率模型見（圖7～圖8），從圖中可以看出，主河道發(fā)育位置處的滲透率值較高，河道側(cè)緣和泛濫平原則為相對低值。

4 模型的可靠性驗(yàn)證

儲(chǔ)層建模的落腳點(diǎn)在于模型的應(yīng)用，因此分析所建模型的好壞、建模技術(shù)和策略成功與否就顯得尤為重要[11]。下面按以下標(biāo)準(zhǔn)對此次建模進(jìn)行評(píng)價(jià)：

1）將模擬參數(shù)的統(tǒng)計(jì)特征值與原始輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行對比觀察模型精度大小。具體做法是通過統(tǒng)計(jì)鎮(zhèn)221區(qū)長81模型的孔隙度、滲透率、含油飽和度模擬值，并將其與原始數(shù)據(jù)比較，以孔隙度為例做概率分布圖（圖9），其中藍(lán)色為模擬值，綠色為粗化數(shù)據(jù)。從圖中可以發(fā)現(xiàn)二者分布特征區(qū)別不大，說明模型較可靠。

2）在沉積相、孔隙度、滲透率和含油飽和度等參數(shù)通過比較證實(shí)后，模型切片也具有較好的對應(yīng)性。通過巖相模型切片和在沉積微相控制條件下通過序貫高斯模擬建立起來的孔隙度模型切片進(jìn)行對比，從圖中，我們可以發(fā)現(xiàn)其縱向分布具有較好的一致性（圖10~圖11）。

3）由于建立屬性模型采用的是沉積微相為基礎(chǔ)、多參數(shù)協(xié)同的隨機(jī)建模方法，這里將長81油層組的各小層屬性分布與地質(zhì)綜合研究繪制的平面分布圖進(jìn)行比較，圖12中可見在所選范圍內(nèi)，模型中各小層屬性分布與前期地質(zhì)研究吻合較好。

5 結(jié)論

1）以單井垂向數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用忠于井點(diǎn)數(shù)據(jù)的序貫指示法，人工繪制的地質(zhì)圖件做趨勢約束，較好的建立研究區(qū)儲(chǔ)層構(gòu)造沉積微相模型；

2）此次建立的儲(chǔ)層地質(zhì)模型能夠真實(shí)、可靠地反映儲(chǔ)層砂體及物性參數(shù)的展布特征，并且儲(chǔ)層物性參數(shù)的空間展布與砂體展布相吻合，符合實(shí)際地質(zhì)的情況，可以用于建立數(shù)值模型，對開發(fā)技術(shù)政策進(jìn)行預(yù)測。

大量心理學(xué)研究證明，動(dòng)機(jī)具有引起和推進(jìn)特定活動(dòng)的作用。這一機(jī)制在教學(xué)中的運(yùn)用就是激勵(lì)教學(xué)模式。這種激勵(lì)性教育的原則在物理教學(xué)課堂中加以有效運(yùn)用，可以幫助學(xué)生變被動(dòng)為主動(dòng)，進(jìn)而大大提高課堂教學(xué)效果。下面我結(jié)合自身教學(xué)實(shí)際，對物理課堂激勵(lì)教學(xué)模式的運(yùn)用分析探究。

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Study of 3D Geological Modeling of Chang 81Reservoirs in the Block 221, Zhenyuan Oil Field

LIU Wei1,2ZHANG Chun-sheng1,2MA Xue-juan2XIANG Wen-ka2LI Ting2MA Yu-kun2

(1-Key Laboratory of Exploration Technology for Oil and Gas Resources of the Ministry of Education, Yangtze University, Wuhan 430100; 2-College of Earth Science, Yangtze University, Wuhan 430100)

3D geological modeling of Chang 81reservoirs in the block 221, Zhenyuan Oil Field is based on sedimentary microfacies study by means of multi-parameter collaborative modeling. The established geological model is able to reflect correctly the distribution of sand bodies and physical parameters such as porosity, permeability and oil saturation of the reservoir.

3d geological model; sedimentary microfacies; reservoir; physical property; Zhenyuan Oil Field

P618.13

A

1006-0995（2015）01-0047-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.01.011

2014-03-24

國家重大專項(xiàng)（2011ZX05001-002-007）

劉威（1990-），男，湖北潛江人，在讀碩士生 ，現(xiàn)在主要從事油藏地質(zhì)方面的研究

張春生(1963-），男，河南人，教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事沉積學(xué)及油氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)方面的研究