三維地質(zhì)建模在W油田的應用

三維地質(zhì)建模在W油田的應用

摘要：W油田是典型的復雜斷塊油藏，目前油藏已進入精細注采調(diào)整階段，面對水淹狀況復雜，剩余油分布零散的問題，急需進行油藏精細描述研究。構(gòu)造精細解釋是油藏描述的關(guān)鍵，而三維地質(zhì)建模能夠直觀反映地質(zhì)情況。通過對研究區(qū)進行三維地質(zhì)建模，表明：W油田主要為北北東走向的向斜構(gòu)造，南部由于斷層的影響構(gòu)造復雜；研究區(qū)儲層非均質(zhì)性中等偏強，以中孔隙度、中滲透率為主。關(guān)鍵字：復雜斷塊油藏，地質(zhì)建模，儲層

1研究區(qū)地質(zhì)概況W油田位于渤海灣盆地南端，南北長約6km，東西寬約2.5km，構(gòu)造面積近15km2，主力含油層位分為8個砂層組。對研究區(qū)的物源進行分析和判斷，認為主要來自于研究區(qū)的西北部。根據(jù)巖心、分析化驗、測井等資料并結(jié)合前人研究，認為研究區(qū)為湖泊三角洲沉積體系，主要發(fā)育水道、前緣砂、遠砂和湖泥坪微相。2三維地質(zhì)模型目前常用的建模方法主要分為確定性建模和隨機建模。綜合國內(nèi)建模研究方法，結(jié)合W油藏儲層現(xiàn)狀，選用確定性與非確定性建模相結(jié)合的方式，運用Petrel對目標區(qū)塊開展精細地質(zhì)建模研究，定量描繪、細致刻畫油藏幾何形態(tài)、砂體展布、儲層物性參數(shù)的空間分布特征，為油藏數(shù)值模擬研究提供可靠的靜態(tài)數(shù)據(jù)場。2.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理（1）數(shù)據(jù)準備利用Petrel軟件進行三維建模，需要使用的建模數(shù)據(jù)包括：①井位坐標/wellhead（井號、橫坐標、縱坐標、井底深度）；②井斜/wellpath（測深、井斜角、方位角）；③分層數(shù)據(jù)/welltops（井號、層位、深度）；④斷層數(shù)據(jù)/wellfault（斷層號、深度）；⑤測井曲線等等。建模數(shù)據(jù)需要具備足夠的代表性，即能夠覆蓋主要的屬性特征和地質(zhì)構(gòu)造特征，且要檢查反映的特征是否符合地質(zhì)規(guī)律。本次建模共使用了298口井的數(shù)據(jù)，包含井斜、井位坐標、分層數(shù)據(jù)庫、測井曲線等數(shù)據(jù)，以及全區(qū)8個砂組的斷層數(shù)據(jù)和構(gòu)造井位圖文件。其中l(wèi)as文件可直接導入，圖件、文本及表格文件需在進行數(shù)據(jù)處理后導入。（2）數(shù)據(jù)導入①井數(shù)據(jù)將處理好的數(shù)據(jù)依次加載到petrel軟件中。首先加載井頭數(shù)據(jù)和井軌跡，并在二維和三維窗口中檢查數(shù)據(jù)加載是否正確（圖1）。然后輸入測井曲線及分層數(shù)據(jù)，導入完成后在三維窗口中觀察井位和層位的空間分布，檢查數(shù)據(jù)是否合理。檢查數(shù)據(jù)是否可靠也可通過層厚檢查加以分析，即使用頂?shù)酌娌钪档玫降膶雍駭?shù)據(jù)生成厚度等值面，以校驗其合理性（圖2）。

圖1

井口分布平面圖（二維窗口）

圖2

砂體等厚平面圖②圖件數(shù)據(jù)W油田建模的目標層位自上而下共50個小層，本次數(shù)字化處理的圖件包括砂層和隔層頂?shù)酌娴某练e微相、含油面積以及斷層線、有效厚度等圖件的數(shù)字化處理，以便于后續(xù)斷層模型的建立和相模型的確定性建模。2.2構(gòu)造模型建立構(gòu)造模型精細地描述了斷層的空間展布和地層特征，也是沉積相建模和屬性建模的基礎(chǔ)。W油田屬于復雜斷塊油田，構(gòu)造復雜，尤其是南部，斷層發(fā)育且斷層交接關(guān)系復雜。因此，本次采用復雜構(gòu)造建模方法，完成W油田三維構(gòu)造模型的建立，以求真實反映本區(qū)塊的復雜構(gòu)造特征。（1）斷層模型W油田南部構(gòu)造復雜，斷層發(fā)育，構(gòu)造模型涉及到的斷層主要有12條：其中4條斷層在構(gòu)造區(qū)塊內(nèi)屬Ⅱ級斷層，是研究區(qū)內(nèi)的主控斷層，其余8條為Ⅲ級斷層，對油藏內(nèi)的油水分布有著重要的影響作用。建立斷層模型需要準確表現(xiàn)出各條斷層的空間位置、產(chǎn)狀及交接關(guān)系，需要根據(jù)地震資料、測井數(shù)據(jù)對斷層的斷面形態(tài)和交接關(guān)系進行反復修改調(diào)整[1]，以真實反應研究區(qū)構(gòu)造特征。本區(qū)斷層多，接觸關(guān)系復雜，本次建立構(gòu)斷模型，主要遵循以下原則：①充分應用井震結(jié)合資料，確定斷層的傾向及走向（圖3）；②處理好斷層之間的交切關(guān)系；③根據(jù)斷點數(shù)據(jù)對斷面進行調(diào)整修改。在StructuralModeling頁面下，將斷層依次加入FaultFramework文件框里，這里分三個步驟，首先在Computefault里根據(jù)研究區(qū)實際構(gòu)造情況設(shè)置好斷面的相應參數(shù)，包括平滑系數(shù)、斷面的外推距離以及斷點數(shù)據(jù)對斷層的控制等，使斷層與斷面更加貼合。其次在Faultrelationships里面通過調(diào)整Truncation，設(shè)置好各斷層的主次關(guān)系。然后在Settings里面設(shè)置整體控制參數(shù)。最終，在以上構(gòu)造建模方法和各種約束條件下建立精細三維斷層模型（圖3），斷層模型是構(gòu)造模型最重要的一步，它的正確與否直接影響網(wǎng)格和層面模型。（2）網(wǎng)格模型模型的精細程度體現(xiàn)在網(wǎng)格上，主要包括網(wǎng)格的類型和網(wǎng)格步長。設(shè)置網(wǎng)格時需要注意：網(wǎng)格大小應根據(jù)研究區(qū)的地質(zhì)體規(guī)模及井距而定，一般來說網(wǎng)格越小，越能精細描繪儲層的形態(tài)和物性分布特征，但同時也要避免網(wǎng)格太小而引起的模型過大計算困難及占用存儲空間等問題。因此，需要考慮在精細程度要求的基礎(chǔ)上選擇適當?shù)木W(wǎng)格步長。依據(jù)W油田地層特征、厚度、井網(wǎng)密度及數(shù)模的需要，將平面網(wǎng)格步長設(shè)定為40m╳40m?？v向網(wǎng)格大小一般在0.1~0.5m，可依據(jù)研究精細程度而定。本次建?？偩W(wǎng)格數(shù)為172╳285╳66=3235320。（3）層面模型地層模型是儲層各種屬性的載體，能反映出地層的構(gòu)造形態(tài)及空間展布。本區(qū)塊為一復雜斷塊油田，層面模型應當以斷層作為邊界，并將研究區(qū)四周的斷層連接起來閉合作為整個模型的邊界。如果邊界無法閉合，可以通過人為添加模型邊界，完成層面模型的建立。本次建模在東部添加了一條人為邊界，將各斷層連接起來閉合，但其對油藏數(shù)值模擬沒有任何影響。地層模型的建立由粗到細分為“Horizon”，“Zone”和“Layering”。首先，應用各個小層頂面構(gòu)造圖轉(zhuǎn)化成的層位數(shù)據(jù)，通過“Horizonmodeling”建立大的地層框架，本次共建立了1-8的八個層面，并利用分層數(shù)據(jù)進行校正。在“Horizonmodeling”通過勾選相應設(shè)置可自動生成zonemodel，進一步細化地層模型。逐一完成上述步驟，W油田三維構(gòu)造模型建立。從圖1中可以看出，本區(qū)主體部分是一個呈北北東走向的向斜構(gòu)造，向斜在北部形態(tài)清楚，南部由于斷層影響使其復雜化，但仍然可以看出，在南塊的西部存在一個向南抬升的向斜構(gòu)造。南塊的東部，通過斷層與東南傾向的單斜構(gòu)造相接觸，平面上，向斜構(gòu)造的南翼較緩，東西兩翼較陡。

圖3

斷層模型

圖4

沉積相模型2.3沉積相模型建立W油田油藏經(jīng)過30余年的勘探開發(fā)歷程，已形成較為系統(tǒng)的地質(zhì)認識，建模目的在于為下一步開發(fā)挖潛提供指導，為正確表征非均質(zhì)性分布特征，盡可能貼近對實際儲層的已有認識，本次建模采用隨機性建模和確定性建模結(jié)合的方式建立屬性模型，用相模型控制物性較好和較差巖層的分布，以及各自分布范圍內(nèi)物性參數(shù)的上下限（確定性建模），單一巖相范圍內(nèi)則采用隨機性建模方法進行井間插值。沉積相建模時，選取四種代表性沉積微相進行區(qū)分，分別為水下分流河道（相1）、前緣砂（相2）、遠砂壩（相3）和泥坪（相0），其中水下分流河道物性較好，前緣砂物性中等、遠砂壩物性較差，在后續(xù)進行屬性建模時通過限定各個巖相的孔隙度、滲透率、飽和度等的物性參數(shù)上下限加以區(qū)分，使屬性模型更明確地反映沉積相的物性分布特征。2.4相控屬性模型建立孔隙度和滲透率是反映儲層物性的基本參數(shù)和關(guān)鍵評價指標，為滿足開發(fā)需求，應盡可能精確地建立孔隙度和滲透率模型。本次建模，在三維構(gòu)造模型的基礎(chǔ)上，優(yōu)選序貫指示+高斯隨機函數(shù)方法建立相控隨機屬性模型（圖5、圖6）。

圖5

33小層孔隙度模型

圖6

33小層滲透率模型對孔隙度模型分布范圍進行統(tǒng)計，24小層孔隙度主要分布在0~25%，其中，24小層孔隙度小于10%的占比32.5%，在10%~15%的占比1.4%，在15%~25%的占比66.1%。33小層孔隙度小于10%的占比29.3%，在10%~15%的占比2.0%，在15%~25%的占比68.1%。據(jù)石油天然氣儲量計算規(guī)范（DZ/T0217-2005），認為研究區(qū)24、33砂巖儲層屬于中孔儲層。從滲透率模型來看，滲透率模型的數(shù)據(jù)分布表明，24小層主要分布在0~293.9%，在0~50mD的占比42.35%，50-500mD的占比57.65%。33小層主要分布在0~293.9%，在0~50mD的占比44.6%，50-500mD的占比55.4%。據(jù)石油天然氣儲量計算規(guī)范（DZ/T0217-2005），認為研究區(qū)24、33砂巖儲層屬于中滲儲層。3

結(jié)論（1）綜合利用鉆井、測井及地震資料，采用確定性建模和隨機性建模相結(jié)合的方法建立了構(gòu)造、沉積相和屬性模型，模型能夠真實反映W油田構(gòu)造特征，并為下步油藏數(shù)值模擬提供基礎(chǔ)。（2）根據(jù)構(gòu)造模型，研究區(qū)主體部