张昆山
, 徐传龙
中国石油长城钻探工程有限公司地质研究院
中图分类号: TE132.1
文献标识码: A
收稿日期: 2019-07-15
网络出版日期: 2019-09-25
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作者简介:
作者简介：张昆山 工程师,1986年生,2012年毕业于中国石油大学(北京)及俄罗斯乌法国立石油技术大学,双硕士学位,现在中国石油长城钻探工程有限公司地质研究院从事油藏地质综合研究工作。通信地址:124010 辽宁省盘锦市兴隆台区石油大街76号金兆大厦。电话:(0427)7301938。E-mail:zks.gwdc@cnpc.com.cn
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摘要
位于乍得Bongor盆地的BS油藏为一薄层状构造-岩性油藏,储集层非均质性强,井距偏大,难以构建符合油藏实际用于开发方案调整优化的高精度地质模型。为此,基于地震、测井、地质、油藏动态多方资料和成果综合分析,设计了适合BS油藏的建模技术路线,采用角点网格构造框架建模和确定性建模与随机建模相结合的方法,通过严格的过程控制和QC检查,建立了贴近油藏实际的高精度三维构造模型、岩相模型和属性模型,并进行了模型合理性验证。基于模型粗化和油藏数值模拟分析结果,在构造高部油层发育、连通性较好、单井控制储量大、剩余油丰度高的剩余油富集区部署加密井7口,为油藏下步开发挖潜切实发挥了指导作用。
关键词：
三维地质建模(3D Geology Modeling)是20世纪80年代发展起来的一项油藏定量表征技术,通过对油藏地质特征和属性参数进行模拟和预测,建立三维定量可视化油藏地质模型,能够直观地表征油藏构造、储集层和流体分布特征,近年来在油藏研究中得到了广泛应用,是现代油藏精细描述的核心[1,2,3,4]。随着油气勘探开发的深入,油田对地质模型精度要求不断提高,对薄互层储集层且空间非均质性强、井距大的复杂构造-岩性油藏,如何构建高精度的三维地质模型仍存在较大挑战。本文以乍得BS油藏PI油层组为目标,拟在综合分析油藏地质特征基础上,建立符合油藏实际的高精度地质模型,优选加密部署井位。该研究对改善油田勘探开发效果具有重要意义。
BS油藏为中国石油在乍得GB油田主力油藏之一,自2012年投入开发以来累产油已近百万吨。其构造位于Bongor盆地北部斜坡带Mimosa凹陷西北侧,圈闭类型为一北高南低、两翼不对称、北部受断裂控制的断背斜,其长轴方向为NW-SE向,圈闭幅度150 m,圈闭面积5.7 km2,内部断层发育,断层走向多为NWW向。目的层PI油层组共划分5个砂岩组38个小层,为下白垩统的一套NW-SE向扇三角洲前缘亚相沉积,砂泥互层,砂岩厚度薄,平面分布连续性差、非均质性强,储集层物性分布受断层和沉积相双重控制,油藏地质特征较为复杂,油藏类型为薄互层状构造-岩性油藏,无边底水。目前,油藏采用近600 m×600 m正方形反九点不规则井网开发,井距偏大,储量动用程度低。
三维地质模型综合了前期测井、地震以及地质研究成果,科学、合理的地质模型能够整合前期研究成果,深化油藏地质认识,为后期精细油藏描述、综合立体地质展示以及油藏工程应用提供便利。
本次研究采用油田广泛应用的Petrel软件进行三维地质建模。建模之前,资料准备和质量审查是一项非常重要的基础工作,资料品质直接影响建模结果的准确性。地质建模通常需要准备和审核的资料有用于构造建模的地层分层、地震解释的断层和层面数据,用于建立岩相、属性模型的区域沉积资料、岩心资料、测井解释、“四性”关系和储集层反演、生产测试数据等。通过资料分析,总结油藏地质特征,设计了适用于该油藏的技术路线和建模方法(图1),采用随机建模与确定性建模相结合的方法[5],以小层为单元描述各项地质参数的空间变化,建立BS油藏三维地质模型。
合理搭建构造模型是建立高精度地质模型的基础,包括搭建断层模型和层面模型[6]。BS油藏断层发育,接触关系复杂,部分断层相互削截,而且小层层面多,为了更好地表达断层连接方式,采用角点网格Structural Framework方法建立构造模型[7,8,9]。
首先是确定建模边界,建模范围应在覆盖目标区域前提下尽量小且形状规则,本次建模以砂岩边界外推5 m作为边界,接着利用地震及钻井解释的断层数据建立断层模型,通过断层多边形和过井断点进行质量控制,保证断层模型和地震解释结果一致,BS油藏共建立18条断层(图2)。在断层模型基础上,利用地震解释层面数据建立层面模型,通过与地震解释构造面叠合和模型连井剖面检查,确保小层层面准确性,共建立40个层面,为一北高南低的断背斜(图3)。最后根据油藏描述精度与数值模拟需要对地质体进行网格化处理,形成25 m×25 m×0.5 m的三维网格体。
在构造模型基础上,建立研究区岩相模型。对于相控建模而言,创建岩相模型极为关键,其是创建孔隙度、渗透率与饱和度等属性模型的基础。BS油藏为扇三角洲前缘亚相沉积,物源来自NW方向,发育水下分流河道、前缘席状砂和湖相沉积,受井网和地震精度所限,仅分砂岩、泥岩两种岩相进行岩相建模。由于纵向上砂体厚度薄且分散,平面非均质性强,本次研究在地震反演成果约束下,采用序贯指示模拟方法建立岩相模型。首先在宏观上利用砂岩等厚图控制砂体空间展布形态,然后根据离散化的单井岩相数据及储集层反演数据体进行变差函数分析,优化主次变程、垂向变程、块金值等参数来进行井间岩相模拟,进而建立了研究区的岩相模型(图4)。
从岩相模型中可看出,砂体总体呈扇状分布,构造高部主干断层附近砂体相对较发育,沿物源方向砂体较连续,横切物源则间断频繁,与地质认识基本一致。
属性建模主要是针对孔隙度、渗透率和含油饱和度进行研究,采用相控建模方法。在岩相模型约束下,进行孔隙度、渗透率、含油饱和度数据转换和变差函数分析,采用序贯高斯模拟方法,模拟时直接赋值泥岩孔隙度、渗透率、含油饱和度均为0,建立了BS油藏PI油层组属性模型(图5、图6、图7)。从图中可看出,计算结果与岩相模型有较高的吻合程度,孔隙度和渗透率呈明显的正相关(图5、图6),物性好的构造高部含油饱和度高(图7)。
本次地质建模采用随机建模与确定性建模相结合的方法,模拟插值过程中井周考虑了实际地层的细微变化,建立的模型与实际地质情况吻合,但在控制范围以外储集层参数具有一定的随机性,即不确定性。为了将这种不确定性控制在一定范围内,需对模型进行合理性检验。本文采用物性参数展布对比、概率模型一致性、储量拟合三方面验证地质模型合理性。
根据模型砂体及物性参数展布与地质认识是否一致可以定性验证地质模型的合理性。岩相模型显示砂体主要分布在构造高部主干断层附近,属性模型的孔隙度、渗透率和含油饱和度高值区与其一致,总体沿NW-SE向展布,储集层物性变差,含油饱和度降低,模型与地质认识呈现较好的一致性。
概率模型验证是指通过分析模型孔隙度、渗透率和含油饱和度的概率分布特征验证地质模型的合理性,对比测井解释曲线数据、初始化数据和属性数据的概率分布特征,三者越趋于一致,地质模型就越合理。
测井解释曲线数据作为单井岩石地球物理研究成果,反映的是单井原始的、最真实的属性分布特征;初始化数据是对测井解释曲线数据进行数据转换后的数据,对单井垂向网格进行了赋值,反映的是单井井眼属性数据分布特征;属性模型数据是初始化数据在岩相模型控制下,通过变差函数分析,采用序贯高斯模拟对空间网格赋值后的数据,反映的是油藏属性三维空间分布特征。本次地质模型的孔隙度、渗透率概率分布特征与测井解释曲线数据和初始化数据基本一致(图8),说明该模型与地质认识吻合度高,地质模型合理。
储量拟合是检验模型合理性的标准之一,模型储量与二维容积法计算储量越趋于一致,地质模型越合理。由于BS油藏为无水油藏,根据测井解释给出的孔隙度大于12%和含油饱和度大于40%的油层下限标准建立NTG模型,求取模型概率储量P50,其结果与二维容积法计算储量基本吻合(表1),说明地质模型合理。
表1 BS油藏模型储量与容积法储量对比
| 砂岩组 | 差值/(104 m3) | 差值百分比/% |
|---|---|---|
| MIII4 | 6.2 | 4.95 |
| PI1 | -6.6 | -1.00 |
| PI2 | 8.9 | 4.80 |
| PI3 | 10.6 | 2.50 |
| PI4 | 12.4 | 4.90 |
| PI5 | 6.3 | 3.20 |
三维地质模型作为综合地质研究成果的集合体,可为油藏立体展示、油藏精细描述、油藏地质认识深化、油藏工程应用和井位部署等提供便利,主要应用如下:
(1)三维地质模型可以快速查看任意位置的构造深度、储集层和油层厚度,便捷提取构造图、储集层厚度图、储集层物性分布图和油层厚度图,立体表征油藏构造、储集层和流体分布特征,该模型作为油藏描述的一种手段,有利于研究者深化对油藏的地质认识。
(2)三维地质模型可便捷提取单井控制储量,方便编制井间预测剖面,可靠预测井间油层发育情况,为油田加密部署和开发调整提供地质建议。BS油藏构造高部自BS 1-11井至BS 1-3井一带油层发育,井间油层连通性相对较好(图9),井距>600 m,单井控制储量>100×104 m3,具有加密井位部署潜力。
(3)三维地质模型粗化后可直接提供给油藏开发工程师用于油藏数值模拟,进行剩余油分布和开发指标预测研究,便于油藏开发调整和加密井位部署。根据油藏数值模拟出的剩余油丰度图,结合静态地质的油层等厚图、井间预测剖面,优选油层发育、连通性较好、单井控制储量大、剩余油丰度高的构造高部位作为加密井部署区,结合现有井网和现场实际共部署7口加密井(图10红色井点为优选加密井位),为油藏下步挖潜提供了很好地指导作用。
本文基于科学的建模技术路线设计,采用随机建模和确定性建模相结合的方法,通过严格的建模过程控制和QC检查,建立了符合油藏实际、能够有效指导BS油藏加密井位部署和开发调整的高精度三维地质模型,取得的认识如下:
(1)综合运用地震解释和钻井对比结果,井震结合,采用角点网格构造框架建模方法建立可靠的构造模型。
(2)以综合测井解释结果为基础,井间使用储集层反演数据体约束,根据地质统计分析的变差函数选取合理模拟参数,使用序贯指示模拟方法,建立可靠的岩相模型。
(3)以测井解释曲线为基础,根据变差函数分析成果,在岩相模型的约束下,使用序贯高斯方法建立可靠的属性模型,包括孔隙度模型、渗透率模型、含油饱和度模型。
(4)地质模型建立过程中综合运用多种质量控制手段,通过物性参数展布、概率模型、储量拟合进行了模型合理性验证,模型能够真实反映油藏实际地质情况,与地质认识吻合度高,模拟结果可靠。
(5)利用地质模型深化油藏认识,通过模型可快速提取油层等厚图和单井控制储量,编制井间预测剖面,同时结合模型粗化后油藏数值模拟结果中的剩余油分布图,优选油层发育、连通性较好、单井控制储量大、剩余油丰度高的构造高部位部署加密井7口,对油藏下步开发挖潜具有现实指导意义。
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储层地质模型10年 [J].Development of geological reservoir modeling in past decade [J]. |
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三维地质建模与可视化方法研究 [J].Research on 3D geological modeling and visualization methods [J]. |
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A prototype procedure for stochastic modeling of facies tract distribution in shoreface reservoir [C] |
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Stochastic modeling [J]. |
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三维地质建模技术研究 [J].A study on 3D geological modeling [J]. |
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用角点网格模型表达地质模型的剖析及在油气成藏过程模拟中的应用 [J].Analysis of geological model expressed by corner point grid model and application in process of simulation of hydrocarbon accumulation process [J]. |
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油藏数值模拟中地质模型的建模流程与方法 [J].Processes and technology of 3D geological modeling system in numerical reservoir simulation [J]. |
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