相控地质建模技术在复杂断块油藏中的应用

李宗阳，王夕宾，孙致学，郭 祥

（中国石油大学 石油工程学院，山东 青岛 266580）

相控地质建模技术在复杂断块油藏中的应用

李宗阳，王夕宾，孙致学，郭 祥

（中国石油大学 石油工程学院，山东 青岛 266580）

复杂断块油藏具有断层多、构造复杂、油藏分割性强的特点，相控地质建模技术成为复杂断块油藏储层建模的技术难点。以王102断块区为例，分别进行多资料控制且多条件约束的高准确度复杂构造建模、以单井相为基点且平面相约束的高认识度沉积相建模、多相关性分析且多参数约束的高精度相控属性建模，结果符合油藏实际地质特征，这为后期油藏数值模拟和剩余油挖掘提供了可靠的研究依据。

复杂断块；构造模型；相控建模；属性模型

储层地质模型是油藏描述的核心，是储层特征及其非均质性在三维空间上变化和分布的表征［1］，由于复杂断块油藏断层多、构造复杂、隐蔽性强，相控地质建模技术一直是储层三维地质建模的技术难点和研究热点。笔者采用多步建模、相控建模的思路［2］，按照构造、沉积微相、属性三步建模的方法［3］，通过建立王102断块的构造模型，并应用沉积微相研究数据结合微相模式指导和约束相控建模技术，最终建立符合油藏实际地质特征的复杂断块油藏精细地质模型，为该地区油藏开发中后期调整挖潜策略提供可靠的地质基础。

1 地质概况

王102断块位于王家岗油田通王断裂带，处于东营凹陷南部缓坡地带（图1），该地区基底埋藏浅，刚性强，具有构造复杂（共发育19条断层）、地层沉积类型多样、含油层系多的地质特点。建模目的层沙河街组沙二段六、七砂层组，为三角洲平原－三角洲前缘亚相，岩性主要为灰绿色、紫红色泥岩与灰色砂岩互层。由于储层非均质性强，开发上层内、层间干扰严重，使得各小层动用状况差异大、剩余油分布分散，制约了储量动用程度。

图1 王102断块位置图

2 相控地质建模原理

储层建模方法主要有两种基本途径，即确定性建模和随机建模。对于地质约束方法，主要采用沉积相控制储层建模——相控建模［4］。相控地质建模技术是依据沉积微相在时、空域的展布特征上对沉积储层的随机建模进行约束，采用地质统计学原理及数理统计学方法，综合应用确定性建模技术和随机建模技术定量表征储层砂体的厚度、几何形态及变化规律，并使属性模型更加精细地体现储层的宏观非均质性，同时为不确定性评价提供重要参考依据，其核心是从沉积环境的成因角度指导建模过程，利用沉积微相的平面展布和垂向演化趋势约束建模结果，并将模型与实际地质模型相验证，使最终优选的模型能真实反映地下地质体的空间展布特征［4］。

相控建模也称“两步法建模”，第一步是用离散变量建模方法对不同地质体或不同沉积微相所引起的大范围非均质性进行建模［5］，即“相建模”；第二步是在不同沉积微相的控制下，利用地质统计学原理，应用合理的建模方法对相应属性参数进行模拟，即“相控建模”。

3 复杂断块油藏构造模型的建立

3.1 构造建模思路

针对该区断层多、构造类型复杂、井点多位于断层附近的特点，正确建立断层的平面和空间组合至关重要。同时单砂层厚度较薄，应选用多数据组合确定断层属性来正确建立层面模型。在断层模型和层面模型准确的基础上，建立复杂断块的构造格架模型。

3.2 构造模型的建立

综合应用各类断层数据、多条件约束建立断层模型是复杂断块断层模型建立的基础和关键。

综合利用研究区地震资料及构造图，准确确定断层的空间位置及断层产状，在此基础上通过反复的断层质量控制建立断层分布模型，如图2。

图2 断层模型

在准确建立断层模型的基础上，综合利用地震解释的层面构造图及单井分层数据和微构造数据，建立准确的地层构造模型（图3）。并通过切取过井剖面与地层对比图、油藏剖面图及地震解释剖面综合比对，检查断层组合关系、地层接触关系的正确性与合理性，对三维构造模型进行校正。

在地层建模过程中，由于研究区单砂层厚度薄，即使单井分层数据准确，也难以避免井间插值导致的相邻小层顶面等值图穿层现象。针对此问题，笔者优选了插值生成的几个趋势合理、油气分布潜力大的小层顶面构造等值图，以此作为种子平面趋势图，应用单井小层厚度数据生成平面构造等值图，从而控制地层模拟。

图3 地层构造模型

4 复杂断块油藏微相模型的建立

4.1 沉积微相建模思路

相建模并非常规沉积微相研究工作的简单代替，而是综合常规地质研究工作成果的基础上，利用数理统计方法和计算机手段对相的三维空间展布进行定量表征（图4）。

图4 沉积微相建模思路

4.2 微相模型的建立

研究区目的层沉积砂体是一套来自北东向三角洲前缘与三角洲平原的沉积砂体，每小层内的单砂体分布及厚度变化大。此处利用单井相数据结合平面微相曲线约束研究各微相概率趋势分布，以此来定量描述三维空间微相发生的概率，提高砂体分布预测的精度，同时可避免因储层横向厚度变化较大导致的相边界处砂体厚度突变的现象。

单井微相数据分析包括垂向相趋势分析和变差函数分析。垂向相趋势分析旨在确定各层各微相在垂向上的概率分布。变差函数是对空间变化的属性参数随距离变化率的一种度量，它表征属性参数在空间位置上的变化尺度，是随机建模过程中的一个核心参数。在进行相控建模前，必须分层位建立不同微相的变差函数，其关键是确定不同方向的变程，并进行变差函数的拟合。

利用三角洲平原微相变差函数拟合结果（图5）及微相概率分布趋势体联合约束，采用序贯指示模拟的方法，实现多个微相模型随机拟合，并对这些实现进行筛选，最终建立研究区的沉积微相模型（图6）。在建立研究区沉积微相模型的基础上，可对微相模拟结果检验修正，以确保模型的准确性。具体方法包括：

（1）微相模拟结果与垂向相比例曲线符合。

（2）微相模拟结果与井点微相划分完全一致。

（3）微相模拟结果与平面微相分布趋势一致。

图5 三角洲平原微相变差函数拟合结果

图6 沉积微相模型

5 复杂断块油藏属性模型的建立

5.1 属性建模思路

属性模拟虽也属随机模拟，但并不是简单的属性参数空间插值拟合，而是在各属性参数的数据分析基础上，加入地质认识的条件约束，以实现符合地质规律的三维空间数值规律分布拟合［6－7］。综合运用属性参数正态分布变换数据分析结果及变差函数分析结果，针对不同的属性建立符合地质认识的属性模型。

5.2 属性模型的建立

5.2.1 孔隙度模型

序贯高斯模拟是属性建模中应用较为广泛的连续变量模拟方法，对于分布稳定的数据实现速度极快。通过各井孔隙度数值的正态分布变换和变差函数分析，在微相模型的控制下，利用序贯高斯拟合方法建立孔隙度模型（图7）。

图7 孔隙度模型

5.2.2 渗透率模型

通过各层各微相孔渗交汇关系分析得出，研究区各层各微相孔隙度与渗透率的相关性均大于0.6，说明该区孔隙度与渗透率存在较好的相关性。采用孔隙度建模方法，并以孔隙度模型作为约束拟合，确保渗透率模型与孔隙度模型的相关性和协调性，提高了渗透率模型的精度（图8）。

图8 渗透率模型

5.2.3 含水饱和度模型

在油水界面之上，含水饱和度从有效厚度下限点呈降低趋势。因此，综合含水饱和度变化函数及各单砂层断块油水界面的深度数据可建立研究区含水饱和度趋势体。含水饱和度趋势体联合正态分布变换、变差函数分析及沉积微相控制，可以表征含水饱和度的非均质性变化，在此基础上建立该区含水饱和度模型（图9）。

图9 含水饱和度模型

对属性模型分析表明，参数沿砂体延伸方向变异性较小，垂直砂体方向变异性较大，这是在严格相控下，参数的分布受砂体边界制约的结果。

5.3 模型验证

为检验模型的合理性，可通过以下方法进行验证：

（1）数据空间结构对比分析。随机建模须保证建模前后数据结构的一致性，如果每个模拟实现中数据点与原始井数据的直方图均值（图10）、极值、方差极为接近，表明模型较符合真实数据。

图10 孔隙度、渗透率模拟前后均值对比

（2）属性剖面对比分析。通过切取参数模型属性参数过井剖面，与相同几口井的油藏剖面相对比，如二者在储层物性分布规律、流体分布规律等方面有相同的趋势及分布规律，则表明模拟结果与地质认识相吻合，模型结果准确。

（3）抽稀井验证。研究区共有179口井，分别抽掉10口和20口井模拟其孔隙度，如其变化不明显，且能明显表现储层的变化规律，与密井网实现相比非常接近，说明建模结果可靠［7］。

（4）新井资料对比验证、模型优化。可用新井资料与所建模型进行比对核实，如新井砂体分布位置、参数分布数值与所建模型差别不大，表明模拟结果准确。

6 结论与认识

（1）对复杂断块油藏的构造建模，要综合利用井点分层数据、地震解释数据及构造图、对比图等资料，确保模型更真实地逼近地下地质格架。

（2）为确保模型符合地质规律，应综合利用单井微相数据、平面沉积相数据，通过各微相概率趋势约束、单井微相垂向变量分析及变差函数分析，建立沉积微相模型，并进行多个实现模拟统计。

（3）通过属性数据正态分布变换及变差函数分析，在微相模型的约束下建立属性模型，并用孔隙度模型约束渗透率模型，确保了渗透率模型与孔隙度模型的相关性和协调性，可提高模型的精度。

（4）对各个阶段的模型，采取多方法进行模型检验校正，可确保模型的准确性。

［1］ 于兴河，陈建阳.油气储层相控随机建模技术的约束方法［J］.地学前缘，2005，12（3）：239－244.

［2］ ELVIND D.A two－stage stochastic model applied to north sea reservoir［J］.JPT，1992（4）：310－312.

［3］ 邢志贵，王仁厚，蒋学君，等.辽河坳陷碳酸盐岩地层及储层研究［M］.北京：石油工业出版社，1999：36－164.

［4］ 张一伟，熊琦华，王志章，等.陆相油藏描述［M］.北京：石油工业出版社，1997：20－35.

［5］ 贺维胜.整合多尺度地球物理数据建立高分辨率储层模型的方法及应用［D］.北京：中国科学院地质与地球物理研究所，2007：9－65.

［6］ 胡水清，韩大匡，夏吉庄.高含水期地震约束储层建模技术［J］.石油与天然气地质，2008，29（1）：128－134.

［7］ 王志章，石占中.现代油藏描述［M］.北京：石油工业出版社，2000：18－125.

TE19 < class="emphasis_bold">［文献标识码］A［文章编号］

1673－5935（2012）01－0004－04

2011－12－06

李宗阳（1986－），男，山东沂南人，中国石油大学石油工程学院硕士研究生，主要从事储层建模及数值模拟研究。

［责任编辑］ 胡秋媛