辽河油田曙一区块厚油层内隔夹层识别及其三维地质建模研究

赵　磊,柯　岭,李世雄,王红涛,印斌浩

辽河油田曙一区块厚油层内隔夹层识别及其三维地质建模研究

赵磊1,2,柯岭3,李世雄4,王红涛5,印斌浩3

(1.中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院,北京100083；2.中国石油大学博士后流动站,北京102249；3.中海油研究总院,北京100027 4.长江大学,武汉430100 5.中国石油天然气勘探开发公司,北京100034)

针对辽河油田曙一区块厚层储层,综合岩心、测井资料,将其内部隔夹层划分为泥质夹层、泥质隔层、物性Ⅰ夹层、物性Ⅱ夹层、物性Ⅲ夹层5类,建立5类隔夹层定量划分标准,并根据该区的沉积环境,分析了各类隔夹层的分布特征和规律。在密井网条件下,对隔夹层的展布进行随机模拟,建立了隔夹层的三维岩相模型,定性定量地揭示了其在平面和剖面上的空间分布规律,对后期剩余油分布的研究、油田开发方案的调整具有重要的意义。

厚油层;隔夹层类型;三维地质模型;空间展布规律

隔夹层是造成储层非均质性的重要原因[1～3],它们把厚油层分割成多个连通或不连通的流动单元,对复杂水淹的控制作用尤为明显[4～7],因此要对隔夹层进行精细刻画、分类描述。辽河油田曙一区块构造位置位于中国东北部,沉积基底为中上元古代变余石英岩夹薄层深灰色板岩,其上为新生代断陷湖盆形成后沉积的一套以陆源碎屑为主的滨浅湖—半深湖相砂泥岩互层沉积和陆上冲积扇沉积；区内原油密度较大,为稠油,但物性较好,为特高孔渗稠油油气藏。储层中发育的隔夹层是其非均质性的重要因素,是将厚油层分隔成单个薄互油层的关键所在,随着油气藏的开发,需要对隔夹层进行精细的描述。

1　隔夹层的分类及识别

隔夹层主要由水动力条件改变或沉积后成岩作用造成的岩性差异而形成[8～13]。经岩心、野外露头、现代沉积的观察,按成因不同,将研究区隔夹层分为泥质隔夹层和物性隔夹层两大类。根据厚度、规模及延伸距离,泥质隔夹层可进一步划分为泥质夹层和泥质隔层两个亚类；依据孔隙度、渗透率,将物性隔夹层划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个亚类。

1.1 泥质隔夹层

泥质隔夹层岩性主要为泥岩、粉砂质泥岩或泥质粉砂岩,测井曲线上表现为低电阻和高声波时差值特点。

1.1.1泥质夹层

主要为水动力减弱时形成的泥粉质沉积夹层,在间歇性河流沉积末期,由于水动力强度减弱,水中的细粒物质沉积下来,形成泥质夹层。测井曲线上泥质夹层的特征主要为:低电阻、高声波时差,孔隙度和渗透率接近于0,厚度0.1～1.0 m；井温曲线特征为难突破 (见图1)。

1.1.2泥质隔层

泥质隔层成因与泥质夹层相似,为静水时期细粒悬浮物沉积而形成。测井曲线也表现为低电阻、高声波时差值,孔隙度和渗透率接近于0,但厚度大于泥质夹层,普遍在1 m以上,发育的规模也大于泥质夹层；井温曲线特征为很难突破 (见图1)。

1.2物性隔夹层

物性夹层的成因是河道顶部保存下来的细粒物质,如辫状河中心滩坝中的细粒夹层；或者后期河道切割前期河道,使前期河道顶部的细粒物质嵌入到后期河道中,成为泥砾物性隔夹层；漫流沉积水动力情况较弱,也可形成物性隔夹层。这些物性隔夹层一般与储层互层分布或嵌在厚储层内部,在横向上延伸不远。物性夹层频率为1.05左右,厚度一般在0.2～2.0 m之间,电阻率一般小于20 Ω·m,声波时差小于350 μs/m,通常为油斑级。

1.2.1物性Ⅰ夹层

物性Ⅰ夹层在测井曲线上表现为低电阻率、低声波时差,孔隙度15% ～20%,渗透率20×10-3～300×10-3μm2,井温曲线特征为容易突破 (见图2)。

图1　泥质夹层 (上)泥质隔层 (下)Fig.1　Mud interbed and mud barrier

图2　物性Ⅰ夹层Fig.2　Physical interbed I

1.2.2物性Ⅱ夹层

测井曲线上物性Ⅱ夹层的声波时差和电阻率比物性Ⅰ夹层更低,孔隙度10%～15%,渗透率为20×10-3～250×10-3μm2,井温曲线上难突破 (见图3)。

1.2.3 物性Ⅲ夹层

测井曲线上物性Ⅲ夹层的声波时差和电阻率是三类夹层中最低的,孔隙度1%～10%,渗透率为0.1×10-3～30×10-3μm2,井温曲线最难突破 (见图4)。

图3　物性Ⅱ夹层Fig.3　Physical interbed II

图4　物性Ⅲ夹层Fig.4　Physical interbed III

2　隔夹层模型建立

2.1研究思路

采用petrel软件进行三维地质建模。工区长约1.1 km,宽约0.79 km,区内共有466口井,井网比较密集。主要利用现有的井点数据及分层数据,建立构造及骨架模型；利用单井夹层分布信息,采用序贯指示的方法,建立夹层的三维地质模型；在夹层模型指导下,利用随机模拟方法,建立属性模型。

高精度数据及丰富的信息资料是建立精细地质模型的基础保证,本文收集及利用的建模数据主要包括井位、井轨迹、分层数据、测井曲线和隔夹层解释数据。

2.2建模方法选择

目前,储层建模方法主要有确定性建模和随机性建模两大类。确定性建模对井间未知区域给出确定性的预测结果,即从已知确定性资料的控制点 (如井点)出发,推测出点间 (如井间)确定性的、唯一的储层参数,传统的内插法、克里格法都属于这一类建模方法。确定性方法通常是输入一组参数只能得到一组结果。随机建模则是以已知信息为基础,采用随机理论及函数,产生可选的、等概率的储层模型,产生的模型具有一定的随机性。序贯指示方法、截断高斯方法、高斯随机函数方法、多点地质统计学方法均属于随机性的建模方法。

地质研究表明,隔夹层的产状多为水平状,且延伸距离变化较大,既有延伸超过3个井距 (150 m以上)的,也有在1个井距之内 (小于100 m)的,加之河道之间相互切割,形态复杂,故本文采用序贯指示方法对隔夹层进行模拟。属性模型在隔夹层岩性模型的约束下,采用高斯随机函数模拟的方法建立。

3　精细地质建模

3.1构造模型

精确的构造模型是准确描述隔夹层模型的基础,也是属性模型的三维骨架。构造模型的建立包括断层模型和层面模型,研究区内断层不发育,主要是建立层面模型。层面模型根据466口井的分层数据建立精度较高的6个构造面,为北高南低的单斜构造 (见图5)。

图5　D油田1小层顶面构造图Fig.5　Top structure map of 1 formation in D oilfield

3.2模型网格

本区物源为北西—南东向,而夹层发育受物源影响,故网格方向设定为北西—南东向,采用正交网格系统。平面网格步长设定为10 m×10 m,隔夹层的平均厚度0.2 m,最小厚度为0.125 m。为了精确描述隔夹层的分布,纵向上步长采取与隔夹层相同的厚度即0.125 m,共划分了396个小层,总网格数为5263230个。

3.3夹层模型

隔夹层的实现方法很多,可以将隔夹层纳入地层模型,当作一个层考虑；也可以将其视为沉积相的一种进行模拟。本区由于隔夹层整体发育较为复杂,且规模不大,采用随机模拟的方法更能表现隔夹层的这种不确定性。具体实现思路如下:将隔夹层的背景相设定为砂岩,离散到网格中,采用随机模拟中的序贯指示模拟法,建立夹层模型。

通过序贯指示模拟的方法,得到30个实现,根据其分布特征从中优选出模拟结果较为理想的实现。夹层的几何形态比较复杂,部分夹层顺层延伸的距离较远,部分夹层则零星分布 (见图6)；夹层厚度具有一定的变化性,但随着夹层的延伸,厚度趋向于减小和尖灭(见图7),精细刻画了隔夹层的分布,也可以体现隔夹层对流体的阻挡作用,符合地质认识,在后期进行属性建模,可严格控制隔夹层的孔渗等属性。

图6　物性夹层III随机性三维预测模型Fig.6　　Physical interbed III random model

图7　隔夹层剖面图Fig.7　Intercalation profile

3.4属性模型

三维地质建模的最终目的是建立能够反映地下储层特征的参数模型,包括孔隙度、渗透率、含油饱和度等。由于不同岩相参数的分布规律不同,需要针对不同岩相采用不同的方法分别进行模拟。对于物性Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型夹层,采用随机模拟中的高斯随机函数模拟方法,在数据转换和变差函数分析的基础上,用输出截断方法将物性Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型夹层的物性分别控制在各自合理的范围内。对于研究区内的泥质隔夹层,孔渗近于0,模拟时直接赋值恒为0。含水饱和度的模拟同样采用高斯随机函数模拟的方法,截断值只需要赋予整个研究区的最大值和最小值即可,这样,就得到了岩相控制的孔渗饱模型 (见图8—图10)。

由图可知,泥质隔夹层分布的范围内,孔隙度和渗透率为0,物性夹层的孔渗也在各自合理的范围内,较好地体现了地质研究的成果,为下步进行油藏数值模拟打下了良好的基础。

图8　孔隙度模型及剖面Fig.8　Porosity model and profile

图9　渗透率模型及剖面Fig.9　Permeability model and profile

4　结论

辽河油田曙一区块隔夹层根据孔隙度、渗透率、井温曲线、电阻率及声波时差等参数将隔夹层分为泥质隔层、泥质夹层、物性夹层Ⅰ、物性夹层Ⅱ、物性夹层Ⅲ五种隔夹层。

图10　含水饱和度模型及剖面Fig.10　Water saturation model and profile

本区的隔夹层延伸范围较小,一般都在1个井距之内,少数超过2个井距,方向受物源控制,发育形态复杂。

在高密度井网的控制之下,采用随机函数的方法模拟,并进行有多个实现,选取模拟结果较为理想的实现,有效地降低了随机模拟的不确定性。利用隔夹层的岩相模型对属性模型进行约束,隔夹层的孔渗饱等参数可精确控制在实际地质认识的范围内。

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THE IDENTIFICATION AND 3D MODELING OF INTERBEDS OF THICK OIL LAYER IN THE SHU 1 DISTRICT OF LIAOHE OILFIELD

ZHAO Lei1,2,KE ling3,LI Shi-xiong4,WANG Hong-tao5,YIN Bin-hao3
(1.Sinopec Exploration&Production Research Institute,Beijing 100083,China；2.Postdoctoral Center,China University of Petroleum,Beijing 102249,China；3.Research Institute China National Offshore Oil CORP,Beijing 100027,China；4.Yangtze University,Wuhan 430100,China；5.China National Oil-Gas Exploration&Development Corporation Beijing,100034,China)

In regards of the thick oil reservoir of the Shuyi block in Liaohe oilfield,the interlayer is divided into five types as mud interbed,mud barrier,physical interbed I,physical interbed II, physical interbed III,combining core and logging data.And the classification standards of those five types are defined.Based on the sedimentary environment of this region,the distribution characteristics and rules are analyzed.Under the condition of close-spaced well network,the distribution of the interlayers is random simulated and the lithofacies 3D model is established,which qualitatively reveals the space distribution in vertical profile and horizontal plane.This is significant in the remaining oil distribution research and the oilfield development planning.

thick oil layer；interlayer types；3D static model；space distribution

TE319

A

1006-6616(2016)01-0085-08

2015-09-15

中亚地区能源潜力调查分析项目 (121201234000160020)

赵磊 (1985-),男,在站博士后,主要从事油气田开发地质研究工作。E-mail:ray-zhao@163.com