提高地质模型精度方法研究及应用

2018-05-22刘玉峰王艳玲张鹏刚

石油化工应用 2018年4期

赵辉，刘玉峰，王艳玲，张鹏刚

（中国石油长庆油田分公司第三采油厂，宁夏银川 750006）

随着油田开发技术的不断进步，对地质模型的准确度，尤其在如何减少模型的多解性提出了更高的要求。本文通过具体实践，采用数据筛查、导入地质图件、添加虚拟井等技术，有效提高地质建模精度，并拓展思维，丰富了模型检查方法和建立了标准化验收流程。

在以往的地质模型验收中，常出现以下问题，导致模型精度不高。（1）数据繁琐易出错，影响建模效率和精度。地质建模由井斜、测井解释、分层、生产等数据生成，数据量大，容易出错，一旦出错，重头再来，原始数据的准确性直接决定模型的精度和建模的效率。（2）过分追求拟合率（储量拟合率95%），人为干预多。常规建模采用随机建模的方法，利用变差函数描述井间参数的变化，但为了达到要求的拟合程度，增加了许多人为修改，将模型改的面目全非，甚至违背地质规律。

针对这种现状，开展地质建模精度提高方法研究，并选定研究区具体实践，将方法进一步总结和应用[1-4]。本次研究以Y7区D3油藏为例，研究区位于靖边县境内，区域构造上属于鄂尔多斯盆地一级构造单元陕北斜坡中段。主要开发层位是侏罗系延安组D3层，侏罗系油藏属典型的河流相沉积，非均质性强。D3层主要发育分流河道砂体，砂体呈北东～南西向展布。

1 提高地质建模精度方法研究

储层建模实际上就是建立表征储层物性的储层参数的三维空间分布及变化模型。储层参数包括孔隙度、渗透率和含油饱和度、储层厚度等。孔隙度直接决定油气储量的大小，渗透率则控制了油田的开发效果和油气产量的大小，而储层厚度的大小与油藏规模息息相关。建立储层参数模型的目的就是要通过对孔隙度、渗透率和储层厚度的定量研究，准确界定有利储层的空间位置及其分布范围，从而直接为油田开发方案的制定和调整提供直接的地质依据。

通过具体实践，查找国内外地质建模成功经验，本次研究采用4种约束方法来提高地质模型的精度。

1.1 利用PETREL软件筛查数据

方法一是利用PETREL软件筛查数据，从源头上确保数据质量得到控制。井斜数据、分层数据、断层数据、构造数据、测井解释数据、动态监测数据等是建模的基础，可以利用PETREL软件检查数据是否符合自身的逻辑关系，比如同一层的顶深小于底深，有效厚度小于或者等于砂体厚度。此外还要，检查岩心分析、地质认识、测井解释数据的一致性。利用地层对比图、小层层面空间叠置图检查分层数据，避免出现地层打架。还可以利用平面和3D网格属性图检查是否有死网格、网格角度和网格扭曲程度。

本次建模共加载了94口井的基础数据。包括井位坐标、井斜轨迹、分层数据、测井数据（包括自然电位、电阻率、自然伽马、感应、声波时差、微电极、井径、电测解释结论等多种曲线）。利用软件筛查数据，从源头进行把控，确保数据质量得到有效保障。

1.2 利用图件约束构造建模

构造模型主要指建立构造模型及构造背景下的地层厚度分布变化，垂向地层之间的接触关系等。为了保证后续属性建模（或沉积相模拟）能够在合适的地层空间中进行，按等时地质对比原则进行。根据储层段的划分、沉积模式的研究及各层段沉积特征分析的结果，研究区分为2个小层，将这些小层作为建模的基本单元。

构造建模包括建立断层模型（Fault Modeling）、三维网格化（Pillar Gridding）、地质层格架建模（Make Horizon）、地层结构建模（Make Zone）、细分小层模型（Layering）共五个部分。由于研究区没有断层，所以本次建模没有涉及断层模型的建立。构造模型结果直接由分层对比得到。常规建模，层面模型（Horizon）是由分层数据先生成surface（面）得到的，其本质还是从点数据生成的。本次研究在点数据的基础上，增加了趋势面，比如尖灭线、手绘构造等值线图，将这些地质认识用来约束层面模型（Horizon）的生成。

将两种层面模型（Horizon）对比观察，常规方法产生的模型构造线生硬死板、数值变异剧烈，不符合地质规律。用图件约束方法建模由于增加了前期地质认识，更加准确。

1.3 利用概率分布图约束相、属性建模

1.3.1 常规建模方法

1.3.1.1 岩相模型的建立三维地质建模要提供油藏数值模拟准确实用的地层属性（孔隙度、渗透率等）模型，因此在相控建模的过程中，相的选取至关重要。相的选取主要考虑两个方面的因素：第一是选取的相带能否充分反映储层属性特征差别，第二是考虑软件的可操作性。岩相模型的建立主要划分测井岩相，并计算岩相模型是为了描述储集砂体的空间分布特征，并为进一步的研究打下基础。

（1）相建模方法及优选：本次研究只划分储层砂泥岩两相，以泥质含量计算为主Fcise_sh2=If（SH1＞35，3，0），依据测井解释提供的成果，定义泥质含量大于35为泥岩，其余为砂岩，进行计算。

（2）数据分布及变差函数分析：根据井上岩相数据按不同小层进行了垂向比例曲线分析，并统计了每一种岩相所占的比例。另外，针对每个单砂层进行了变差函数分析，经过统计发现，储层物源方向在40°～50°，主变程为600 m～800 m，次变程为500 m～600 m。

（3）岩相模型：根据上述数据统计及变差函数分析结果，采用序贯指示模拟方法建立了岩相模型。

1.3.1.2 属性模型的建立以平面相为约束所建立的岩相模型，对储层砂体井间分布及其几何形态进行较高精度的刻画。在建好岩相模型之后，利用相控随机建模方法，用了序贯高斯随机模拟算法，得到孔隙度、渗透率和含油饱和度的三维模型。

（1）孔隙度、渗透率属性模型计算：孔隙度、渗透率的变化在很大程度上受到砂体分布的影响，而且孔隙度、渗透率的分布应该与砂体的分布呈正相关性。因此在计算孔隙度、渗透率模型时采用了分层相控的计算方法，即利用已经完成的岩相模型对孔隙度模型的计算进行约束，同时增加孔隙度平面分布概率图二次约束，分层计算，提高孔隙度模型精度。渗透率模型的计算在孔隙度模型的约束下，利用相控分层计算得到。

（2）含水饱和度模型：含水饱和度模型是计算储量和评价油藏的一个重要模型。在建立含水饱和度模型时采用了饱和度模型进行约束，并选用了序贯高斯模拟作为模型的计算方法。孔隙度、渗透率、饱和度模型的计算均应用了相控制，以便得到孔隙度、渗透率、含油饱和度等的非均质平面展布。

1.3.2 约束建模方法常规建模中，先生成相模型，在相控下进行孔隙度、渗透率建模，PETREL提供了面和体数据约束，但通常由于缺乏数据和认识，不设置约束。仅在相控约束下，还不能保证随机建模的精度，因此本次建模利用井点参数，建立了各小层孔隙度概率分布图、相平面概率分布图。在岩相建模时采用相平面概率分布图约束，再建立孔隙度、渗透率模型时添加孔隙度概率分布图约束，进一步提高模型精度。具体做法是，首先对井数据增加新属性，再将每个小层的砂、泥两项中的相和孔隙度都进行概率统计，并将结果赋值到层面数据中，形成概率分布平面图。将概率图件作为约束条件添加到软件中，再进行相和属性模型的建立。

1.4 利用虚拟井约束无井控地带属性

传统建模法在无井控地带采用随机预测的建模方法，这一建模思路强烈依赖原始井数据质量，井数据的空间分布强烈影响着模型的精度，模型随机性、多解性强。本次建模通过插入虚拟井，增加“硬数据”约束属性模型，来提高模型精度。

将孔隙度和渗透率模型的数据粗化值、采用虚拟井前后所得的模拟值绘制成概率分布直方图，比较三者的差异，可以发现，加入虚拟井后所得的模拟值与粗化数据误差较小，且分布保持一致，模型数据可信度提高。

2 模型精度提高验证

对采用多条件约束建模方法后的模型精度进行了验证。

2.1 储量拟合

通过分析实际地质储量与储量拟合结果之间误差的大小，可以得知所建立的三维地质模型的合理程度。采用上述约束方法建模后，初次建模模型储量结果319.9×104t，区块上报储量 350.1×104t，二者误差在 10%以内，初次建模模型精度已经相当高，进一步证实了约束建模的效果（见表1）。

表1 模型储量与计算储量对比表

2.2 抽稀检查

为了证明多约束条件的模型精度，对结果进行了抽稀井检验。具体操作就是在建模时去掉两口井数据，建模后将井数据加载，并将地模预测值与之相比。对比抽稀井后模拟结果与实际结果显示，抽稀井后模拟结果与实际结果基本一致，符合率可达95%以上。

2.3 与单井初期产量对比

储层的物性好坏直接决定单井的初期产量，因此随机挑部分井，将其初始物性剖面与单井产量精细对比，检验模型精度。选取以F34-55、F34-59井排为例，从初期产量看，F34-58和F34-59明显低于F34-55和F34-56井，结合地模储层属性剖面，F34-58和F34-59井物性相对F34-55和F34-56较差，这与初期产量相匹配，证明了储层属性的准确性。

2.4 与地质成果图对比

第三种方法是将各类模型平面分布图与油田开发所使用的地质研究成果进行对比，从平面图对比来看，约束模型前，模型局部与地质成果图件有所出入，进行约束建模后，各属性平面分布得到了修正。从剖面上看，与人工绘制油藏剖面图进行对比，也得到了相应的验证，从剖面图对比可以看出，约束后模型剖面与地质认识更为接近。

3 具体应用

3.1 验证井组联通性

采用约束方法建模后，地质模型精度得到进一步提高，其中产生的成果，也应用到具体工作当中。与动态响应结合，验证井组联通性，比如结合开发动态和测试剖面，F44-51井组主向井见效明显，侧向井F45-51见效不明显，通过地模剖面显示，井组联通性较好，建议措施治理。措施实施后，液量上升明显，累计增油105 t。