扇三角洲储层构型建模方法优选

2021-01-08肖大志周展曾晓华郇金来董德喜中海石油中国有限公司湛江分公司广东湛江524057

化工管理 2021年13期

肖大志，周展，曾晓华，郇金来，董德喜(中海石油(中国)有限公司湛江分公司，广东湛江 524057)

0 引言

三维构型建模能够刻画储层内部各构型单元间的空间接触关系，表征储层内部复合砂体，单砂体和非储层间的相对空间关系，包括不同构型单元的的三维空间形态、平面和垂向上的分布范围、不同单元的延伸方向、各单元之间的叠置关系。并在此基础上刻画出各构型单元内部孔隙度、渗透率等物性参数的三维空间展布特征及各个构型单元之间的连通程度、油水运动特征。储层构型方法自1985 年储层构型概念的提出至今[1]，取得了多方面的发展。建模方法上，从确定性建模发展为随机性建模；资料运用上，从简单的野外露头和现代沉积到岩心、录井、测井、地震和动态等资料的综合应用；三是从河流相沉积体系到三角洲、扇三角洲等沉积体系[2-15]，但到目前为止，曲流河、辫状河储层构型建模方面相关研究较多，但针对扇三角洲储层构型建模研究相对较少。

1 区域概括

研究区储层为扇三角洲前缘沉积，优势储层为扇三角洲水下分流河道，储层在垂直物源方向变化快，顺物源方向展布有一定规模，内部发育多期砂体，各期砂体相关切割叠置，空间展布特征复杂，储层平面非均质性和层间非均质性均较强。采用注水开发，多层合采的开发方式，整体采出程度较低，处于中、低含水阶段。纵向各油组由于储层物性及非均质性差异导致开发效果存在较大差异。开发实践表明该油田井网还不完善，存在一定的可调整空间。对研究区这种开发效果差的强非均质性储层先后开展了储层评价和储层构型研究，并取得了很好的应用效果。截至目前，工区数值模拟剩余油的认识其基础地质模型仍来自随机插值方法建立的岩相模型，不能真实地反映地下储层砂体之间复杂的切割叠置关系，而针对储层构型认识的地质模型至今还未建立。因此，需要探索出一套扇三角洲储层构型建模方法，建立研究区扇三角洲前缘精细地质模型，并用于数模分析剩余油分布，为下步油田调整提供可靠的地质依据。

2 方法概述

为建立研究区扇三角洲储层构型模型，优选目前应用最广泛的构型建模方法，包括序贯指示、基于目标模拟和多点地质统计方法。

2.1 序贯指示模拟

序贯指示模拟通过一系列门槛值，估计某一类型变量或离散化的连续变量低于某一门槛值的概率，以此确定随机变量的分布。序贯指示模拟实现的关键技术是指示变换、指示克里金和序贯模拟。在进行模拟计算之前，首先要进行指示变换，即根据不同的门槛值把原始数据编码成0 或1 的过程。在模拟不同的网格节点时各变量的比例是不变的。当存在局部变化时，可应用具有趋势的序贯指示模拟方法。具有趋势的序贯指示模拟方法通过从地震资料和其他数据中提取信息从而为每一个模拟节点提供一个局部的各变量比例，各变量的比例之和为1。本次研究采用的带趋势的序贯指示模拟技术流程如下，在单井相数据离散化的基础上通过数据分析获取模拟的方位、主变程、次变程和垂向变程。以单井累计概率的方式求取垂向比例，用前期研究的沉积微相作为平面约束，共同作为约束条件通过多次概率优选来求取。

2.2 基于目标模拟

基于目标方法主要描述各种离散性地质特征(沉积微相、岩相、流动单元等)的空间分布，利用标点过程法建立又离散代码表示的离散性模型。标点过程法是根据点过程的概率定律，按照空间中几何物体的分布规律产生这些物体的中心点的空间分布，然后将模拟目标的几何形状、大小、方向等物体性质标注于各个中心点点之上。因此，在地质统计学意义上，标点过程模拟是模拟物体点和物体点空间属性在三维空间的联合分布。根据点过程理论，物体中心点在空间上的分布可以是独立的，也可以是相互关联或排斥的。从标点过程的理论来看，模拟过程是将物体“投放”于三维空间，亦即将目标体投放于背景相中。因此，这种方法适合于具有背景相的沉积体的模拟，如模拟背景相为泛滥平原的冲积体系的河道和决口扇和模拟背景相为前缘席状砂和湖相泥岩的扇三角洲分流河道和河口坝、背景相为泻湖或浅海泥岩的滨浅海障壁砂坝、潮汐水道等[16]。本次模拟方法是在通过将单井上的扇三角洲构型分析结果采样到网格模型中，将其作为硬数据，并根据构型分析得到的各构型单元规模大小统计结果，结合各构型单元空间形态的地质特征，并结合各模拟目标的方位、长度、宽度、垂向剖面上的厚度等参数，并以采样结果统计得到的垂向概率曲线和沉积相三维模型作为模拟趋势体进行趋势控制，随机模拟得到最终构型模型。

2.3 多点地质统计模拟

鉴于传统两点统计地质建模方法在进行沉积单元模拟时，只能考虑空间上两点之间相关性的不足，采用多点的联合分布对储集层内部结构和形态进行建模的方法应运而生。与两点统计建模不同，为克服传统两点统计方法不能较好再现模拟目标体空间几何形态的不足，多点统计地质建模方法采用“训练图像”代替变差函数，来表征模拟沉积体的空间结构和变化。同时，多点统计地质建模方法采用基于像元的序贯模拟过程，而非基于目标的随机模拟方法的迭代试错的模拟过程，容易条件化井数据和其他地质信息，提高计算效率，加之“训练图像”的使用，无须提供目标体的几何形态参数，克服了基于目标的随机模拟方法的不足。综合了已有建模算法优点的多点统计地质建模方法，是目前地质统计学建模技术的一个重要发展方向。本次采用多点地质统计方法的技术流程为利用前期的地质认识和沉积微相模型建立训练图像，结合趋势模型，通过多点模拟的方法模拟最终模型。

3 模型对比

以研究区4 号油组4-2 小层为例建立上述三种方法的构型模型，模拟过程中为了保持不同模拟方法原始输入数据的一致性，序贯指示模拟的主变程与基于目标模拟的目标体长度保持一致，次变程与目标体的宽度保持一致，相(目标体)的厚度均采用井上统计值。多点训练图像的获取采用基于目标模拟结果结合沉积认识的修正模型，这样可以保证三种方法模拟过程中参数的一致性，有利于得到真实客观的对比结果。

从模拟结果的随机干扰来看，基于目标的模拟结果随机干扰最弱，其次是多点地质统计模拟，随机干扰最强的是序贯指示模拟。与现有地质认识的吻合程度来看，基于目标的方法能够较好地反映不同沉积微相之间的接触关系，能够反映水下分流河道的沉积过程；多点地质统计模拟结果变化较大，除了训练图像导致的变化以外，不同趋势的应用会对最终模拟结果造成较大的影响，模型稳定性差；序贯指示模拟对于数字化相边界的吻合太过机械，与沉积规律的吻合程度差。从模拟速度的角度讲，序贯指示模拟速度最快，其次是基于目标的模拟，模拟速度最慢的是多点地质统计相模拟。综合上述三种模拟方法，最终优选基于目标的模拟方法作为最终的构型建模方法。