吴堡长8地区三维可视化地质模型的建立

张 力，郭 郡王 丽，赵 明，郁林军，唐栋梁

(1.西北大学地质学系/国家大陆动力学重点实验室，陕西 西安 710069;2.长庆油田分公司第一采油厂，陕西延安 716000;3.长庆油田分公司第六采油厂，陕西 西安 710018)

在运用Petrel软件建模原则的基础上，加入地质师的手绘砂体展布图及属性图件，遵循相控建模的思想建立吴堡地区长8储层的三维可视化地质模型，使储层地质建模与研究区实际储存更为接近，更好的模拟地下地质储层的实际属性及油水分布特征，为后续油藏模拟提供相对精确的基础数据模型。

1 构造特征及构造模型的建立

1.1 等时地层格架的建立

吴堡地区长8顶部广泛分布一套厚约5 m左右的深灰色暗色泥岩，其岩性、电性特征明显，易于识别，作为此次研究区划分长8层段的主要标志层。以此基础对本区124口井进行了各小层的划分。由此确立全区砂层组及其单砂体小层的合理对比关系和小层储层格架，将长8油层组分为长821和长8112个砂层组。在研究区内精选了5条平行于河道方向、4条垂直于河道方向，共计9条骨架剖面，在完成骨架剖面等时地层格架后，结合标准井与骨架剖面对全区进行层位闭合，建立完整地层等时格架。

1.2 构造特征

吴堡地区主体处在近东西向的鼻状隆起上，隆起幅度较大，在此背景下又可细分为小型的鼻状隆起带，这些鼻状隆起的构造带在长82到长81具有很明显的继承性，且对吴堡地区油气富集有一定的影响。

1.3 构造模型的建立

构造模型的建立是整个三维地质模型的基础，只有建立三维地层骨架后才可以建立沉积相模型和各种属性模型，最终完成三维地质模型。构造模型可以反映出储层模型在三维空间展布形态和各层面空间分布轮廓，构造模型的建立采用点-面-体的建模步骤，即是通过地质构造面的控制，建立井模型-层模型-三维构造模型的过程。

本次建模采用124口井的资料，首先利用顶面构造数据结合井点资料创建地面构造图，然后利用平面构造图对其数据进行控制，再通过分层数据创建地层模型。即建立储层的空间格架并进行三维网格化，将每口井中的每个地质单元通过井间等时对比连接起来;最后是建立构造模型，使其形成一个三维实体(见图1)。

图1 吴堡长812顶面手工构造图与构造模型对比

2 沉积相特征及沉积相模型的建立

2.1 物源方向及沉积相类型

三角洲前缘是三角洲沉积的主体部分，是三角洲分流河道进入湖盆内的水下沉积，其处于河口以下的滨浅水缓坡带，是河湖共同作用地带，是砂层集中的发育区。本区属于三角洲前缘亚相，可细分为水下分流河道、河口坝、分流间湾以及前缘席状砂四个微相。

2.2 沉积相展布特征及演化

研究区长8沉积形成于三角洲前缘亚相，该期研究区共发育4条自北东向南西方向的宽阔大型河流和2条北东向南西向小型河流，在中部水下分流河道不断分流、汇合，呈片状分布，水下分流河道河口处发育河口坝沉积。

2.3 沉积相模型的建立

研究区储层及流体的性质主要受沉积微相的控制，如孔、渗的空间分布，砂体展布特征及其形态，隔夹层的分布特征，不同砂体之间的连通性等等。因此对沉积微相空间分布的建模就成为本次储层地质建模的基础和核心，各种属性模型的建立也都要受沉积相的控制。我们首先应用平面沉积相控制离散数据，再结合砂泥岩性曲线随机模型建立砂体结构模型，即沉积微相模型，再应用连续随机模型通过相控建模建立储层属性模型。

沉积相模型可以相对真实地反映出储层的沉积环境，是储层建模一种重要的三维模型。因为在鄂尔多斯地区，沉积环境即沉积相的展布是重要的油气控制因素。不同类型的沉积相发育不同的储集体类型，形态和规模，甚至有不同的成岩作用。并且在接下来的属性模型建立时，相模型是其控制条件，即为相约束。建立本区精确的三维沉积相模型不但是此次建模的一个重要环节，而且还是后面储层参数建模的约束条件，因此采用精准的相控建模来建立沉积相模型。

分析离散变量的特征分布函数:在随机模拟中(如序贯指示模拟)，由井控数据(硬数据)建立的各岩相分布函数(如垂向比例曲线和指示变差函数)表征单个岩相的纵向与横向展布情况以及它们之间的相互关系。因此分析相分布函数是随机模拟的关键。砂泥岩相模拟采用序贯指示模拟方法，该算法需要给出被模拟变量的分布函数、条件概率即可用于模拟的趋势。

通过上述方法，进行相建模时，主要通过平面砂体展布图来控制模拟砂体的有效范围，再利用变差函数作为约束条件来建立相模型。首先设定主方向的参数，包括带宽，步长等，然后设置次方向的参数。模拟可以产生多个实现，多个实现可以用来对储层沉积微相分布的不确定性进行评价，在后续物性参数建模中，通常选用一个为最合理的沉积微相，实现对物性模拟的控制。

3 属性模型的建立

储集层三维建模的最终目的是建立能够反映地下孔隙度、渗透率、有效储集层空间分布的参数模型。地下储集层物性分布具有非均质性与各向异性，因此，应用地质统计学和随机过程的相控随机模拟方法，是定量描述储集层物性空间分布的最佳选择。

图2 吴堡长8 12孔隙度模型

3.1 变差函数拟合

相控随机模拟的关键是统计各沉积微相中储集层物性的分布特征。用区域化变量的空间变差函数来描述储集层渗透率、孔隙度等参数的空间分布特征，拟合理论变差模型的各项参数。在实际建模过程中，应根据实际地质特征评估变差函数的各项参数，如根据河道发育的方位、延伸长度、河道宽度、纵向沉积单元厚度来确定主方向、主次变程。由于在纵向上有逐点解释的物性数据，因而从实际资料中能够计算和拟合得出变程、基台值，得到储集层纵向上物性分布的结构特征。

图3 吴堡长8 12渗透率模型

图4 吴堡长8 12含水饱和度模型

图5 吴堡长8 12净毛比模型

3.2 孔隙度、饱和度、渗透率模型建立

分不同小层、不同微相分别进行数据分析，在数据分析及得到的变差函数模型基础上，以沉积微相为控制，进行孔隙度、渗透率、含水饱和度模拟。本次所建立的三维地质属性模型包括:孔隙度模型，渗透率模型，含水饱和度模型和净毛比模型(见图2-图5)。在利用PETREL软件进行相控建模前，对每个属性进行相应高斯变换，采用对离散化得测井解释数据进行以变差函数为工具的克里金插值处理，应用井间统计功能计算相应层段属性特征值，使建模过程在特征值条件下进行。这样的操作旨在表征油藏 特征参数的空间变化规律，尽可能地识别对油藏性质具有较大影响的地质特征。属性三维地质建模能形象、直观地将储层在三维空间的展布和组合关系表达出来，揭示储层的内部结构及属性参数的分布特征和变化。

4 结语

准确真实的基础数据是三维可视化精细地质建模保障。通过精准的构造模型、岩相模型以及属性模型，能够尽可能真实的反映地层的实际油藏储层特征，实现地下油藏的动态三维可视化，为更好的了解油藏特征并提出更为可行的开发方案提供依据。建立准确的三维地质模型，对地下断层、裂缝、砂体连通性、以及泥质夹层等的精确刻画，更是油藏工程数值模拟的关键。总之，建立精确地三维地质模型是油藏储层精细描述的核心。

[1]段天向，刘晓梅，张亚军，等.Petrel建模中的几点认识[J].岩性油气藏.2007，19(2):101-107.

[2]李映雁，何星.Petrel软件在富县地区地质建模中的应用[J].内江科技.2011(5):150-151.

[3]石晓燕.Petrel软件在精细地质建模中的应用[J].新疆石油地质.2007，28(6):773-774.

[4]王家华，刘倩.储层建模中对变差函数分析的几点认识[J].石油化工应用.2011，30(10):5-7.

[5]周游，程时清，张敏.储层建模中变差函数参数的设置[J].西安石油大学学报.2005，11(5):25-27.

[6]吴永彬，张义堂，刘双双.基于 petrel的油藏三维可视化地质建模技术[J].钻采工艺.2007，30(5):65-66.

[7]邹起阳，阎振华，徐阳东.应用 Petrel进行构造建模的研究[J].长江大学学报.2011，8(2):62-64.

[8]汤军，宋树华，徐论勋，等.储层随机建模方法在细分沉积相中的应用[J].天然气地球科学.2007，18(1):89-92.

[9]罗玉，翟中霞，等.利用 Petrel软件进行精细地质建模研究[J].太原科技.2008(10):60-63.

[10]张世明，万海艳，戴涛，等.复杂油藏三维地质模型的建立方法[J].油气地质与采收率.2005，12(1):9-11.