苏里格气田苏6 加密井区有效储层地质建模

石 石 ，高立祥，刘莉莉，谷江锐，毕明威

1.中国石油勘探开发研究院廊坊分院，河北 廊坊065007；2.中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东 青岛2665552；3.中国石油长庆油田公司苏里格研究中心，陕西 西安710021

引 言

苏里格地区位于鄂尔多斯盆地西北部，勘探面积约4×102km2，主要发育低渗、低压、低丰度的大型致密气藏。经过10 余年的勘探，发现了目前中国最大的天然气田——苏里格气田，探明天然气地质储量达2.85×1012m3[1]。该气田的上古气藏具有典型的“厚砂薄储”特征，有效储层主要以透镜状为主，空间展布复杂，储层非均质性强[2-5]。目前该气田多数区块已经投入开发较长时间，面临的最大问题是怎样保持稳产，正确认知各区块有效储层展布大小及空间分布对该气田开发中后期井网加密等提高采收率研究具有非常重要的意义。

目前，实现有效储层空间展布的最好办法是对其进行三维地质建模[6-16]，但目前有效储层的建模方法多是简单的相控参数建模，并对所建参数模型设置有效储层的下限值，确定性的建立其空间展布模型，这种方法的弊端是将有效储层的空间展布完全受限于沉积相的展布及有效储层的下限标准，不确定性较大。本次研究主要针对有效储层的展布特点，以投产时间较长、地质认识程度相对较高的苏6加密区为例，从精细地质研究入手，结合生产动态分析对有效储层展布的认识，综合约束建立有效储层的三维展布模型，探索形成一套适用于苏里格气田的动、静态双重约束的有效储层建模方法。

该方法主要分为两个步骤。第一，以精细的沉积相研究为基础，采用确定+随机的沉积相建模方法，建立更能体现储层内部非均质性的沉积相模型，该模型作为有效砂体展布的静态约束条件，主要用于约束其展布范围及走向。第二，依据单井泄流半径、井控储量等动态分析成果，对有效储层的空间展布做不确定性分析，并在沉积相模型的控制下，分层设置有效储层的展布规模，双重约束建立有效砂体模型。

1 工区概况

苏6 区块是苏里格气田最早开始试验和评价的区块之一，2002 年至今，先后开展了加密钻井、老井试采、干扰试验和排水采气等多项试验工作，截至2012 年7 月底，苏6 区块共投产气井270 口。苏6 加密井区是苏6 区块最早投入开发的井区，面积28.8 m2，地质储量35.5×108m3，总生产井数42口，平均井距55 0m，平均排距630 m。加密区盒8上、盒8 下、山1 等3 个主力层有效砂岩厚度别占砂岩总厚度的5.6%、24.6%、13.4%，有效砂岩发育厚度薄、规模小，占砂岩厚度的比例较低，具有典型的“厚砂薄储”特征，有效储层建模难度较大。

2 确定+随机沉积相建模

2.1 沉积相类型

苏里格气田区域构造隶属陕北斜坡，上古生界物源主要来自杭锦旗以北的元古界，从北向南依次发育冲积扇—河流—三角洲—湖相沉积。山1～盒8 期，该区为面积巨大、地势平缓的沼泽背景下的河流相沉积[17-21]。

苏6 区块位于苏里格气田中部，山1～盒8 期，主要发育辫状河及曲流河沉积。盒8 下为典型的“砂包泥”的特征，发育辫状河沉积，主要的沉积微相有河床滞留沉积、心滩、废弃河道及泛滥平原等。山1、盒8 上呈现“泥包砂”特征，发育曲流河沉积，主要的沉积微相有河床滞留沉积、边滩、天然堤、决口扇、废弃河道以及泛滥平原等。通过统计，苏6 加密井区80%的气层发育在辫状河心滩及曲流河边滩沉积微相中，19%发育在辫状河及曲流河河床滞留沉积（图1），说明沉积对有效储层具有非常明显的控制作用，精细的沉积微相展布研究可以有效约束有效砂体建模。

2.2 沉积相展布

依据单井沉积相划分，结合砂体平面展布，并根据曲流河、辫状河的沉积模式综合绘制各砂层沉积微相的平面展布图（图2，图3）。总体上，山1、盒8 上曲流河沉积主体以边滩为主，带状展布，河道规模相对较小，宽度较窄，河道近南北走向。曲流河边滩垂直河道主体方向长600～1 400 m，宽400～900 m，长、宽比1.5～2.0（图4）。盒8 下辫状河沉积水动力较强，河道规模大，分流汇合频繁，河道主体以心滩为主，河道走向以南北向为主。辫状河心滩长轴方向长度1 000～2 000 m，宽度600～1 100 m，长、宽比1.5～2.0（图5）。

图2 曲流河沉积模式图Fig.2 Deposition mode of Meandering river

图3 辫状河沉积模式图Fig.3 Deposition mode of braided river

图4 辫状河心滩长度—宽度关系图Fig.4 Length-width relationship diagram of braided bar in braided river

图5 曲流河边滩长度—宽度关系图Fig.5 Length-width relationship diagram of point bar in meandering rivers

2.3 沉积相建模

沉积相建模的方法可分为确定性和随机性两大类。确定性沉积相建模多以沉积相平面图做确定性的边界条件，采用网格赋值的方法直接生成，未考虑平面沉积相图的成图过程。平面沉积相图一般是以某地层单元的单井优势相为基础，再参考区域沉积背景、砂体厚度、砂地比等约束条件综合成图，这样势必会造成部分地质信息的丢失。如一口井在某成图单元内划分了水下分流河道和水下分流间两种微相，且水下分流河道占主体地位，在平面成图时这口井很可能会被划分为水下分流河道，这样就丢失了水下分流间的薄层泥岩信息，如果直接用来约束参数建模，就很难体现储层内部的非均质性。

苏6 加密区虽然井网密度较大，地质认识程度较高，但井间未知区的沉积相类型只能通过沉积模式中的相序加以判断，仍存在很大不确定性。为解决这一问题，本次采用确定性与随机性建模相结合的两步建模方法，分级建立沉积相模型。首先以网格赋值的方法确定性建立沉积相模型（图6），再以确定性沉积相模型为控制条件，以单井精细沉积相划分为基础，根据辫状河心滩及曲流河边滩的展布规模设置变差函数，用于约束其在空间的延展范围，采用序贯指示的方法随机模拟沉积微相（图7）。该方法能兼顾确定性相建模与随机相建模的优点，所建沉积相模型符合辫状河与曲流河的沉积模式，用该模型约束建立的储层参数模型更能体现河流相储层内部的非均质特征。

图6 确定性沉积相建模Fig.6 Facies model controlled by deterministic method

图7 确定+随机沉积相建模Fig.7 Facies model controlled by both deterministic and stochastic method

3 动、静态双重约束有效储层建模

3.1 常规方法有效储层建模

常规有效储层的建模方法多为简单的相控参数建模并对所建参数模型设置有效储层的下限值确定性的建立其空间展布模型。根据苏里格气田有效储层的孔隙度截断值5%、渗透率截断值0.1 mD、含水饱和度截断值60%，利用属性的计算公式在三维孔隙度、渗透率、含水饱和度模型的基础上建立有效储层模型，将有效网格赋值为1，无效网格赋值为0。该模型计算地质储量为36.92×108m3，储量丰度1.43×108m3/km2。应用该模型对加密区内42 口生产井进行生产历史拟合，其中只有7 口井拟合较好，28 口井模拟流压值比历史值偏高，7 口井偏低，在不调整任何模型参数的情况下，生产历史拟合一次拟合成功率只有17%，整体拟合效果差。对该有效模型进行覆压校正并按照动态分析的单井泄流半径加载一定规模的阻流带，修正后的模型拟合压力整体有下降趋势，但多数井的压力拟合值仍偏高，说明用该方法所建地质模型储量丰度偏高，储层连通性偏好，不能满足生产需求。

3.2 动、静态双重约束有效储层建模

该方法主要是以测井解释的气层、含气层、干层、水层、气水层为目标，在精细沉积相建模的基础上，采用相控建模的思路，以动、静态资料论证的有效砂体展布范围设置变差函数，采用序贯指示方法对其进行随机模拟。该方法与常规有效储层建模方法相比，注重以测井解释的有效砂岩为目标，以相控建模思想为主导，有效储层分布在井上完全符合测井解释结果，井间插值符合单井统计概率，可提供多套有效砂体模型，用以进行不确定性评价。

有效储层的静态约束条件主要包括有效储层的分布概率、延展方向及在沉积相模型控制下的展布规模。动态约束条件主要是以动态分析得到的单井泄流长度和宽度作为约束条件设置有效储层变差函数，主要用于约束有效砂体的空间展布。由于单井泄流半径多是根据合层开采的动态数据计算所得，并且单井的泄流半径跟生产井的生产时间也有较大关系，因此不能代表有效储层的展布范围，仍需对其进行不确定性分析。

图8 单井泄流长度、宽度累积概率分布Fig.8 Cumulative probability distribution of single well discharge length and width

本文主要是根据单井泄流长度、宽度等参数做累积概率分布（图8），取累积概率曲线上P10、P20、P30、P40、P50、P60、P70、P80、P90 共9 组数据设置有效储层变差函数（表1），并分析不同沉积微相类型有效储层的分布概率，设定随机模拟种子数，在沉积相模型的控制下开展相控有效储层建模。该方法可以得到9 个有效储层模型的实现，从模型1 至模型9 由于变差函数的设置逐渐增大，有效储层的连续性逐渐变好，基本体现了有效储层在空间展布的不确定性。各模型计算的地质储量（28.96～30.48）×108m3，总体相差不大，储量丰度（1.119～1.177）×108m3，介于地质储量及动态储量之间，处于合理范围。对9 个地质模型进行生产历史拟合，在不调整任何参数的情况下，9 个模型一次拟合成功率26.2%～60.0%，其中效果最好的是模型5，该模型拟合流压值与实际生产数据较吻合的井有25 口，模拟流压值偏低的井有2 口，模拟流压值偏高的井有15 口，拟合成功率为60.0%，与常规有效储层建模方法相比一次拟合成功率提高了43.0%。综合分析认为，应用该方法所建有效储层模型符合地质认识（图9），并与动态分析的井间连通性十分吻合，可用于论证苏里格气田的加密潜力分析及其他提高采收率研究。

表1 有效储层不确定性评价参数Tab.1 Uncertainty evaluation parameter of effective reservoir

图9 动、静态双重约束有效储层模型Fig.9 Geological modeling of effective sandstone reservoir controlled by both dynamic and static data

4 结 论

（1）确定+随机的沉积相建模方法以精细的沉积相研究为基础，所建沉积相模型更能体现储层内部非均质性，兼顾了确定性沉积相建模及随机性沉积相建模的优点。

（2）采用动、静态综合约束的有效储层建模方法综合考虑了有效储层空间展布的主控因素及生产实际情况，可以建立更加符合地质及生产实际的有效储层三维地质模型。生产历史拟合表明，该方法可以大幅提升拟合成功率，可以有效指导该区开发中后期的井网部署及指标预测等生产工作。

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