角度不整合非均质薄油环油藏精细描述新方法

李发有，廖荣凤，叶双江，张永庆，黄新波

（中国石化石油勘探开发研究院，北京 100083）

A油田是典型的地层角度不整合非均质薄油环油藏。由于储层内部泥岩隔夹层发育，非均质性严重，对流体运移影响大，导致人们对一些开发矛盾认识不清。传统的地震反演针对的目标为砂岩，反演过程中，巨厚砂岩内部相对较小的泥岩隔层容易被忽略[1-3]。本次研究反其道而行之，反演针对的目标为泥岩隔层，精细刻画砂岩内部泥岩隔夹层的三维空间展布，摸清油气水运移规律。目前，国内外主流商业地质建模软件都是基于Pillars网格体系构建的顺层倾斜网格地质模型，以构造面来构建地层格架，表征地层角度不整合面或曲率突变地质体。传统顺层网格模型针对角度不整合倾斜地层薄油环油藏建模时，具有两大局限性：一是模型网格化时在地层角度不整合面附近会产生大量三角网格，局部地质产状网格的不均一性，会导致油藏数值模拟过程中流体从大网格体积流向小网格体积时出现收敛性难题。二是利用顺层网格描述的薄油环分布离散，不连续，与实际油环分布不符[4-6]。为此，本研究探索性地提出“两步建模法”：第1步，先根据地震反演隔层约束，建立真实反映角度不整合接触倾斜地层特征的倾斜网格模型；第2步，运用网格转换技术，将建立好的倾斜网格模型转换为水平网格模型，同时最大化反映复杂地质特征，从而大幅度减少了三角网格，提高了数值模拟的收敛性以及油藏开发动态历史拟合精度。

1 测井约束地震反演泥岩隔层技术

与常规测井约束地震反演目标砂岩不同，本次研究将反演目标确定为泥岩隔层，以精细刻画影响油藏生产动态的泥岩隔层的三维空间展布以及油藏的非均质性特征。

研究过程中，以现有三维地震资料为基础，综合岩心、测井、地震、动态等多种信息。首先，根据测井解释四性关系的研究来分析岩石物性，确定储层参数计算模型，从而得到泥岩分布的范围和特征；其次，基于约束稀疏脉冲地震反演（CSSI）技术，利用地震反射数据得到泥岩波阻抗截止值，并在每个跟踪点根据反射系数的褶积，通过设定相应的子波建立地震模型；最后，以已知地质和测井解释成果作为约束条件，通过井震标定，利用泥岩波阻抗数据约束，提高地震分辨率。通过对目标泥岩的反演，精细刻画了大于10 m级别的泥岩隔夹层（见图1），得到了其平面和空间分布特征。

图1 泥岩隔层反演成果

2 基于网格转换技术的地质模型建立

2.1 含油储集体三维空间模拟

利用现有地震、地质、测井等资料，通过多井地质对比，以层序地层学为依据，纵向上确定出各井对应的沉积单元顶底深度；以沉积层序单元为建模单元，分析地质体格架、储层空间展布、属性参数、非均质性等，并对获取数据精度作出评估，掌握油藏整体概貌。

遵循“点—面—体”模拟步骤，建立油藏地质原型模型。依据测井解释，将井中各种测井解释成果转换为所需的地质特征参数，建立每口井显示地质特征的一维柱状剖面。根据研究问题的需要，确定基本输入参数，包括渗透层（气层、油层、水层）、有效含油层、隔夹层、孔隙度、渗透率、含油饱和度、泥质体积分数等[7-15]。

层序地层学是现井距下建立地层模型的重要依据，将每井中的每个层序单元通过井间等时对比连接起来，组成储层空间格架，构造形态呈简单背斜状，水平产状G层与倾斜产状D层（即U层的上一级单元，或称U小层）呈角度不整合接触，原始地质模型在纵向上共构建11个层序地层单元（见图2）。

图2 A油田沉积层序构造模型及切面

A油藏具有“厚气顶、薄含油段、大水体”的基本特征，利用已知层面井点深度数据进行井斜校正，并综合地震构造趋势面解释，通过趋势面分析构建初始层面。A油藏地质建模区面积约39.7 km2，由于油层较薄，纵向网格分辨率1.0 m，平面网格步长100 m×100 m（见图3）。

图3 A油田流体分布与隔夹层模拟模型及切面

本次测井综合解释的气层、油层、水层、泥岩等，是岩性、物性、含油性在电测曲线上的综合反映，具有相概念特征（即具有同一物质的某种物理和化学状态），可作为相单元进行模拟，以反映储层结构在三维空间的展布。气油水分布与地层匹配较复杂，含油层段的层序年代跨度大，非均质突变性较强。按照储层产状结构，通过条件约束与模拟地质体，合理体现相带内地质特征的相似性，揭示储层在空间分布上的非均质性。

采用确定性或随机模拟方法，对井间未知区作参数分布预测，除考虑距离、局部分布规律等因素外，还通过控制点插值权重调整，考虑储层结构单元对属性分布的影响。基于储层相控模型，按层段利用控制点数据，模拟井间的含油饱和度等属性参数分布（见图4）。

图4 A油田含油饱和度分布模型

2.2 顺层网格模型转换为水平网格模型

首先，以地层角度不整合面、油气界面、油水界面为依据来构建水平网格地质模型；然后，在水平网格系统内部再以顺层网格模型的地层构造层面为约束，刻画薄油环水平分布特征，表征地层格架及地质体内部特征。将地质产状顺层倾斜网格系统（见图5）转换为水平产状网格系统（见图6），大大减少了不整合面附近三角网格数量，同时保留了地质体内部主要地质特征，后续数值模拟收敛性得到改善。

图5 A油田顺层倾斜网格地质模型

模型网格属性参数在顺层网格模型转换为水平网格模型过程中，也作相应转换修正。对于表征厚度的参数场，采取垂向上厚度值相加、平面上按面积加权平均的方法，网格转换前后地层体积及储层体积保持相当。对于孔隙度、含油饱和度等参数场，通过有效厚度加权平均的方法求取，在网格转换前后，储层空间及储量保持相近。渗透率是油藏数值模拟中最重要的参数场，其转换方法也最复杂。采用与油藏数值模拟同样的渗流力学原理，计算三维方向粗网格的等效渗透率，以保证网格转换前后模型对流量的控制基本保持等效。

3 模型应用效果分析

分别对A油藏顺层倾斜网格模型与水平网格模型开展数值模拟研究。通过对比H水平井单井开发动态历史拟合效果发现，由于传统倾斜网格模型在角度不整合面附近存在大量三角网格，导致油藏数值模拟过程中流体从大网格体积流向小网格体积时出现收敛性难题，单井开发动态历史拟合计算过程不收敛，在同一时间步内，模型反复迭代计算，造成拟合曲线来回震荡（见图 7）。

图7 顺层倾斜网格模型模拟H水平井历史拟合曲线

与传统倾斜网格模型相比，水平网格模型数值模拟过程中，不整合面附近三角网格数量大幅度减少，水平井H开发动态历史拟合计算过程收敛性得到明显提高，曲线光滑，拟合精度高（见图8）。

图8 水平网格模型模拟H水平井历史拟合曲线

4 结论

1）成功利用测井约束地震反演泥岩隔层，精细刻画大于10 m级泥岩隔夹层，定量刻画影响油藏生产动态的泥岩隔夹层空间展布和油藏内部非均质特征。

2）采用“两步建模法”开展地层角度不整合薄油环油藏地质建模研究。首先根据地震解释隔层约束，建立真实反映角度不整合接触倾斜地层特征的倾斜网格模型，再运用网格转换技术，将建立好的倾斜网格模型转换为水平网格模型，从而大幅度减少了角度不整合面附近三角网格数量，同时最大化反映复杂地质特征，提高了数值模拟的收敛性及油藏开发动态历史拟合精度。

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