初探相控建模技术在油田开发中的应用

李爱荣，夏海英，雷江平，张录社，徐岗

(1.西北大学大陆动力学国家重点实验室/地质学系，陕西 西安 710069;2.西安石油大学地球科学与工程学院，陕西 西安 710065;3.延长油田股份有限公司 子长采油厂，陕西 延安 717208)

随着油田开发的不断深化及计算机科学的发展，三维地质模技术应运而生，它将地质统计学和现代计算机技术尤其是三维图形可视化技术相结合，以地质统计学为基础，并综合地质理论、计算机软件和油藏开发实际三方面因素，来对沉积储层进行精细研究和表征。储层地质模型的建立是开发地质领域研究最热门、发展最快、效果最显著的一项综合技术，是地质研究由定性走向定量化、精细化、可视化的集中体现，它是对油藏类型、外部几何形态、规模大小、储层参数、微观孔隙结构和流体性质等空间分布的高度概括，是在进行大量开发地质研究的基础上建立起来的，是反映油藏特征的三维数据体和图形显示的综合。

储层建模的核心问题就是井间储层预测。目前国内外储层建模的方法有确定性建模和随机建模两种，前者是对井间未知区给出确定性预测结果，后者是对未知区应用随机模拟方法，给出多种可能的、等概率的预测结果[1－7]。

1 地质概况

中庄区为子长油田的一个开发区块，位于鄂尔多斯盆地陕北斜坡东部。区域构造为一平缓的西倾单斜，位处陕西省延安市子长县境内，地层倾角小于 1°(千米坡降为 7～10 m)，内部构造简单，局部具有差异压实形成的低幅度鼻状隆起[8－9]。

本区含油层位为长6油层组，沉积相主要为三角洲平原沉积，微相包括分流河道、天然堤、决口扇、河漫滩等，由于天然堤、决口扇、河漫滩等在测井相上不易区别，统称为分流河道间沉积[10－11]。

2 相控建模的总体思路和步骤

2.1 相控随机建模原理

相控随机建模技术(亦即两步建模)是目前储层随机建模的突出发展方向。早在1992年，Damsleth等就提出了两步建模步骤的观点:第一步建立相分布模型，以此为基础建立不同相的岩石物性分布模型。国内不少的学者，为了提高随机建模的精度，降低模拟实现中的不确定性，认为在建模过程中应采取以下地质约束原则:等时约束建模、成因控制建模、多步建模以及应用地质模式优选随机模拟方法，并提出了地质约束条件下储层随机建模流程，其实质就是相控建模[12－14]。

2.2 相控随机建模的步骤

相控建模的基本步骤如下:

(1)建立高质量数据库。

(2)开展地质概念模式研究，主要是建立地层发育模式及沉积相和构造模式。

(3)根据地质概念模式优选随机模拟方法，包括优选类型变量(如沉积相、流动单元、裂缝等)建模和连续变量(孔隙度、渗透率及流体饱和度)建模的随机模拟方法。

(4)根据多学科数据和(或)原型模型确定随机模拟所需的统计特征参数。

(5)进行多步随机模拟，首先进行三维沉积相建模，然后通过相控进行储层参数建模。模拟输入多学科数据(作为条件限制数据)、统计特征参数以及已知的确定性井间连通信息。

(6)模型精度及可行性分析。

(7)图形处理与显示，通过随机模拟得出多个模拟实现(即多个储层模型)。

3 实例分析

陕北斜坡在长6期为三角洲沉积的主要建设时期，中庄区主力油层长61亚组属于三角洲平原沉积，砂体主要为分流河道砂体。平面上，砂体分布沿河道方向延伸，纵向上，形成砂包泥的沉积方式，上部单砂体相对厚度大，平均单井砂厚30 m左右，连续性好，对油气储集有利。寻找纵向和平面上的优势储层，是任何一个开发方案井位部署最关心的核心问题。

3.1 数据的准备

(1)收集研究区内所有动静态资料，结合本区沉积背景，充分利用区域和地区标志层，对研究区内开发井进行精细小层对比，建立最基本的构造数据库。

(2)结合本区沉积背景，通过测井相、单井相、剖面相分析，结合本区实际情况，绘制研究区沉积微相平面图(见图1)。数据化沉积微相平面分布图，形成小层的沉积微相代码。

图1 中庄区长6 1沉积微相平面图

(3)通过本区取心井的岩心分析数据以及试油试采数据，建立储层物性数学模型，实现从取心井到非取心井物性参数的求取，建立连续型物性参数数据库。

3.2 变差函数分析

在随机建模过程中，变差函数是一个核心参数，变差函数的准确求取关系到储层预测的精度。变差函数是对空间变化的属性参数随距离变化率的一种度量，它表征属性参数在空间位置上的变化尺度。变差函数的变程大小，不仅能反映某区域储层参数在某一方向上的变化大小，同时还能总体上反映储层参数在某个方向的平均尺度[15－16]。

在建模过程中，利用工区已知的所有点对计算变差函数，得到实验变差函数曲线，然后对变差函数曲线进行拟合，得到变差函数的数学模型，将该模型直接用于对未知样品的估计。

3.3 建模方法的优选

本区建模方法采用序贯指示模拟(SIS)，其既可用于离散变量，也可用于离散化的连续变量的随机模拟。该方法无须假设原始样本服从正态分布，而是通过一系列的门槛值，估计某一离散化连续变量低于某一门槛的概率，依此确定随机变量的分布。该方法实质是应用指示克里金求取ccdf的序贯模拟方法，其主要特点是变量的指示变换、指示克里金和序贯模拟算法的综合。最大的优点是可以模拟复杂各向异性的地质现象及连续分布的极值。

3.4 构造模型的建立

根据开发井的精细小层对比结果，建立构造模型(见图2)

3.5 沉积相模型的建立

根据井点条件、测井相资料，综合考虑本区砂体成因以及砂体展布特点，并借助全面的动态资料，建立本区沉积微相模型。网格步长20 m×20 m×1 m，图3为数值化处理后沉积微相数值代码网格模型。

3.6 属性参数模型的建立

以沉积微相模型为基础，采用相控差值技术，建立储层属性参数模型，使各项物性参数的分布更符合地质分析结果，因为其储层参数主要在砂体中计算其分布规律，而非相控模型属性计算的结果，在河道间出现高孔隙度、渗透率分布区，与基础地质研究不符。而相控技术可以对物性参数的空间分布进行有效的约束。图4～图5为相控储层物性参数栅状图以及剖面图。

图2 中庄区长61三维构造模型图

图3 数值化处理后沉积微相数值代码网格模型

图4 中庄区长6 1相控孔隙度剖面图

图5 中庄区长6 1相控渗透率剖面图

3.7 开发井位的部署

根据建立的研究区相控属性模型，在开发井位部署过程中，平面上，首先考虑砂体连续性好、连通性好、物性平面变化小、具有开发优势的区域进行井位部署;纵向上，优选物性好的油层进行射孔。

4 结语

(1)中庄区的优势储层平面上分布在研究区中部，纵向上靠近61上部物性较好。

(2)采用相控随机建模技术，可以增强地质约束，促进地质概念有效的向地质模型转换，提高优势储层区域预测的精度。

(3)通过相控属性模型的建立，在新井井位部署过程中，优先考虑砂体连续性好、连通性好、物性好的区域布井。纵向上优选物性好的位置进行射孔，为开发起到重要指导作用。

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