测井资料在温西三区块三间房组油藏三维地质建模中的应用

赵毅, 章海宁, 姚军朋, 张伟鹏, 盖龑秋, 刘文强, 吴迎彰

(中国石油集团测井有限公司油气评价中心, 陕西 西安 710077)

0 引 言

随着油气田勘探开发的不断深入,获得的地震、测井、地质资料不断丰富,储层认识也越来越接近地下真实情况,油田实际研究尤其是油藏数值模拟、开发方案调整等均需要地质研究人员将这些地质信息进行整合并以三维地质模型的形式呈现出来。通过地震、测井等地球物理方法获取的信息是地质模型建立的基础[1],储层地质建模可以实现储层的精细描述,定量表征和刻画储集层各种尺度的非均质性,从而研究油气勘探和开发中的不确定性和投资风险[2-3]。进入开发中后期的油田,对油藏描述的精度要求更高,测井资料凭借着自身优秀的纵向分辨率、相对低廉的资料获取成本,在三维地质建模、油藏精细描述中发挥着越来越重要的作用。本文从测井地质研究视角,应用常规测井资料划分小层并搭建三维地质体格架,以井为据识别微构造,以测井解释成果为依托建立储层属性模型。提出了一套常规测井资料建立三维地质模型的方法。

1 地质概况

温西三区块位于温吉桑-米登构造带马红断层上盘,整个油藏沿马红断层呈条带状按东北—西南方位走向分布,总体构造形态呈现东南方向高、西北方向低的特征,地层构造主要受马红断层影响。区块处于辫状河三角洲沉积体系,砂体发育受沉积相控制[4-6],平面上连续性差,纵向上沉积韵律特征明显,单井平均砂岩厚度62.8 m,单砂体厚度一般在2～15 m。三间房组地层为一个完整的正旋回,中上部为泥岩,下部以砂岩为主,目标层位是侏罗系中统三间房组,地层厚度250～340 m,主要为砂泥岩组合。三间房组储层以中—低孔隙度、低渗透率为主,全区物性横向变化趋势由东南方向向西北及西南方向物性变差。三间房组油藏是一个带气顶的层状边水油藏,其中S1、S2、S3砂组为层状边水岩性构造油藏,S4砂组为底水油藏,存在2套油水系统,构造顶部存在气层。

区块油藏描述难点:①纵向小层多,纵向涵盖25套小层;②标志层曲线形态井间差异大,纵向小层划分、邻井小层对比存在问题,局部注采不匹配,层间矛盾突出;③辫状河三角洲河道砂体相变快,单砂体连片性差,砂体分布规律、储层物性规律研究困难。

2 测井三维地质模型构建

该区原有地质模型基于原地层划分认识成果,建立模型时更多考虑构造解释因素,小层对比精确到单砂体的井组不多。目前油田开发已经进入到中后期,开发调整方案需要更加精细的小层对比作为支撑,以单砂体为单元的划分才能满足研究需要。针对更加精细的地质研究需求,进行三维地质建模的过程中摸索出一套适用于温西三区块的三维地质建模方法。该套方法在单井测井曲线、测井解释成果的基础上综合运用测井解释成果约束砂体,并结合生产动态资料佐证砂体展布的合理性,涵盖测井资料二次精细解释、小层精细对比、测井砂体描述、微构造识别4部分。

2.1 测井资料二次精细解释

通过岩心刻度测井建立储层参数模型,这样测井解释储层参数更符合区块地质情况。研究过程中使用声波测井资料建立储层孔隙度计算模型,并通过孔隙度建立储层渗透率计算模型。使用该套模型统一对温西三区块测井资料进行解释处理,可以保证获得的储层参数遵循统一的标准,有利于油藏整体区域评价研究。

对岩心孔隙度资料与对应的声波时差值进行分析建立声波—岩心孔隙度拟合关系[见式(1)]。对岩心孔隙度与岩心渗透率进行分析建立了岩心孔隙度—岩心渗透率拟合关系[见式(2)]。

建立的温西三区块声波孔隙度解释公式、渗透率计算公式为

φ=0.1396AC-18.183

R2=0.7111

(1)

式中,φ为地层有效孔隙度,%;AC为声波时差,μs/m。

K=0.0005e0.6374φR2=0.7119

(2)

式中,K为渗透率,×10-3μm2。

2.2 搭建三维地质体格架

2.2.1 小层精细对比构建三维地质模型纵向格架

测井小层精细对比成果数据是三维地质建模的层面数据基础,也是油田开发方案的基础,合理的地层对比方案能为油田注水开发提供良好的地质基础[7-8]。合理的小层对比方案描述砂体连通关系,砂体连通关系直接影响注采井组的设计。对比方案的确立将影响后期的三维地质建模成果、数值模拟成果、开发方案制定。

温西三区目前已进入开发的中后期,小层划分需要精细到以单层油砂体,划分时按25个小层进行划分(见表1)。在分析前人小层对比结果存在的问题与不足的基础上,依据层序地层学和沉积旋回原理确立小层精细对比原则、方法和依据,选用全区发育的七克台底的煤层、S2与S3之间的低自然伽马湖相泥作为2个重要的标志层(见图1)。采用标志层-基准面转换点综合分层法,开展单井小层精细对比与划分,并用导线对比、闭合圈对比方法对单井对比结果进行验证、分析。

将测井小层精细对比成果输入三维地质建模软件后,直观得到了每个小层构造形态图,但这样直接得到的图存在局部奇异点,这时,需要再研究测井曲线确定小层对比是否合理。三维地质建模软件提供了强大图形成像与交互处理功能,对地质精细研究具有强力辅助作用。处理构造奇异点后,按照三间房组地层地震精细处理成果图,对用测井小层对比数据生成的层面进行约束并结合地震断层数据建立符合温西三区地质断鼻特征的三维构造模型(见图2)。

表1 温西三区三间房组地层划分方案表

图1 温西三区块三间房顶标志层、上下油组标志层特征

图2 温西三区构造模型 图3 温西三区砂体模型栅状图

2.2.2 构建三维地质模型砂体平面展布

测井砂体描述应用在三维地质建模中,主要起约束程序插值作用,具体由相控建模技术实现。通过测井资料确定砂体平面展布是该步骤的关键。研究中主要将测井解释小层厚度、油气解释结论、孔渗数据、井距、沉积相资料、动态生产资料作为砂体描述参考依据。

测井砂体描述按小层进行,具体步骤如下:

(1) 结合单井解释成果在该平面上大致圈定砂体边界。要达到的效果是非干层砂体边界取井距1/2,干层位置取井距1/3。具体做法是设置单井解释非干层储层数字代码为3、干层代码1、无储层代码-3,通过作图软件自动生成等值线,取0值等值线作为砂体边界。

(2) 结合沉积相资料,修正砂体形态,使其符合河道运动变化规律。

(3) 应用动态生产资料,判断注采关系,反复验证砂体平面展布合理性。

(4) 三维砂体模型构建。

运用测井砂体描述构建三维砂体地质模型,以注水井为中心进行井组分析验证砂体连通关系。以多井测井小层对比、注采关系分析、实际产液资料、动态监测资料等技术为支撑,运用三维地质建模软件综合刻画单砂体,做到了有静有动、动静结合的单砂体刻画,从多角度分析砂体连通情况,得出的砂体模型(见图3)不仅符合地质认识、更能符合实际生产情况,为后继研究奠定良好基础。

2.2.3 测井资料指导三维网格设计

三维网格设计要考虑工区井网密度、砂体厚度、还要兼顾计算机运算能力。为了控制地质体的形态及保证建模精度,使其能够反映油藏结构和参数在空间的连续变化,平面上2口井之间最少3个网格。温西三区井网最小井距72 m,故设计井网网格为20 m×20 m。纵向上大致按照0.5 m一个网格并兼顾砂体发育情况与储层含油性质设计,根据温西三区小层砂体单井测井解释厚度、统计后,给出表2设计层数。其中由于S23-2、S31-1小层储层不发育,纵向设计2层;S41-1以下小层主要为水层,纵向只设计4层。

表2 温西三区小层砂体发育情况统计表

2.3 微构造识别与分析

油层顶面和底面都不平坦,存在局部的起伏变化,这些幅度和范围都较小的局部起伏就是微构造[9]。微构造研究作为油藏精细描述的一个重要部分,结果对于后期的剩余油分析能起到重要的作用。微构造的研究主要涵盖了地层形态描述与小断层识别2个方面。

2.3.1 地层形态

地层形态上,微构造高点是后期剩余油富集的区域[10]。在研究过程中采用了3种方法:①通过测井小层对比结果进行平面图的绘制;②通过地震资料纵向、横向和平面小层精细处理结果分析地层形态的趋势;③通过精细三维地质建模软件建立三维地质模型进行精细的地层形态、微构造研究。

2.3.2 小断层识别

小断层的存在往往对注水效果产生较大的影响。识别方法主要有3种:①过小断层的井通过测井曲线识别;②结合小层对比、单砂体刻画、注采综合分析;③通过示踪剂监测资料进行分析。小断层规模小,地震解释通常无法识别,但是真实存在的小断层又对油田生产有重要影响,在地质模型中添加断层能有效提高后期油藏数值模拟历史拟合准确率,提高油藏研究效率。

2.4 储层属性模型建立

三维储层属性建模实质是用测井解释的孔隙度、渗透率等数据作为已知点,通过软件提供的插值算法,计算井间网格的储层属性值。储层属性建模的思想就是通过已知点数值插值预测空间内未知点数值。

储层物性模型描述孔隙度、渗透率等储层物性在空间的变化特征。储层物性模型建立方法分确定性和随机模拟2类。确定性方法有近点取值、移动平均、函数插值(平坦面、双线性面、简单抛物面、抛物面)、克里金方法;随机模拟一般采用序贯高斯模拟。克里金和随机模拟方法可直接应用数据分析得到参数统计特征及变差函数。结合温西三区实际井网与三维网格设计情况,研究中选用序贯高斯插值建立储层属性模型。

2.4.1 孔隙度模型

相对于渗透率,孔隙度与储层物性的关系具有更高的相关性,孔隙度解释可靠性更高。在储层物性模拟时,先做孔隙度参数的模拟,采用序贯高斯方法建立储层三维孔隙度模型。

储层孔隙度模型建立好后,能直观地观察局部区域孔隙度分布的情况。建模插值计算的孔隙度呈现正态分布,主峰在14%～16%之间,从前人对岩心分析和测井资料统计得出,区内三间房组储层平均孔隙度分别为上油组15.5%、下油组16.3%,孔隙度建模结果符合地质认识。

2.4.2 渗透率模型

考虑到测井单井解释时引入孔隙度计算渗透率,研究加入孔隙度作为第二变量约束渗透率的趋势。储层渗透率模型建立好后,能够直观地观察局部区域渗透率分布的情况。建模插值计算的渗透率呈现正态分布,主峰在(6～80)×10-3μm2之间,对岩心分析资料统计得出,区内三间房组储层渗透率分布(20～60)×10-3μm2,峰值在20×10-3μm2。渗透率建模结果符合地质认识。

3 测井三维地质模型应用效果

通过测井小层精细对比、测井砂体描述、微构造识别等技术手段,使用三维地质建模软件建立了温西三区块三间房组储层三维地质模型。应用该模型,对未动用潜力层补孔直接增油,作为数值模拟研究基础资料促进剩余油油藏数值模拟研究。

3.1 测井三维地质模型精度更高

基于测井资料构建的三维地质模型精度与原有模型相比精度更高。原有地质模型受资料所限,主要采用构造层面作为趋势面,各小层按照统计规律采用等厚原则往下划分。地层实际的一些微构造、小层突变构造均无法呈现。纵向精度也不及应用测井资料构建的三维地质模型高(见图4)。

3.2 发现未动用潜力层

在运用测井资料建立地质模型研究过程中,从模型上发现wx3-x1井小层对比出现奇异点,怀疑小层对比有问题,在经过井组重新精细对比后,重新划分了小层,将原S12-2的4号、5号小层分别划分给S12-1、S12-2小层(见图5)。这样,4号砂体成为不与注水井wx3-x3相连通的孤砂体未动用潜力层(见图6),而生产中的5号砂体已经水淹且无潜力,分析后建议对4号砂体补层,措施后该井产水逐步下降,产油量增加明显(见图7),截至2016年3月该井已累计增油624 t,措施效果显著。

3.3 提供油藏数值模拟所需数据体

三维地质建模成果整合了测井、地质、物探等资料,以统一的网格数据形式提供油藏数值模拟使用。基于生产实际建立的温西三区块三间房组储层三维地质模型,准确描述了微构造、实际存在以前未能识别出的小断层,通过这些内容的添加,大大提高油藏数值模拟拟合精度,减少了后期调整工作量。该项研究工作,对发现剩余油富集区具有重要作用。

图4 油田原S12-2砂体对比

图5 wx3-x1井小层新、老小层划分对比

图6 油田原S12-2砂体(左),现S12-1砂体(右上)、S12-2砂体(右下)

图7 wx3-x1井生产曲线

4 结 论

(1) 使用统一单井储层参数模型计算的储层参数,更利于油藏整体评价研究与三维地质建模。

(2) 运用测井小层精细对比方式建立三维地质模型纵向小层格架,运用测井砂体描述方法构建砂体平面展布,建立温西三区三维地质体格架。

(3) 结合测井曲线、地震解释资料,在小层精细对比、砂体平面分布认识基础上,通过三维地质建模技术构建储层属性模型,对温西三区三间房组进行精细油藏静态描述。识别了研究区的一些微构造;为后继油藏数值模拟工作提供地质数据体;为寻找剩余油富集区提供地质支撑。

(4) 为了充分适应现代油藏精细描述的需要,测井地质研究、油藏描述、动态评价必须进行系统化整合,形成的成果才能更好地运用到生产实践中。

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