克拉瑪依油田儲層三維地質(zhì)建模 與挖潛方向 測井地質(zhì)綜合解釋系列報(bào)告之七 摘要： 利用三維地質(zhì)建模對礫巖儲層非均質(zhì)性進(jìn)行定量研究和高密度的定量表征 ， 闡明油田主要挖潛方向及潛力區(qū) 。 儲層構(gòu)造建模實(shí)現(xiàn)了一種結(jié)合地震解釋與鉆井對比出的斷點(diǎn)數(shù)據(jù)及分層數(shù)據(jù)相互校正的構(gòu)造模型；沉積微相建模定量表述了儲集砂礫體大小 、 幾何形態(tài)及其三維空間分布；相控儲層參數(shù)建模實(shí)現(xiàn)了儲集相帶分布概率 、 原始儲層數(shù)據(jù)及三維空間變差函數(shù)分布和相應(yīng)定量地質(zhì)解釋經(jīng)驗(yàn)約束的儲層參數(shù)模型 。 通過建模較好地解決了各種數(shù)據(jù)分辨率不同給儲層數(shù)據(jù)信息結(jié)合帶來的矛盾 ， 優(yōu)選出符合油田實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)的非均質(zhì)礫巖儲層地質(zhì)模型 ， 形象 、 直觀地顯示出礫巖油藏?cái)嗔褦U(kuò)邊潛力區(qū)和有利沉積相帶控制油氣儲層規(guī)模及范圍 。 關(guān)鍵詞： 三維地質(zhì)模型；構(gòu)造模型；沉積微相模型；儲層參數(shù)模型；非均質(zhì)礫巖儲層；挖潛方向；克拉瑪依油田 克拉瑪依油田儲層三維地質(zhì)建模與挖潛方向 引言 :克拉瑪依油田七中 、 東區(qū)克拉瑪依組礫巖油藏 受斷裂夾持控制 ，處于多旋回的山前陸相盆地邊緣沉積 ， 礫巖儲層具明顯非均質(zhì)性和復(fù)模態(tài)孔隙結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1,2。 這個(gè)復(fù)模態(tài)結(jié)構(gòu)的砂礫巖與泥巖交互沉積中 ， 以礫石為骨架形成的孔隙 ， 常常部分或全部被砂粒所充填；而在礫巖和砂巖形成的孔隙中 ， 又部分地充填亞粘土級和粘土級顆粒 。 由于受其二級顆粒和三級顆粒影響 ， 礫巖儲層孔隙度明顯降低 ， 而且 ， 喉道半徑減小 ， 滲流通道的迂曲度增加 ， 使?jié)B透率變得更低 。 由于孔 、 滲參數(shù)受沉積相帶 、 成巖壓實(shí) 、 后生成巖變化影響 ， 砂礫巖粗細(xì)分布十分不均 ， 儲層非均質(zhì)性特別嚴(yán)重 3,4。 克拉瑪依油田儲層三維地質(zhì)建模與挖潛方向 特別是該區(qū) 地下儲層呈三維非均質(zhì)空間分布 ， 利用三維隨機(jī)建?？梢钥朔S圖件描述三維儲層的局限性 ， 從三維角度對非均質(zhì)儲層進(jìn)行定量研究和高密度的定量表征 ， 甚至可以 “ 跨越 ” 地震分辨率 ， 提供井間儲層及其參數(shù)的米級或 10米級的變化 。 因此 ， 該區(qū)非均質(zhì)礫巖儲層三維隨機(jī)建模 ， 不但可以提高油氣儲層定量描述和預(yù)測精度 ， 闡明油藏?cái)嗔褦U(kuò)邊潛力區(qū)和有利沉積相帶控制油氣儲層規(guī)模及范圍 ， 而且建模結(jié)果可以作為油藏?cái)?shù)值模擬輸入 ， 得到一系列油藏動態(tài)預(yù)測結(jié)果 ， 據(jù)此可對油藏開發(fā)動態(tài)進(jìn)行不確定性的綜合分析 ， 提高油藏動態(tài)預(yù)測的可靠性 5,6。 克拉瑪依油田儲層三維地質(zhì)建模與挖潛方向 1 三維地質(zhì)建模 三維隨機(jī)建模是指以已知的信息為基礎(chǔ) ， 以隨機(jī)函數(shù)為理論 ， 應(yīng)用隨機(jī)模擬方法 ， 產(chǎn)生可選的 、 等概率的儲層模型的方法 ， 亦即對井間未知區(qū)應(yīng)用隨機(jī)模擬方法給出多種可能的預(yù)測結(jié)果 。 實(shí)際的建模過程中 ， 為了盡量降低模型中的不確定性 ， 應(yīng)盡量應(yīng)用確定性信息來限定隨機(jī)建模過程 ，這就是隨機(jī)建模與確定性建模相結(jié)合的建模思路 。 比如通過多學(xué)科資料（ 地質(zhì) 、 測井 、 地震 、 試井等 ） ， 研究控制點(diǎn)以外未知信息 （ 儲層參數(shù) ）的等概率預(yù)測分布 ， 可以確定建模實(shí)現(xiàn)趨于相同或相近 ， 以減少建模過程中的不確定因素 。 利用 隨機(jī)建模 的方法在克拉瑪依油田七中 、 東區(qū)礫巖儲層中建立三維地質(zhì)模型 ， 主要分為構(gòu)造模型和儲層屬性模型 ， 儲層屬性模型主要分為儲層沉積微相模型和儲層參數(shù)模型 5,7。 克拉瑪依油田儲層三維地質(zhì)建模與挖潛方向 構(gòu)造建模 構(gòu)造模型是根據(jù)斷層模型和層面模型建立起來的 ， 斷層模型主要表現(xiàn)為單個(gè)斷裂面形態(tài)刻畫和多個(gè)斷層空間配置的擬合關(guān)系；層面模型反映的是地層界面的三維分布 ， 疊合的層面模型即為地層格架模型 。 構(gòu)造模型的建立 ， 實(shí)際上就是結(jié)合斷層模型和地層格架模型 。 建模的基礎(chǔ)資料主要為坐標(biāo)數(shù)據(jù) 、 地層分層數(shù)據(jù)及其斷裂數(shù)據(jù) ， 坐標(biāo)數(shù)據(jù)包括井位坐標(biāo)和地震測網(wǎng)坐標(biāo)等；分層數(shù)據(jù)包括各井的油組 、 砂組 、 小層 、 砂體的劃分對比數(shù)據(jù)和地震資料解釋的層面數(shù)據(jù)等；斷裂數(shù)據(jù)包括斷層位置 、 斷點(diǎn) 、 斷距等 。 通過 插值法或 隨機(jī)模擬方法 ， 應(yīng)用坐標(biāo)數(shù)據(jù) 、 分層數(shù)據(jù)及斷裂數(shù)據(jù) ， 生成各個(gè)等時(shí)層的頂 、 底層面模型并進(jìn)行空間疊合 ， 結(jié)合斷層模型建立儲層空間格架模型 ， 以此表征構(gòu)造的非均質(zhì)特性 8,9。 1 三維地質(zhì)建模 克拉瑪依油田儲層三維地質(zhì)建模與挖潛方向 利用 一是 根據(jù)地震解釋斷層及鉆井鉆遇斷點(diǎn)數(shù)據(jù)建立的 斷層模型數(shù)據(jù) ， 二是 根據(jù)目的層面的頂面構(gòu)造數(shù)據(jù)及按等時(shí)地層格架劃分 小層分層數(shù)據(jù) ，確定 和建立解釋層位及相應(yīng)的 28個(gè)模擬單元 。 作為儲層建模的 最小單元層 是由 頂 、 底兩個(gè)界面控制 ，運(yùn)用 井間克里金方法 ， 在該區(qū)目的層段分為克上 、克下兩套沉積序列 ， 共 29個(gè)構(gòu)造層面 ， 建立起該區(qū)克拉瑪依組 28個(gè)礫巖儲層的三維構(gòu)造模型 （ 圖 1） 。 圖 1 七中、東區(qū)克拉瑪依組礫巖儲層 三維構(gòu)造模型 1 三維地質(zhì)建模 克拉瑪依油田儲層三維地質(zhì)建模與挖潛方向 這些主要發(fā)育的逆掩斷裂 ， 形成了控制和遮擋全區(qū)油藏的基本構(gòu)造形態(tài) ， 斷裂發(fā)育時(shí)間早 ， 活動時(shí)間長 ， 斷開層位多 ，斷距大 ， 斷裂面為曲面 ， 上陡下緩 ， 處于低傾角向上變陡轉(zhuǎn)折部位 ， 形成該區(qū)油藏?cái)嗔蜒诟埠蛶?。 這些逆掩 斷裂下盤 受斷裂遮擋控制 ， 具明顯推復(fù)擠壓形態(tài) ， 壓應(yīng)力集中 ， 單井產(chǎn)油量高 ， 是該七中 、 東區(qū)油藏?cái)嗔?擴(kuò)邊主要的潛力區(qū) 。 克拉瑪依油田儲層三維地質(zhì)建模與挖潛方向 1 三維地質(zhì)建模 沉積微相建模 在建立構(gòu)造模型后 ， 以測井二次解釋資料為基礎(chǔ) ， 根據(jù)測井解釋劃分巖相類型 ， 統(tǒng)計(jì)單井在縱向上各個(gè)巖相帶及儲層的概率分布 ， 用于估計(jì)各類巖相帶及儲層所占體積 ， 并以井點(diǎn)的密度及其在區(qū)域內(nèi)單井巖相及儲層所占比例 ， 來反映不同類別巖相及儲層在空間出現(xiàn)的可能性 ， 建立七中 、東區(qū)克拉瑪依組礫巖儲層內(nèi)部不同沉積微相類型的三維沉積相空間分布模型 。 沉積微相模型實(shí)際上為儲層結(jié)構(gòu)模型 ， 它能夠定量表述儲集砂礫體的大小 、 幾何形態(tài)及其三維空間分布 。 儲層物性變化與沉積微相類型極為相關(guān) ， 準(zhǔn)確而合理的 沉積相模型是精確建立儲層參數(shù) （ 孔隙度 、 滲透率 、 飽和度 ） 模型的必要前提 10,11。 油田開發(fā)生產(chǎn)實(shí)踐表明 ， 沉積相帶分布也強(qiáng)烈影響地下流體的流動 12。 克拉瑪依油田儲層三維地質(zhì)建模與挖潛方向 1 三維地質(zhì)建模 利用研究區(qū)域沉積背景、沉積相帶之間及相帶內(nèi)部的成因關(guān)系，分析七中、東區(qū)礫巖儲層的多旋回的山前陸相盆地邊緣沉積，闡述了該區(qū)形成的多物源、多水系、多變的山麓洪積相沉積。洪積扇體內(nèi)部可分扇頂、扇中、扇緣三個(gè)亞相，在其含油氣較好的扇頂亞相內(nèi)部又分為主槽、槽灘、漫洪帶等微相。其中，利用在七中、東區(qū)的主體相帶 扇頂主槽微相，作為控制油氣分布富集及生產(chǎn)動態(tài)的有利相帶 12,13,14。 通過單井及其剖面劃分的沉積微相離散化數(shù)據(jù)作為輸入，結(jié)合小層微相平面分布圖件，參考各微相控制下砂礫體平面展布形態(tài)和相應(yīng)沉積相帶之間及相帶內(nèi)部的成因關(guān)系 ，對各微相的離散化數(shù)據(jù)進(jìn)行析，得到各微相的變差函數(shù)及相關(guān)參數(shù)（表 1）， 選擇 可以模擬復(fù)雜的非均質(zhì)模型的 序貫指示模擬方法進(jìn)行儲層沉積微相建模 ，產(chǎn)生多個(gè)等概率的模型。為了對模型進(jìn)行優(yōu)選， 采用地質(zhì)規(guī)律對比方法 ，即把隨機(jī)模擬產(chǎn)生的沉積微相圖與地質(zhì)手工相圖對比，結(jié)合 研究 區(qū)實(shí)際情況，主要考慮 扇頂主槽微相的規(guī)模、走向、展布規(guī)律 是否符合 油田基本地質(zhì)認(rèn)識 。根據(jù)手工繪出的平面相圖，優(yōu)選一個(gè)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)再通過做縱向時(shí)間切片檢驗(yàn)各微相控制下砂礫體在縱向上的變化規(guī)律，以檢驗(yàn)相建模的成果 15。 克拉瑪依油田儲層三維地質(zhì)建模與挖潛方向 1 三維地質(zhì)建模 按照以上沉積微相建模原則 ， 建立了該區(qū)克拉瑪依組砂礫巖儲層 三維儲集相帶模型 （ 圖 2） ， 從圖 2中可以看出 ， 克上 和克下 有一個(gè)明顯的 分界線 ， 它們分屬 不同時(shí)期沉積單元 ， 在其沉積單元內(nèi)部 ， 儲層主要以 礫巖 、 巨粗砂巖 和中 細(xì)砂巖為主 ，由于水流變化 ， 自下而上砂礫體逐一減小 ，泥巖逐漸增加 ， 分別為一套以 洪積扇主槽為有利微相帶 的 正旋回沉積 。 圖 2 七中、東區(qū)克拉瑪依組礫巖儲層 三維儲集相帶模型 克拉瑪依油田儲層三維地質(zhì)建模與挖潛方向 1 三維地質(zhì)建模 總體上 ， 礫巖儲層分布范圍大 ， 但層段連片性差異也大 。其特點(diǎn)表現(xiàn)在 有利微相帶主槽控制下克下組 上組力層段儲層分布發(fā)育規(guī)模 和 范圍大 ， 砂礫巖儲層 平面分布差異也很大 ， 例如從 七中 、 七東 1到 七東 2區(qū) 統(tǒng)計(jì) ， 克下組 連片率 從 83%、 73%到 38%， 克上組 86%、 95%到 83%。 總的是 克下組比克上組差異大 ，七東 1區(qū)與七東 2區(qū)差異更大 （ 圖 2） 。 1 三維地質(zhì)建模 克拉瑪依油田儲層三維地質(zhì)建模與挖潛方向 儲層參數(shù)建模 儲層 屬性模型 建立是在 沉積微相模型 的 基礎(chǔ) 上進(jìn)行的 ， 旨在表征油藏特征參數(shù) 的 空間 變化 規(guī)律 ， 盡可能地識別對油藏性質(zhì)具有較大影響的地質(zhì)特征 。 在儲層參數(shù)建模中 ， 一般要建立三種參數(shù)的分布模型 ， 即 孔隙度模型 、 滲透率模型和含水 （ 或含油 ） 飽和度模型 。 孔隙度模型反映儲存流體的孔隙體積分布 ， 滲透率模型反映流體在三維空間的滲流性能 ， 而含油飽和度模型則反映三維空間上油氣的分布 。 這 三種模型對于油藏評價(jià)及油氣田開發(fā)均有十分重要的意義 15,16。 克拉瑪依油田儲層三維地質(zhì)建模與挖潛方向 1 三維地質(zhì)建模 儲層參數(shù)的確定仍 以井點(diǎn)值為參考點(diǎn) ， 引入 儲層沉積微相模型為約束 ， 對 儲層參數(shù)孔隙度 、 滲透率 、 含水飽和度數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)變換 。 通過 三個(gè)方向變差函數(shù)擬合 ， 求取三個(gè)方向變程 （ 表 1、 表 2、 表 3） ， 即可分別 模擬出儲層孔隙度 、 滲透率和含水飽和度空間分布 圖 （ 圖 3、 圖 4、 圖 5） 。 1 三維地質(zhì)建模 克拉瑪依油田儲層三維地質(zhì)建模與挖潛方向 1 三維地質(zhì) 建 模 表 1 七中、東區(qū)克拉瑪依組礫巖儲層 孔隙度建模 參數(shù)表 最小值 最大值 均值 標(biāo)準(zhǔn)偏差 變差函數(shù) 方向變程 變差模型 x y z 礫巖 7 形 砂巖 0 形 泥巖 形 模型 建模參數(shù) 最小值 最大值 均值 標(biāo)準(zhǔn)偏差 變差函數(shù) 方向變程 變差模型 x y z 礫巖 1400 形 砂巖 1400 形 泥巖 0 形 儲層 建模參數(shù) 模型 表 2 七中、東區(qū)克拉瑪依組礫巖儲層 滲透率建模 參數(shù)表 最小值 最大值 均值 標(biāo)準(zhǔn)偏差 變差函數(shù) 方向變程 變差模型 x y z 礫巖 100 形 砂巖 100 形 泥巖 99 99 99 0 形 儲層 建模參數(shù) 模型 表 3 七中、東區(qū)克拉瑪依組礫巖儲層 含水飽和度建模 參數(shù)表 克拉瑪依油田儲層三維地質(zhì)建模與挖潛方向 圖 3 七中、東區(qū)克拉瑪依組礫巖儲層 三維孔隙度模型 克拉瑪依油田儲層三維地質(zhì)建模與挖潛方向 1 三維地質(zhì)建模 圖 4 七中、東區(qū)克拉瑪依組礫巖儲層 三維滲透率模型 克拉瑪依油田儲層三維地質(zhì)建模與挖潛方向 1 三維地質(zhì)建模 圖 5 七中、東區(qū)克拉瑪依組礫巖儲層三維 含水飽和度模型 克拉瑪依油田儲層三維地質(zhì)建模與挖潛方向 1 三維地質(zhì)建模 在整個(gè)模擬過程中 ， 始終遵循 “ 相控建模 ” 方法 ， 即 首先建立沉積微相模型 ， 在三維定量沉積微相模型 約束下 ， 應(yīng)用 高斯 隨機(jī)模擬研究不同砂礫體類型的儲層參數(shù)定量分布規(guī)律 ， 分相帶 （ 砂礫體類型 ） 進(jìn)行井間隨機(jī)模擬 （ 插值 ） ， 建立 三維定量礫巖 儲層參數(shù)模型 。 從圖 2到圖 5可以看出 ， 該七中 、 東區(qū)洪積相礫巖儲層 沉積微相帶與油氣儲層參數(shù)分布關(guān)系十分密切 。 以各層段砂礫體展布特征和儲層 孔 、 滲 、 飽 參數(shù)對比分析 ， 以 有利沉積微相帶扇頂主槽儲層物性好 ， 參數(shù)值高 。 以各小層沉積微相展布特征和含油狀況分析 ， 從占有所有開發(fā)層系石油地質(zhì)儲量及產(chǎn)能比例上看 ， 有利沉積微相扇頂主槽相帶的 含油氣最為富集 （ 控制 70% 100%含油面積 ） ， 它們直接控制該區(qū)各開發(fā)單元油氣地質(zhì)儲量及其油氣水運(yùn)動規(guī)律和 挖潛方向 。 克拉瑪依油田儲層三維地質(zhì)建模與挖潛方向 1 三維地質(zhì)建模 儲層參數(shù)建模 2 三維模擬結(jié)果分析及挖潛方向 由于地質(zhì)條件的復(fù)雜程度 、 信息不完全和多解性等因素造成的模型不確定性 ， 通過綜合分析 ， 評價(jià)各個(gè)實(shí)現(xiàn) ， 從中優(yōu)選出最符合實(shí)際地質(zhì)情況 、 生產(chǎn)條件 、 井間儲層變化規(guī)律的實(shí)現(xiàn) 。利用測井資料和地震資料相結(jié)合的建模技術(shù) ， 能夠?qū)崿F(xiàn)各種資料的相互補(bǔ)充與互為約束 ， 并能對油藏進(jìn)行多方面的演繹 。 文中 采用 的 相控隨機(jī)建模技術(shù) ， 其 有利微相帶控制的砂礫體規(guī)模 、范圍 ， 以及相應(yīng)儲層參數(shù)分布 ， 它們都 與完成的地質(zhì)研究成果 、油田開發(fā)動態(tài)數(shù)據(jù)相吻合 ， 實(shí)現(xiàn)了優(yōu)選更加符合油田實(shí)際生產(chǎn)狀況的儲層地質(zhì)模型 。 克拉瑪依油田儲層三維地質(zhì)建模與挖潛方向 2 三維模擬結(jié)果分析及挖潛方向 構(gòu)造建模 描述了該區(qū)油藏?cái)嗔颜趽跫捌錁?gòu)造位置 ， 闡明了油藏沿?cái)嗔岩粠?gòu)造部位高 ， 單井產(chǎn)油量高 ， 指出了 該區(qū)逆掩斷裂形成的礫巖 油藏?cái)嗔蜒诟埠蛶?。 沉積微相建模描述了 七中區(qū) 、 七東 1區(qū)扇頂主槽 有利微相帶控制油氣儲量規(guī)模和范圍 很大 ， 七中區(qū)油層分布規(guī)模和鉆遇狀況明顯提高 ， 有利相帶控制油氣儲量達(dá)到 93%；七東 1區(qū)油層分布規(guī)模和鉆遇狀況明顯較好 ， 有利相帶控制油氣儲量達(dá) 92%。 相控儲層參數(shù)建模描述了有利相帶控制 的單砂礫層油氣儲量 ， 以 力油層 統(tǒng)計(jì) ， 油層 孔 隙度 、 滲 透率 、 含油 飽 和度 最高 （ 圖 3、 圖 4、 圖 5） ， 主槽微相控制的油氣面積百分比和井?dāng)?shù)百分比都在 90%以上 ， 它們控制的 油氣儲量規(guī)模和范圍 在相應(yīng)井區(qū) 都是最大的 。 克拉瑪依油田儲層三維地質(zhì)建模與挖潛方向 3 結(jié) 論 三維地質(zhì)建模是從三維的角度對儲層進(jìn)行定量研究并建立其三維模型 ， 其核心是對井間儲層進(jìn)行多學(xué)科綜合一體化 、 三維定量化及可視化的預(yù)測 。 由于整合了多方面信息 ， 利用其信息隨機(jī)性的概念 ， 合理處理測井 、 地震 、 巖心和測試數(shù)據(jù) ， 以減小儲層及其性質(zhì)的不確定性 ， 大大地提高了非均質(zhì)礫巖儲層建模的精度 。 構(gòu)造模型顯示了該區(qū)主要發(fā)育的逆掩斷裂 ， 描述了油藏?cái)嗔颜趽跫捌錁?gòu)造位置；沉積微相模型顯示區(qū)域有利沉積微相帶控制主力油層分布發(fā)育規(guī)模及潛力區(qū)；相控儲層參數(shù)模型反映儲層沉積微相帶與儲層參數(shù)關(guān)系十分密切 ， 特別是 有利相帶 洪積扇扇頂 主槽微相 ， 它們儲層參數(shù) （ 孔 、 滲 、 飽 ） 高 ， 物性好 ， 控制了 該區(qū) 各開發(fā)單元油氣儲量的規(guī)模和范圍 。 克拉瑪依油田儲層三維地質(zhì)建模與挖潛方向 3 結(jié) 論 在實(shí)際的建模過程中 ， 必須充分遵循鉆井資料及其地質(zhì)成因和概念控制的原則 ， 盡量 應(yīng)用確定性信息來限定隨機(jī)模擬過程 ， 把地質(zhì)現(xiàn)象和概念用計(jì)算機(jī)數(shù)值方式表現(xiàn)出來 。 比如相控儲層參數(shù)分布嚴(yán)格受砂礫巖相分布控制 ， 砂礫巖儲層孔隙度 、 滲透率明顯較高 ， 但其中砂巖儲層孔隙度 、 滲透率又高于礫巖儲層 。 所有這些利用數(shù)值模擬的砂礫體必須 真正體現(xiàn)地下地質(zhì)體形狀 、 空間位置及其大小 、 厚度 、 延伸和方向 ， 它們與沉積地質(zhì)成因模式 、 取心資料及測井 、 試井 、 地震資料解釋相吻合 ，并與井點(diǎn)分析 、 連通關(guān)系 、 含油面積 、 砂礫體展布及其油氣儲量分布相一致 。 克拉瑪依油田儲層三維地質(zhì)建模與挖潛方向 4 結(jié) 論 因此 ， 儲層三維地質(zhì)建模是一項(xiàng)符合地質(zhì)變化規(guī)律的非