三维地质建模在W油田的应用

三维地质建模在W油田的应用

摘要：W油田是典型的复杂断块油藏，目前油藏已进入精细注采调整阶段，面对水淹状况复杂，剩余油分布零散的问题，急需进行油藏精细描述研究。构造精细解释是油藏描述的关键，而三维地质建模能够直观反映地质情况。通过对研究区进行三维地质建模，表明：W油田主要为北北东走向的向斜构造，南部由于断层的影响构造复杂；研究区储层非均质性中等偏强，以中孔隙度、中渗透率为主。关键字：复杂断块油藏，地质建模，储层

1研究区地质概况W油田位于渤海湾盆地南端，南北长约6km，东西宽约2.5km，构造面积近15km2，主力含油层位分为8个砂层组。对研究区的物源进行分析和判断，认为主要来自于研究区的西北部。根据岩心、分析化验、测井等资料并结合前人研究，认为研究区为湖泊三角洲沉积体系，主要发育水道、前缘砂、远砂和湖泥坪微相。2三维地质模型目前常用的建模方法主要分为确定性建模和随机建模。综合国内建模研究方法，结合W油藏储层现状，选用确定性与非确定性建模相结合的方式，运用Petrel对目标区块开展精细地质建模研究，定量描绘、细致刻画油藏几何形态、砂体展布、储层物性参数的空间分布特征，为油藏数值模拟研究提供可靠的静态数据场。2.1基础数据处理（1）数据准备利用Petrel软件进行三维建模，需要使用的建模数据包括：①井位坐标/wellhead（井号、横坐标、纵坐标、井底深度）；②井斜/wellpath（测深、井斜角、方位角）；③分层数据/welltops（井号、层位、深度）；④断层数据/wellfault（断层号、深度）；⑤测井曲线等等。建模数据需要具备足够的代表性，即能够覆盖主要的属性特征和地质构造特征，且要检查反映的特征是否符合地质规律。本次建模共使用了298口井的数据，包含井斜、井位坐标、分层数据库、测井曲线等数据，以及全区8个砂组的断层数据和构造井位图文件。其中las文件可直接导入，图件、文本及表格文件需在进行数据处理后导入。（2）数据导入①井数据将处理好的数据依次加载到petrel软件中。首先加载井头数据和井轨迹，并在二维和三维窗口中检查数据加载是否正确（图1）。然后输入测井曲线及分层数据，导入完成后在三维窗口中观察井位和层位的空间分布，检查数据是否合理。检查数据是否可靠也可通过层厚检查加以分析，即使用顶底面差值得到的层厚数据生成厚度等值面，以校验其合理性（图2）。

图1

井口分布平面图（二维窗口）

图2

砂体等厚平面图②图件数据W油田建模的目标层位自上而下共50个小层，本次数字化处理的图件包括砂层和隔层顶底面的沉积微相、含油面积以及断层线、有效厚度等图件的数字化处理，以便于后续断层模型的建立和相模型的确定性建模。2.2构造模型建立构造模型精细地描述了断层的空间展布和地层特征，也是沉积相建模和属性建模的基础。W油田属于复杂断块油田，构造复杂，尤其是南部，断层发育且断层交接关系复杂。因此，本次采用复杂构造建模方法，完成W油田三维构造模型的建立，以求真实反映本区块的复杂构造特征。（1）断层模型W油田南部构造复杂，断层发育，构造模型涉及到的断层主要有12条：其中4条断层在构造区块内属Ⅱ级断层，是研究区内的主控断层，其余8条为Ⅲ级断层，对油藏内的油水分布有着重要的影响作用。建立断层模型需要准确表现出各条断层的空间位置、产状及交接关系，需要根据地震资料、测井数据对断层的断面形态和交接关系进行反复修改调整[1]，以真实反应研究区构造特征。本区断层多，接触关系复杂，本次建立构断模型，主要遵循以下原则：①充分应用井震结合资料，确定断层的倾向及走向（图3）；②处理好断层之间的交切关系；③根据断点数据对断面进行调整修改。在StructuralModeling页面下，将断层依次加入FaultFramework文件框里，这里分三个步骤，首先在Computefault里根据研究区实际构造情况设置好断面的相应参数，包括平滑系数、断面的外推距离以及断点数据对断层的控制等，使断层与断面更加贴合。其次在Faultrelationships里面通过调整Truncation，设置好各断层的主次关系。然后在Settings里面设置整体控制参数。最终，在以上构造建模方法和各种约束条件下建立精细三维断层模型（图3），断层模型是构造模型最重要的一步，它的正确与否直接影响网格和层面模型。（2）网格模型模型的精细程度体现在网格上，主要包括网格的类型和网格步长。设置网格时需要注意：网格大小应根据研究区的地质体规模及井距而定，一般来说网格越小，越能精细描绘储层的形态和物性分布特征，但同时也要避免网格太小而引起的模型过大计算困难及占用存储空间等问题。因此，需要考虑在精细程度要求的基础上选择适当的网格步长。依据W油田地层特征、厚度、井网密度及数模的需要，将平面网格步长设定为40m╳40m。纵向网格大小一般在0.1~0.5m，可依据研究精细程度而定。本次建模总网格数为172╳285╳66=3235320。（3）层面模型地层模型是储层各种属性的载体，能反映出地层的构造形态及空间展布。本区块为一复杂断块油田，层面模型应当以断层作为边界，并将研究区四周的断层连接起来闭合作为整个模型的边界。如果边界无法闭合，可以通过人为添加模型边界，完成层面模型的建立。本次建模在东部添加了一条人为边界，将各断层连接起来闭合，但其对油藏数值模拟没有任何影响。地层模型的建立由粗到细分为“Horizon”，“Zone”和“Layering”。首先，应用各个小层顶面构造图转化成的层位数据，通过“Horizonmodeling”建立大的地层框架，本次共建立了1-8的八个层面，并利用分层数据进行校正。在“Horizonmodeling”通过勾选相应设置可自动生成zonemodel，进一步细化地层模型。逐一完成上述步骤，W油田三维构造模型建立。从图1中可以看出，本区主体部分是一个呈北北东走向的向斜构造，向斜在北部形态清楚，南部由于断层影响使其复杂化，但仍然可以看出，在南块的西部存在一个向南抬升的向斜构造。南块的东部，通过断层与东南倾向的单斜构造相接触，平面上，向斜构造的南翼较缓，东西两翼较陡。

图3

断层模型

图4

沉积相模型2.3沉积相模型建立W油田油藏经过30余年的勘探开发历程，已形成较为系统的地质认识，建模目的在于为下一步开发挖潜提供指导，为正确表征非均质性分布特征，尽可能贴近对实际储层的已有认识，本次建模采用随机性建模和确定性建模结合的方式建立属性模型，用相模型控制物性较好和较差岩层的分布，以及各自分布范围内物性参数的上下限（确定性建模），单一岩相范围内则采用随机性建模方法进行井间插值。沉积相建模时，选取四种代表性沉积微相进行区分，分别为水下分流河道（相1）、前缘砂（相2）、远砂坝（相3）和泥坪（相0），其中水下分流河道物性较好，前缘砂物性中等、远砂坝物性较差，在后续进行属性建模时通过限定各个岩相的孔隙度、渗透率、饱和度等的物性参数上下限加以区分，使属性模型更明确地反映沉积相的物性分布特征。2.4相控属性模型建立孔隙度和渗透率是反映储层物性的基本参数和关键评价指标，为满足开发需求，应尽可能精确地建立孔隙度和渗透率模型。本次建模，在三维构造模型的基础上，优选序贯指示+高斯随机函数方法建立相控随机属性模型（图5、图6）。

图5

33小层孔隙度模型

图6

33小层渗透率模型对孔隙度模型分布范围进行统计，24小层孔隙度主要分布在0~25%，其中，24小层孔隙度小于10%的占比32.5%，在10%~15%的占比1.4%，在15%~25%的占比66.1%。33小层孔隙度小于10%的占比29.3%，在10%~15%的占比2.0%，在15%~25%的占比68.1%。据石油天然气储量计算规范（DZ/T0217-2005），认为研究区24、33砂岩储层属于中孔储层。从渗透率模型来看，渗透率模型的数据分布表明，24小层主要分布在0~293.9%，在0~50mD的占比42.35%，50-500mD的占比57.65%。33小层主要分布在0~293.9%，在0~50mD的占比44.6%，50-500mD的占比55.4%。据石油天然气储量计算规范（DZ/T0217-2005），认为研究区24、33砂岩储层属于中渗储层。3

结论（1）综合利用钻井、测井及地震资料，采用确定性建模和随机性建模相结合的方法建立了构造、沉积相和属性模型，模型能够真实反映W油田构造特征，并为下步油藏数值模拟提供基础。（2）根据构造模型，研究区主体部