测井地质综合解释系列报告

克拉玛依油田储层三维地质建模 与挖潜方向 测井地质综合解释系列报告之六 摘要： 利用三维地质建模对砾岩储层非均质性进行定量研究和高密度的定量表征 ， 阐明油田主要挖潜方向及潜力区 。 储层构造建模实现了一种结合地震解释与钻井对比出的断点数据及分层数据相互校正的构造模型；沉积微相建模定量表述了储集砂砾体大小 、 几何形态及其三维空间分布；相控储层参数建模实现了储集相带分布概率 、 原始储层数据及三维空间变差函数分布和相应定量地质解释经验约束的储层参数模型 。 通过建模较好地解决了各种数据分辨率不同给储层数据信息结合带来的矛盾 ， 优选出符合油田实际生产状态的非均质砾岩储层地质模型 ， 形象 、 直观地显示出砾岩油藏断裂扩边潜力区和有利沉积相带控制油气储层规模及范围 。 关键词： 三维地质模型；构造模型；沉积微相模型；储层参数模型；非均质砾岩储层；挖潜方向；克拉玛依油田 克拉玛依油田储层三维地质建模与挖潜方向 引言 :克拉玛依油田七中 、 东区克拉玛依组砾岩油藏 受断裂夹持控制 ，处于多旋回的山前陆相盆地边缘沉积 ， 砾岩储层具明显非均质性和复模态孔隙结构特点 1,2。 这个复模态结构的砂砾岩与泥岩交互沉积中 ， 以砾石为骨架形成的孔隙 ， 常常部分或全部被砂粒所充填；而在砾岩和砂岩形成的孔隙中 ， 又部分地充填亚粘土级和粘土级颗粒 。 由于受其二级颗粒和三级颗粒影响 ， 砾岩储层孔隙度明显降低 ， 而且 ， 喉道半径减小 ， 渗流通道的迂曲度增加 ， 使渗透率变得更低 。 由于孔 、 渗参数受沉积相带 、 成岩压实 、 后生成岩变化影响 ， 砂砾岩粗细分布十分不均 ， 储层非均质性特别严重 3,4。 克拉玛依油田储层三维地质建模与挖潜方向 特别是该区 地下储层呈三维非均质空间分布 ， 利用三维随机建模可以克服二维图件描述三维储层的局限性 ， 从三维角度对非均质储层进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 ， 提供井间储层及其参数的米级或 10米级的变化 。 因此 ， 该区非均质砾岩储层三维随机建模 ， 不但可以提高油气储层定量描述和预测精度 ， 阐明油藏断裂扩边潜力区和有利沉积相带控制油气储层规模及范围 ， 而且建模结果可以作为油藏数值模拟输入 ， 得到一系列油藏动态预测结果 ， 据此可对油藏开发动态进行不确定性的综合分析 ， 提高油藏动态预测的可靠性 5,6。 克拉玛依油田储层三维地质建模与挖潜方向 1 三维地质建模 三维随机建模是指以已知的信息为基础 ， 以随机函数为理论 ， 应用随机模拟方法 ， 产生可选的 、 等概率的储层模型的方法 ， 亦即对井间未知区应用随机模拟方法给出多种可能的预测结果 。 实际的建模过程中 ， 为了尽量降低模型中的不确定性 ， 应尽量应用确定性信息来限定随机建模过程 ，这就是随机建模与确定性建模相结合的建模思路 。 比如通过多学科资料（ 地质 、 测井 、 地震 、 试井等 ） ， 研究控制点以外未知信息 （ 储层参数 ）的等概率预测分布 ， 可以确定建模实现趋于相同或相近 ， 以减少建模过程中的不确定因素 。 利用 随机建模 的方法在克拉玛依油田七中 、 东区砾岩储层中建立三维地质模型 ， 主要分为构造模型和储层属性模型 ， 储层属性模型主要分为储层沉积微相模型和储层参数模型 5,7。 克拉玛依油田储层三维地质建模与挖潜方向 构造建模 构造模型是根据断层模型和层面模型建立起来的 ， 断层模型主要表现为单个断裂面形态刻画和多个断层空间配置的拟合关系；层面模型反映的是地层界面的三维分布 ， 叠合的层面模型即为地层格架模型 。 构造模型的建立 ， 实际上就是结合断层模型和地层格架模型 。 建模的基础资料主要为坐标数据 、 地层分层数据及其断裂数据 ， 坐标数据包括井位坐标和地震测网坐标等；分层数据包括各井的油组 、 砂组 、 小层 、 砂体的划分对比数据和地震资料解释的层面数据等；断裂数据包括断层位置 、 断点 、 断距等 。 通过 插值法或 随机模拟方法 ， 应用坐标数据 、 分层数据及断裂数据 ， 生成各个等时层的顶 、 底层面模型并进行空间叠合 ， 结合断层模型建立储层空间格架模型 ， 以此表征构造的非均质特性 8,9。 1 三维地质建模 克拉玛依油田储层三维地质建模与挖潜方向 利用 一是 根据地震解释断层及钻井钻遇断点数据建立的 断层模型数据 ， 二是 根据目的层面的顶面构造数据及按等时地层格架划分 小层分层数据 ，确定 和建立解释层位及相应的 28个模拟单元 。 作为储层建模的 最小单元层 是由 顶 、 底两个界面控制 ，运用 井间克里金方法 ， 在该区目的层段分为克上 、克下两套沉积序列 ， 共 29个构造层面 ， 建立起该区克拉玛依组 28个砾岩储层的三维构造模型 （ 图 1） 。 图 1 七中、东区克拉玛依组砾岩储层 三维构造模型 1 三维地质建模 克拉玛依油田储层三维地质建模与挖潜方向 这些主要发育的逆掩断裂 ， 形成了控制和遮挡全区油藏的基本构造形态 ， 断裂发育时间早 ， 活动时间长 ， 断开层位多 ，断距大 ， 断裂面为曲面 ， 上陡下缓 ， 处于低倾角向上变陡转折部位 ， 形成该区油藏断裂掩覆含油带 。 这些逆掩 断裂下盘 受断裂遮挡控制 ， 具明显推复挤压形态 ， 压应力集中 ， 单井产油量高 ， 是该七中 、 东区油藏断裂 扩边主要的潜力区 。 克拉玛依油田储层三维地质建模与挖潜方向 1 三维地质建模 沉积微相建模 在建立构造模型后 ， 以测井二次解释资料为基础 ， 根据测井解释划分岩相类型 ， 统计单井在纵向上各个岩相带及储层的概率分布 ， 用于估计各类岩相带及储层所占体积 ， 并以井点的密度及其在区域内单井岩相及储层所占比例 ， 来反映不同类别岩相及储层在空间出现的可能性 ， 建立七中 、东区克拉玛依组砾岩储层内部不同沉积微相类型的三维沉积相空间分布模型 。 沉积微相模型实际上为储层结构模型 ， 它能够定量表述储集砂砾体的大小 、 几何形态及其三维空间分布 。 储层物性变化与沉积微相类型极为相关 ， 准确而合理的 沉积相模型是精确建立储层参数 （ 孔隙度 、 渗透率 、 饱和度 ） 模型的必要前提 10,11。 油田开发生产实践表明 ， 沉积相带分布也强烈影响地下流体的流动 12。 克拉玛依油田储层三维地质建模与挖潜方向 1 三维地质建模 利用研究区域沉积背景、沉积相带之间及相带内部的成因关系，分析七中、东区砾岩储层的多旋回的山前陆相盆地边缘沉积，阐述了该区形成的多物源、多水系、多变的山麓洪积相沉积。洪积扇体内部可分扇顶、扇中、扇缘三个亚相，在其含油气较好的扇顶亚相内部又分为主槽、槽滩、漫洪带等微相。其中，利用在七中、东区的主体相带 扇顶主槽微相，作为控制油气分布富集及生产动态的有利相带 12,13,14。 通过单井及其剖面划分的沉积微相离散化数据作为输入，结合小层微相平面分布图件，参考各微相控制下砂砾体平面展布形态和相应沉积相带之间及相带内部的成因关系 ，对各微相的离散化数据进行析，得到各微相的变差函数及相关参数（表 1）， 选择 可以模拟复杂的非均质模型的 序贯指示模拟方法进行储层沉积微相建模 ，产生多个等概率的模型。为了对模型进行优选， 采用地质规律对比方法 ，即把随机模拟产生的沉积微相图与地质手工相图对比，结合 研究 区实际情况，主要考虑 扇顶主槽微相的规模、走向、展布规律 是否符合 油田基本地质认识 。根据手工绘出的平面相图，优选一个实现，同时再通过做纵向时间切片检验各微相控制下砂砾体在纵向上的变化规律，以检验相建模的成果 15。 克拉玛依油田储层三维地质建模与挖潜方向 1 三维地质建模 按照以上沉积微相建模原则 ， 建立了该区克拉玛依组砂砾岩储层 三维储集相带模型 （ 图 2） ， 从图 2中可以看出 ， 克上 和克下 有一个明显的 分界线 ， 它们分属 不同时期沉积单元 ， 在其沉积单元内部 ， 储层主要以 砾岩 、 巨粗砂岩 和中 细砂岩为主 ，由于水流变化 ， 自下而上砂砾体逐一减小 ，泥岩逐渐增加 ， 分别为一套以 洪积扇主槽为有利微相带 的 正旋回沉积 。 图 2 七中、东区克拉玛依组砾岩储层 三维储集相带模型 克拉玛依油田储层三维地质建模与挖潜方向 1 三维地质建模 总体上 ， 砾岩储层分布范围大 ， 但层段连片性差异也大 。其特点表现在 有利微相带主槽控制下克下组 上组力层段储层分布发育规模 和 范围大 ， 砂砾岩储层 平面分布差异也很大 ， 例如从 七中 、 七东 1到 七东 2区 统计 ， 克下组 连片率 从 83%、 73%到 38%， 克上组 86%、 95%到 83%。 总的是 克下组比克上组差异大 ，七东 1区与七东 2区差异更大 （ 图 2） 。 1 三维地质建模 克拉玛依油田储层三维地质建模与挖潜方向 储层参数建模 储层 属性模型 建立是在 沉积微相模型 的 基础 上进行的 ， 旨在表征油藏特征参数 的 空间 变化 规律 ， 尽可能地识别对油藏性质具有较大影响的地质特征 。 在储层参数建模中 ， 一般要建立三种参数的分布模型 ， 即 孔隙度模型 、 渗透率模型和含水 （ 或含油 ） 饱和度模型 。 孔隙度模型反映储存流体的孔隙体积分布 ， 渗透率模型反映流体在三维空间的渗流性能 ， 而含油饱和度模型则反映三维空间上油气的分布 。 这 三种模型对于油藏评价及油气田开发均有十分重要的意义 15,16。 克拉玛依油田储层三维地质建模与挖潜方向 1 三维地质建模 储层参数的确定仍 以井点值为参考点 ， 引入 储层沉积微相模型为约束 ， 对 储层参数孔隙度 、 渗透率 、 含水饱和度数据进行正态变换 。 通过 三个方向变差函数拟合 ， 求取三个方向变程 （ 表 1、 表 2、 表 3） ， 即可分别 模拟出储层孔隙度 、 渗透率和含水饱和度空间分布 图 （ 图 3、 图 4、 图 5） 。 1 三维地质建模 克拉玛依油田储层三维地质建模与挖潜方向 1 三维地质 建 模 表 1 七中、东区克拉玛依组砾岩储层 孔隙度建模 参数表 最小值 最大值 均值 标准偏差 变差函数 方向变程 变差模型 x y z 砾岩 7 形 砂岩 0 形 泥岩 形 模型 建模参数 最小值 最大值 均值 标准偏差 变差函数 方向变程 变差模型 x y z 砾岩 1400 形 砂岩 1400 形 泥岩 0 形 储层 建模参数 模型 表 2 七中、东区克拉玛依组砾岩储层 渗透率建模 参数表 最小值 最大值 均值 标准偏差 变差函数 方向变程 变差模型 x y z 砾岩 100 形 砂岩 100 形 泥岩 99 99 99 0 形 储层 建模参数 模型 表 3 七中、东区克拉玛依组砾岩储层 含水饱和度建模 参数表 克拉玛依油田储层三维地质建模与挖潜方向 图 3 七中、东区克拉玛依组砾岩储层 三维孔隙度模型 克拉玛依油田储层三维地质建模与挖潜方向 1 三维地质建模 图 4 七中、东区克拉玛依组砾岩储层 三维渗透率模型 克拉玛依油田储层三维地质建模与挖潜方向 1 三维地质建模 图 5 七中、东区克拉玛依组砾岩储层三维 含水饱和度模型 克拉玛依油田储层三维地质建模与挖潜方向 1 三维地质建模 在整个模拟过程中 ， 始终遵循 “ 相控建模 ” 方法 ， 即 首先建立沉积微相模型 ， 在三维定量沉积微相模型 约束下 ， 应用 高斯 随机模拟研究不同砂砾体类型的储层参数定量分布规律 ， 分相带 （ 砂砾体类型 ） 进行井间随机模拟 （ 插值 ） ， 建立 三维定量砾岩 储层参数模型 。 从图 2到图 5可以看出 ， 该七中 、 东区洪积相砾岩储层 沉积微相带与油气储层参数分布关系十分密切 。 以各层段砂砾体展布特征和储层 孔 、 渗 、 饱 参数对比分析 ， 以 有利沉积微相带扇顶主槽储层物性好 ， 参数值高 。 以各小层沉积微相展布特征和含油状况分析 ， 从占有所有开发层系石油地质储量及产能比例上看 ， 有利沉积微相扇顶主槽相带的 含油气最为富集 （ 控制 70% 100%含油面积 ） ， 它们直接控制该区各开发单元油气地质储量及其油气水运动规律和 挖潜方向 。 克拉玛依油田储层三维地质建模与挖潜方向 1 三维地质建模 储层参数建模 2 三维模拟结果分析及挖潜方向 由于地质条件的复杂程度 、 信息不完全和多解性等因素造成的模型不确定性 ， 通过综合分析 ， 评价各个实现 ， 从中优选出最符合实际地质情况 、 生产条件 、 井间储层变化规律的实现 。利用测井资料和地震资料相结合的建模技术 ， 能够实现各种资料的相互补充与互为约束 ， 并能对油藏进行多方面的演绎 。 文中 采用 的 相控随机建模技术 ， 其 有利微相带控制的砂砾体规模 、范围 ， 以及相应储层参数分布 ， 它们都 与完成的地质研究成果 、油田开发动态数据相吻合 ， 实现了优选更加符合油田实际生产状况的储层地质模型 。 克拉玛依油田储层三维地质建模与挖潜方向 2 三维模拟结果分析及挖潜方向 构造建模 描述了该区油藏断裂遮挡及其构造位置 ， 阐明了油藏沿断裂一带构造部位高 ， 单井产油量高 ， 指出了 该区逆掩断裂形成的砾岩 油藏断裂掩覆含油带 。 沉积微相建模描述了 七中区 、 七东 1区扇顶主槽 有利微相带控制油气储量规模和范围 很大 ， 七中区油层分布规模和钻遇状况明显提高 ， 有利相带控制油气储量达到 93%；七东 1区油层分布规模和钻遇状况明显较好 ， 有利相带控制油气储量达 92%。 相控储层参数建模描述了有利相带控制 的单砂砾层油气储量 ， 以 力油层 统计 ， 油层 孔 隙度 、 渗 透率 、 含油 饱 和度 最高 （ 图 3、 图 4、 图 5） ， 主槽微相控制的油气面积百分比和井数百分比都在 90%以上 ， 它们控制的 油气储量规模和范围 在相应井区 都是最大的 。 克拉玛依油田储层三维地质建模与挖潜方向 3 结 论 三维地质建模是从三维的角度对储层进行定量研究并建立其三维模型 ， 其核心是对井间储层进行多学科综合一体化 、 三维定量化及可视化的预测 。 由于整合了多方面信息 ， 利用其信息随机性的概念 ， 合理处理测井 、 地震 、 岩心和测试数据 ， 以减小储层及其性质的不确定性 ， 大大地提高了非均质砾岩储层建模的精度 。 构造模型显示了该区主要发育的逆掩断裂 ， 描述了油藏断裂遮挡及其构造位置；沉积微相模型显示区域有利沉积微相带控制主力油层分布发育规模及潜力区；相控储层参数模型反映储层沉积微相带与储层参数关系十分密切 ， 特别是 有利相带 洪积扇扇顶 主槽微相 ， 它们储层参数 （ 孔 、 渗 、 饱 ） 高 ， 物性好 ， 控制了 该区 各开发单元油气储量的规模和范围 。 克拉玛依油田储层三维地质建模与挖潜方向 3 结 论 在实际的建模过程中 ， 必须充分遵循钻井资料及其地质成因和概念控制的原则 ， 尽量 应用确定性信息来限定随机模拟过程 ， 把地质现象和概念用计算机数值方式表现出来 。 比如相控储层参数分布严格受砂砾岩相分布控制 ， 砂砾岩储层孔隙度 、 渗透率明显较高 ， 但其中砂岩储层孔隙度 、 渗透率又高于砾岩储层 。 所有这些利用数值模拟的砂砾体必须 真正体现地下地质体形状 、 空间位置及其大小 、 厚度 、 延伸和方向 ， 它们与沉积地质成因模式 、 取心资料及测井 、 试井 、 地震资料解释相吻合 ，并与井点分析 、 连通关系 、 含油面积 、 砂砾体展布及其油气储量分布相一致 。 克拉玛依油田储层三维地质建模与挖潜方向 4 结 论 因此 ， 储层三维地质建模是一项符合地质变化规律的非