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随机建模技术在孤岛油田西区精细油藏描述中的应用

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随机 建模 技术 孤岛 油田 精细 油藏 描述 中的 应用
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随 机 建 模 技 术 在 孤 岛 油 田 西 区精 细 油 藏 描 述 中 的 应 用孙   国 (1)     张 兴 平 (1)     徐 守 余 (2)(1) 胜 利 石 油 管 理 局 地 质 科 学 研 究 院   (2) 石 油 大 学 (华 东 )引     言精 细 描 述 油 藏 的 关 键 在 于 建 立 能 够 定 量 描 述 和 表征 油 藏 储 集 层 及 流 体 的 油 藏 地 质 模 型 ,它 是 确 定 剩 余油 分 布 的 地 质 基 础 。当 前 国 内 外 三 维 定 量 地 质 建 模 主 要 有 两 种 方 法 :一 是 确 定 性 建 模 ,二 是 随 机 建 模 。 由 于 储 集 层 描 述 的随 机 性 ,储 集 层 的 预 测 结 果 便 具 有 多 解 性 。 所 以 ,应 用确 定 性 建 模 方 法 得 出 的 唯 一 结 果 便 具 有 其 不 确 定 性 ,据 此 做 出 决 策 便 具 有 一 定 风 险 。 随 机 建 模 不 仅 能 够 合成 多 种 等 概 率 随 机 图 像 ,而 且 能 够 给 出 某 种 可 能 的 概率 分 布 ,在 精 细 油 藏 描 述 储 集 层 的 参 数 预 测 和 井 位 部署 等 风 险 决 策 中 作 用 重 大 ,因 此 ,随 机 建 模 方 法 越 来 越得 到 广 泛 应 用 。 象 孤 岛 这 类 潜 山 披 覆 的 河 流 相 沉 积 的油 气 田 ,其 内 部 沉 积 相 带 变 化 复 杂 ,砂 体 的 分 布 范 围 较小 ,横 向 、 纵 向 变 化 均 比 较 大 ,建 模 也 比 较 困 难 。 因 此 ,对 于 这 种 储 集 层 进 行 精 细 油 藏 描 述 ,有 必 要 应 用 随 机建 模 技 术 建 立 精 细 三 维 定 量 地 质 模 型 。试 验 区 随 机 建 模1   试 验 区 储 集 层 特 征孤 岛 油 田 西 区 试 验 区 位 于 济 阳 坳 陷 孤 岛 背 斜 构 造西 翼 ,试 验 区 面 积 0. 61其 中 馆 上 4 砂 组 为 主 要 产层 。 孤 岛 油 田 馆 陶 组 地 层 为 一 套 河 流 相 沉 积 的 砂 泥 岩互 层 ,目 的 层 为 正 韵 律 的 曲 流 河 沉 积 ,区 内 发 育 河 道 、堤 岸 、 河 漫 滩 亚 相 。 由 于 河 道 的 多 次 往 复 迁 移 和 侧 向加 积 作 用 ,使 西 区 馆 上 4 砂 组 的 砂 体 的 平 面 展 布 呈 席状 、 不 规 则 带 状 或 豆 荚 状 ,分 叉 、 交 并 频 繁 ,剖 面 上 呈 板状 、 不 对 称 透 镜 状 ,单 砂 体 间 叠 置 、 分 枝 或 平 行 。储 集 层 埋 藏 浅 ,成 岩 作 用 弱 ,胶 结 疏 松 且 胶 结 物 含量 较 低 ,以 泥 质 胶 结 为 主 ,泥 质 含 量 8 %。 储 集 层 具 河流 相 砂 岩 正 韵 率 的 特 点 ,顶 部 为 粉 砂 质 泥 岩 、 泥 质 粉 砂岩 ,向 下 部 过 渡 到 粉 砂 岩 、 细 砂 岩 ,甚 至 中 砂 岩 。储 集 层 物 性 好 ,平 均 孔 隙 度 35 % ,渗 透 率 1607 ×10 - 3μ 由 于 砂 体 发 育 程 度 不 同 ,储 集 层 非 均 质 性 严重 。 平 面 上 储 集 层 渗 透 率 差 异 很 大 ,从 河 道 中 心 向 两侧 渗 透 率 迅 速 降 低 ,沿 河 道 展 布 方 向 渗 透 率 分 布 相 对较 稳 定 ;在 垂 向 上 ,层 间 差 异 及 层 内 差 异 亦 相 当 明 显 。2   储 集 层 参 数 空 间 结 构 分 析分 析 储 集 层 参 数 空 间 结 构 就 是 对 储 集 层 参 数 进 行一 系 列 统 计 分 析 ,研 究 储 集 层 的 空 间 结 构 及 各 参 数 空间 分 布 的 连 续 性 和 各 向 异 性 。 只 有 准 确 了 解 储 集 层 参数 的 空 间 结 构 ,才 能 正 确 指 导 三 维 定 量 建 模 。目 前 ,研 究 数 据 变 量 空 间 连 续 性 或 各 向 异 性 的 方法 有 多 种 ,如 协 方 差 函 数 、 相 关 函 数 等 ,但 是 这 些 方 法只 能 概 括 地 质 体 某 一 特 征 的 整 体 概 况 而 无 法 反 映 其 局部 变 化 特 征 。 譬 如 说 方 差 是 随 机 变 量 与 其 均 值 之 差 的平 方 的 数 学 期 望 ,它 研 究 的 是 变 量 在 整 个 数 据 范 围 上变 化 情 况 ,但 无 法 表 达 局 部 范 围 和 某 特 定 方 向 上 地 质变 量 的 变 化 特 征 ,而 这 些 特 征 对 地 质 研 究 ,特 别 是 水 淹层 的 石 油 地 质 研 究 来 说 非 常 重 要 ,知 道 了 地 质 变 量 的局 部 变 化 和 某 特 定 方 向 的 地 质 变 化 特 征 ,才 可 以 指 导开 发 方 案 的 调 整 和 注 水 剖 面 调 整 等 。 为 此 引 入 了 变 异函 数 。变 异 函 数 是 地 质 统 计 学 所 特 有 的 工 具 ,是 进 行 地质 统 计 学 计 算 的 基 础 ,它 既 能 描 述 区 域 化 变 量 的 空 间结 构 性 ,也 能 描 述 其 随 机 性 。 在 实 际 工 作 中 ,实 验 变 异函 数 通 常 用 计 算 区 域 化 变 量 算 术 平 均 值 的 方 法 获 得 。为 了 查 明 孤 岛 油 田 西 区 试 验 区 馆 上 4 砂 组 河 流 相储 集 层 的 空 间 结 构 规 律 及 各 地 质 参 数 的 空 间 分 布 规律 ,首 先 对 原 始 数 据 进 行 了 一 系 列 统 计 分 析 ,利 用 该 区测 井 解 释 的 44 口 井 共 6 个 小 层 的 储 集 层 地 质 参 数 进行 了 统 计 分 析 ,作 出 了 相 应 直 方 图 、 散 点 图 。 从 直 方 图(见 图 1)上 可 以 看 出 ,该 区 储 集 层 的 孔 隙 度 参 数 近 似 正态 分 布 ,主 峰 值 为 36 %。由 于 区 内 井 数 相 对 较 少 ,特 别 是 仅 有 28口 井 有 含86石   油   勘   探   与   开   发            2000 年 12 月                                   27   6    图 1   试 验 区 孔 隙 度 直 方 图油 饱 和 度 解 释 结 果 数 据 ,因 此 ,计 算 变 异 函 数 的 难 度 较大 。 因 此 首 先 将 测 井 解 释 的 数 据 (孔 隙 度 、 渗 透 率 、 含油 饱 和 度 )进 行 空 间 坐 标 变 换 ,使 之 在 x 、 y 、 z 3 个 方 向都 变 换 到 0~ 100 之 间 ,从 而 使 数 据 间 的 相 关 关 系 增强 。 并 且 对 不 符 合 正 态 分 布 的 参 数 (渗 透 率 、 含 油 饱 和度 )进 行 正 态 变 换 ,使 之 符 合 正 态 分 布 。在 求 取 三 维 空 间 变 异 函 数 时 ,结 合 已 取 得 的 地 质认 识 ,选 择 河 流 砂 体 的 物 源 方 向 作 为 主 方 向 对 原 始 坐标 进 行 坐 标 变 换 ,按 40° 、 130° 和 - 110° 方 向 角 ,对 孔 隙度 和 经 正 态 转 换 的 渗 透 率 、 含 油 饱 和 度 求 取 三 维 变 异函 数 。在 本 次 研 究 中 计 算 了 原 始 数 据 变 异 函 数 、 正 态 转换 后 的 变 异 函 数 及 指 示 变 异 函 数 。 其 中 ,孔 隙 度 垂 向变 异 函 数 (见 图 2) 较 理 想 ,变 程 为 16m ,与 本 区 砂 体 平均 厚 度 相 当 。图 2   孔 隙 度 垂 向 变 异 函 数 图3   变 异 函 数 模 型 的 建 立模 拟 试 验 区 储 集 层 参 数 选 择 球 状 模 型γ ( h) =                     h = 0c 1. 5 0. 5 0   h — — — 长 度 , m ; a — — — 变 程 , m ; c — — — 基 台 值 ; — — 块 金 常 数 。4   建 模 方 法 比 较 及 三 维 模 型 建 立对 变 换 后 的 数 据 进 行 高 斯 模 拟 、 退 火 模 拟 和 指 示模 拟 的 比 较 研 究 。 比 较 时 ,将 部 分 井 的 数 据 从 原 始 数据 中 去 掉 ,再 进 行 模 拟 比 较 。 比 较 3 种 方 法 模 拟 结 果 ,指 示 模 拟 精 度 相 对 最 高 ,因 此 ,认 为 指 示 模 拟 方 法 是 本地 区 三 维 地 质 建 模 的 最 优 方 法 ,选 用 指 示 模 拟 法 建 立储 集 层 参 数 三 维 模 型 。建 立 100 × 100 × 100 网 格 节 点 (相 当 于 实 际 的13. 6m × 10. 6m × 0. 6m) 的 三 维 数 据 体 ,通 过 100 次 模拟 检 验 ,选 择 中 值 模 型 作 为 试 验 区 预 测 地 质 模 型 。 利用 三 维 建 模 软 件 ,建 立 显 示 储 集 层 参 数 空 间 变 化 的 三维 定 量 地 质 模 型 ,用 以 定 量 分 析 储 集 层 参 数 的 空 间 展布 、 隔 层 及 夹 层 分 布 以 及 储 集 层 的 非 均 质 性 变 化 情 况 。结     论通 过 以 上 研 究 ,主 要 有 以 下 认 识 :1 ,随 机 模 拟 的 基 础 是 求 准 变 异 函 数 ,准 确 的 变 异函 数 不 但 能 直 接 用 于 评 价 储 集 层 的 非 均 质 性 ,而 且 其准 确 程 度 影 响 模 拟 结 果 的 精 度 。2 , 强 调 地 质 约 束 ,必 须 在 充 分 认 识 地 质 规 律 的 基础 上 ,经 过 多 种 方 法 校 验 ,选 择 合 适 的 地 质 模 型 。3 , 由 于 随 机 模 拟 方 法 本 身 的 特 殊 性 和 地 质 条 件的 差 异 性 ,目 前 较 成 功 的 方 法 往 往 只 适 用 于 特 定 储 集层 实 例 ,因 此 模 拟 难 度 较 大 ,必 须 不 断 探 索 ,总 结 经 验 。4 , 只 有 把 随 机 模 拟 技 术 应 用 于 从 勘 探 到 开 发 的全 过 程 中 ,并 且 与 油 藏 数 值 模 拟 技 术 充 分 结 合 ,其 优 越性 才 能 充 分 发 挥 。总 之 ,随 机 建 模 技 术 涉 及 多 学 科 ,研 究 和 使 用 各 种随 机 模 拟 方 法 ,对 非 均 质 性 严 重 的 河 流 相 储 集 层 描 述意 义 特 别 重 大 。 需 要 多 学 科 研 究 人 员 协 同 攻 关 ,不 断探 索 ,为 油 藏 描 述 提 供 更 加 可 靠 、 精 细 的 定 量 地 质 模型 。参   考   文   献1   裘 怿 楠 ,陈 子 琪 . 油 藏 描 述 . 北 京 :石 油 工 业 出 版 社 , 张 一 伟 ,熊 琦 华 ,王 志 章 等 . 陆 相 油 藏 描 述 . 北 京 :石 油 工 业 出 版 社 , 作 者 简 介   孙 国 ,男 ,38 岁 ,高 级 工 程 师 ,在 读 博 士 研 究 生 ,从事 油 田 开 发 地 质 研 究 工 作 。 地 址 :山 东 省 东 营 市 聊 城 路 3 号 ,邮 政 编 码257015。收 稿 日 期   2000208211(编 辑 、 绘 图   郭 海 莉 )96    2000 年 12 月                   孙 国 等 :随 机 建 模 技 术 在 孤 岛 油 田 西 区 精 细 油 藏 描 述 中 的 应 用                          孤 岛 油 田 零 散 低 品 位 储 量 开 发 实 践 与 认 识 [刊 ]/ 毕 秋军 ,宋 书 君 . . . 石 油 勘 探 与 开 发 . 22000 ,27 (7) . 260~ 62孤 岛 馆 1 + 2 砂 层 组 零 散 分 布 于 整 个 孤 岛 油 田 ,是该 油 田 岩 性 2构 造 复 合 油 藏 的 产 层 。 在 依 靠 天 然 能 量的 常 规 试 采 方 式 下 ,影 响 该 砂 层 组 开 采 效 果 的 主 要 因素 有 :油 层 多 而 薄 、 储 量 分 散 、 油 砂 体 小 ;天 然 能 量 弱 ,单 井 产 能 较 低 ;成 岩 作 用 差 ,泥 质 含 量 高 ,水 敏 性 强 ,导致 油 层 在 开 采 过 程 中 出 砂 严 重 ,加 上 出 砂 粒 度 较 细 ,防治 难 度 大 。 为 了 获 得 该 砂 层 组 较 高 的 采 收 率 ,开 辟 了中 3028 先 导 性 注 水 开 发 试 验 区 ,优 选 了 馆 1 + 2 油 藏 注水 高 效 开 发 配 套 技 术 。 经 推 广 应 用 ,使 馆 1 + 2 油 层 的采 收 率 由 注 水 开 发 前 的 4. 2 %增 加 到 目 前 的 16. 3 % ,实 现 了 分 布 零 散 、 薄 层 、 出 砂 严 重 低 品 位 油 藏 的 高 效 开发 。 参 2 (毕 秋 军 摘 )主 题 词   孤 岛 油 田   注 水   采 收 率   油 藏 描 述  防 砂   采 油 速 度   注 采 系 统431 20000626孤 岛 油 田 中 一 区 聚 合 物 驱 油 井 见 效 特 征 及 影 响 因 素[刊 ]/ 蔡 燕 杰 ,赵 金 亮 . . . ∥ 石 油 勘 探 与 开 发 . 22000 ,27(6) . 263~ 64孤 岛 油 田 进 行 了 聚 合 物 驱 试 验 ,取 得 了 明 显 的 降水 增 油 效 果 ,注 聚 区 内 油 井 单 井 见 效 特 点 不 同 ,按 单 井含 水 的 变 化 划 分 为 4 种 类 型 :“ U” 字 型 ,单 层 生 产 ,油 层厚 度 较 薄 ,含 油 饱 和 度 高 ,具 有 含 水 下 降 幅 度 较 大 、 见效 时 间 长 、 累 计 增 油 量 高 、 见 聚 较 晚 等 特 点 ;“ V” 字 型井 ,多 出 现 在 油 层 厚 度 大 ,油 层 层 内 、 层 间 非 均 质 性 强的 区 域 ,其 含 水 下 降 幅 度 较 小 ,见 聚 早 ,且 大 多 见 效 同时 见 聚 ;“ W” 字 型 井 ,多 为 边 角 井 ,注 采 关 系 不 稳 定 ,含水 下 降 幅 度 小 ,增 油 量 较 差 ;不 见 效 型 ,受 水 驱 干 扰 大 ,未 见 增 油 降 水 效 果 。 每 种 类 型 的 影 响 因 素 不 同 ,主 要影 响 因 素 是 储 集 层 性 质 、 剩 余 油 饱 和 度 、 注 采 关 系 等 。图 1 表 1 参 2 (蔡 燕 杰 摘 )主 题 词   油 井   聚 合 物 驱   效 果   影 响   因 素0000627文 南 油 田 文 79 断 块 沙 二 下 亚 段 沉 积 微 相 与 开 发 效 果分 析 [刊 ]/ 侯 加 根 ∥ 石 油 勘 探 与 开 发 . 22000 ,27 (6) . 265~ 67以 沉 积 旋 回 研 究 为 主 ,辅 之 厚 度 法 、 等 高 程 法 、 多井 闭 合 法 等 ,在 进 行 时 间 单 元 划 分 和 对 比 的 基 础 上 ,分析 了 沉 积 微 相 和 砂 体 的 展 布 。 指 出 沙 二 下 亚 段 是 以 水下 三 角 洲 平 原 的 水 下 分 流 河 道 为 骨 架 ,控 制 了 主 力 油层 的 发 育 和 分 布 ,储 集 层 性 质 明 显 受 沉 积 微 相 控 制 。以 沉 积 微 相 为 主 线 ,查 明 了 储 量 动 用 状 况 和 油 田 水 淹规 律 ,指 出 沙 二 下 亚 段 各 生 产 层 储 量 动 用 程 度 不 均 ,水下 分 流 河 道 微 相 储 量 最 大 、 动 用 最 好 ,分 流 次 河 道 微 相次 之 ,天 然 堤 和 决 口 扇 微 相 虽 有 一 定 的 储 量 ,但 在 目 前技 术 状 况 下 基 本 没 有 被 水 驱 动 用 。 调 查 表 明 ,下 一 步动 用 储 量 潜 力 区 仍 然 在 水 下 分 流 河 道 和 水 下 分 流 次 河道 微 相 带 。 图 1 表 1 参 2 (侯 加 根 摘 )主 题 词   三 角 洲   沉 积 微 相   砂 岩 体   水 驱   开发 效 果   剩 余 油   文 留 油 田23   0000628随 机 建 模 技 术 在 孤 岛 油 田 西 区 精 细 油 藏 描 述 中 的 应 用[刊 ]/ 孙 国 ,张 兴 平 . . . ∥ 石 油 勘 探 与 开 发 . 22000 , 27(6) . 268~ 69精 细 油 藏 描 述 关 键 在 于 建 立 能 够 定 量 描 述 和 表 征油 藏 储 集 层 及 流 体 的 油 藏 地 质 模 型 。 孤 岛 油 田 西 区 馆陶 组 油 藏 属 于 河 流 相 沉 积 ,砂 体 分 布 零 散 ,横 向 变 化大 ,建 立 准 确 地 质 模 型 难 度 较 大 。 应 用 先 进 的 随 机 地质 建 模 技 术 ,确 定 了 孔 隙 度 、 渗 透 率 、 含 油 饱 和 度 的 三维 变 异 函 数 ,优 选 指 数 模 拟 为 最 佳 建 模 方 法 ,建 立 了 该区 储 集 层 参 数 三 维 地 质 模 型 ,较 好 反 映 了 储 集 层 参 数空 间 变 化 的 非 均 质 性 。 通 过 研 究 ,主 要 有 以 下 认 识 : ①随 机 模 拟 的 基 础 是 求 准 变 异 函 数 ,求 准 变 异 函 数 不 但能 直 接 评 价 储 集 层 的 非 均 质 性 ,而 且 其 准 确 程 度 直 接影 响 模 拟 结 果 的 精 度 ; ② 强 调 地 质 约 束 ,必 须 在 充 分 认识 地 质 规 律 的 基 础 上 ,经 过 多 种 方 法 校 验 ,选 择 合 适 的地 质 模 型 ; ③ 由 于 随 机 模 拟 方 法 本 身 的 特 殊 性 和 地 质条 件 的 差 异 性 ,目 前 较 成 功 的 方 法 和 实 例 往 往 只 用 于特 定 储 集 层 ,因 此 模 拟 难 度 较 大 ,必 须 不 断 探 索 ,总 结经 验 ; ④ 只 有 把 随 机 模 拟 技 术 应 用 到 从 勘 探 到 开 发 的全 过 程 中 ,并 且 与 油 藏 数 值 模 拟 技 术 充 分 结 合 起 来 ,其优 越 性 才 能 充 分 发 挥 。 图 2 参 2 (孙 国 摘 )主 题 词   随 机 建 模   油 藏 描 述   变 异 函 数   地 质模 型· 综 合 ·445   3 20000629胜 利 油 田 胜 海 地 区 馆 陶 组 上 段 油 气 藏 勘 探 中 的 地 震 方]7[  27   6                                                                 石 油 勘 探 与 开 发 · 中 文 摘 要          is an is by no of of of of in f 57062 , P. R. . S a 2000 , 27 ( 6 ) , 65267. by in it is of is of of is By of we a of is no in is is of in f of f et 57015 , P. R. . S u 27 ( 6 ) , 68269. to up be to of of is by in By we By we to of of it is 1) to is to an of of of (2) be on It to on (3) is to of we on It up 4 ) by be of in et ( 57022 , P. R. . S u a 2000 , 27 (6) ,70273. is In it is to of of in In on of of 1[    27   6                                                                                        
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