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超稠油水平井区三维地质随机建模研究

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油水 平井区 三维 地质 随机 建模 研究
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收稿日期 :1999205226作者简介 :徐守余 (1968 - ) ,男 (汉族 ) ,江苏东台人 ,讲师 ,硕士 ,从事油藏描述及地质统计学方面的研究。文章编号 :100025870 (2000) 0120057203超稠油水平井区三维地质随机建模研究徐 守 余(石油大学石油资源科学系 ,山东东营 257062)摘要 :针对辽河油田杜 84 区块兴隆台油层兴 6 组超稠油开发试验区近源水下扇沉积的地质特点 ,研究了本区储层地质概念模型和油层分布特征及原油富集的控制因素 ,利用随机模拟方法建立了水平井区储层参数定量三维地质模型。利用该模型可以准确地研究砂体的纵、横向分布规律及连通性、储层物性的空间分布规律、储层内部的非均质性 ,并能提供可靠的定量数据。同时 ,利用三维地质模型还可以准确地模拟稠油泄油的方向与通道 ,从而有效地指导油田注采方案的调整和实施。关键词 :三维地质模型 ;稠油 ;水平井 ;储集层描述 ;随机建模中图分类号 : 9     文献标识码 :进入 20 世纪 90 年代 ,油藏描述向定量建模和精确预测的方向发展 ,因而 ,必须采用一系列定量化的研究手段 ,更加精确地描述地下储层物性的空间分布及储层的非均质性特征 ,建立一个精细的定量储层地质模型 \[1~ 3 \]。三维随机建模以地质统计学为基础 ,综合岩心分析、测井解释、地震勘探成果、生产动态资料及野外露头等多种资料 ,按地质特征和统计规律对沉积相单元、流动单元以及储层参数的空间分布等进行模拟 ,最终建立一套随机模型 \[4 ,5 \]。本文根据这一原理对辽河油田杜 84 区块兴隆台油层兴 6 组超稠油水平井开发试验区进行三维随机建模研究。1  储层地质概况辽河油田稠油及超稠油资源相当丰富 ,主要分布在西部凹陷西斜坡的曙一区、齐 40 区块及千 12区块 ,其中曙一区兴隆台油层为主要超稠油储层。为使超稠油资源形成大面积的工业开采规模 ,选择曙一区杜 84 区块作为开发试验区 ,将兴隆台油层兴6 组作为试验油组来研究储层地质规律和开采措施。杜 84 区块位于西部凹陷西斜坡的中段 ,西与杜68 区块相连 ,北、东、南均有断层与其他区块相隔 ,为一完整断块。杜 84 区块兴隆台油层兴 6 组构造形态为近北东 —南西向的鼻状构造 ,两翼地层倾角不对称 ,北东翼地层倾角稍缓 (约 6° ) ,南西翼地层倾角稍陡 (约 8° ) 。其中兴 6 组为近源水下扇沉积的厚层块状油藏 ,单层厚度一般大于 5 m。为了更直观地研究超稠油的地下储层及开采特征 ,在本区设计钻探平 1 井和平 2 井两口试验水平井 ,其中上部平 1 井为注汽井 ,下部平 2 井为稠油开发井。目前 ,钻遇杜 84 区块兴 6 组油层的井已达300 余口 ,其中取心井 4 口 ,岩心长 513. 2 m ,岩心收获率为 79. 5 %。因此 ,可利用岩心资料、测井资料及其他资料来建立水平井区的地质概念模型。1. 1  地层格架及沉积相特征根据岩心观察的泥岩分布稳定程度及旋回组合特点 ,可将兴 6 组自上而下划分为 5 个砂岩组 ,并在测井分层的基础上建立研究区地层格架模型。岩心和综合测井相分析结果表明 ,区内主要发育扇端 —扇中亚相及湖湾亚相 ,其中扇端 —扇中亚相发育有水道、水道间湾、水道边缘 3 种微相。区内未见扇端叶状体 ,水道微相较为发育。1. 2  砂体展布特征兴 6 组扇砂体的展布自下而上逐渐由北向南伸展 ,沉积初期 (5、 4 砂岩体 ) 的高密度重力流所携带的碎屑较少 ,加之高地的影响 ,仅在区内中北部形成较小规模的扇砂体 ,后期逐渐形成较大规模扇砂体2000 年  第 24 卷第 1 期         石油大学学报 (自然科学版 )of        24   12000© 1995o., 图 1) 。砂体平面展布呈扇形 ,剖面呈块状和透镜状 ,沉积序列自下而上为水下泥质流 →高密度浊流→砾质碎屑流的组合顺序。图 1  兴 6 组扇砂体等厚图1. 3  储层特征由于埋藏浅 、成岩作用弱、胶结疏松 ,且胶结物含量低并以泥质胶结为主 ,兴 6 组储层具明显的溶解作用 ,沉积相的展布基本控制了储层特征。岩石矿物成分成熟度低 ,结构成熟度低。储层物性好 ,孔隙度大 ,平均为 23. 5 % ;渗透率高 ,平均为 0. 812~1. 68μ 纵向上具上高下低的特点 ,粘土矿物以蒙脱石为主 ,储层非均质严重。由于砂体发育程度不同 ,砂体连通性差异较大 ,平面上储层渗透率差异大。比较而言 ,3 砂组平面非均质性相对弱一些。 在垂向上 ,层间非均质性和层内非均质性亦相当严重 ,层内非均质性以正韵律和反韵律段储层非均质性较强 ,而均质段的非均质性较弱 (表 1) 。由于层间纵向不同沉积相带砂层的叠复 ,造成渗透率差异 ,从而使层间非均质性较强。表 1  层内非均质参数粒序特征 孔隙度 φ / % 渗透率 k/μ 异系数 突进系数均质段 27. 2 2. 10 0. 54 2. 50正韵律 23. 5 1. 20 0. 84 3. 05反韵律 22. 6 1. 45 0. 82 3. 251. 4  流体性质杜 84 区块兴隆台油层原油密度大 、粘度高 ,纵向上具有上稠下稀的变化趋势 ,兴 6 组的原油性质好于上部油藏 ,原油密度为 0. 965~ 1. 01 g/ 原油粘度为 16~ 103. 3 s ,含蜡量为 3. 2 %左右 ,凝固点为 36 ℃ ,是典型的稠油。地层水为碳酸氢钠型 ,总矿化度为 2. 7 g/ L 。2  油层分布特征及原油富集控制因素杜 84 区块兴 6 组油层埋藏深度为 730~ 850m ,含油井段为 60~ 120 m ,最大单井有效厚度为103. 5 m ,平均单井有效厚度为 51. 2 m。区块北部和中部较厚 ,东南和西南两侧较薄。水平井设计在杜 84 区块的北部中间部位 ,处于最有利部位。兴 6组油层的单层厚度大 ,最大单层厚度可达 38. 8 m ,一般单油层厚度为 5. 6~ 30. 5 m ,其中单油层厚度 10 m 的地层占 78. 7 %。虽然某些局部地区的油层在纵向上发育有灰褐色泥岩隔夹层和物性夹层 ,但在总体上是一个大连通体 ,油层连通程度可达100 %。杜 84 区块兴 6 组原油富集程度受多种因素控制 ,兴 6 组的构造形态为从北西向南东倾斜的单斜构造 ,上倾部位由于断层遮挡形成了油气聚集与保存的有利条件 ,构造高部位含油井段长 ,油层厚度大。同时 ,兴 6 组油层发育程度是受砂体发育程度控制 ,构造低部位只要砂体发育好 ,油层同样发育。另外 ,兴 6 组油层含油饱和程度受岩性控制 ,泥质含量越高则含油饱和程度越低。3  三维地质随机建模方法根据杜 84 区块兴 6 组水平井区特点 ,选择退火随机建模方法 ,建立三维地质模型。随机建模首先要考虑模拟结果的总体空间结构特征和统计特征 ,可以在一定的条件控制下 ,按统计规律模拟产生出具有推测性的一系列等概率的可能·85· 石油大学学报 (自然科学版 )                 2000 年 2 月© 1995o., [3 \],供地质学家们分析选择。退火模拟方法 \[1 ,2 ,4 \]是一种较新的储层建模方法 ,它可用来对连续的变量或范畴变量的各种地质变量进行随机计算。应用退火模拟方法进行模拟的一般步骤如下 : ①将条件数据置于最近的网格节点值来产生一个初始图像 ,序贯成对交换非条件网格节点位置处的数据值 ; ②计算目标函数 (实验变异函数和理论变异函数的平均平方差 ) ,如果目标函数减小 ,则接受该交换直到进一步的交换不能使目标函数降低或达到预设计次数。但并不是所有的目标函数增大的交换都被拒绝 ,它由一个随时间下降的温度函数来控制。由于本区钻井较多 ,应充分利用测井资料 ,并结合岩心观察中泥岩分布的稳定性和旋回组合特点对兴 6 组 5 个砂岩组进行精细地层划分和对比 ;平面上以取心井为基础 ,应用自然电位、微电极等曲线 ,采用点、线、面相结合的对比方法 ,从而获得砂岩组的精细地层对比数据。由于本区内没有断层 ,整体发育为一单斜构造 ,因此构造格架主要反映埋深的变化。在地层划分和对比的基础上 ,应用克立格插值法逐层作出 5 个砂岩组的顶、底界面构造图 ,同时把每个砂岩组的顶、底作为网格单元 ,建立本区地层格架模型。在建立三维地质模型中 ,重点要建立储层参数定量模型。只有准确了解储层参数在地下的准确分布规律才能正确指导开发方案的实施和调整 ,以及为油藏数值模拟提供准确的定量地质模型。针对杜84 区块兴 6 组超稠油储层的实际地质情况 ,采用退火模拟方法建立了该区储层参数模型。杜 84 水平井试验区有各类钻井约 30 余口 ,并对所有井进行了测井解释 ,其中兴 6 组地层厚度为80~ 140 m ,因此选用测井解释的储层参数来建立储层参数模型。首先对测井解释结果进行重复采样 ,采样间隔取为 0. 25 m ,然后利用退火模拟方法对所有采样数据进行三维网格化 ,得到三维数据体并在工作站上进行三维可视化 ,从而建立起储层参数三维可视化定量地质模型。4  应用效果应用退火模拟方法对所得的三维数据体进行了计算 ,利用工作站对三维模型进行了可视化研究 ,从而直观地了解地下储集砂体的纵、横向变化情况及储层参数的空间分布规律 ,进一步加深对本区地质概况的认识。根据模拟获得的孔隙度参数三维数据体所切的过水平井的纵向剖面模型 (图中黑色曲线为水平井轨迹 )如图 2 所示。从图上可以看出 ,水平井基本在砂层中穿过 ,水平井周围的储集砂体侧向连通状况良好 ,储层物性较好 ,储层非均质性较弱 ,从三维模型图上可以清楚地看出稠油泄油的通道畅通。这一结果得到油田生产实践的验证 ,平 1 井注汽 ,平 2 井采集 ,日产量得到显著提高 ,从而进一步说明了三维地质模型的准确性。图 2  水平井孔隙度参数模拟结果剖面模型(下转第 63 页 )·95·第 24 卷  第 1 期       徐守余 :超稠油水平井区三维地质随机建模研究© 1995o., 图 2) 是常见的循环热对流方式 ,致使砂层中上部沉淀了粘土矿物和少量石英 ,碳酸盐矿物溶解 ,次生孔隙发育 ,储层的渗透性变好 ;在砂层底部碳酸盐胶结物增多 ,孔隙被充填 ,储层物性变差。这种自生矿物析出方式和次生孔隙发育特征与油气勘探实际情况相符。如在永安镇油田埋深 3 000 m 以下的沙四段砂砾岩储层中 ,层内相对高渗段位置一般处于砂层的中部和中上部 (隋淑玲等 ,1993) 。由岩石薄片鉴定和扫描电镜观察发现 ,砂层中上部自生石英和石曲次生加大现象较为普遍 ,砂层底部碳酸盐胶结物明显增多 ,物性变差。由于东营凹陷北部陡坡带砂砾岩成分成熟度较低 ,因而普遍发生石英加大现象 ,生成的自生石英所需的地层水远远超过了整个地层所能提供的地层水量。这说明在此过程中地层水的循环是较重要的。图 2  东营凹陷下第三系深层碎屑岩薄板状循环热对流成岩模式3  结束语地层水化学性质和循环热对流运动方式是影响深部碎屑岩储层成岩作用的重要因素 ,它们不但影响成岩作用的演化 ,还控制了成岩矿物在储层中析出的位置和次生孔隙的分布特征。关于深埋藏地层成岩作用的影响因素方面的研究 ,还需进行大量的工作 ,尤其须加强成岩作用的模拟实验。参考文献 :\[1 \]  , A. of in of J \]. 6 , 1979 :175~ 208.\[2 \]  C , J , S , et [ J \]1989 ,73(1) :1~ 23.\[3 \]  王世谦 ,何生编译 . 有机质在沉积物成岩中的作用 \[J \]1993 ,12 (4) :27~ 33.\[4 \]  G. 硫酸盐 —烃类成岩氧化还原反应的若干问题 \[A \]. 1987 ,梅博文译 . 储层地球化学 \[ C \]1982.\[5 \]  彭大钧 ,李仲东 ,刘兴材 ,等 . 济阳盆地沉积型异常高压带及深部油气资源的研究 \[J \]1988 ,9 (3) :9~ 17.(责任编辑  刘艳荣 )(上接第 59 页 )参考文献 :\[1 \]  . of to J \]. 8415 , 1994 ,547~ 561.\[2 \]  , . G. [ J \] 1990 ,74(5) :774~ 776.\[3 \]  H , . [J \] 1990 ,(2) :404~ 412.\[4 \]  V , G. of to [ J \]. 1991.\[5 \]  穆尤新 . 建立定量储层地质模型的新方法 \[J \]1994 , (4) :82~ 86.(责任编辑  刘艳荣 )·36·第 24 卷  第 1 期     袁静等 :水介质的化学性质和流动方式对深部碎屑岩储层成岩作用的影响© 1995o., u S F 3D 2000 ,24( 1) :57~ 59of at in u 84A u 84 is by of in as as of of is of in 3D X u S m S f et he w on r at et et 257062) .Y F F N F N 2000 ,24( 1) :60~ 63of in in of of of of of of in of to of in As of in f Y f em h. D of f 999. S he w on r at in et 257062) .L u , Y u a F N F N 2000 ,24( 1) :64~ 68 in a in of II I in an of or of in a OM of of in of OM of of is of O EP PI of of of at of J ·  of 24   12000© 1995o.,
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