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苏里格气田强非均质致密砂岩储层的地质建模

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里格 气田 强非均质 致密 砂岩 地质 建模
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苏里格气田强非均质致密砂岩储层的地质建模 *贾爱林 1 唐俊伟 1 何东博 1 嵇业成 2 程立华 1(1 中国石油勘探开发研究院, 北京 100083 ; 2 中国石油长庆石油勘探局, 陕西省西安市 710021)摘 要 : 苏里格气田属辫状河沉积, 具有特低渗、 强非均质性特征, 有效砂体呈孤立状分布在致密砂岩中 , 规模小且连续性、 连通性差。 气田密井网解剖区的实际建模表明, 采用小网格建立井组 ( 或局部 ) 地质模型, 有利于有效地表征储层强非均质性的特点 ; 通过辫状河沉积储层的专家研究经验、 露头观测和沉积物理模拟实验所形成的地质知识库来确定关键的建模参数, 并从多个实现中优选模型储量出现概率最大的作为地质模型的建模思路和方法, 可以较好地描述储层的复杂地质特点和强非均质性特征。关键词 : 苏里格气田 ; 低渗透 ; 强非均质性 ; 沉积露头 ; 地质建模中图分类号 : 文献标识码 : 储层具有特低渗、 强非均质性特征, 有效砂体多呈孤立状分布在致密砂岩中 , 约占整个辫状河砂岩总厚度的 35% ~40% 。 有效砂体规模小, 连续性和连通性差 [1] 。 国内外对在辫状河沉积储层建模方面已有比较成熟的技术和方法 , 功能强大的商业化软件也较多, 但建立这类储层可靠程度较高的三维地质模型仍具有较大的难度, 主要表现在 : ①气田有效砂体规模小, 空间叠置模式和分布规律十分复杂 ; ②在 800m 井距条件下仍不能定量统计有效砂体的地质特征参数 ; ③现有的地震储层预测技术还不能准确预测有效砂体的规模和分布。1 气藏地质特征( 1 ) 构造。 苏里格气田为一宽缓的西倾单斜构造,在单斜背景上发育多排北东—南西走向的低缓鼻隆, 幅度在 10 ~ 20m 左右, 构造对天然气聚集不起控制作用 。( 2 ) 地层划分。 气田目的层划分为盒 8 上 、 盒 8 下 、山 1 3 段 9 个小层, 其中盒 8 上 两 个小层、 盒 8 下 4 个小层、山 1 3 个小层 。( 3 ) 河道砂体分布。 苏里格气田为沼泽背景下的辫状河沉积, 整体呈南北向展布, 砂体钻遇率高 ( 多数大于 70%) , 连续性好, 呈大面积连片分布 [2] 。( 4 ) 有效砂体分布。 有效砂体为心滩主体和河道下部充填中的粗砂岩和含砾粗砂岩, 多呈孤立状分布在致密砂岩中 , 钻遇率多数小于 50% , 东西向延伸范围较小, 南北向具有一定的连续性, 总体来说规模小, 连续性和连通性差 [2] 。( 5 ) 储层物性。 储层经受了强烈的成岩改造, 有效储层以次生孔隙为主, 具有低孔、 特低渗特点, 孔隙度主要在 3% ~ 15% , 峰值为 7% ; 渗透率主要分布在( × 10 m 2 , 峰值为 10 m 2 。2 建模井组优选为了解剖有效砂体的叠置模式和分布规律, 在苏 6井区部署 12 口加密井 ( 图 1) , 至今生产约 3 年, 同时区内有 6 口老井, 生产约 4 年, 加密井组为解剖苏里格气田有效砂体的分布规律起到了十分重要的作用, 提高了对有效砂体的叠置模式和分布规模的认识。 相对来* 基金项目 : 国家重点基础研究发展计划 ( 973 ) 项目 ( 2005 和中国石油天然气股份有限公司科研项目 “苏里格相对高产富集储层分布规律研究” ( 000210020086 )。第一作者简介 : 贾爱林, 男, 教授级高级工程师, 主要从事油气藏描述和开发方案编制研究工作。收稿日期 : 2007 E T R O L E U M G E O L O G 007 年第 1 期 12说, 该井组动、 静态资料较丰富、 地质认识程度较高,是理想的建模区。 因此, 选取图 1 中虚线标出的部分作为井组建模区, 区内有生产井 18 口, 东西长 南北宽 5.0 面积为 。图 1 苏 6 井区 12 2 模网格系统苏里格气田有效砂体尺度很小, 主要呈长条形, 近南北向展布, 长度大于 600m , 宽 50 ~ 200m( 多数小于100m) , 网格尺寸过大 ( 超过 100m) , 有可能一个网格中包含多个有效砂体, 很难描述有效砂体的分布形态。 因此, 该气田不宜大面积整体建模, 适合选取井组、 采用小网格系统建立局部模型。 密井网解剖区网格系统为 :Δ x ( 东西向 )20m , Δ y ( 南北向 )50m , Δ z ( 纵向 )1m , 网格总数 548 × 100 × 132=7233600 。相在沉积体系中的比例根据沉积微相与有效储层的对应关系, 将微相归为 4 种类型 : 河道充填、 心滩 + 河道底部充填、 溢岸 +决口 + 堤岸、 泛滥平原。 各微相在沉积体系中所占的比例是辫状河沉积模拟的关键参数, 其取值对建模结果影响很大, 为了确保该数据具有代表性, 将统计范围扩大到整个苏 6 井区, 共包含 39 口井的信息 ( 表 1) 。道充填微相规模辫状河道的几何规模参数控制着河道的空间分布,从苏里格气田的地质认识程度来看, 统计出具有代表性的河道宽厚比参数仍有一定困难, 因此, 这里参考了国内外专家对砂质辫状河的研究成果, 同时借鉴了与该气田类似的山西大同砂质辫状河露头观测数据。国内外专家的研究成果表明, 辫状河砂体的宽厚比大致在 40 ~ 100 之间 [3,4] 。 山西大同砂质辫状河沉积表 1 各微相在沉积体系中所占的比例 of in 大同砂质辫状河露头河道规模统计表 of 该地区辫状河砂体的宽厚比在30 ~ 70 之间 ( 表 2) 。贾爱林等 : 苏里格气田强非均质致密砂岩储层的地质建模00713综合分析认为, 建模中苏里格气田河道微相的宽厚比取 30 ~ 70 比较合适。滩 + 河道底部充填微相规模心滩微相是苏里格气田有效储层的发育场所, 其几何规模参数直接决定了模型中有效砂体的发育程度和分布形态, 由于苏里格气田有效砂体叠置模式和分布规律的复杂性, 通过地质研究还不能对该参数进行统计, 因此, 该参数的确定综合了以下研究成果 :( 1 ) 修正等时试井解释。 气田有效砂体呈条带状分布, 单个砂体平均长 1800m , 宽 140m ; 采用多层模型解释, 单井控制有效砂体仍为条带状, 部分封闭, 部分开放, 宽 30 ~ 200m , 长度在 600m 以上。( 2 ) 密井网解剖的认识。 有效砂体以孤立状分布为主, 部分砂体切割相连, 在 800m 井距条件下, 3/4 以上的有效砂体为单井钻遇。( 3 ) 露头及沉积物理模拟。 山西大同露头观测资料也提供了砂质辫状河露头砂坝的数据, 心滩微相的宽厚比在 20 ~ 50 之间变化, 多数在 30 以下 ( 表 3) 。 同时以观测数据为基础, 进行了室内沉积物理模拟, 测得在不同时期心滩的长宽比在 2 ~ 5 之间变化 ( 表 4) 。 综合认为, 心滩的宽厚比取 20 ~ 30 , 长宽比取 2 ~ 5 。状河沉积储层模拟, 过程分为以下几步 :( 1 ) 地层构造。 苏里格气田构造相对简单, 平面上起伏不大, 建模中仅采用气井分层数据内插形成各小层顶面构造 [5] 。( 2 ) 沉积体系。 在构造模型和完钻井点的约束下,根据各微相的统计参数模拟生成各沉积微相的空间分布状态。( 3 ) 储层物性。 采用井点数据和相模拟结果为约束条件, 根据储层物性参数概率分布统计结果和变差函数, 建立孔隙度、 渗透率、 泥质含量的三维模型。( 4 ) 有效储层。 沉积相、 属性模型完成后, 根据气层识别标准, 将满足条件的所有网格单元设定为有效砂体。( 5 ) 模型粗化。 地质模型过于精细, 不适合于数模研究, 必须进行粗化, 在保证储量、 储层连续性、 储层物性分布基本不变的条件下, 减少网格数量。型可靠性保障措施针对苏里格气田的复杂地质条件, 采用以下 3 项措施以提高模型与实际地质体的符合程度 :( 1 ) 构造与沉积相的建模中, 均采用井点约束, 通过条件模拟来保证取样点的模型误差为零 [6] , 与地质认识保持很好的一致性 ;( 2 ) 沉积相、 储层物性参数的模拟中, 采用样品点数据的统计特征进行约束, 保证了模拟参数具有与样品数据一致的概率分布 ;( 3 ) 从多个实现中选择模型储量出现概率最大的实现作为地质模型。维地质模型输入建模数据体, 按建模过程逐步实施, 共完成了50 个实现, 模型储量分布在 ( × 10 8 m 3 ,概率最大的区间为 ( × 10 8 m 3 , 10 8 m 3 ( 图 1) , 对应的最佳实现号为 44 , 该实现被确定为目标地质模型。沉积相模拟结果显示, 平面上, 由于辫状河道的多期摆动和相互叠置, 河道微相呈大面积连片分布, 连续性较好 ; 而心滩微相则多呈长条形, 孤立分布于河道中, 南北向具有一定的连续性, 而东西向连续性差, 心滩与心滩之间连通程度非常低, 并且宽度有限 ( 图 3) 。 连井剖面上更清楚地反映了这一点 ( 图 4) , 这些与地质认识和气井动态所反映的特征是一致的, 说明沉积相建表 3 大同辫状河露头砂坝规模统计表 of 辫状河沉积模拟砂体几何形态特征 of in 他参数储层物性模拟主要受各微相储层物性分布的控制,建模中由实际钻井资料统计确定。有效砂体的模拟是在相模型、 属性模型的基础上,通过两个限定条件来模拟 : ①沉积相研究认为, 只有心滩和河道底部沉积才能形成有效储层, 建模中, 有效储层必须是心滩微相。 ②根据测井气层识别标准, 有效砂体孔隙度 Φ 大于 5% , 泥质含量小于 40% , 在模型中, 满足这两个条件才能划分为有效层。4 模过程建模采用挪威 司开发的 件进行辫石油地质 P E T R O L E U M G E O L O G 007 年第 1 期 14图 3 第 6 of o.6 河道充填 ; 2 —溢岸 + 决口+堤岸 ; 3 —心滩+河道底部充填 ;4 —泛滥平原图 4 河道充填 ; 2 —溢岸 + 决口+堤岸 ; 3 —心滩+河道底部充填 ;4 —泛滥平原图 5 第 6 o. 6 of of in 钻井成功率相对较低的真正原因。沉积相、 属性、 有效砂体等几个方面的建模结果分析表明, 建模过程中所选取的参数是正确的, 采取的保障措施是有效的, 地质模型与实际地质体符合程度较高, 反映了气田的复杂地质特点和强非均质储层特征。型的粗化与拟合地质模型不适合直接用于数值模拟研究, 有必要通过粗化来减少网格数量。 分析认为, 密井网解剖区的模型粗化应该满足 : 储量基本不变, 储层的连通性和连续性基本不变、 模型节点数量满足数模的要求。 要保证这 3 个条件, 模型粗化比较困难。 通过多种粗化方案的对比, 认为在平面上保持原网格系统不变, 垂向上以自然地质分层为网格单位比较好, 按此方案, 粗化后模型的有效节点数为 926273 。粗化模型储层物性参数分布显示, 粗化模型基本上保留了原地质模型物性参数的分布趋势, 反映了储图 2 50 he of 0性模拟结果显示, 储层物性参数非均质性很强,而且受相控十分明显, 心滩微相物性较好, 河道微相次之 ( 图 5) , 这一点也与地质认识是一致的。有效砂体模拟结果显示, 有效砂体的分布规律性不明显, 基本是比较孤立的成因单元单独分布 ( 图 6) ,贾爱林等 : 苏里格气田强非均质致密砂岩储层的地质建模00715图 7 粗化模型第 6 o.6 of of 图 7); 同时, 粗化后的模型地质储量基本不变, 为 10 8 m 3 , 绝对误差为 10 8 m 3 , 相对误差为 。但粗化过程在一定程度上改变了有效砂体的连通性和连续性, 如图 8 所示, 有效砂体 1 和有效砂体 2 经过纵向粗化压缩后, 将连成一体, 连续性和连通性发生变化。 为此, 采用了密井网解剖区 18 口井的生产数据进行历史拟合, 对模型做进一步的修正, 提高粗化模型的可靠程度。5 结 语苏里格气田有效砂体的规模小、 叠置模式复杂, 采用小网格建立井组 ( 或局部 ) 地质模型, 有利于有效地表征储层强非均质性的特点。对强非均质性辫状河沉积储层而言, 开发早期的地质研究很难确定各微相的几何形态参数, 该类储层的建模难度较大。 通过辫状河沉积储层的专家研究经验、 露头观测和沉积物理模拟实验所形成的地质知识库来确定关键的建模参数, 并从多个实现中优选模型储量出现概率最大的作为地质模型的建模思路和方法,比较适合于该类储层的建模。 苏里格气田密井网解剖区的建模结果显示, 模型可以较好地描述储层的复杂地质特点和强非均质特征, 与实际地质体基本相符。参考文献[1] 何东博 , 贾爱林 , 田昌炳 , 等 . 苏里格气田成岩作用及有效储集层成因 [J]. 石油勘探与开发, 2004,31(3):69 ~ 72[2] 唐俊伟 , 贾爱林 , 何东博 , 等 . 苏里格低渗强非均质性气田开发技术对策探讨 [J]. 石油勘探与开发 ,2006,33(1):107 ~ 110[3] . of in in 993 :135 ~ 174[4] 裘怿楠 . 低渗砂岩油藏开发模式 [M]. 北京 : 石油工业出版社, 1997[5] 郭燕华, 袁士义, 宋新民 . 提高辫状河流相砂体储集层骨架模型精度的新方法 [J]. 石油勘探与开发 ,2004,31(11):110 ~ 112[6] 李元觉, 李跃刚, 卢涛 . 三角洲平原网状河砂体的地质概念模型及修正 [J]. 石油勘探与开发 ,2002,29(5):69 ~ 70,73(上接第 11 页)参考文献[1] 黄汲清, 任纪舜, 姜春发, 等 . 中国大地构造基本轮廓 [J]1997,(2):117 ~ 135[2] 王鸿桢 . 中国古地理图集 [M]. 北京 : 地图出版社, 1985[3] 朱夏, 徐旺 . 中国中新生代沉积盆地 [M]. 北京 : 石油工业出版社, 1990[ 4] 王尚文, 等 . 中国石油地质学 [M]. 北京 : 石油工业出版社,1983[5] 田在艺, 张庆春等 . 中国含油气沉积盆地论 [M]. 北京 : 石油工业出版社, 1997[6] 邱中 建 , 龚再生 . 中国油气勘探 [M]. 北京 : 石油工业出版社、 地质出版社, 1999[7] 杨俊杰 . 鄂尔多斯盆地构造演化与油气分布规律 [M]. 北京 :石油工业出版社, 2002[8] 包茨 . 天然气地质学 [M]. 北京 : 科学出版社, 1988石油地质 P E T R O L E U M G E O L O G 007 年第 1 期 16
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