巖性氣藏地質建模研究—以蘇59區塊為例

杜 洋 歐陽誠 彭 宇 彭 湃

(中國石油川慶鉆探公司地質勘探開發研究院)

0 引言

蘇59區塊位于鄂爾多斯盆地蘇里格氣田西部，東接蘇20，北接蘇43區塊，區塊總面積為924km2(圖1)。屬為低孔、低滲、低豐度大面積分布的巖性氣藏，其主要特點為砂體大面積分布，有效砂體規模小，連續性、連通性差，呈透鏡狀分布，儲層非均質性強[1]。對有效砂體的分布規律預測及描述成為能否對蘇59區塊整體合理有效開發的瓶頸問題。在此背景下，通過對該區塊進行精細氣藏地質建模，為下一步的儲層評價和開發部署提供依據。

1 氣藏基本地質特征

蘇59區塊構造形態整體上為一由東向西傾的單斜，局部存在構造圈閉。據已鉆資料，工區氣藏的分布受構造控制不明顯，主要受砂巖的橫向展布和儲集物性變化所控制，屬于砂巖巖性氣藏。工區自下而上發育石炭系本溪組、二疊系山西組、下石盒子組、上石盒子組和石千峰組，總厚度700m左右。目的層段為盒8和山1段。發育由北向南展布的大型河流-三角洲沉積體系，儲集巖以中—粗粒石英砂巖為主，沉積相中對應于代表粗粒沉積的邊、心灘及河道亞相。儲層受沉積相控制，多層疊置、單儲層僅為5m～7m，非均質性強。盒8段儲層發育相對較連續較好但含氣性較差，山1段儲層呈現薄、多、散的特點，橫向上較難進行對比，含氣性較盒8段要好[2-4]。

圖1 蘇59區塊位置圖

2 建模要點

蘇59區塊為砂巖巖性氣藏，相變快，非均質性強。儲層主要分布于致密砂體中物性相對較好的“甜點” 部位，傳統的確定性沉積相平面約束+隨機屬性建模是否適合此類氣藏建模？

工區主要為河流相沉積，儲層主要發育于河道帶中，平面上河道擺動頻繁，縱向上砂體呈透鏡狀多期加積疊置，如何有效地表征砂體分布規律及規模，成為解決地質模型精度的主要問題(圖2)[5，6]。

3 建模思路

本次建模采用相控隨機建模，依托Petrel軟件采用三步建模法，即建立構造模型、巖相模型和物性屬性模型。通過井點的地質分層數據及地震解釋構造層面建立構造模型，通過定量地質知識庫內地質統計規律建立三維巖相模型，在巖相模型的約束下建立物性模型，最后進行模型的檢驗(圖3)。

建模之前包括對前期基礎數據準備。包括：目的層頂面構造數據、單井數據、分層數據、巖相劃分依據、原始測井曲線數據及解釋的孔、滲、飽數據。其它地質研究成果對隨機建模也具有重要意義，如定量地質知識庫的建立將為建模過程中變差函數的分析、模擬算法的優選、確定模擬體的幾何參數、檢驗模擬結果的可信度提供保證。

圖2 辮狀河沉積砂體剖面示意圖

圖3 蘇59區塊地質建模思路

4 建模流程

4.1 構造模型

由于蘇59區塊盒8段、山1段無斷層存在，因此運用盒8段頂部、山1段頂部、山1段底部三個地震解釋層位數據，通過對地質分層數據約束，對盒8段，山1段進行構造建模(圖4)。結合兩個層位平均厚度情況，將盒8段分為40個小層，山1段分為40個小層，小層厚度1m-3m，經過小層細分之后，網格的形狀與大小達到精細地質模型的要求[2]。

通過構造模型以及橫切工區構造剖面可以看出，工區構造繼承性較好，構造起伏小，基本無斷層發育，總體上呈現出西傾單斜的趨勢。

圖4 蘇59區塊構造模型

4.2 巖相模型

地質建模的最終結果為儲層屬性的三維分布模型，在沒有沉積相認識約束的條件下的氣藏地質模型與實際的氣藏可能會有很大的矛盾甚至不完全符合實際。為了更好的指導氣田開發，地質認識和沉積相約束下的建模則成為必然[3-6]。

現在常規的相控建模思路主要是以沉積相平面趨勢面(確定性) + 相內屬性建模的方法(隨機性)的方法，本工區沉積相研究主要根據三維地震相結合實鉆單井測井相標定，結合地質學家本身對區塊認識對工區的有利勘探區域進行的劃分。而本工區實際儲層地質特征為：經過漫長的地質沉積時期，平面上河流擺動劇烈且頻繁，垂向上數期河道砂體以透鏡狀層層疊置，加積，形成了一套大面積毯狀塊狀砂體沉積(圖5)。根據實際地質特征，本次建模選用的方法是以河道地質統計規律為依據的巖相建模 + 在巖相控制基礎上的屬性建模。

(1)單井巖相模型

本次巖相建模運用測井泥質含量曲線根據我們常規測井解釋標準劃分巖相，優點在于其縱向分辨率可以直接和0.125m采樣率的電測曲線進行對比，單砂體的連通性，砂體的尖滅都得到了良好的反映[7]。

劃分標準為：泥巖：Vsh>60%，細砂巖：40%

圖5 蘇里格地區砂體三維視圖

圖6 單井巖相模型

(2) 巖相建模約束條件

主方向的選取：根據對本工區的沉積相綜合研究結合本工區發育由北向南展布的大型河流-三角洲沉積體系的背景，對變差函數方位進行選取，盒8段：北偏西8°；山1段：北偏東6°。

巖相的控制條件主要通過砂體密度、旋回性、砂體寬厚比、砂體連續性和連通性等方面對巖相進行控制和約束。

根據選取工區東西部兩個典型剖面對巖相控制條件進行研究，選定的剖面均位于平均井距在800m左右的井網密度較密的井區，而且同一個剖面中均有好、中、差等各類型的代表性的井作為剖面模型的實際井，能夠更好的反映工區砂體的旋回性、砂體比例、配置關系及分布規律各種情況，在建模中也要符合這一規律(圖7)。

經過剖面分析：盒8段砂體普遍發育且連續，山1段砂體發育較為零散。旋回性上，盒8段砂體旋回集中在砂體下部，東部發育較西部要好。山1段砂體發育在層段的底部，中部部分區域發育，而上部基本上不發育砂體，呈現一個典型的正旋回的特征。

砂體密度為各小層內砂巖厚度與本小層厚度之比。根據該區統計砂體密度結果認為：盒8段主力儲層盒8下砂體密度64.5%，砂體連通性較好，多為疊置銜接型的砂體。山1段砂體密度27.5%，砂體連通性較差，多為孤立性的砂體。

通過寬厚比及砂體小層對比確定變差函數變程的選取：一定厚度的砂體在平面上展布有多寬是建模中的一個關鍵問題，決定變程函數參數的選擇，本次研究對寬厚比的選取借鑒了前人對砂質辮狀河的研究成果[8，9]。前人研究成果表明：辮狀河河道的寬厚比大致在30～100之間，結合對工區沉積相及地質統計分析，本次建模選取的寬厚比數據為60～80。根據對小層砂體厚度統計及對比：研究區內的盒8段主力儲層盒8下砂體厚度一般在15m～25m，單砂體寬度一般在900m～2000m之間左右，由于盒8段砂體廣泛分布。主方向砂體對比難以確定砂體分布長度，根據蘇里格地區開發早期某井區試井成果，盒8段砂體長度可達3000m～5000m。山1段儲層砂體厚度一般在8m～15m，單砂體寬度在480m～1200m之間，根據小層對比，山1段砂體長度2000m～3000m。

因此，本次建模變差函數變程選擇為：盒8段：主變程為4000；次變程為2000。山1段：主變程為3000；次變程為1200。

圖7 蘇59區塊典型剖面

(3) 三維巖相地質模型

根據選取的巖相建模條件，采用序貫指示算法對工區巖相進行建模。由巖相地質模型剖面圖，可以看出，能夠形成有效儲層的粗砂巖相通常以條帶狀的背景，發育成“斑塊條帶”狀，與該區河道的展布方向一致。砂體在南北順物源方向上具有較好的連續性，東西垂直物源方向連續性較差，粗砂巖相帶之間聯通程度較低，砂體寬度有限，大部分被泥巖相和中砂巖相所隔斷。垂向上，砂體多疊置成“千層餅”狀，反映出工區沉積時期辨狀河頻繁擺動所導致的砂體相互疊置現象(圖8)。

圖8 巖相地質模型橫切剖面圖

(4) 三維屬性地質模型

基于巖相的控制，利用單井地質模型所提供的數據，通過數據分析模擬井間各項屬性參數的分布，按三維空間分布位置進行地質統計的計算，分別對儲層的孔隙度、滲透率、含氣飽和度進行屬性地質模型(圖9)。屬性模擬的結果表明，工區物性參數非均質性較強，受相控十分明顯，物性分布較好的巖相主要為粗-中砂巖相，分布較好的區域為工區的東部和西南部區域，與該區地質認識相符。

根據三維地質屬性模型，依照蘇59區塊有效儲層劃分標準對工區的有效儲層砂體進行模擬。盒8段有效砂體呈長條帶狀分布，充分表現了辮狀河砂體沉積的特點，物性較好的區域以點狀分布在條帶狀砂體的內部，表明可能存在有河道內心灘沉積，為下步勘探的有力區域(圖10左)。山1段有效砂體在平面上多呈點，塊狀散布在工區內，反映出曲流河─三角洲沉積環境下的三角洲前緣水下分流河道沉積砂體在平面上呈點狀分布的特征(圖10右)。

通過對巖相，屬性和有效砂體三個方面建模結果分析表明：建模過程中選取的參數準確，地質模型與對該區的地質認識符合程度較高，反映了該地區構造簡單，砂體分布廣泛，而有效砂體連續性、連通性較差，呈透鏡狀分布，儲層非均質性強的地質特點。

圖9 三維屬性地質模型

圖10 有效儲層砂體分布圖

5 結論

(1) 蘇59區塊構造模型顯示：工區構造繼承性較好，起伏較小，基本無斷層發育，總體上呈現為西傾單斜的趨勢。

(2) 通過運用測井泥質含量曲線劃分了粗砂巖、中砂巖和泥巖三種巖相，建立單井巖相模型。

(3) 采用序貫高斯算法對巖相進行隨機建模，由模型可以得出，形成有效儲層的粗砂巖相南北向具有較好的連續性，東西向連續性較差，垂向上多疊置成“千層餅”狀。

(4) 基于巖相的控制的三維屬性地質模型表明，工區物性參數非均質性較強，受相控十分明顯，物性分布較好的巖相主要為粗-中砂巖相，區域為工區的東部和西南部，與該區地質認識相符。

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