三維地質建模技術在歧南凹陷K 50區塊的應用

徐偉楊艷黃健全

1.西南石油大學石油工程學院 成都 610500

2.大港油田勘探開發研究院 天津 300280

3.西南石油大學教授 成都 610500

一、工區概況

K50區塊位于河北省黃驊市王徐莊、扣村、羊三木之間，處于歧南凹陷（黃驊坳陷中最大的生油凹陷—歧口凹陷的南部）的西斜坡帶上，油氣來源十分充足。研究目的層為Es3，油氣藏分布受構造和巖性雙重作用控制，儲層主要是以濱淺湖相水下扇沉積為主[1]，物性屬于中孔中滲。

從地層上看，目的層Es3沉積了一套以碎屑巖為主加少量碳酸鹽巖的湖成巖體，由凹陷區向孔店—羊三木凸起區超覆減薄尖滅，物源方向為東北方。巖性為深灰色泥巖與灰褐色含礫不等粒砂巖、淺灰色細砂巖、泥質砂巖互層，具有三套正旋回沉積特征，因此按沉積旋回劃分為三套砂組。

二、地質建模

1.建模流程

本次建模的流程是首先根據鉆井資料、測井資料、地質資料以及生產動態資料，建立地層對比剖面，核實分層數據，進行測井資料的二次解釋以確定劃分巖相的標準，再建立平面和垂向網格系統，確定網格節點，據此建立構造模型，根據井資料計算變差函數并進行擬合，建立起巖相模型，最后應用克里金方法、變差函數及序貫高斯的方法預測井間儲層參數，建立儲層的各種屬性模型[2]。

2.構造建模

構造模型由斷層模型和層面模型組成，斷層模型采用現有地震解釋的斷層數據進行修改校正后得到，圖2為K50區塊三維構造模型，圖中顯示在工區內發育有K50井南斷層，走向近東西，它對K50井區的構造和油氣聚集具有控制作用。此外還發育有K50井北斷層，走向近東西，發育時間相對較短，對本區的構造及油氣聚集也起到了一定的控制作用。

為真實反映各小層及其整個儲層在平面上和縱向上的變化，對小層構造模型內部進行網格單元的細劃分，平面網格步長為32米×32米，網格數達到2萬。縱向Es31沙組按8米一個網格進行劃分，共劃分4個網格，這樣的網格劃分方案既保證了計算精度，又充分考慮了計算機的承受能力[3]。由該構造模型可以看出Es3地層向西變薄，向東逐漸加厚。

圖2 K50區塊三維構造模型

3.巖相建模

巖相模型的建立是以目的層位各種巖性的含量作為總體控制，之后通過調節變程、基臺值等參數擬合某一方向上的變差圖得到擬合曲線，最后應用序貫指示方法建立起來的[4]。

圖3為K50區塊三維巖相模型（圖中灰色為泥巖、黃色為砂巖、綠色為礫巖），垂向上，K50區塊Es3上部砂巖較發育，連續性好，在西部出現砂巖尖滅現象，其間摻雜有部分泥巖和礫巖；平面上，該區塊Es31整體呈平面展布，該層砂巖整體厚度較大，尤其在K47與K50井之間呈現高值；雖然Es31地層厚度向西逐漸變薄，但砂巖的百分含量卻普遍較高。向北方向由于砂巖厚度變薄，而使該處砂巖百分含量呈現局部低值。

該區塊沉積環境為水下扇沉積，特點為儲層非均質性強，從扇根、扇中到扇緣，礫巖含量逐漸減少，砂巖含量在扇中呈現高值，泥巖含量逐漸增多，這種特點和圖中巖相模型的成果十分接近，說明建立的巖相模型效果顯著，所建模型也為進一步的儲層分布研究和屬性建模提供了可靠的基礎。

圖3 K50區塊三維巖相模型

4.屬性建模

屬性建模包括孔隙度、滲透率和含油飽和度建模，屬于連續型變量建模。本次屬性建模是在巖相模型和測井解釋共同控制下建立起來的，因此儲層參數分布與沉積巖性分布有較好的相關性[5]。

圖4為K50區塊Es31孔隙度模型，該區塊油藏油層孔隙度平均為17%左右，滲透率平均為85毫達西左右。孔滲發育的高值區在K50井和K48X1井之間，局部滲透率可達1000毫達西以上；圖5為K50區塊Es31含油飽和度模型，含油飽和度也主要在K50井以及K48X1井之間的條帶上出現高值，大致在40%-70%之間，在K51井和K47井附近含油飽和度較低。K50區塊儲層物性為中孔中滲，由于受到沉積作用影響，孔滲等參數在空間上變化大，而含油飽和度的空間差異性則受到沉積作用、構造作用和油氣差異聚集的共同影響。

圖4 K50區塊Es31三維孔隙度模型

圖5 K50斷塊Es31三維含油飽和度模型

三、三維地質建模技術在K50區塊的應用

1.儲量計算與評價

本次儲量計算首先以隨機建模得到的砂巖厚度分布圖為背景，指導有效厚度等值線的勾繪，也就是說依據有效厚度和砂巖厚度之間內在的聯系，按照砂體展布趨勢確定有效厚度的展布；然后以三維空間上的網格為儲量計算的基本單元，利用每個網格賦有的相類型、孔隙度值、含油飽和度等參數采用容積法計算地質儲量。因為在計算過程中充分考慮了儲量參數的三維空間變化，所以用這種方法計算的地質儲量與現有的地質認識相符合，且誤差小于5%，這也說明該模型可靠性強，可以作為該區塊滾動開發的地質基礎。

為評價各油層儲油性能，利用儲層的有效厚度、孔隙度、含油飽和度三者的乘積代表油層儲能，并定義為油層儲能參數，該數值的大小，代表油層儲量豐度，數值越高則儲量大。以K50區塊Es31為例，在K50井周圍儲量豐度值較高，是主要的產油區；其它區域（包括K51井在內）儲量豐度值較低，近似于零值。K48-2井和K48X1井處儲量豐度值偏低，而在K47井處儲量豐度值很低。在K50區塊的中部，儲量豐度值較高。由于區塊受到沉積和斷層的影響，儲層非均質性嚴重，油氣差異性聚集明顯，因此在儲量豐度值高的區域布井是油井獲得高產的重要條件。

2.油氣有利聚集區域預測

根據完成的各種砂巖層、油層平面剖面和三維圖件，結合實際動態生產情況，可以對下步油田開發有利井區進行預測。預測時所用的主要參數是油層砂巖厚度和油層含油飽和度，采用隨機建模方法進行井間及其周圍無井地方屬性值的預測。對上述油層砂巖厚度和油層含油飽和度屬性模擬結果進行隨機過程不確定性分析，利用各種屬性的平均值圖進行預測分析。

通過綜合分析，圖6中紅框中的區域為油氣的最有利聚集區。原因之一是該處具有較高的含油飽和度；二是該處具有一定的砂巖厚度，并且通過不確定性分析得知該處的模型數據比較集中，也就是確定性程度高。

油氣有利聚集區的預測不僅可以生動、直觀的顯示出油氣最可能的富集區，為井位部署提供參考，也有助于加深對該區塊乃至其他同類區塊的地質認識水平。

圖6 K50區塊Es31有利目標區預測圖

結論

1.建立了形象、直觀的三維構造模型，對地層展布、層面構造形態、斷層特點及其對油氣的控制有了較明確的認識。

2.三維巖性模型有助于對工區巖性分布的認識。砂巖分布除K50區塊的Es31連片厚層狀分布外，其它各層巖性交替出現，橫向連續性差，非均質性嚴重。對巖性模型的研究和對多種屬性的平面剖面和三維表征，有助于對其沉積體系的再認識。

3.計算了K50區塊的油氣儲量，并進行了儲量評價，評價認為該區塊雖然非均質性強，但在一些可控的區域內儲層物性好、砂體厚度大、含油飽和度高，可以作為下一步開發的有利區塊，最后對這些有利區塊進行了預測，為該區塊的滾動開發提供了地質基礎和依據。

[1]毛寧波，范哲清，李玉海，等.歧南洼陷西斜坡灘壩砂隱蔽油氣藏研究與評價[J].石油與天然氣地質，2004，25（4）：455～461.

[2]張明功，任孟坤，郭勇軍，等.儲層建模在濮城油田油藏描述中的應用[J].斷塊油氣田，2009,16（1）：48-50.

[3]趙坤山，孫衛霞，侯立君，等.油藏研究一體化軟件平臺在K49-K50地區的應用[J].內蒙古石油化工，2008,7:99-101.

[4]吳勝和.儲層表征與建模[M].石油工業出版社，2010：399～404.

[5]張淑娟，黃杰，崔剛，等.地質建模技術在路70巖性油藏中的應用[J].石油天然氣學報（江漢石油學院學報），2011，33（7）：50-53.