三維地質(zhì)建模在蘇里格氣田水平井地質(zhì)導(dǎo)向中的應(yīng)用

范　曄，田偉杰，高　陽(yáng)，王　菁（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第一采氣廠，寧夏銀川　750006）

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三維地質(zhì)建模在蘇里格氣田水平井地質(zhì)導(dǎo)向中的應(yīng)用

范曄，田偉杰，高陽(yáng)，王菁
（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第一采氣廠，寧夏銀川750006）

摘要：蘇里格氣田2014年已全面進(jìn)入穩(wěn)產(chǎn)階段，三維地質(zhì)建模技術(shù)能夠通過水平井地質(zhì)導(dǎo)向，為提高水平井單井采收率起到積極作用。本文以桃X區(qū)塊工廠化井組為例，重點(diǎn)分析了區(qū)塊中井資料的可靠性，并查閱文獻(xiàn)及參考鄰區(qū)心灘、河道分析統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，運(yùn)用多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)隨機(jī)算法實(shí)現(xiàn)了多個(gè)沉積相模型，并優(yōu)選最合理的相模型為控制條件，建立三維GR體模型進(jìn)行隨鉆分析。通過實(shí)例分析認(rèn)為，以確定性建立訓(xùn)練圖像，多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)隨機(jī)算法的建模方法更適合井組水平井地質(zhì)導(dǎo)向。

關(guān)鍵詞：蘇里格氣田；地質(zhì)建模；水平井；地質(zhì)導(dǎo)向

三維地質(zhì)建模作為油氣藏描述的重要技術(shù)，被廣泛用于油氣田勘探開發(fā)的各個(gè)階段[1]，尤其是我國(guó)經(jīng)過長(zhǎng)期的規(guī)模性勘探之后，新的有利區(qū)域很難發(fā)現(xiàn)，而又要保證產(chǎn)能穩(wěn)定，必然要求對(duì)已開發(fā)區(qū)塊的研究更加深入，對(duì)儲(chǔ)層刻畫更加精細(xì)，通過提高采收率來保持產(chǎn)能穩(wěn)定[2]。三維地質(zhì)建模以大量數(shù)據(jù)的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)規(guī)律為基礎(chǔ)，采用隨機(jī)算法對(duì)砂體及儲(chǔ)層屬性參數(shù)空間展布特征進(jìn)行井間預(yù)測(cè)，對(duì)于稀井網(wǎng)、數(shù)據(jù)點(diǎn)少的工區(qū)，難以統(tǒng)計(jì)出規(guī)律，效果較差。

對(duì)于水平井井區(qū)，人為認(rèn)識(shí)程度比較高，通過人機(jī)交互人為加入軟件建模過程中需要而軟件自身很難統(tǒng)計(jì)的規(guī)律，以克服上述缺點(diǎn)[3]。所以，水平井按照設(shè)計(jì)軌跡鉆進(jìn)卻沒有達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，如何去調(diào)整，筆者希望在適當(dāng)人為約束條件下，利用隨機(jī)算法產(chǎn)生多個(gè)實(shí)現(xiàn)，從中優(yōu)選出最合理的一個(gè)，結(jié)合鉆井現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)資料，通過三維地質(zhì)模型，為調(diào)整措施的制定提供參考和依據(jù)。

1　工區(qū)概況

研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地蘇里格氣田桃X區(qū)塊的中部，面積約50 km2；構(gòu)造受伊陜斜坡西傾單斜背景影響，東北高、西南低；完鉆直叢井16口，部署工廠化水平井6口。

2　資料及方法可靠性評(píng)價(jià)

2.1分層數(shù)據(jù)

以石千峰底部和山西組煤層為大標(biāo)志層，盒8頂?shù)咨皫r特征為小的標(biāo)志層，參考沉積旋回及厚度對(duì)比等方法，對(duì)研究目的層位盒8下分為盒8下1、盒8下2的基礎(chǔ)上，對(duì)每個(gè)小層又細(xì)分為三個(gè)單層（見表1）。在橫向、縱向上分別做連井剖面各3條，包括了工區(qū)16口井，同時(shí)做柵狀圖，對(duì)分層閉合校正。

表1　研究區(qū)分層方案Tab.1 Stratigraphic classification scheme in the study area

2.2構(gòu)造數(shù)據(jù)

以井分層數(shù)據(jù)為硬數(shù)據(jù)，結(jié)合二維地震構(gòu)造解釋，人工繪制各層構(gòu)造等值線，然后在Petrel軟件中以井點(diǎn)分層數(shù)據(jù)和繪制的等值線為輸入數(shù)據(jù)，繪制單層構(gòu)造面。

2.3測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)

GR、AC、RT等曲線一般都是通過各種儀器測(cè)量得來，這些數(shù)據(jù)是地層特征最原始、最直接的反應(yīng)，相對(duì)比較可靠。使用的是中油測(cè)井公司提供的WIS格式文件。測(cè)井解釋數(shù)據(jù)，例如孔、滲、飽、泥質(zhì)含量等，是通過對(duì)測(cè)井曲線數(shù)據(jù)的處理得到，解釋過程中除了參數(shù)設(shè)定對(duì)解釋結(jié)果有決定性作用外，解釋人員經(jīng)驗(yàn)及解釋工作事故認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)等因素，都會(huì)對(duì)解釋結(jié)論產(chǎn)生一定的影響。

2.4單井相數(shù)據(jù)

查閱前人關(guān)于辮狀河沉積微相測(cè)井相響應(yīng)特征及分類標(biāo)準(zhǔn)[4-7]，結(jié)合研究區(qū)具體情況和建模需求，將盒8下辮狀河沉積微相分為心灘、河道、泛濫平原三個(gè)沉積微相，建立了適合研究區(qū)的沉積微相測(cè)井響應(yīng)特征模板（見表2），劃分了16口井的單井相（見圖1），并做了橫縱向各3條的沉積相剖面，確保單井相在研究區(qū)內(nèi)準(zhǔn)確閉合。

圖1　桃X-17-25單井相Fig.1 The sedimentary facies of taoX-17-25

表2　研究區(qū)沉積微相劃分標(biāo)準(zhǔn)模板Tab.2 The sedimentary microfacies division standard template in the study area

2.5沉積模式

據(jù)對(duì)相鄰加密區(qū)24口井，4個(gè)單層解釋出41個(gè)心灘初步分析統(tǒng)計(jì)，心灘寬厚比為80～120，長(zhǎng)寬比2.5～3.5:1。結(jié)合現(xiàn)代沉積學(xué)及前人水槽實(shí)驗(yàn)的研究成果[8-10]，認(rèn)為上述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)在研究區(qū)可以使用。參考這些參數(shù)和辮狀河沉積模式，以單井解釋沉積相為控制點(diǎn)，繪制各層沉積微相頂?shù)灼矫鎴D。

2.6確定性+隨機(jī)算法

確定性方法可以完全精確的將地質(zhì)人員的認(rèn)識(shí)在三維空間上“畫”出來，但是一旦人的認(rèn)識(shí)與真實(shí)地質(zhì)情況有偏差，那么由此建立的模型也是錯(cuò)誤的[6]。因此，采用確定性算法的同時(shí)，用確定性的沉積相模型為訓(xùn)練圖像，利用多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的隨機(jī)算法產(chǎn)生多個(gè)實(shí)現(xiàn)，來對(duì)比分析基于確定性模型認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的不確定性。

2.7水平段構(gòu)型解剖

水平井水平段的構(gòu)型解剖數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)，是水平段鉆進(jìn)過程中遇到問題時(shí)，調(diào)整決策制定的重要參考，也是平面沉積模式的重要指標(biāo)參數(shù)。以鄰區(qū)井蘇Y-9-9H1為例，重點(diǎn)分析了有效段、串溝、落淤層、壩間泥的長(zhǎng)度、GR值、巖性等參數(shù)。據(jù)對(duì)10口水平井水平段沉積構(gòu)型初步分析統(tǒng)計(jì)：有效段鉆遇長(zhǎng)度30 m～660 m，平均274 m；GR值34 API～102 API，平均57 API；有效厚度7 m～11 m，平均8.9 m；長(zhǎng)厚比4～69：1，平均32：1。

串溝鉆遇長(zhǎng)度為20 m～47 m，平均34.7 m；GR值為70 API～252 API，平均108.8 API；巖性淺灰色泥質(zhì)粉砂巖，少數(shù)灰色泥巖。

壩間泥鉆遇長(zhǎng)度約200 m，GR值＞170 API，巖性灰色泥巖。

落淤層平均鉆遇長(zhǎng)度4.3 m，厚度＜0.5 m；GR值101 API～230 API，平均167 API；巖性灰色砂質(zhì)泥巖。

3　三維地質(zhì)模型及隨鉆分析

3.1沉積相模型

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，利用分級(jí)建模的思想，在泛濫平原背景上刻畫河道，在河道里面刻畫心灘[11-13]，得到確定性沉積相模型，以此為訓(xùn)練圖像，采用多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)隨機(jī)算法實(shí)現(xiàn)多個(gè)沉積相模型，從中優(yōu)選出概率最大、沉積解釋最合理的一個(gè)，這種基于合理地質(zhì)約束及地質(zhì)判斷得到的多解性中的最優(yōu)解，暫時(shí)認(rèn)為是地質(zhì)含義上的唯一解。為保證訓(xùn)練結(jié)果盡可能符合真實(shí)地質(zhì)情況，建立訓(xùn)練圖像時(shí)，將心灘下寬上窄，河道下窄上寬的漸變形態(tài)用確定性方法實(shí)現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)采用優(yōu)勢(shì)相的做法，訓(xùn)練結(jié)果更符合復(fù)雜地質(zhì)情況，尤其能夠模擬出相對(duì)較薄的隔夾層。

3.2 GR體模型

對(duì)單井GR曲線離散化后，在分析物源方向及變差函數(shù)的基礎(chǔ)上，采用相控約束實(shí)現(xiàn)多個(gè)GR體模型，然后對(duì)多個(gè)模型取算數(shù)平均得到最終的三維GR體模型，以此表征工區(qū)內(nèi)空間上任一點(diǎn)的GR值。

3.3隨鉆分析

隨鉆分析主要利用正鉆水平井的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)隨鉆GR數(shù)據(jù)與模型GR體數(shù)據(jù)對(duì)比，結(jié)合水平井構(gòu)型解剖統(tǒng)計(jì)規(guī)律及現(xiàn)場(chǎng)巖屑描述資料，判斷鉆頭目前所處位置及將要鉆遇的地質(zhì)情況，為鉆遇過程中遇到問題的調(diào)整解決提供建議。

以桃X-17-25H2為例，該井軌跡設(shè)計(jì)在模型建立前在其他軟件中已經(jīng)完成，設(shè)計(jì)水平段長(zhǎng)度1 500 m，沿原設(shè)計(jì)軌跡，三維GR體模型顯示，預(yù)計(jì)水平段入靶后鉆進(jìn)200 m左右時(shí)將鉆遇厚度約3 m的兩期隔層，設(shè)計(jì)軌跡在隔層中鉆進(jìn)長(zhǎng)度將達(dá)400 m。

入靶后水平段實(shí)鉆長(zhǎng)約147.52 m時(shí)，GR值升高到90 API左右，考慮到巖屑描述淺灰色細(xì)砂巖，建議按設(shè)計(jì)軌跡89°井斜鉆進(jìn)，視鉆遇情況再做調(diào)整；水平段實(shí)鉆長(zhǎng)約282.08 m時(shí)，GR值再次升高到110 API左右，巖屑描述灰色泥質(zhì)砂巖，參考水平井構(gòu)型分析統(tǒng)計(jì)規(guī)律，認(rèn)為目前鉆遇兩期隔層頂部，建議調(diào)整井斜90.5°鉆進(jìn)；調(diào)整后，水平段實(shí)鉆長(zhǎng)約442.38 m時(shí)，GR值降為50 API左右，并有氣測(cè)顯示，此時(shí)建議調(diào)整井斜為90°水平鉆進(jìn)。水平段實(shí)鉆長(zhǎng)度1 500 m時(shí)，氣測(cè)顯示良好，工程允許的條件下，建議延長(zhǎng)200 m。

該井實(shí)鉆水平段長(zhǎng)度1 700 m，砂巖鉆遇長(zhǎng)度1 700 m，砂巖鉆遇率100 %，有效儲(chǔ)層鉆遇長(zhǎng)度1 035 m，有效儲(chǔ)層鉆遇率60.9 %。

4　結(jié)論

（1）構(gòu)造、分層、沉積模式等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的可靠程度直接決定了模型的準(zhǔn)確程度。

（2）以確定性方法建立的沉積相模型為訓(xùn)練圖像，采用多點(diǎn)隨機(jī)方法產(chǎn)生多個(gè)實(shí)現(xiàn)，并從中優(yōu)選最優(yōu)解，更適合于井組的隨鉆地質(zhì)分析。

（3）水平井水平段構(gòu)型解剖資料，對(duì)水平段的鉆進(jìn)調(diào)整決策有重要的指導(dǎo)意義。

（4）在三維地質(zhì)模型中隨鉆分析的重點(diǎn)是構(gòu)造和井間有效儲(chǔ)層展布特征的確定，難點(diǎn)是如何利用已有資料，結(jié)合地質(zhì)認(rèn)識(shí)及經(jīng)驗(yàn)優(yōu)選最合理的地質(zhì)模型，模型質(zhì)量的好壞決定了后期調(diào)整方案的成敗。

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*收稿日期：2016－01-03

DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.2016.03.030

中圖分類號(hào)：TE121.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-5285（2016）03-0115-04