柴達木盆地M區砂巖氣藏儲層地質建模分析

韋子鈺， 李軍亮， 賈生龍， 劉金滾

(1.長江大學石油工程學院，武漢 430000；2.中國石油青海油田分公司采氣二廠，敦煌 736202； 3.中國石油青海油田分公司勘探開發研究院，敦煌 736202)

三維地質建模是國外20世紀80年代中后期開始發展起來的儲層表征新領域[1-3]，是綜合利用地質、地震、測井資料和各種解釋結果及概念模型，結合地質統計學算法，生成三維定量隨機模型的一項技術[4]。近年來，這一領域的發展十分迅速，廣泛應用于油氣田開發階段的油藏屬性建模和油藏數值模擬，是油氣藏精細描述的核心，通過儲層地質建模可以建立儲層格架，對儲層的物性進行評估，預測優質儲層的空間展布規律[5]，為剩余油預測打好基礎，指導油氣田開發。

1 地質概況

M區位于柴達木盆地北緣祁連山前，是柴北緣地區新構造運動相對穩定區，油氣源主要來自中生界伊北凹陷和魚卡凹陷生烴凹陷。該區經歷多次油氣充注，油氣沿不整合—斷裂—高滲砂體形成的復合疏導體系，經多次運移，形成多層系、多類型油氣藏，具有大面積含油氣特征。

2 儲層特征

儲層巖性粒度較粗，主要為礫狀中-粗砂巖、不等粒砂巖、砂礫巖、細砂巖，碎屑顆粒直徑主要區間為粗砂-細粉砂。巖石類型主要為巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖，含少量長石砂巖和巖屑砂巖。

砂巖的結構成熟度為中-低，整體上分選性以中等為主，個別較差，長石風化程度較高，磨圓度為次棱角狀-次圓，碎屑顆粒接觸關系為點式、漂浮式接觸，雜基分布于粒間；巖石膠結類型以孔隙型為主，其次為基底型。

巖漿巖巖屑所占比例較高，骨架顆粒相對偏剛性，儲層砂巖剛性成分較高，結構穩定抗壓實能力相對較強。全巖分析資料表明：巖石中礦物種類主要由石英、鉀長石、鈉長石、碳酸鹽類、硬石膏、普通輝石以及黏土礦物組成，石英碎屑含量最高。

3 物性特征

4 三維地質建模

為盡可能建立符合目前地質認識的油氣藏三維地質模型，客觀反映油氣藏的非均質性和不確定性，建模以地震解釋結果、鉆井及測井資料為基礎，以地層劃分對比成果為格架，對主力井區采用確定性建模和隨機建模相結合的多級相控建模方法，經過變差函數建立調整，以儲層厚度作為平面約束條件，采用序貫指示模擬算法最終建立準確的三維地質模型[6-8]。三維地質建模流程如圖1所示。

圖1 三維地質建模流程Fig.1 3D geological modeling flow char

工區共有40口井，平面面積為12.0 km2，縱向地層厚度約243.0 m，共劃分3個砂組層面，20個小層。平面網格為10 m×10 m，縱向將小層以0.5 m為一個單位再細分，總網格數為10 184萬(322×448×706)，保證模型高精度。

4.1 構造模型

三維構造模型可以直觀反映地層的空間展布形態以及清晰的局部構造特征，更是開展精細三維地質建模的前提。針對M區的實際地質情況，以該區已有鉆井、測井等資料為基礎，結合單井地質分層數據，將M區構造模型分為斷層模型和層面模型進行建立，如圖2、圖3所示。

圖2 斷層模型Fig.2 Fault model

圖3 砂層組模型Fig.3 Sand layer model

M區精細三維構造建模由以下幾部分構成：運用地震解釋結論建立斷層模型，通過鉆井斷點數據和地層對比的成果進行校驗；通過三維網格化決定平面網格大小并檢查矯正，確保各網格平滑規整無變形；利用地震解釋結論建立各砂組層面控制各砂組空間走勢，由細分層成果建立各小層層面，縱向步長0.5 m進行劈分；最后通過地層劃分和對比成果、多條縱橫剖面對各層面模型進行反復檢驗和調整，確保所建構造模型與地質認識吻合，能夠真實反映研究工區的構造特征。

單一由分層數據生成層面模型，往往誤差比較大，表現為井點處層面相對準確，無井控制的層面尤其是斷層處易出現畸變；單一由地震解釋數據生成層面模型，礙于地震自身分辨率的限制，建立砂組級別以上的層面相對準確，建立小層級別的層面誤差較大，因此把兩者有機結合，以建立精確的層面模型。

建模首先利用地震解釋成果，建立準確可靠的砂組層面；其次利用地層劃分和對比成果求取各小層的厚度，內插進相應砂組，建立各小層層面；最終利用地層劃分和對比成果、多條縱橫剖面對層面模型進行反復檢驗和調整，確保構造模型與地質認識吻合，能夠真實反映研究工區的構造特征[9-13]。

4.2 相模型

4.2.1 巖相模型

數據分析后，建立砂泥巖兩相模型，求取最大概率下的砂泥巖相模型，如圖4所示，利用多條縱橫剖面進行檢驗，模型砂體厚度及連續性與軟件繪制的連井剖面圖基本一致，證明模型砂體展布符合目前地質認識。

4.2.2 流體相模型

運用試油、試氣和試采成果對測井解釋成果進行矯正，將矯正后的測井解釋成果分為氣層、油層、水層、干層、泥巖層五相，利用巖相模型進行相控，采用確定性的指示克里金方法，建立流體相模型，如圖5所示。通過連井剖面與含油氣面積圖相結合的方法，對砂體展布性好的儲層，分小層、分斷塊，讀取其油氣水界面、油水界面、油氣界面海拔，對流體模型進行精細控制[14-16]。

圖4 巖相模型Fig.4 Lithofacies model

圖5 流體模型Fig.5 Fluid model

4.3 屬性模型

屬性建模的建立是獲取儲層各類屬性參數的三維分布規律，明確儲層參數的空間非均質性特征。屬性模型的建立以單井測井解釋的孔隙度、滲透率和飽和度為硬數據，采用巖相及流體模型進行相控，應用協同序貫高斯模擬算法來實現[17]。通過數據統計，確定不同流體相下的孔滲飽參數截斷值，數據分析進行截斷和變換，建立孔滲飽儲層屬性模型，如圖6～圖8所示。

圖6 孔隙度模型Fig.6 Porosity model

5 模型校驗及分析

利用地震解釋結果進行構造對比，通過M區已鉆井及測錄井資料進行復核，驗證構造及流體接觸關系和分布規律符合目前地震地質認識。構造模型及能夠準確反映M區構造特征，流體模型能夠清晰展示砂體連通情況及儲層分布規律，如圖9～圖12所示。

圖7 滲透率模型Fig.7 Permeability model

圖8 飽和度模型Fig.8 Water-saturation mode

圖9 構造平面模型Fig.9 Construction plane model

圖10 地震解釋構造圖Fig.10 Earthquake interpretation structure diagram

圖11 剖面模型Fig.11 Section mode

GR為自然伽馬測井曲線；LLD為深側向電阻率測井曲線圖12 測井解釋剖面圖Fig.12 Log interpretation profile

6 結論

(1)地震解釋與地層劃分和對比相融合的方法能夠提高砂巖氣藏構造模型的準確性，清晰展示砂體展布規律、流體分布和接觸關系，為油藏精細描述研究提供依據，深化砂巖氣藏地質認識。

(2)在“巖相模型相控、流體模型相制”方法下搭建的M區三維地質模型對該區塊儲層物性參數進行了精細刻畫，為地質儲量復核，篩選有利儲層奠定基礎，同時為數值模擬及井位部署提供依據。

(3)以確定性建模和隨機建模相結合的多級相控建模思路，以地震解釋成果、鉆井資料、測井資料為基礎，以地層劃分對比成果為格架指導的建模方法能夠大大提高砂巖氣藏地質模型的準確性，為砂巖氣藏建模提供研究思路，為三維地質建模技術在砂巖氣藏的應用奠定基礎。