扇三角洲儲層構型建模方法優選

肖大志，周展，曾曉華，郇金來，董德喜(中海石油(中國)有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057)

0 引言

三維構型建模能夠刻畫儲層內部各構型單元間的空間接觸關系，表征儲層內部復合砂體，單砂體和非儲層間的相對空間關系，包括不同構型單元的的三維空間形態、平面和垂向上的分布范圍、不同單元的延伸方向、各單元之間的疊置關系。并在此基礎上刻畫出各構型單元內部孔隙度、滲透率等物性參數的三維空間展布特征及各個構型單元之間的連通程度、油水運動特征。儲層構型方法自1985 年儲層構型概念的提出至今[1]，取得了多方面的發展。建模方法上，從確定性建模發展為隨機性建模；資料運用上，從簡單的野外露頭和現代沉積到巖心、錄井、測井、地震和動態等資料的綜合應用；三是從河流相沉積體系到三角洲、扇三角洲等沉積體系[2-15]，但到目前為止，曲流河、辮狀河儲層構型建模方面相關研究較多，但針對扇三角洲儲層構型建模研究相對較少。

1 區域概括

研究區儲層為扇三角洲前緣沉積，優勢儲層為扇三角洲水下分流河道，儲層在垂直物源方向變化快，順物源方向展布有一定規模，內部發育多期砂體，各期砂體相關切割疊置，空間展布特征復雜，儲層平面非均質性和層間非均質性均較強。采用注水開發，多層合采的開發方式，整體采出程度較低，處于中、低含水階段。縱向各油組由于儲層物性及非均質性差異導致開發效果存在較大差異。開發實踐表明該油田井網還不完善，存在一定的可調整空間。對研究區這種開發效果差的強非均質性儲層先后開展了儲層評價和儲層構型研究，并取得了很好的應用效果。截至目前，工區數值模擬剩余油的認識其基礎地質模型仍來自隨機插值方法建立的巖相模型，不能真實地反映地下儲層砂體之間復雜的切割疊置關系，而針對儲層構型認識的地質模型至今還未建立。因此，需要探索出一套扇三角洲儲層構型建模方法，建立研究區扇三角洲前緣精細地質模型，并用于數模分析剩余油分布，為下步油田調整提供可靠的地質依據。

2 方法概述

為建立研究區扇三角洲儲層構型模型，優選目前應用最廣泛的構型建模方法，包括序貫指示、基于目標模擬和多點地質統計方法。

2.1 序貫指示模擬

序貫指示模擬通過一系列門檻值，估計某一類型變量或離散化的連續變量低于某一門檻值的概率，以此確定隨機變量的分布。序貫指示模擬實現的關鍵技術是指示變換、指示克里金和序貫模擬。在進行模擬計算之前，首先要進行指示變換，即根據不同的門檻值把原始數據編碼成0 或1 的過程。在模擬不同的網格節點時各變量的比例是不變的。當存在局部變化時，可應用具有趨勢的序貫指示模擬方法。具有趨勢的序貫指示模擬方法通過從地震資料和其他數據中提取信息從而為每一個模擬節點提供一個局部的各變量比例，各變量的比例之和為1。本次研究采用的帶趨勢的序貫指示模擬技術流程如下，在單井相數據離散化的基礎上通過數據分析獲取模擬的方位、主變程、次變程和垂向變程。以單井累計概率的方式求取垂向比例，用前期研究的沉積微相作為平面約束，共同作為約束條件通過多次概率優選來求取。

2.2 基于目標模擬

基于目標方法主要描述各種離散性地質特征(沉積微相、巖相、流動單元等)的空間分布，利用標點過程法建立又離散代碼表示的離散性模型。標點過程法是根據點過程的概率定律，按照空間中幾何物體的分布規律產生這些物體的中心點的空間分布，然后將模擬目標的幾何形狀、大小、方向等物體性質標注于各個中心點點之上。因此，在地質統計學意義上，標點過程模擬是模擬物體點和物體點空間屬性在三維空間的聯合分布。根據點過程理論，物體中心點在空間上的分布可以是獨立的，也可以是相互關聯或排斥的。從標點過程的理論來看，模擬過程是將物體“投放”于三維空間，亦即將目標體投放于背景相中。因此，這種方法適合于具有背景相的沉積體的模擬，如模擬背景相為泛濫平原的沖積體系的河道和決口扇和模擬背景相為前緣席狀砂和湖相泥巖的扇三角洲分流河道和河口壩、背景相為瀉湖或淺海泥巖的濱淺海障壁砂壩、潮汐水道等[16]。本次模擬方法是在通過將單井上的扇三角洲構型分析結果采樣到網格模型中，將其作為硬數據，并根據構型分析得到的各構型單元規模大小統計結果，結合各構型單元空間形態的地質特征，并結合各模擬目標的方位、長度、寬度、垂向剖面上的厚度等參數，并以采樣結果統計得到的垂向概率曲線和沉積相三維模型作為模擬趨勢體進行趨勢控制，隨機模擬得到最終構型模型。

2.3 多點地質統計模擬

鑒于傳統兩點統計地質建模方法在進行沉積單元模擬時，只能考慮空間上兩點之間相關性的不足，采用多點的聯合分布對儲集層內部結構和形態進行建模的方法應運而生。與兩點統計建模不同，為克服傳統兩點統計方法不能較好再現模擬目標體空間幾何形態的不足，多點統計地質建模方法采用“訓練圖像”代替變差函數，來表征模擬沉積體的空間結構和變化。同時，多點統計地質建模方法采用基于像元的序貫模擬過程，而非基于目標的隨機模擬方法的迭代試錯的模擬過程，容易條件化井數據和其他地質信息，提高計算效率，加之“訓練圖像”的使用，無須提供目標體的幾何形態參數，克服了基于目標的隨機模擬方法的不足。綜合了已有建模算法優點的多點統計地質建模方法，是目前地質統計學建模技術的一個重要發展方向。本次采用多點地質統計方法的技術流程為利用前期的地質認識和沉積微相模型建立訓練圖像，結合趨勢模型，通過多點模擬的方法模擬最終模型。

3 模型對比

以研究區4 號油組4-2 小層為例建立上述三種方法的構型模型，模擬過程中為了保持不同模擬方法原始輸入數據的一致性，序貫指示模擬的主變程與基于目標模擬的目標體長度保持一致，次變程與目標體的寬度保持一致，相(目標體)的厚度均采用井上統計值。多點訓練圖像的獲取采用基于目標模擬結果結合沉積認識的修正模型，這樣可以保證三種方法模擬過程中參數的一致性，有利于得到真實客觀的對比結果。

從模擬結果的隨機干擾來看，基于目標的模擬結果隨機干擾最弱，其次是多點地質統計模擬，隨機干擾最強的是序貫指示模擬。與現有地質認識的吻合程度來看，基于目標的方法能夠較好地反映不同沉積微相之間的接觸關系，能夠反映水下分流河道的沉積過程；多點地質統計模擬結果變化較大，除了訓練圖像導致的變化以外，不同趨勢的應用會對最終模擬結果造成較大的影響，模型穩定性差；序貫指示模擬對于數字化相邊界的吻合太過機械，與沉積規律的吻合程度差。從模擬速度的角度講，序貫指示模擬速度最快，其次是基于目標的模擬，模擬速度最慢的是多點地質統計相模擬。綜合上述三種模擬方法，最終優選基于目標的模擬方法作為最終的構型建模方法。

4 結語

通過對比基于序貫指示模擬、基于目標模擬和多點地質統計學三種模擬方法的模擬結果，確定基于目標模擬的結果更加符合研究區扇三角洲前緣內各構型單元在空間范圍內的接觸關系，適合用于儲層橫向變化快，砂體展布復雜，儲層非均質性強的扇三角洲前緣儲層構型三維地質模型的建立。