井震約束下的淺水三角洲構(gòu)型解剖及界面等效表征
——以B 油田1167砂體為例

張立安，張 嵐，吳穹螈，常會江，葉小明

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300459）

隨著渤海油田開發(fā)程度的不斷加深，淺水三角洲類型的油田逐步進入開發(fā)中后期，復合砂體的非均質(zhì)性嚴重制約了其高效開發(fā)，開發(fā)生產(chǎn)矛盾日益凸顯，傳統(tǒng)砂體描述技術(shù)已難以滿足油藏精細開發(fā)的需求，迫切需要提高儲層研究解剖精度。陸上油田密井網(wǎng)條件下的河流相儲層構(gòu)型技術(shù)難以在海上油田借鑒，而海上油田稀井網(wǎng)大井距的限制條件制約了儲層構(gòu)型的應用與發(fā)展，因此，開展儲層構(gòu)型精細解剖方法研究，分析砂體構(gòu)型單元之間的接觸關(guān)系和疊置樣式，構(gòu)建砂體構(gòu)型界面的空間分布形態(tài)，對于開發(fā)中后期老油田的調(diào)整挖潛和提高采收率具有重要意義。

目前利用密井網(wǎng)、野外露頭等手段對河流相沉積地質(zhì)體刻畫及表征趨于成熟［1-2］，開始轉(zhuǎn)向沉積體形成機理及形成過程的研究。近幾年提出了基于砂體內(nèi)部構(gòu)型邊界解剖及精細刻畫新方法，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建砂體界面等效表征，指導油田調(diào)整挖潛及穩(wěn)油控水。當今技術(shù)下儲層的構(gòu)型研究理論日趨完善，在實際應用的油田也取得了一定的成果，但僅僅停留在地質(zhì)層面的構(gòu)型研究依然未能較好地在三維地質(zhì)建模中實現(xiàn)儲層精細三維表征應用［3-5］。本文以渤海B油田為例，應用高分辨率三維地震資料和豐富的動靜態(tài)數(shù)據(jù)，對主力砂體開展精細解剖，總結(jié)了不同砂體結(jié)構(gòu)類型的井震響應特征，形成了井震過程約束下的單砂體構(gòu)型解剖思路，以構(gòu)型約束為導向，融合地震地質(zhì)多信息，構(gòu)建了砂體內(nèi)部構(gòu)型單元界面等效表征方法，并通過油藏數(shù)值模擬驗證了方法的有效性。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

B 油田位于渤海南部海域黃河口凹陷中央隆起帶北端，主要含油層段為新近系明化鎮(zhèn)組，油藏埋深930～1 719 m，油藏類型受巖性控制，為巖性-構(gòu)造油氣藏。本文以新近系明化鎮(zhèn)組1167砂體為例，1167 位于新近系明下段Ⅱ油組，儲集巖性為淺水三角洲沉積背景下的中—細粒砂巖，為一套復合砂體沉積，平面分布范圍較廣，地震上易于追蹤解釋，砂巖平均厚度9.7 m，平均孔隙度30.2%，平均滲透率1 538.3×10-3μm2，儲層物性為特高孔特高滲。1167 砂體為淺水三角洲水下分流河道沉積，砂體相互切疊，呈連片狀分布。

2 砂體解剖及構(gòu)型研究

1167 砂體屬于分流砂壩型淺水三角洲儲層，沉積以類心灘壩復合體的樣式前積或側(cè)向遷移，這些復合體進一步在平面上疊置，形成連片分布的砂體，而不同的類心灘之間則以湖泛泥巖或沉積物路過面為邊界［6］。在復合類心灘壩內(nèi)部則是不同的小的單一類心灘，類心灘之間以較薄的泥質(zhì)沉積或沉積路過面為邊界，類心灘內(nèi)部由多期增生體組合而成。解剖將從大到小逐級進行，解剖時先確定復合砂體的平面展布，然后利用井震特征進一步識別單一河道的砂體邊界，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合高精度地震資料和地震正演模擬，劃分不同期次單一砂體，刻畫砂體的幾何形態(tài)，對不同砂體間的接觸關(guān)系進行分析，預測砂體間泥巖保存程度，借以對復合砂體內(nèi)部的連通性進行刻畫，并用動態(tài)資料進行驗證，確定砂體解剖的正確性。最終提取主要儲層構(gòu)型單元類心灘的幾何形態(tài)參數(shù)，并進一步明確類心灘內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，建立結(jié)構(gòu)模式。

2.1 復合河道識別

五級構(gòu)型界面在地震上表現(xiàn)為橫向上連續(xù)穩(wěn)定分布的同相軸，為厚度穩(wěn)定的純泥巖段，自然伽馬曲線靠近泥巖基線，電阻率曲線無幅度差，在研究區(qū)內(nèi)穩(wěn)定分布。

應用連井地震反演剖面與測井資料結(jié)合（見圖1），對全區(qū)進行五級構(gòu)型界面識別。隨后利用高精度地震資料對五級構(gòu)型單元復合砂體進行追蹤識別，確定1167砂體的邊界。

圖1 五級構(gòu)型界面地震及測井響應剖面

2.2 單一河道識別

不同單一河道砂體的巖性、電性及其在平、剖面上顯示的幾何形態(tài)等均有所差異，可利用研究區(qū)井資料以及地震屬性資料，結(jié)合地震屬性平面圖、地震反演資料、各井點的測井曲線形態(tài)、連井剖面及空間組合樣式，綜合識別與劃分出單一河道［7-9］。

在已知復合河道分布的基礎(chǔ)上，首先是識別出單一河道的構(gòu)型邊界，確定了能反映不同砂體疊置關(guān)系的4種單河道邊界識別標志（見圖2）。

圖2 單一河道識別標志

4 種單河道邊界識別標志，代表不同的地質(zhì)意義:“分離式”邊界代表不同非均質(zhì)性單一河道側(cè)向分離，河道之間發(fā)育泥巖，地震剖面多表現(xiàn)為同相軸錯斷；“河間砂連接”邊界代表不同非均質(zhì)性單一河道側(cè)向以薄層砂拼接，地震剖面多表現(xiàn)為不同河道間薄層砂處同相軸連續(xù)性差，振幅較弱；“上下疊置”邊界代表不同期次非均質(zhì)性單一河道垂向疊置，地震剖面多表現(xiàn)為河道疊置處同相軸疊置，且具有一定高程差異；“相鄰切割”邊界代表同一期次非均質(zhì)性單一河道側(cè)向切割，地震剖面多表現(xiàn)為河道疊置處同相軸拼接，振幅略微變?nèi)酢?/p>

在總結(jié)不同單河道邊界識別標志的基礎(chǔ)上，對1167 砂體開展單一河道的識別。以A37W 井區(qū)為例，該井區(qū)發(fā)育4條單一河道，東西兩側(cè)兩條河道規(guī)模較大，并和中部兩條單一河道呈現(xiàn)出“薄層砂連接”和“上下式”疊置接觸關(guān)系，而中部兩條河道規(guī)模較小，側(cè)向切割（見圖3）。最終，根據(jù)不同地震響應，確定單河道的橫向邊界，完成了1167 砂體單河道的精細解剖（見圖4）。

圖3 1167砂體單一河道平面分布

2.3 河道內(nèi)部構(gòu)型

在淺水三角洲沉積類型中，單一河道內(nèi)部構(gòu)成單元主要為類心灘及分流河道沉積，淺水三角洲儲層骨架砂體為類心灘沉積，砂體厚度大，穩(wěn)定且連續(xù)性好，為優(yōu)勢儲層。

分流河道由于是過水環(huán)境，底部發(fā)育滯留沉積，后期泥質(zhì)充填，砂體沉積厚度小。應用連井地震反演剖面與測井資料結(jié)合，綜合考慮測井曲線縱向分辨率與砂體特征間的關(guān)系確定相類型，以測井曲線形態(tài)與連井砂體地震相特征間的對應關(guān)系來確定相分布范圍，依據(jù)連井地震波阻抗剖面相變點確定砂體邊界及接觸關(guān)系（見圖4），由此統(tǒng)計出類心灘構(gòu)型單元的幾何形態(tài):類心灘長度310～860 m，寬度156～616 m，厚度2.7～9.8 m。

圖4 四級構(gòu)型單元剖面分布

2.4 類心灘內(nèi)部構(gòu)成

單一類心灘內(nèi)部是由多期增生體縱向疊加而成，順物源方向，砂體不斷向湖推進過程中主要以前積的方式形成。

隨著類心灘的增長逐步向前推進，測井曲線響應特征表現(xiàn)出局部的回返，表明泥質(zhì)含量增大并測得前積角度約為7°～12°；垂直物源方向，則是以順流加積的方式為主（見圖5）。

圖5 三級構(gòu)型單元模式

2.5 內(nèi)部構(gòu)型單元界面等效表征

構(gòu)型界面是指構(gòu)型單元之間或內(nèi)部的滲透性或非滲透性界面，實際上主要是指構(gòu)型單元之間或內(nèi)部的薄夾層，由于這類夾層規(guī)模小且厚度薄，其分布的穩(wěn)定性直接影響到開發(fā)效果。本文所指的構(gòu)型界面相當于Maill所指的三級和四級界面，也就是本次研究的類心灘內(nèi)部構(gòu)型界面，這類夾層（界面）在現(xiàn)有的技術(shù)下，或者在商業(yè)軟件無法實現(xiàn)，或者即使在商業(yè)軟件中可以實現(xiàn)但由于尺度非常小，數(shù)值模擬使用的過程中容易被粗化掉，因此本次研究主要思路是:把這類規(guī)模、厚度非常小的、具有一定滲透性或非滲透性的夾層表征為物理的虛面，即本文所指的構(gòu)型界面，然后通過賦予這個界面一定的傳導率值來等效表征該界面的滲透性，這類似于數(shù)值模擬過程中對斷層封堵性的處理。本次研究主要是通過等值線平移的方法來刻畫構(gòu)型界面，然后把這些界面轉(zhuǎn)化成數(shù)模所需的斷層格式，以此來實現(xiàn)在數(shù)值模擬過程中構(gòu)型界面所引起的不同構(gòu)型單元間的滲透性強弱（或是否具隔擋作用）變化。構(gòu)型界面刻畫的具體方法如下:

通過1167砂體頂界面沿側(cè)積方向方位角120°，以夾層傾角和目的層厚度為約束，通過等值線平移（可視為將仿射空間中同一個向量加到目標對象的每個點上，或?qū)⒆鴺讼到y(tǒng)的中心移動的結(jié)果）對公式（1）、（2）、（3）進行平移，以線控面，最終完成構(gòu)型建模界面。期間的每一次平移都嚴格按照前文構(gòu)型成果進行，最終組合控制側(cè)積夾層的類心灘內(nèi)部構(gòu)型界面形態(tài)（見圖6）。

圖6 等值線空間平移示意

等值線空間平移公式為:

式中，xi、yi、zi、xi+1、yi+1、zi+1分別為前積夾層線第i、i+1 次平移后的坐標，i為平移的次數(shù)；A為每次平移的平面距離，m，即兩條等值線的平面距離，可以直接測量；θ為前積方向與正東方向的夾角，（°）；φ為前積傾角，（°）。通過此方法分別刻畫出1167砂體所有類心灘內(nèi)部的構(gòu)型界面（見圖7）。

圖7 1167砂體類心灘內(nèi)部構(gòu)型界面示意

3 構(gòu)型約束下的儲層表征

此次研究提出的重要技術(shù)手段是將各構(gòu)型要素（主要是構(gòu)型界面）定量在三維建模中實現(xiàn)的方法，應用此法將構(gòu)型解剖［10-13］所得的夾層傾向、夾層傾角、夾層間距及平面分布等要素精確定量地在建模中實現(xiàn)。

3.1 沉積微相建模

油田開發(fā)中、晚期井網(wǎng)密度較大，因此地質(zhì)研究及認識較細，本次研究已到四級構(gòu)型級別，首先將前期地質(zhì)精細研究的單井相轉(zhuǎn)化為建模過程中的沉積微相代碼，按分類加載到建模軟件中［14-15］，然后根據(jù)井點資料求取變差函數(shù)，定義不同規(guī)模的搜索錐、搜索步長、步長容差和角度容差，計算空間點對間的變差，擬合出變差函數(shù)［16］。在此基礎(chǔ)上將地質(zhì)認識的沉積微相作為建模過程中的概率趨勢，應用序貫指示算法來實現(xiàn)沉積微相模擬（見圖8）。

圖8 1167砂體沉積微相模型

3.2 相控屬性建模

屬性建模的最終成果是建立反映儲層特征的孔隙度、滲透率、飽和度等物性參數(shù)模型。根據(jù)相控建模原則，通過求取變差函數(shù)，利用海上高分辨率地震資料，采用地震波阻抗反演作為第二變量，協(xié)同約束建立各模擬單元中每個沉積微相的孔隙度、滲透率等參數(shù)模型（見圖9），降低了井間屬性預測的不確定性和隨機性，提升了屬性參數(shù)模擬精度。

圖9 1167砂體滲透率模型

3.3 類心灘壩構(gòu)型界面等效表征

前面構(gòu)型研究得到了三維空間中構(gòu)型界面的分布，但如何將其定量刻畫到三維地質(zhì)模型，并應用到油藏數(shù)值模擬中，是當前小尺度構(gòu)型建模的難點。本次研究采用一種等效表征的思路來開展構(gòu)型界面的模型表征［16］。該方法主要是利用網(wǎng)格界面?zhèn)鲗食藬?shù)這個參數(shù)將構(gòu)型界面對流體滲流的影響表征到油藏數(shù)模中［16］。研究中首先將類心灘內(nèi)部多個構(gòu)型界面分別與網(wǎng)格模型求交，通過交切關(guān)系計算得到各構(gòu)型界面在網(wǎng)格模型中的位置，最后以網(wǎng)格界面?zhèn)鲗食藬?shù)數(shù)據(jù)卡的格式輸出，供數(shù)模調(diào)用。傳導率乘數(shù)數(shù)據(jù)卡中第2列為傳導率乘數(shù)值，初始值默認為0，即表示該構(gòu)型界面對流體起到完全遮擋的作用，其最終數(shù)值須在下一步油藏數(shù)模中結(jié)合油藏動態(tài)響應進行調(diào)整。

4 實例應用

應用本次構(gòu)型研究成果建立了1167 砂體精細地質(zhì)模型，結(jié)合油藏數(shù)值模擬及實際需求對網(wǎng)格及屬性進行粗化。輸出構(gòu)型界面并定義構(gòu)型界面兩側(cè)的網(wǎng)格傳導率，開展油藏生產(chǎn)動態(tài)歷史擬合及數(shù)值模擬研究。其中，傳導率利用網(wǎng)格間的滲透率和網(wǎng)格尺寸來定義，根據(jù)油田實際注采井組的生產(chǎn)動態(tài)分析來確定，并通過歷史擬合不斷調(diào)整，最終根據(jù)歷史擬合的符合程度確定傳導率數(shù)值。圖10 為B 油田1167 砂體數(shù)值模擬歷史擬合圖，本次研究主要對56 口油水井通過調(diào)整構(gòu)型界面兩側(cè)的傳導率來擬合，新模型單井含水率歷史擬合平均誤差小于10%的有51 口井，符合率達91%，較老模型提高了11%。通過開展構(gòu)型解剖及界面等效表征，在油藏模型中加入構(gòu)型界面（即隔夾層），數(shù)值模擬結(jié)果更加符合實際生產(chǎn)特征，提高了單井歷史擬合精度與可信度（見圖10）。

圖10 1167砂體2、3井區(qū)含水率擬合對比

5 結(jié)論

（1）本次研究對BZ 油田1167 砂體逐級解剖，由復合河道到單一河道，由單一河道到類心灘，再由類心灘到內(nèi)部前積界面，明確了1167砂體是由四條單一河道及其內(nèi)部的類心灘等微相構(gòu)成，類心灘內(nèi)部存在前積特征，前積角7°～11°。

（2）利用網(wǎng)格界面?zhèn)鲗食藬?shù)參數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)類心灘構(gòu)型界面的精細表征，充分表達小尺度構(gòu)型界面對油藏滲流能力的影響，提高歷史擬合精度。

（3）高分辨地震資料對砂體橫向分布情況具有良好響應，利用高分辨地震資料井震結(jié)合可以實現(xiàn)復合砂體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的精細解剖。采用等效表征能夠精細表征小尺度構(gòu)型界面對滲流的影響，大幅提高模型表征精度和擬合精度，為后續(xù)剩余油的研究奠定地質(zhì)基礎(chǔ)。