[科普中國(guó)]-油藏地質(zhì)模型

核心內(nèi)容

油藏地質(zhì)模型的核心是儲(chǔ)層地質(zhì)模型，也是難度最大的部分。實(shí)際數(shù)值模擬工作中總是要把儲(chǔ)層網(wǎng)塊化，給各個(gè)網(wǎng)塊賦予各自的參數(shù)值來(lái)反映儲(chǔ)層參數(shù)的三維空間變化。因此現(xiàn)代油藏描述中建立儲(chǔ)層地質(zhì)模型，也丟棄了傳統(tǒng)的以等值圖反映儲(chǔ)層參數(shù)的辦法，同樣把儲(chǔ)層網(wǎng)塊化、設(shè)法提出每個(gè)網(wǎng)塊上的參數(shù)值。即建成三維定量的油藏地質(zhì)模型。網(wǎng)塊尺寸愈小，標(biāo)志著模型愈細(xì)；每個(gè)網(wǎng)塊上的參數(shù)值與實(shí)際誤差愈小，標(biāo)志著模型的精度愈高。當(dāng)然，建立愈小網(wǎng)塊的模型，難度就愈大。1

其主要思路是：選擇儲(chǔ)層砂體在地面出露的露頭，進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量和描述，取樣密度達(dá)到幾十厘米的網(wǎng)絡(luò)(1英尺×1英尺)，把這類砂體 的儲(chǔ)層物性(如滲透率)的空間分布 ，原原本本的揭示 出來(lái) ，以此作為原型模型。從 中利用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)技術(shù)尋找其物性空間分布的統(tǒng)計(jì)規(guī)律 ，以此統(tǒng)計(jì)規(guī)律就可以去預(yù)測(cè)井下各類儲(chǔ)層的物性分布。具體方法包括模擬退火法 、順序指標(biāo)模擬法 、分形隨機(jī)函數(shù)法 、馬爾科夫 隨機(jī)域法 、LU分解法 、轉(zhuǎn)帶法等 。 隨機(jī)建模方法的優(yōu)點(diǎn)在于能夠綜合利用各方面地質(zhì)信息 ，增強(qiáng)模型的靈活性 。缺點(diǎn)在于結(jié)果受人的主觀因素影響較強(qiáng)，且對(duì)計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力提出了較高的要求。

約束建模的方法目前主要有分?jǐn)鄩K構(gòu)造建模的斷控定量建模法，相帶約束下的相控定量建模，測(cè)井約束下的地震建模，已知模型類 比約束建模等。2

類型不同研究者從不同角度提出了油藏地質(zhì)模型的分類方法 ，歸結(jié)起來(lái) 主要有按研究 內(nèi)容劃分、按開(kāi)發(fā)或油藏描述 階段劃分 、按儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)類型劃分 、按模型組成規(guī)模劃分以下 四種劃分方法 ，下面分別對(duì)其進(jìn)行敘述。

按研究?jī)?nèi)容劃分(1)地質(zhì)模型。地質(zhì)模型包括構(gòu)造子模型、沉積子模型、成巖子模型和地球化學(xué)模型。其中前三者分別從油藏幾何形態(tài)和地質(zhì)構(gòu)造、儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)特征、儲(chǔ)層物性方面對(duì)油藏進(jìn)行描述，屬油藏結(jié)構(gòu)模型。地球化學(xué)模型的描述對(duì)象為地層流體類型、分布及流動(dòng)機(jī)制(單相、多相 )、流動(dòng)單元體等 ，屬流體模型。

(2)滲透層模型。主要依據(jù)沉積子模型 ，把巖石物性數(shù)據(jù)加進(jìn)去，以定量化的三維模型 ，反映高滲透層 、低滲透層在構(gòu)造相帶上的分布 。

(3 )流動(dòng)單元模型。流動(dòng)單元是一個(gè)橫 向、垂向上連續(xù)的儲(chǔ)集相帶 ，在 同單元體內(nèi)各部位巖性相似 ，影響流體流動(dòng) 的巖石物質(zhì)也相似。流動(dòng)單元模 型由許多流動(dòng)單元塊鑲嵌疊砌組成 ，各單元塊 的界線與構(gòu)造斷層 的位置、巖性 、巖相帶 以及成巖膠結(jié)物類型的分布相對(duì)應(yīng) 。

(4 )定量的流體動(dòng)態(tài)模型。可作 為油藏的代表，以此為依據(jù)計(jì)算油藏的產(chǎn)量、產(chǎn)能、分析注水前緣和推進(jìn)速度以及注水后殘余油的空間展布 。

按開(kāi)發(fā)或油藏描述 階段劃分裘懌楠(1992)根據(jù)油田不同開(kāi)發(fā)階段的任務(wù) 、資料精度及對(duì)地質(zhì)模 型的要求將油藏地質(zhì)模型劃分為概念模型 、靜態(tài)模型和預(yù)測(cè)模型 。

按儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)類型劃分儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)是指儲(chǔ)集砂體的幾何形態(tài)及其在三維空間的分布。這一模型是儲(chǔ)層地質(zhì)模型的骨架 ，也是決定油藏?cái)?shù)值模擬中模擬網(wǎng)塊大小和數(shù)量的重要依據(jù)。

儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)模 型的核心是沉積模型 ，Weberhe 和 Geuns (1989 )在對(duì)砂體空間分布特征 以及沉積作用總結(jié)的基礎(chǔ)上將不 同沉積相形成的儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)類型歸納為三類 ：千層餅狀儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)、拼合板狀儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)和迷宮狀儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)。

按模型組成規(guī)模劃分HelgeqiH-Haldorson (1986) 按照與孔隙平均值相關(guān)的體積分布提出了巨大規(guī)模 、大型規(guī)模 、宏觀規(guī)模 、微 觀規(guī)模 的四級(jí)劃分方法。

Pettijion(1973)從儲(chǔ)層非均質(zhì)性出發(fā)提出了層系規(guī)模 、砂體規(guī)模 、層理規(guī)模 、紋層規(guī)模和孔隙規(guī)模 的五級(jí)劃分方法。信荃麟 (1992)按照研究對(duì)象 的不 同提 出了油 田規(guī)模 、小層規(guī)模 、砂體規(guī)模 、巖心規(guī)模 、孔隙規(guī)模的五級(jí)劃分方法 。2

建模的基本流程不論采用確定性建模還是 隨機(jī)性建模方法抑 或二者相結(jié)合 的約束建模，建立油藏地質(zhì)模型一般必須經(jīng)過(guò)幾個(gè)步驟：

(1)建立井模型；

(2)建立層模型；

(3)建立參數(shù)模型；

(4 )地質(zhì)模型網(wǎng)塊的粗化；

(5)建立油藏?cái)?shù)模網(wǎng)格。

右圖展示了油藏地質(zhì)建模的一般化流程 ，具體的建模方法在面對(duì)不同的研究對(duì)象和研究 目標(biāo)將存在一定的區(qū)別。2

子模型介紹為了全面描述油藏的地質(zhì)特征，油藏地質(zhì)模型大致可由5個(gè)子模型構(gòu)成，即沉積模型、成巖模型、構(gòu)造模型、流體分布模型和滲透率模型。

1.沉積模型

沉積模型描述儲(chǔ)層的結(jié)構(gòu)特征，是流體滲透率模型的基礎(chǔ)。在建立沉積模型時(shí)，要根據(jù)巖心資料或露頭資料，包括沉積組分、粒度、沉積成因和生物成因構(gòu)造等的類型和數(shù)量，劃分出沉積相帶，并恢復(fù)其沉積歷史，包括沉積環(huán)境、沉積及剝蝕過(guò)程、沉積事件系列等。

在劃相時(shí)還可使用測(cè)并相和地震相的資料，進(jìn)行綜合分析。最后要描述出油藏范圍內(nèi)各種沉積體的幾何尺寸、空間分布及內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征。

2.成巖模型

成巖模型的建立要列出成巖序列、成巖事件以及各種成巖作用對(duì)儲(chǔ)層物性的影響。對(duì)于要開(kāi)展化學(xué)驅(qū)采油的油藏，粘士礦物的類型、含量及分布具有重要意義，要重視其描述。

3.構(gòu)造模型

構(gòu)造模型主要拾述斷層、裂縫以及褶皺等構(gòu)造位置、幾何形態(tài)、走向、傾角、斷距等。對(duì)于低滲透砂巖儲(chǔ)層來(lái)說(shuō)，地應(yīng)力的方向和裂縫的分布對(duì)于低滲透油藏的開(kāi)發(fā)具有非常重要的意義，要特別注意描述。

4.流體分布模型

流體分布模型主要描述油、氣、水的分布狀態(tài)，包括油、氣性質(zhì)的變化，油、氣飽和度及含油產(chǎn)狀的變化，地下水的類型及礦化度等在空間的分布。地下水的礦化度對(duì)開(kāi)展化學(xué)驅(qū)油非常重要，同時(shí)要注意流體性質(zhì)變化所造成的非均質(zhì)性。

5.滲透率模型

影響流體在儲(chǔ)層內(nèi)流動(dòng)的儲(chǔ)層參數(shù)很多，如滲透率、孔隙度、滲透率變異系數(shù)、滲透率突進(jìn)系數(shù)、垂直滲透率與水平滲透率的比值等。由于滲透率是滲流過(guò)程最基本的參數(shù)，故以滲透率作為主要對(duì)象來(lái)建立儲(chǔ)層地質(zhì)模型，稱為滲透率模型。這是因?yàn)闈B透率影響流體流動(dòng)最直接，而且變異程度也最大。因此在現(xiàn)階段建立儲(chǔ)層地質(zhì)模型是以建立儲(chǔ)層內(nèi)滲透率的三維空間定量分布為主攻目標(biāo)。1

研究意義油藏地質(zhì)模型的建立是油藏綜合評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，它可以反映本地區(qū)的油藏形成條件、分布規(guī)律和油氣富集控制因素等復(fù)雜的地質(zhì)條件，在勘探和開(kāi)發(fā)過(guò)程中，可以起預(yù)測(cè)作用，同時(shí)為油藏?cái)?shù)值模擬研究提供基本格架。