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1、随机建模技术在孤岛油田西区精细油藏描述中的应用孙 国(1)张兴平(1) 徐守余(2)(1)胜利石油管理局地质科学研究院 (2)石油大学(华东)引 言精细描述油藏的关键在于建立能够定量描述和表 征油藏储集层及流体的油藏地质模型,它是确定剩余 油分布的地质基础。 当前国内外三维定量地质建模主要有两种方法: 一是确定性建模,二是随机建模。由于储集层描述的 随机性,储集层的预测结果便具有多解性。所以,应用 确定性建模方法得出的唯一结果便具有其不确定性, 据此做出决策便具有一定风险。随机建模不仅能够合 成多种等概率随机图像,而且能够给出某种可能的概 率分布,在精细油藏描述储集层的参数预测和井位部 署等风
2、险决策中作用重大,因此,随机建模方法越来越 得到广泛应用。象孤岛这类潜山披覆的河流相沉积的 油气田,其内部沉积相带变化复杂,砂体的分布范围较 小,横向、 纵向变化均比较大,建模也比较困难。因此, 对于这种储集层进行精细油藏描述,有必要应用随机 建模技术建立精细三维定量地质模型。试验区随机建模1 试验区储集层特征 孤岛油田西区试验区位于济阳坳陷孤岛背斜构造 西翼,试验区面积0. 61km2,其中馆上4砂组为主要产 层。孤岛油田馆陶组地层为一套河流相沉积的砂泥岩 互层,目的层为正韵律的曲流河沉积,区内发育河道、 堤岸、 河漫滩亚相。由于河道的多次往复迁移和侧向 加积作用,使西区馆上4砂组的砂体的平
3、面展布呈席 状、 不规则带状或豆荚状,分叉、 交并频繁,剖面上呈板 状、 不对称透镜状,单砂体间叠置、 分枝或平行。 储集层埋藏浅,成岩作用弱,胶结疏松且胶结物含 量较低,以泥质胶结为主,泥质含量8 %。储集层具河 流相砂岩正韵率的特点,顶部为粉砂质泥岩、 泥质粉砂岩,向下部过渡到粉砂岩、 细砂岩,甚至中砂岩。 储集层物性好,平均孔隙度35 % ,渗透率160710- 3m2。由于砂体发育程度不同,储集层非均质性严重。平面上储集层渗透率差异很大,从河道中心向两 侧渗透率迅速降低,沿河道展布方向渗透率分布相对 较稳定;在垂向上,层间差异及层内差异亦相当明显。2 储集层参数空间结构分析 分析储集层
4、参数空间结构就是对储集层参数进行 一系列统计分析,研究储集层的空间结构及各参数空 间分布的连续性和各向异性。只有准确了解储集层参 数的空间结构,才能正确指导三维定量建模。 目前,研究数据变量空间连续性或各向异性的方 法有多种,如协方差函数、 相关函数等,但是这些方法 只能概括地质体某一特征的整体概况而无法反映其局 部变化特征。譬如说方差是随机变量与其均值之差的 平方的数学期望,它研究的是变量在整个数据范围上 变化情况,但无法表达局部范围和某特定方向上地质 变量的变化特征,而这些特征对地质研究,特别是水淹 层的石油地质研究来说非常重要,知道了地质变量的 局部变化和某特定方向的地质变化特征,才可以
5、指导 开发方案的调整和注水剖面调整等。为此引入了变异 函数。 变异函数是地质统计学所特有的工具,是进行地 质统计学计算的基础,它既能描述区域化变量的空间 结构性,也能描述其随机性。在实际工作中,实验变异 函数通常用计算区域化变量算术平均值的方法获得。 为了查明孤岛油田西区试验区馆上4砂组河流相 储集层的空间结构规律及各地质参数的空间分布规 律,首先对原始数据进行了一系列统计分析,利用该区 测井解释的44口井共6个小层的储集层地质参数进 行了统计分析,作出了相应直方图、 散点图。从直方图 (见图1)上可以看出,该区储集层的孔隙度参数近似正 态分布,主峰值为36 %。由于区内井数相对较少,特别是仅
6、有28口井有含86石 油 勘 探 与 开 发 2000年12月 PETROLEUM EXPLORATION AND DEVELOPMENT Vol. 27 No. 6 图1 试验区孔隙度直方图油饱和度解释结果数据,因此,计算变异函数的难度较 大。因此首先将测井解释的数据(孔隙度、 渗透率、 含 油饱和度)进行空间坐标变换,使之在x、y、z3个方向 都变换到0100之间,从而使数据间的相关关系增 强。并且对不符合正态分布的参数(渗透率、 含油饱和 度)进行正态变换,使之符合正态分布。 在求取三维空间变异函数时,结合已取得的地质 认识,选择河流砂体的物源方向作为主方向对原始坐 标进行坐标变换,按4
7、0 、130 和- 110 方向角,对孔隙 度和经正态转换的渗透率、 含油饱和度求取三维变异 函数。 在本次研究中计算了原始数据变异函数、 正态转 换后的变异函数及指示变异函数。其中,孔隙度垂向 变异函数(见图2)较理想,变程为16m ,与本区砂体平 均厚度相当。图2 孔隙度垂向变异函数图3 变异函数模型的建立 模拟试验区储集层参数选择球状模型( h) =C0 h =0c1.5h a-0.5h a3 + C0 0 a式中 h 长度, m;a 变程, m;c 基台值;C0 块金常数。4 建模方法比较及三维模型建立 对变换后的数据进行高斯模拟、 退火模拟和指示 模拟的比较研究。比较时,将部分井的数
8、据从原始数 据中去掉,再进行模拟比较。比较3种方法模拟结果, 指示模拟精度相对最高,因此,认为指示模拟方法是本 地区三维地质建模的最优方法,选用指示模拟法建立 储集层参数三维模型。 建立100100100网格节点(相当于实际的 13. 6m10. 6m0. 6m)的三维数据体,通过100次模 拟检验,选择中值模型作为试验区预测地质模型。利 用三维建模软件,建立显示储集层参数空间变化的三 维定量地质模型,用以定量分析储集层参数的空间展 布、 隔层及夹层分布以及储集层的非均质性变化情况。结 论通过以上研究,主要有以下认识: 1 ,随机模拟的基础是求准变异函数,准确的变异 函数不但能直接用于评价储集
9、层的非均质性,而且其 准确程度影响模拟结果的精度。 2 ,强调地质约束,必须在充分认识地质规律的基 础上,经过多种方法校验,选择合适的地质模型。 3 ,由于随机模拟方法本身的特殊性和地质条件 的差异性,目前较成功的方法往往只适用于特定储集 层实例,因此模拟难度较大,必须不断探索,总结经验。 4 ,只有把随机模拟技术应用于从勘探到开发的 全过程中,并且与油藏数值模拟技术充分结合,其优越 性才能充分发挥。 总之,随机建模技术涉及多学科,研究和使用各种 随机模拟方法,对非均质性严重的河流相储集层描述 意义特别重大。需要多学科研究人员协同攻关,不断 探索,为油藏描述提供更加可靠、 精细的定量地质模 型
10、。参 考 文 献1 裘怿楠,陈子琪.油藏描述.北京:石油工业出版社,1996. 2 张一伟,熊琦华,王志章等.陆相油藏描述.北京:石油工业出版社, 1997.第一作者简介 孙国,男,38岁,高级工程师,在读博士研究生,从 事油田开发地质研究工作。地址:山东省东营市聊城路3号,邮政编码 257015。 收稿日期 2000208211(编辑、 绘图 郭海莉)96 2000年12月 孙国 等:随机建模技术在孤岛油田西区精细油藏描述中的应用 孤岛油田零散低品位储量开发实践与认识刊/毕秋军,宋书君. . .石油勘探与开发.22000 ,27(7) .26062孤岛馆1 + 2砂层组零散分布于整个孤岛油田
11、,是该油田岩性2构造复合油藏的产层。在依靠天然能量的常规试采方式下,影响该砂层组开采效果的主要因素有:油层多而薄、 储量分散、 油砂体小;天然能量弱,单井产能较低;成岩作用差,泥质含量高,水敏性强,导致油层在开采过程中出砂严重,加上出砂粒度较细,防治难度大。为了获得该砂层组较高的采收率,开辟了中3028先导性注水开发试验区,优选了馆1 + 2油藏注水高效开发配套技术。经推广应用,使馆1 + 2油层的采收率由注水开发前的4. 2 %增加到目前的16. 3 % ,实现了分布零散、 薄层、 出砂严重低品位油藏的高效开发。参2(毕秋军摘)主题词 孤岛油田 注水 采收率 油藏描述 防砂 采油速度 注采系
12、统TE357. 43120000626孤岛油田中一区聚合物驱油井见效特征及影响因素刊/蔡燕杰,赵金亮. . . 石油勘探与开发.22000 ,27(6) .26364孤岛油田进行了聚合物驱试验,取得了明显的降水增油效果,注聚区内油井单井见效特点不同,按单井含水的变化划分为4种类型:“U” 字型,单层生产,油层厚度较薄,含油饱和度高,具有含水下降幅度较大、 见效时间长、 累计增油量高、 见聚较晚等特点;“V” 字型井,多出现在油层厚度大,油层层内、 层间非均质性强的区域,其含水下降幅度较小,见聚早,且大多见效同时见聚;“W” 字型井,多为边角井,注采关系不稳定,含水下降幅度小,增油量较差;不见效
13、型,受水驱干扰大,未见增油降水效果。每种类型的影响因素不同,主要影响因素是储集层性质、 剩余油饱和度、 注采关系等。图1表1参2 (蔡燕杰摘)主题词 油井 聚合物驱 效果 影响 因素TE34320000627文南油田文79断块沙二下亚段沉积微相与开发效果分析刊/侯加根 石油勘探与开发.22000 ,27 (6) .26567以沉积旋回研究为主,辅之厚度法、 等高程法、 多井闭合法等,在进行时间单元划分和对比的基础上,分析了沉积微相和砂体的展布。指出沙二下亚段是以水下三角洲平原的水下分流河道为骨架,控制了主力油层的发育和分布,储集层性质明显受沉积微相控制。以沉积微相为主线,查明了储量动用状况和油
14、田水淹规律,指出沙二下亚段各生产层储量动用程度不均,水下分流河道微相储量最大、 动用最好,分流次河道微相次之,天然堤和决口扇微相虽有一定的储量,但在目前技术状况下基本没有被水驱动用。调查表明,下一步动用储量潜力区仍然在水下分流河道和水下分流次河道微相带。图1表1参2(侯加根摘)主题词 三角洲 沉积微相 砂岩体 水驱 开发效果 剩余油 文留油田TE112. 23 TE31920000628随机建模技术在孤岛油田西区精细油藏描述中的应用刊/孙国,张兴平. . .石油勘探与开发.22000 ,27(6) .26869精细油藏描述关键在于建立能够定量描述和表征油藏储集层及流体的油藏地质模型。孤岛油田西
15、区馆陶组油藏属于河流相沉积,砂体分布零散,横向变化大,建立准确地质模型难度较大。应用先进的随机地质建模技术,确定了孔隙度、 渗透率、 含油饱和度的三维变异函数,优选指数模拟为最佳建模方法,建立了该区储集层参数三维地质模型,较好反映了储集层参数空间变化的非均质性。通过研究,主要有以下认识:随机模拟的基础是求准变异函数,求准变异函数不但能直接评价储集层的非均质性,而且其准确程度直接影响模拟结果的精度; 强调地质约束,必须在充分认识地质规律的基础上,经过多种方法校验,选择合适的地质模型; 由于随机模拟方法本身的特殊性和地质条件的差异性,目前较成功的方法和实例往往只用于特定储集层,因此模拟难度较大,必须不断探索,总结经验; 只有把随机模拟技术应用到从勘探到开发的全过程中,并且与油藏数值模拟技术充分结合起来,其优越性才能充分发挥。图2参2(孙国摘)主题词 随机建模 油藏描述 变异函数 地质模型 综合P631. 445 TE112. 320000629胜利油田胜海地区馆陶组上段油气藏勘探中的地震方7 Vol. 27 No. 6 石油勘探与开发 中文摘要 little.The fourth is an invalid well which is disturbed by waterflooding with no effe
