BZ 油田浅水三角洲储层地质建模研究

张　岚，黄　凯，张建民，郭　诚，雷　源

BZ 油田浅水三角洲储层地质建模研究

张岚，黄凯，张建民，郭诚，雷源

（中海石油（中国）有限公司天津分公司勘探开发研究院，天津塘沽300452）

摘要：针对渤海湾浅水三角洲油藏分流河道纵向多期叠置，横向变化快的地质特点及开发早期钻井资料少和海上地震资料分辨率高的特点，运用储层沉积学原理，通过沉积模式、沉积微相和储层结构模型分类及其特征参数统计建立了储层地质知识库。在此基础上，结合地震资料建立了沉积相模型和相控约束下的储层参数模型，为油田开发方案优化和随钻跟踪提供了可靠的静态模型。经实钻开发井及生产动态资料证实，所建储层三维定量地质模型较准确地表征了储层砂体横向变化规律，能够为开发早期储层研究提供地质支撑。

关键词：储层地质建模；储层结构模型；浅水三角洲；开发早期；开发方案优化

随着渤海油田勘探思路的不断解放及储层评价技术的不断提高，为渤海油田的增储上产提供了丰厚的物质基础，所发现的油藏类型也趋于多样化、复杂化，新增储量多集中在浅层河流相或浅水三角洲类型油田。这类油田具有断层发育、

构造复杂、储层变化快、砂体多期叠置、油水系统复杂多样等特点。开展复杂河流相油气藏评价研究，建立复杂河流相储层评价的研究思路和技术体系，形成复杂河流相油气藏储层定量描述及评价、地质建模和数模一体化等关键技术，对油气藏早期开发评价研究具有典型的现实意义和指导意义。

E-mail：zhanglan2@cnooc.com.cn。

本文主要从开发早期新钻开发井和地球物理资料入手，并结合浅水三角洲沉积模式和特征，开展对储层沉积模式、沉积类型、砂体连通性的认识和研究，在此基础上开展储层三维定量描述和评价，及时准确地建立储层地质预测模型，为随钻油田井网优化、射孔方案优化提供可靠的油藏数值模拟，实现油田开发效益的最大化。

1　研究方法与流程

由于海上三维地震资料品质相对较好，其地震反演数据体可以反映出储层砂体的岩相分布与物性分布。基于此，从研究思路上进一步提升和发展，并制定相应的研究技术和方法流程（图1），探索和完善应对复杂浅水三角洲沉积相的开发新理念，形成了海上油田早期开发的技术体系。在研究过程中综合应用井资料的垂向精确性和地震资料的横向连续性，进行层位标定和砂体追踪描述，确定等时的地层框架[1]。通过地质综合研究，对储层分布规律及定量描述进行分析和研究，建立储层地质知识库。在此基础上利用地质建模及数值模拟一体化技术，为开发早期井网优化、注采井别调整、射孔方案优化提供可靠的油藏数值模拟静态模型。

图1　储层三维地质建模及方案优化研究流程图

2　浅水三角洲沉积体系的特征

浅水三角洲是一种特殊沉积类型，既不同于河流相沉积，也不同于正常的三角洲，与常规三角洲有某些相似性，但更多的表现为其自身独特的沉积控制因素和沉积特征[1]。浅水三角洲由于其湖水较浅，一般以河流营力为主，湖水改造作用较弱，以河流砂体为主。对渤海海域各三角洲沉积研究表明，其储集砂体以河流相为主，其次为河流外缘的席状化沉积物，包括天然堤、决口扇、溢岸不连续砂等。河道砂体单砂层厚2.5～16 m，一般小于10 m，单个分流河道砂体宽度一般为150～300 m，常显多期叠置特征，多期叠置分流河道宽度可达1 000 m。

2.1沉积特征

浅水三角洲沉积过程中，由于湖底地形十分平缓，湖水的快速扩张和收缩造成大面积、大范围的湖岸线推移，浅水三角洲平原直接覆盖在浅湖泥或前三角洲泥之上，局部缺失浅水三角洲前缘相沉积，造成垂向上相序不连续。浅水三角洲砂体分布广泛，沉积相带宽阔，砂体的侧向迁移，在平面上形成大面积稳定分布的扇形席状体或朵叶体。

在浅水三角洲的沉积物中，在前缘相靠近湖岸线的范围内，相对较厚的单一成因砂体不是厚层的反韵律的河口坝砂体，而是具有明显垂向加积特征的窄条带的水下分流河道沉积物。水下分流河道是水上平原分支河道入湖后的延伸部分，它与浅水三角洲平原分流河道具有许多相似之处，所不同的是水下分流河道侧向上与之伴生的是经湖浪改造的席状砂。分流河道砂体构成了浅水三角洲的骨架砂体，而浅水三角洲的前积速度很快，先期沉积的河口坝和远砂坝很容易被后期分流河道冲刷变薄，甚至消失殆尽，反映出浅水三角洲明显的进积作用。分流河道是浅水三角洲中砂层的集中发育带，也是三角洲的骨架砂体。浅水三角洲主要受河流作用控制，因而砂体展布具有明显的方向性，表现出明显的条带性。分流河道砂体的平面形态多呈带状、鸟足状，砂体宽度不等，具有宽厚比值低及良好纵向延伸性和连通性等特点。

2.2沉积微相划分

沉积微相是影响储集层非均质性的主要因素之一，并在一定程度上控制着储集层的展布方向和分布规律。因此，正确认识沉积微相是储层研究的关键。单井沉积微相首先从测井曲线特征研究入手，根据测井曲线形态将浅水三角洲[2,3]划分为分流河道、决口河道、决口扇和分流河道间4种微相。测井曲线上分流河道间表现为齿化平直状夹指状（图2a），而分流河道则表现为钟形和箱形（图2b、图2c），决口河道形态为漏斗形（图2d），决口扇形态为齿形或指形（图2e）。单井沉积微相的准确解释为沉积相模拟提供了储层预测的基础。

2.3储层结构模型分类

储层的结构模型又称骨架模型[4]，指的是砂体的几何形态及其在三维空间上的展布，是砂体连通性及砂体与渗流屏障空间组合分布的表征。为了更好地描述和简化砂体几何形态，将砂体在空间的叠置形式与展布特征综合成储层的空间结构形体。根据浅水三角洲储层的成因特点，及在三维空间上的连通性，能定量表征出不同成因类型储层地质特征的参数。

本文主要从两大类对浅水三角洲储层结构模型进行表征和描述。一类是对浅水三角洲分流河道特征的描述，不同沉积单元分流河道微相特征各不相同，因此描述分流河道微相的各种参数（河道宽度、厚度、弯曲度、方向等）也不同，以说明不同沉积单元分流河道的发育程度、规模和特征有所区别。另一类是对砂体的几何形态和连通关系的描述，从砂体密度、夹层分布频率和有效砂岩系数三个方面定量描述砂体骨架，分析储层的发育及连通情况和储层宏观非均质性特征。

本区浅水三角洲特定的沉积特点及由此形成的不同砂体类型导致其空间结构也是多样的。根据以上参数，综合考虑各层段的砂体组合，浅水三角洲沉积微相的位置及砂体三维连通关系，可划分出为五类结构模型（图3）。

图2　单井沉积微相测井解释划分（左：垂深，m，中：伽马曲线，右：油水解释结果）

图3　研究区浅水三角洲储层结构模型分类

储层结构模型分类为建立储层地质知识库提供了定性或定量表征不同成因类型储层地质特征且具有普遍意义的参数。这些定量统计参数是储层地质建模所需要的重要输入参数（表1），其数值在很大程度上决定着模拟实现是否符合客观地质实际，更为重要的是，建立储层地质知识库是为三维地质建模提供原型模型。因此，定量参数的准确性是随机模拟成败的关键。

表1　浅水三角洲储层结构模型统计特征参数

3　三维地质模型的建立

地层框架模型是储层三维建模[5]的基础，构造模型是由断层模型和层面模型组成。在构造模型基础上，利用地质统计学理论和随机模拟方法建立沉积相模型，然后在沉积相控制下建立储层参数模型，实现对井间储层物性的预测。

3.1沉积微相模型

油田开发早期井网密度较小，在仅仅依靠井点资料不能准确反映河道砂体平面展布特征的情况下，可将井和地震信息结合起来分析分流河道微相特征。对于浅水三角洲河道的随机模拟，主要是通过示性点模拟方法[6,7]。示性点过程是基于目标的随机模拟方法，根据点过程的概率定律产生模拟对象在空间的分布，然后将模拟对象的属性（如几何形状、大小和方向等）标注于各点之上。从地质统计学的角度讲，示性点过程主要是模拟对象及其属性在三维空间的联合分布。通过定义描述沉积体空间分布的点过程和描述沉积体属性的分布函数，在地质趋势和地震资料的协同约束下，经过井间的非条件模拟和井点的条件模拟，建立符合地质实际的沉积相模型（图4）。

图4　示性点过程方法模拟研究区浅水三角洲沉积微相特征

3.2储层参数模型

储层地质建模的最终成果是建立反映储层特征的物性参数模型，即孔隙度、渗透率、饱和度等参数模型。在油田开发早期，由于钻井资料较少，为了降低井间储层参数预测的不确定性和随机性，利用高分辨率地震波阻抗反演数据，在沉积相模型的控制下利用井点数据和地震波阻抗反演资料协同约束建立储层物性参数模型。

根据相控建模原则，通过求取沉积微相的变差函数，采用地震波阻抗反演作为第二变量协同约束模拟方法[8]，建立了各模拟单元中每个沉积微相的孔隙度、渗透率等参数模型（图5）。模拟结果体现了物性变异方向随微相砂体方向的变化，综合井震资料建立的储层参数模型反映了储层物性的空间变化规律。

通过实钻开发井的检验，证明了在开发早期阶段对于浅水三角洲沉积类型的油田，利用地震波阻抗反演资料约束[9,10]建立储层物性参数模型的适用性和可行性，一定程度上降低了井间插值的随机性和不确定性。

图5　井点（硬数据）和地震反演（软数据）协同约束建立储层参数模型

4　应用实例

以渤海湾BZ油田浅水三角洲类型油气田的早期开发为例，利用储层定量描述技术，发现新增储量1 000多万立方米，2010年产油量增加25 ×104m3，累积产油量比ODP（油田开发方案）增加300×104m3，油田产能达到了ODP的2倍以上，采出程度比ODP提高了2.3%。BZ油田生产一年来实现了低含水上升速度（3.6%）、合理采油速度（3.3%）、高的单井产能达到ODP设计产能1.6倍。对比已投产的20口生产井的动态资料预测表明，总结两点生产特征：第一，储层物性好，初期产能高；第二，地饱压差小，脱气较明显。针对油田目前存在的问题，在动态结果与预测结果吻合较好的基础上（图6），将进一步优化注水，达到合理注采比，以实现油田高产稳产。

图6　A4H井模型预测与生产动态对比曲线

5　结论

对于海上油田的早期开发阶段，多采用一次性井网，钻井周期短，难以做到快捷及时的调整。利用多学科储层一体化地质建模技术，开展建模前的地质综合研究，较准确的预测了井间储层的变化趋势，降低了随机模拟的不确定性和开发风险，为井位调整和油藏方案优化提供了可靠的地质依据。

实钻开发井资料和油藏数值模拟预测结果表明，利用储层定量描述所建三维定量地质模型在开发早期阶段较准确地预测了储层横向变化特征和储层的非均质性变化规律，同时从生产动态资料佐证了井震联合约束建立储层参数模型的准确性和适用性，对油田的下步高效开发有很好的指导意义。

参考文献：

[1] 朱伟林，李建平，周心怀，等. 渤海新近系浅水三角洲沉积体系与大型油气田勘探[J]. 沉积学报，2008，26(4):575-582.

[2] 代黎明，李建平，周心怀，等. 渤海海域新近系浅水三角洲沉积体系分析[J]. 岩性油气藏. 2007，19(4):75-81.

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按照实验方法分别测定钴产品生产过程CoCl2净化液(样品3，实验时稀释了5倍)和Co(NO3)2净化液(样品4，实验时稀释了100倍)两个体系中Cu、Fe、Ni、Cd、Zn、Mn、Ca、Mg、Na、Si、As、S，进行加标回收试验，结果见表11。

[5] 李少华，张昌民，林克湘，等. 储层建模中几种原型模型的建立[J]. 沉积与特提斯地质，2004，24(3):102-107.

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[8] 穆剑东，董平川，赵常生. 多条件约束储层随机建模技术研究[J]. 大庆石油地质与开发. 2008，27(4):17-20.

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[10] 王赞惟，毕建军，包凤. 井震联合随机建模在敖南地区的应用[J]. 大庆石油地质与开发，2009，28(2):37-39.

采油新技术步入实验阶段

用于提高原油采收率的二氧化碳泡沫和表面活性剂正在实验室中接受提升性能的再设计。通过纳米技术的改进，这两种主要采油化学剂——黏弹性表面活性剂和碳泡沫——现在已有了升级版本。

将气体变成泡沫可以提高稠油的驱油能力，而研究者现在正考虑向其中添加纳米材料以提高泡沫的持久性。较之现有的表面活性剂技术而言，纳米黏弹性表面活性剂可以适应更恶劣的生产环境，更加耐盐耐高温。

二氧化碳泡沫的应用已有很长时间，但是持久力不够。美国的几所高校都在研究这项新技术，尤其是位于奥斯丁的德克萨斯大学。

通过使用直径小于10纳米的特殊包覆的二氧化硅颗粒，可以制造出更持久的泡沫，更加有效地波及油层，并且二氧化硅廉价易得。在被特殊包覆后，二氧化硅颗粒会均匀地聚集在气相与液相的交界处，形成的泡沫与常规泡沫相比更加持久，同时又不至于形成薄膜或影响采油。

美国能源部的国家能源技术实验室多年来在支持更持久泡沫的研究，尤其是没有市场投资的研究初期。英国赫瑞瓦特大学（Heriot Watt University）的Mehran Sohrabi做的一项研究显示，在把岩心样本高倍放大后，能看到碳泡沫比其它替代品的驱油能力更强。Sohrabi还建议使用氮泡沫，这种泡沫更持久，气泡更小，更符合需要。德克萨斯大学该项目的下一步就是测试二氧化碳泡沫流经岩心样本的过程，看它在储油岩中的表现。两年后将对这一技术进行实地测试。

黏弹性表面活性剂是一种新型化学剂，其采用减小界面张力的方法，最初被用来促进石油从储油岩中分离。它的功能相当于水驱使用的聚合物。这一领域的先驱之一是德国化工公司巴斯夫旗下的温特斯豪（Wintershall）石油天然气公司。该公司的化学研发顾问Lorenz Siggel称，实验室结果证明，注入黏弹性表面活性剂与注入清水相比，极大地提高了岩心样本的产油量。他希望在2013年或2014年成立一个试点工程。尽管与碱—表面活性剂—聚合物三元体系相比，其提升水驱效果的能力没有那么强，但能适应恶劣的储层条件，例如含盐量高地区。

黏弹性表面活性剂还会减少现场的污水处理工作。温特斯豪石油天然气公司正与罗地亚（Rhdia）公司在产品投放上展开竞争。后者将其产品描述为“活性聚合物”，因为其分子可以像意大利面一样纠缠在一起，又可以在需要时分开。

摘编自《金正纵横油气资源网》2012年6月4日

中图分类号：TE122.2

文献标识码：A

DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2012.03.033

收稿日期：2011-11-21；改回日期：2012-05-04

第一作者简介：张岚，男，1977年生，2005年7月毕业于中国地质大学（北京），开发地质工程师，主要从事储层地质建模研究工作。

文章编号：1008-2336（2012）03-0033-06

Study on Geologic Modeling of Shallow Water Delta Reservoirs in BZ Oilf i eld

ZHANG Lan, HUANG Kai, ZHANG Jianmin, GUO Cheng, LEI Yuan
（Exploration and Development Research Institute of CNOOC Ltd, Tianjin Branch, Tanggu Tianjin 300452, China）

Abstract:The shallow water delta reservoirs in Bohai Bay are multi-stage superimposed distributary channel sand body, with rapid lateral change. In addition, the well drilling data are not enough at the early development stage and the seismic data resolution of shallow water delta reservoir is high. Through application of reservoir sedimentology principle, the geological knowledge database has been established by construction of the depositional models, study on sedimentary microfacies, and classif i cation of reservoir structure model and statistic analysis of the parameters for constructing reservoir structure models. Based on those study results, the reservoir parameter models have been established under the constraint of sedimentary microfacies in combination with the seismic data, providing reliable static models for optimization of development plan and tracing while drilling at the early development stage. It has been conf i rmed by well drilling data and dynamic production data that the 3D quantitative geological model is reliable, and the lateral variation of sand bodies can be predicted accurately with this model. Simultaneously, the 3D geological model can provide support for the study of reservoir at the early development stage.

Key words:reservoir geologic modeling; reservoir framework model; shallow water delta; initial development stage; development plan; optimization