岩性气藏地质建模研究—以苏59区块为例

杜 洋 欧阳诚 彭 宇 彭 湃

(中国石油川庆钻探公司地质勘探开发研究院)

0 引言

苏59区块位于鄂尔多斯盆地苏里格气田西部，东接苏20，北接苏43区块，区块总面积为924km2(图1)。属为低孔、低渗、低丰度大面积分布的岩性气藏，其主要特点为砂体大面积分布，有效砂体规模小，连续性、连通性差，呈透镜状分布，储层非均质性强[1]。对有效砂体的分布规律预测及描述成为能否对苏59区块整体合理有效开发的瓶颈问题。在此背景下，通过对该区块进行精细气藏地质建模，为下一步的储层评价和开发部署提供依据。

1 气藏基本地质特征

苏59区块构造形态整体上为一由东向西倾的单斜，局部存在构造圈闭。据已钻资料，工区气藏的分布受构造控制不明显，主要受砂岩的横向展布和储集物性变化所控制，属于砂岩岩性气藏。工区自下而上发育石炭系本溪组、二叠系山西组、下石盒子组、上石盒子组和石千峰组，总厚度700m左右。目的层段为盒8和山1段。发育由北向南展布的大型河流-三角洲沉积体系，储集岩以中—粗粒石英砂岩为主，沉积相中对应于代表粗粒沉积的边、心滩及河道亚相。储层受沉积相控制，多层叠置、单储层仅为5m～7m，非均质性强。盒8段储层发育相对较连续较好但含气性较差，山1段储层呈现薄、多、散的特点，横向上较难进行对比，含气性较盒8段要好[2-4]。

图1 苏59区块位置图

2 建模要点

苏59区块为砂岩岩性气藏，相变快，非均质性强。储层主要分布于致密砂体中物性相对较好的“甜点” 部位，传统的确定性沉积相平面约束+随机属性建模是否适合此类气藏建模？

工区主要为河流相沉积，储层主要发育于河道带中，平面上河道摆动频繁，纵向上砂体呈透镜状多期加积叠置，如何有效地表征砂体分布规律及规模，成为解决地质模型精度的主要问题(图2)[5，6]。

3 建模思路

本次建模采用相控随机建模，依托Petrel软件采用三步建模法，即建立构造模型、岩相模型和物性属性模型。通过井点的地质分层数据及地震解释构造层面建立构造模型，通过定量地质知识库内地质统计规律建立三维岩相模型，在岩相模型的约束下建立物性模型，最后进行模型的检验(图3)。

建模之前包括对前期基础数据准备。包括：目的层顶面构造数据、单井数据、分层数据、岩相划分依据、原始测井曲线数据及解释的孔、渗、饱数据。其它地质研究成果对随机建模也具有重要意义，如定量地质知识库的建立将为建模过程中变差函数的分析、模拟算法的优选、确定模拟体的几何参数、检验模拟结果的可信度提供保证。

图2 辫状河沉积砂体剖面示意图

图3 苏59区块地质建模思路

4 建模流程

4.1 构造模型

由于苏59区块盒8段、山1段无断层存在，因此运用盒8段顶部、山1段顶部、山1段底部三个地震解释层位数据，通过对地质分层数据约束，对盒8段，山1段进行构造建模(图4)。结合两个层位平均厚度情况，将盒8段分为40个小层，山1段分为40个小层，小层厚度1m-3m，经过小层细分之后，网格的形状与大小达到精细地质模型的要求[2]。

通过构造模型以及横切工区构造剖面可以看出，工区构造继承性较好，构造起伏小，基本无断层发育，总体上呈现出西倾单斜的趋势。

图4 苏59区块构造模型

4.2 岩相模型

地质建模的最终结果为储层属性的三维分布模型，在没有沉积相认识约束的条件下的气藏地质模型与实际的气藏可能会有很大的矛盾甚至不完全符合实际。为了更好的指导气田开发，地质认识和沉积相约束下的建模则成为必然[3-6]。

现在常规的相控建模思路主要是以沉积相平面趋势面(确定性) + 相内属性建模的方法(随机性)的方法，本工区沉积相研究主要根据三维地震相结合实钻单井测井相标定，结合地质学家本身对区块认识对工区的有利勘探区域进行的划分。而本工区实际储层地质特征为：经过漫长的地质沉积时期，平面上河流摆动剧烈且频繁，垂向上数期河道砂体以透镜状层层叠置，加积，形成了一套大面积毯状块状砂体沉积(图5)。根据实际地质特征，本次建模选用的方法是以河道地质统计规律为依据的岩相建模 + 在岩相控制基础上的属性建模。

(1)单井岩相模型

本次岩相建模运用测井泥质含量曲线根据我们常规测井解释标准划分岩相，优点在于其纵向分辨率可以直接和0.125m采样率的电测曲线进行对比，单砂体的连通性，砂体的尖灭都得到了良好的反映[7]。

划分标准为：泥岩：Vsh>60%，细砂岩：40%

图5 苏里格地区砂体三维视图

图6 单井岩相模型

(2) 岩相建模约束条件

主方向的选取：根据对本工区的沉积相综合研究结合本工区发育由北向南展布的大型河流-三角洲沉积体系的背景，对变差函数方位进行选取，盒8段：北偏西8°；山1段：北偏东6°。

岩相的控制条件主要通过砂体密度、旋回性、砂体宽厚比、砂体连续性和连通性等方面对岩相进行控制和约束。

根据选取工区东西部两个典型剖面对岩相控制条件进行研究，选定的剖面均位于平均井距在800m左右的井网密度较密的井区，而且同一个剖面中均有好、中、差等各类型的代表性的井作为剖面模型的实际井，能够更好的反映工区砂体的旋回性、砂体比例、配置关系及分布规律各种情况，在建模中也要符合这一规律(图7)。

经过剖面分析：盒8段砂体普遍发育且连续，山1段砂体发育较为零散。旋回性上，盒8段砂体旋回集中在砂体下部，东部发育较西部要好。山1段砂体发育在层段的底部，中部部分区域发育，而上部基本上不发育砂体，呈现一个典型的正旋回的特征。

砂体密度为各小层内砂岩厚度与本小层厚度之比。根据该区统计砂体密度结果认为：盒8段主力储层盒8下砂体密度64.5%，砂体连通性较好，多为叠置衔接型的砂体。山1段砂体密度27.5%，砂体连通性较差，多为孤立性的砂体。

通过宽厚比及砂体小层对比确定变差函数变程的选取：一定厚度的砂体在平面上展布有多宽是建模中的一个关键问题，决定变程函数参数的选择，本次研究对宽厚比的选取借鉴了前人对砂质辫状河的研究成果[8，9]。前人研究成果表明：辫状河河道的宽厚比大致在30～100之间，结合对工区沉积相及地质统计分析，本次建模选取的宽厚比数据为60～80。根据对小层砂体厚度统计及对比：研究区内的盒8段主力储层盒8下砂体厚度一般在15m～25m，单砂体宽度一般在900m～2000m之间左右，由于盒8段砂体广泛分布。主方向砂体对比难以确定砂体分布长度，根据苏里格地区开发早期某井区试井成果，盒8段砂体长度可达3000m～5000m。山1段储层砂体厚度一般在8m～15m，单砂体宽度在480m～1200m之间，根据小层对比，山1段砂体长度2000m～3000m。

因此，本次建模变差函数变程选择为：盒8段：主变程为4000；次变程为2000。山1段：主变程为3000；次变程为1200。

图7 苏59区块典型剖面

(3) 三维岩相地质模型

根据选取的岩相建模条件，采用序贯指示算法对工区岩相进行建模。由岩相地质模型剖面图，可以看出，能够形成有效储层的粗砂岩相通常以条带状的背景，发育成“斑块条带”状，与该区河道的展布方向一致。砂体在南北顺物源方向上具有较好的连续性，东西垂直物源方向连续性较差，粗砂岩相带之间联通程度较低，砂体宽度有限，大部分被泥岩相和中砂岩相所隔断。垂向上，砂体多叠置成“千层饼”状，反映出工区沉积时期辨状河频繁摆动所导致的砂体相互叠置现象(图8)。

图8 岩相地质模型横切剖面图

(4) 三维属性地质模型

基于岩相的控制，利用单井地质模型所提供的数据，通过数据分析模拟井间各项属性参数的分布，按三维空间分布位置进行地质统计的计算，分别对储层的孔隙度、渗透率、含气饱和度进行属性地质模型(图9)。属性模拟的结果表明，工区物性参数非均质性较强，受相控十分明显，物性分布较好的岩相主要为粗-中砂岩相，分布较好的区域为工区的东部和西南部区域，与该区地质认识相符。

根据三维地质属性模型，依照苏59区块有效储层划分标准对工区的有效储层砂体进行模拟。盒8段有效砂体呈长条带状分布，充分表现了辫状河砂体沉积的特点，物性较好的区域以点状分布在条带状砂体的内部，表明可能存在有河道内心滩沉积，为下步勘探的有力区域(图10左)。山1段有效砂体在平面上多呈点，块状散布在工区内，反映出曲流河─三角洲沉积环境下的三角洲前缘水下分流河道沉积砂体在平面上呈点状分布的特征(图10右)。

通过对岩相，属性和有效砂体三个方面建模结果分析表明：建模过程中选取的参数准确，地质模型与对该区的地质认识符合程度较高，反映了该地区构造简单，砂体分布广泛，而有效砂体连续性、连通性较差，呈透镜状分布，储层非均质性强的地质特点。

图9 三维属性地质模型

图10 有效储层砂体分布图

5 结论

(1) 苏59区块构造模型显示：工区构造继承性较好，起伏较小，基本无断层发育，总体上呈现为西倾单斜的趋势。

(2) 通过运用测井泥质含量曲线划分了粗砂岩、中砂岩和泥岩三种岩相，建立单井岩相模型。

(3) 采用序贯高斯算法对岩相进行随机建模，由模型可以得出，形成有效储层的粗砂岩相南北向具有较好的连续性，东西向连续性较差，垂向上多叠置成“千层饼”状。

(4) 基于岩相的控制的三维属性地质模型表明，工区物性参数非均质性较强，受相控十分明显，物性分布较好的岩相主要为粗-中砂岩相，区域为工区的东部和西南部，与该区地质认识相符。

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