一种储层三维地质建模技术方法
——以哈萨克斯坦K油田为例

杨永亮

(中国石油辽河油田分公司，辽宁　盘锦　124010)



一种储层三维地质建模技术方法
——以哈萨克斯坦K油田为例

杨永亮

(中国石油辽河油田分公司，辽宁盘锦124010)

摘要：针对注水开发多年的老油田，为了在模型中更精细、更真实地反映出地层的原始含油状态，采用Petrel软件建模技术，充分利用钻井、测井、地层对比等信息，建立精细的三维构造模型；采用克里金插值建立确定性的三维岩相模型，进而建立相控条件约束的三维孔隙度和渗透率数据体；三维含油饱和度场由油水界面和储集层构造深度计算得到油柱高度，结合从毛管压力曲线得到的J函数来建立含油饱和度与孔隙度、渗透率和油柱高度的关系式的方法。最终建立了接近油藏实际地质特征的全三维地质模型，为储量复算和油藏数值模拟提供准确依据。

关键词：精细地质建模；petrel软件；变差函数；J函数

K油田位于哈萨克斯坦北乌斯丘尔特盆地的西北部，背斜构造属于杜兰地台尾部的北布扎齐穹隆。侏罗系为主力含油层系，含油面积105 km2，纵向上共有13套油气层，属于边底水岩性构造油气藏[1，2]。该油田1979年投入开发，是一个注水开发多年的老油田，目前处于“双高”开发期，急需开展老区开发调整研究，建立精细三维地质建模，为全区综合调整对策的科学制定提供可靠的地质依据。本文使用从毛管压力曲线得到的J函数来建立含油饱和度场的方法，从而建立三维精细地质模型，可以更真实地反映出地层的原始含油状态，为储量复算和油藏数值模拟提供准确依据，建立变饱和度场模型也是目前国际上比较流行的做法。

1建模思路

K油田目前已完钻2 800多口开发井，各层含油区域基本都已被井覆盖，且井网密集，井距小，因此地质建模主要以精细三维构造模型和单井测井解释成果为基础，采用确定性方法(Kriging+Closest)建立岩相模型，并以此为约束，采用序贯高斯(Sequential Gaussian Simulation)随机模拟方法得到孔渗模型；K油田至今已开发了30多年，为了在模型中更真实地反映出地层的原始含油状态，本文使用从毛管压力曲线得到的J函数来建立含油饱和度场[3-7]。

2精细地质建模

综合考虑工区范围、井网密度和井距、地层厚度、测井资料数据点的采样密度及目前软硬件运算能力等多种因素，确定精细模型网格精度：平面网格精度为25 m×25 m，垂向网格精度小于0.5 m，模型总网格数为4.28×108个，有效网格数为2.95×108个。模型精细化程度很高，满足综合地质研究要求。

2.1构造模型

构造模型主要包括圈闭类型、几何形态、断层分布、断层与储集层的空间配置关系等。断层骨架的构建和构造面等值线是影响构造模型的关键因素。研究区构造平缓，为一个东西向长轴背斜，共发育21条断层，把油藏分割成19个独立断块(见图1)。利用2 682口井14个层26个小层顶底分层数据计算各小层地层厚度，生成各小层的顶底面构造，从而建立精确的3D地质构造模型。

2.2相建模

考虑到井数据分布的空间构型，为减少随机模拟的不确定性，相建模主要采用克里金确定性相建摸方法。需要注意的是，在油田边部边水区无井控制的情况下，需要采用在边部无井区插入虚拟井，用Kriging结合Closest的方法建立相模型(图2a、图2b)。否则无法准确预测储层，储层分布不合理，对数模工作会造成很大影响。

2.3属性建摸

根据研究区综合地质研究结果，确定的主方位为00，长变程为1 000 m，短变程为1 000 m，垂直方向的变程为1 m。以储集层相模型作为相控约束，使用序贯高斯随机模拟的方法预测孔隙度，最终得到全区三维孔隙度属性模型，再根据岩心和测井资料分析建立的孔渗关系，由孔隙度数据体计算得到三维渗透率数据体，为油藏数值模拟打下良好的基础。

2.4饱和度模型

K油田具有不同断块，油水界面稍有差异。利用petrel软件建立不同区块的油水界面，再利用J函数对压汞曲线进行适当地转换计算相应的饱和度[8-12]，步骤如下：

1)将实验室测量的毛管压力曲线按式(a)转换成油藏条件下的毛管压力曲线

(a)

式中，Pcr、Pc1分别为地层条件下和实验室的毛管压力，MPa；σr、σ1分别为地层条件下和实验室的界面张力，mN/m；θr、θ1分别为地层条件下和实验室的接触角。

2)将油藏条件下的毛管压力曲线按式(b)转换成J函数

(b)

式中，K为渗透率，10-3μm2；φ为孔隙度，%。

3)利用多元回归得到J函数与含水饱和度间的关系

(c)

式中，c和d均为J函数拟合系数。

4)对于给定的自由水界面，按式(d)计算油柱高度

(d)

式中，H为油柱高度，m；D为油层深度，m；DFWL为自由水界面的深度，m；ρo、ρw分别为油、水密度，g/cm3。

5)K油田砂岩储集层有岩心分析资料的两口井八个样品，考虑到不同物性对应不同的含油饱和度，经多元回归得到油柱高度和含水饱和度的J函数，公式如下所示：

(e)

式中，Sw为含水饱和度，%；H是含油柱高度，m；φ是孔隙度，%；K是渗透率，mD。

在三维地质模型中，由油水界面和储集层构造深度得到油柱高度，利用已建立的三维孔隙度和渗透率数据体，根据上述含水饱和度计算公式就可得到三维含水饱和度数据体，进而得到三维含油气饱和度场。

3模型验证

K油田Ю-Ⅰ、Ю-Ⅱ层综合含水拟合曲线见图3。从图3可以看出，综合含水率拟合与实际测定结果非常接近，模拟结束时刻Ю-Ⅰ～Ю-Ⅱ层的含水率实测值为89.2%，计算为89.7%。说明历史拟合的地下平均油水饱和度结果可靠。在对断块整体拟合的基础上，进行单井拟合,共模拟油水井1 049井次，共计752口井。总体看区域拟合情况较好，而且从单井拟合情况来看，也有80%左右的单井拟合结

果与实际结果接近，变化趋势一致，表明建立水动力模型使用的地质模型与实际情况一致性较好，饱和度模型计算所得的原始饱和度场也比较可靠。

4结论与认识

1)针对研究区井控程度高的特点，采用确定性微相建模，准确地体现对研究区的整体认识。而相控条件下采用变差函数得到的随机模拟结果,更好地发挥地质的约束作用，刻画了储层的非均质性,也降低了物性参数的不确定性。

2)利用从毛管压力曲线得到的J函数来建立含油饱和度场的方法，客观地反映出地层的原始含油状态，地质模型的模拟计算结果与生产动态是匹配的，因此为油藏数值模拟提供了准确依据。本例计算结果已被油田开发实践所证实，效果十分显著，该方法可以应用到类似老油田开发。

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A Method of Reservoir 3D Geological Modeling Technology—K Oilfield in Kazakhstan

YANG Yong-liang

(Liaohe Oilfield Branch Company of PetroChina, Panjin 124010, Liaoning， China)

Abstract:According to the old oilfield waterflood development for many years, in order to truly reflect the original oil condition of strata in model, the paper establishes fine 3D tectonic model with Petrel software modeling technology making full use of the information such as drilling, well logging and stratigraphic correlation. Kriging interpolation is adopted to establish deterministic 3D lithofacies model, and then establish phase-controlled 3D porosity and permeability data. The paper establishes the relation among oil saturation and porosity, permeability and oil column height combining with oil column height calculated from oil-water interface and reservoir structure depth andJfunction from capillary pressure curve, and accordingly established 3D oil saturation field. Finally, this paper established 3D geological model close to the real reservoir geological characteristics, and provided accurate basis for reserve recalculation and reservoir numerical simulation.

Key words:fine geological modeling; Petrel software; variation function;Jfunction

收稿日期：2015-12-31

作者简介：杨永亮(1983-)，男，黑龙江密山人，中国石油辽河油田分公司工程师，硕士，主要从事油气田开发地质方面的科研工作。

中图分类号：P618.13

文献标识码：A

文章编号：1008-9446(2016)03-0004-03