鄂尔多斯盆地西南部Y33 区块储层地质建模研究

张 瑞，赵永刚，杜进忠，李志宏，王 博，王印章

（1.西安石油大学地球科学与工程学院，陕西西安 710065；2.西安石油大学陕西省油气成藏地质学重点实验室，陕西西安 710065；3.中国石油长庆油田分公司第四采油厂，宁夏银川 750005；4.中国石油集团测井有限公司地质研究院，陕西西安 710000）

鄂尔多斯盆地西南部是该盆地石油勘探与开发的主力区，自开发以来获得了较高的工业油流产量[1]。Y33 区块所在的彭阳油田作为该盆地西南部的重要开采区于2007 年滚动建产[2]，在侏罗系延6～延9 以及三叠系长3 展现出较好的勘探增储潜力[3]，经过十余年的开采目前已进入开发中后期，含水上升加快、油水界面抬升速度过快等矛盾导致开发难度增大。前人对于研究区在沉积相、成岩作用、成藏控制因素及油气富集规律方面取得了一定的认识[4-6]，开采现状则急需对研究区进行三维地质建模、油藏数值模拟、油藏工程和剩余油分布等油藏精细描述研究。储层地质建模是结合数学方法和计算机技术，在对储层进行充分研究的基础上，将其特征及非均质性在三维空间上的分布和变化表达出来，实际上是对储层各项参数的三维空间定量表征[7，8]。通过对井间储层进行定量化和可视化的预测，准确界定有利储层的空间位置及其分布范围，对指导勘探开发意义重大。由此，文章依据前人对该区块延7油层组已有的地质认识，进行三维地质建模研究，明确了储集体的空间展布规律及物性参数的分布特征，建立储层地质模型为后续的数值模拟奠定基础，从而为调整开发方案提供可靠地质依据。

1 研究区地质概况

Y33 区位于彭阳油田东北部，行政属于宁夏彭阳县，区域构造处于天环向斜东翼，面积约30 km2，成藏类型属岩性-构造油藏。受到抬升剥蚀作用研究区主要发育延9～延6，为一套砂泥岩互层含煤岩层，是该区的主要产油层位。其中，目的层延7 油层组可根据标志层（煤）分为延71、延72两个砂层组，厚度近40 m。根据岩心、分析化验、测井等资料结合前人研究，认为研究区延7 油层组发育三角洲平原亚相[9]，分流河道微相以灰色、灰白色的中砂岩、细砂岩为主，可见平行层理和底部为冲刷面的正递变层理；天然堤微相发育细砂岩、粉砂岩，厚度薄；分流间洼地微相沉积反映弱水动力条件的黑色、深灰色泥岩，存在大量植物化石碎片及印模；沼泽微相则广泛发育作为区域标志层的煤层。受甘陕古河道南岸的演武高地控制，研究区物源方向呈南西-北东向，分流河道砂为主要储集体，在测井曲线上表现为厚层高幅、中高幅箱型，大都为多期河道叠置，与产油层能够很好地对应。

2 储层三维模型

建立三维地质模型需要以大量的地质数据为基础，如井位信息、井轨迹数据、目的层位深度、断层数据、构造等值线数据、沉积相平面图、砂体厚度等值线图、孔渗饱解释数据以及三维地震属性数据等[10]，是进行基础地质研究的落脚点。同时，输出的三维地质模型作为数据集合地质体将直接成为油藏数值模拟的初始参数，也是油藏工程模块研究的出发点，在油藏精细描述研究中有着重要的承转作用。

2.1 构造模型

借助Petrel2016 软件，遵循等时建模原则首先建立单层级的三维地层构造模型。由于该区未发育断层，因此以分层数据为硬数据、以构造等值线为趋势面、以地层厚度为体积校正数据，运用最小曲率、厚度叠加的方法通过克里金插值建立延71、延72地层顶、底层面模型，空间叠合后搭建起三维地层构造模型，并以10×10×0.5 m 的精度进行网格化，为整个三维地质模型提供基础构架。从图1 中可以看出，研究区中北部、东部以及中偏西南部发育3～4 个构造高部位，幅度在5～20 m 不等，其余区域起伏较为平缓。

图1 Y33 区块延7 油层组三维构造模型

2.2 岩相模型

遵循相控原则，采用以像元为模拟单元的随机建模方法建立储层的岩相模型。在对该区沉积微相做了细致、充分研究的基础上，绘制出延71、延72小层的沉积微相平面图。根据研究区地质情况，选择适用于离散随机变量的序贯指示模拟方法[11]，利用测井解释所得砂、泥岩数据，在砂体垂向概率分布统计与沉积微相平面展布的双重约束下[12]，对Y33 井区进行延7 层位岩相模型的建立（见图2）。

图2 Y33 区块延7 油层组岩相栅状图

结果显示，延7 沉积时期砂体自南西向北东呈带状展布，在研究区中部汇合、分叉，主要是受分流河道微相的控制，其连续性在顺物源方向较好，垂直物源方向较差，这是由分流间洼地发育的泥岩隔挡所致。平面上反映出延72砂体展布范围大，在研究区中偏东北及西南部有大面积连续分布，垂直物源方向砂体连续性比延71好，说明砂体的侧向接触关系以侧切替代式为主。垂向上两个小层均可见大型箱状砂体，大都为多期分流河道砂体叠置形成，相比之下延71分流河道砂体在西北部、中偏东北部以及东部局部区域较厚，但泥岩夹层略为发育，纵向连续性稍差。

2.3 属性模型

属性模型属于储层参数模型，是整个三维地质模型的核心部分，能够清晰地将储层主力砂体的物性特征在空间范围内呈现。以所建立的岩相分布模型为控制条件，选取适用于连续变量的序贯高斯模拟方法[13]，通过能够反映区域化变量间相关性的变差函数来拟合储层参数模型[14]。

先确定变差函数模型，研究区属于三角洲平原亚相，分流河道微相极为发育，选择适用于河道型的指数模型对变差函数进行拟合。再进行数据变换，在将异常数据截断后把所有条件数据从非正态分布变换为正态分布，作为先验条件概率分布。之后分层拟合相控下的属性变差函数，调节变差函数特征参数（方向、变程、块金值和基台值）（见表1），直至实际变差函数基本符合理论变差函数。最终得到随机模拟方法给出同等概率下的多个模型，从中优选出最符合实际（与地质认识一致）的地质模型[15]。

表1 Y33 区块延7 油层组变差函数拟合参数表

由于孔隙度与电性有更好的相关性，在对正态变换后的测井曲线粗化后，运用序贯高斯模拟方法在相控约束下先建立研究区孔隙度模型。渗透率具有更多的影响因素，且孔隙度与渗透率的相关性较好，建立渗透率模型时选择孔隙度模型协同模拟[16]，提高模型的准确性。

对孔隙度模型数值分布进行统计，延71、延72孔隙度的分布范围主要在12%～18%，其中，延71孔隙度小于10%的占比3.26%，在10%～15%的占比59.78%，大于15%的占比36.96%；延72孔隙度小于10%的占比4.81%，在10%～15%的占比72.12%，大于15%的占比23.07%，据石油天然气储量计算规范（DZ/T0217-2005）[17]，认为研究区延71、延72砂岩储层均属于低孔储层。从模型数据体来看（见图3），孔隙度主要沿着岩相模型中的砂岩延伸方向自西南向东北展布，高值部位对应砂体较厚的区域，延71主要分布在研究区中偏东北部及东部，延72主要分布在中北部及西南部，面积小且较为分散。

图3 Y33 区块延7 油层组孔隙度模型

渗透率模型的数据分布表明，延71渗透率小于1 mD的占比1.10%，在1～50 mD 的占比45.05%，大于50 mD的占比53.85%；延72渗透率小于1 mD 占比0.98%，在1～50 mD 的占比60.19%，大于50 mD占比38.83%，据石油天然气储量计算规范（DZ/T0217-2005）[17]，认为研究区延71砂岩储层属于中渗储层，延72砂岩储层属于低渗储层。统计模型中渗透率非均质程度的定量表征参数，延71变异系数0.55，突进系数2.68，级差22 695.31；延72变异系数0.62，突进系数2.74，级差25 304.32，两个层位非均质程度均属于中等。模型数据体显示（见图4），延71渗透率高值分布范围较大，主要在研究区西北部、中偏东北部、东部及中偏西南部，平面上的连续性好。相比之下，延72渗透率略差，高值区发育部位与延71基本一致，面积明显缩小，呈零星状分布。渗透率模型反映出，在孔隙度模型的协同约束下，孔渗两种属性模型有较好的相关性，且二者均与岩相模型中分流河道砂岩具有很好的一致性，体现了储层物性受相控的特征。

图4 Y33 区块延7 油层组渗透率模型

3 模型验证

前述利用井点硬数据、测井解释数据，通过趋势面约束已充分将地质认识加入到模型之中，尽可能提高了模型精度。建好的储层地质模型能否成为数值模拟所需要的原始数据体，还需经过进一步检验[18]。采取概率分布一致性检验，由属性模型中孔隙度、渗透率的拟合值与原始值的分布直方图（见图5）对比可知，模拟数值与原始数值的分布态势基本保持一致；根据储层模型计算出研究区目的层位地质储量为317.09×104t，油田统计资料显示该区块目的层现有地质储量311.21×104t，二者的误差在2%以内。以上均表明针对Y33 区块延7 油层组所建立的储层三维地质模型准确度高，能够较为真实地展现实际地质情况，可为后续的数值模拟提供可靠的数据体。

图5 Y33 区块孔隙度、渗透率原始数据与模拟数据频率分布直方图

4 结论

以前期充分的地质认识为基础，对鄂尔多斯盆地西南部Y33 区块延7 油层组进行三维地质模型研究，主要有以下认识：

（1）岩相模型显示延7 沉积时期砂体连续性在顺物源方向优于垂直物源方向，受分流河道微相控制所致；延72砂体在中偏东北及西南部有大面积连续分布；延71砂体在西北部、中偏东北部以及东部局部区域较厚，但泥岩夹层略为发育。

（2）属性模型表明延71属于低孔中渗储层，延72属于低孔低渗储层，二者非均质程度均为中等；平面上延71高值分布范围较延72大，且高值部位与砂体较厚的区域对应性好，是研究区的有利开发区。

（3）通过概率分布一致性检验以及储量核算，验证了对研究区延7 油层组所建立的储层三维地质模型准确可靠，可作为后续数值模拟的原始数据体，能够为开发方案的调整以及开发井部署提供依据。