摘要：储层地质模型既是油气藏综合评价的地质基础，也是油气藏数值模拟的必要参数和开发调整方案的直接依据。在综合利用地质、测井和生产动态资料基础上，开展了低渗透河流相储层建模方法的研究。结果认为：细分沉积单元、分相进行储层参数变差函数结构分析能够精细地刻画储层的非均质性；应用相控条件模拟进行井间储层参数的预测，能有效地反映出低渗透储层物性的局部变化；应用储层属性模型，可以直接预测有效储层的规模大小及其空间分布，为气田开发井网的部署和调整提供地质依据。应用低渗透河流相储层建模方法预测的结果得到了生产实际的动态验证，该建模方法为同类气藏储层建模提供了参考。
关键词：低渗透油气藏；有效储层；河流相；地质模型；测井；生产动态；鄂尔多斯盆地
1 苏6加密试验区概况
苏6区块位于苏里格气田中区，一直是苏里格气田地质研究和开发试验的重点区块，先后建立了储层沉积模式、砂体规模等地质知识库，并进行了开发试验研究，取得了大量的研究成果[1～2]。
试验区面积为50km2，主力含气层系为二叠系下石盒子组8段，为河流相沉积，孔隙度为3%～15%，渗透率为0.1～30mD，是典型的低孔低渗储层。依据沉积旋回划分为盒8上和盒8下亚段2个小层组。前期的研究成果表明，储层物性是控制气层分布的关键因素，有效储层下限为孔隙度大于5%，渗透率大于0.1mD。
由于有效储层横向变化快，井间连通性差，为进一步研究有效砂体分布规律、叠置模式及规模大小，2007～2008年，在苏6区块开展变井距(400、500、600m)，小排距(600m)井网试验。笔者就是在砂体精细解剖的基础上，总结低渗透河流相储层建模方法，为准确预测有效储层空间分布提供技术支撑。
2 建模方法
储层建模的方法可分为确定性和随机性两大类。确定性建模方法即试图从已知确定资料的控制点出发，给出确定的、唯一的储层结构和参数分布。而随机建模是指以已知的信息为基础，以随机函数为理论，应用随机模拟方法，产生可选的、可能的储层模型的方法。该方法认为控制点以外的地质变量具有不确定性，即具有随机性，其建模结果为一组等概率的可能实现。
苏6加密实验区块盒8段储层砂体横向变化快，非均质性很强，难以得到反映地下储层真实变化情况的唯一的确定性的模型。所以采用随机模拟的方法进行苏6加密实验区块储层地质模型的建立，得到多个反映地下储层地质特征的可能的地质模型，最后依据生产动态资料进行模型优选，确定与地下地质情况最接近的地质模型。
3 变差函数分析
3.1 变差函数基本概念
变差函数是区域化变量空间变异性的一种度量，反映了空间变异程度随距离而变化的特征。从本质上讲，变差函数是反映变量空间变化快慢的一个参数，其表达式为：
式中γ(h)为变差函数；“为位置点；h为任意两点间的距离；Z(u+h)、Z(u)为相距h的任意两个点的变量值；E为数学期望运算关系。
因此，变差函数实际上就是表示空间上一定距离的两个位置上变量的差异的大小，是变量空间变化快慢的定量体现。理想的变差函数曲线如图1所示。图中C0为块金常数，表示微观距离内变量的差异性；C1为基台值，表示变量最大的差异性；a为变程，表示具有相关性的数据分布范围，在变程之内的数据存在着相关性，随着距离的增加，差异性增加，即相关性减小超过变程范围，数据不再具有相关性。
依据变差函数曲线的形态，可以将变差函数分为球状模型、指数模型和高斯模型3种基本类型。进行变差函数分析，就是要确定变量在不同方向变差函数的类型、变程、块金常数和基台值等参数的大小。
3.2 试验区块储层参数变差函数分析
变差函数反映了储层参数空间的变化性。不同小层不同类型的储层参数变差函数存在较大的差异。因此，准确求取储层参数尤其是渗透率的变差函数是进行低渗透河流相储层建模的关键。由于不同沉积微相储层物性参数的非均质性差异很大，必须细分垂向单元、分相进行孔隙度和渗透率的变差函数分析。分析的基本流程是：①确定进行变差函数分析的参数，如孔隙度、渗透率；②对参数进行统计分析并进行正态转换；③计算平面上不同方向的试验变差函数，并进行模型拟合，确定主变程、次变程的方向、大小；④进行垂直方向变差函数的求取。
依据流程，分小层进行了储层孔隙度、渗透率和泥质含量变差函数的分析(图2，表1)。
表1 苏6加密试验区块盒8段储层物性变差函数参数表
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参数
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储层
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主变程方向/(°)
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主变程/m
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次变程/m
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垂直变程/m
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变差函数类型
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沉积相
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孔隙度
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盒8上亚段
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175
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1650
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425
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7.8
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指数模型
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曲流河
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盒8下亚段
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150
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819
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503
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6.0
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指数模型
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辫状河
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渗透率
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盒8上亚段
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170
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1200
|
377
|
8.0
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球状模型
|
曲流河
|
|
盒8下亚段
|
144
|
600
|
400
|
4.5
|
球状模型
|
辫状河
|
从表2中可以看出：由于盒8上亚段储层和盒8下亚段储层分别为曲流河和辫状河沉积相，其储层属性的变差函数存在较大的差异。以孔隙度为例，虽然二者的主变程方向都为近于南北向，并且都可以用指数模型进行拟合，但盒8上亚段储层变差函数的主变程是1645m，而盒8下亚段储层是819m，说明盒8上亚段储层孔隙度沿主变程方向连续性更好。但是盒8上亚段储层孔隙度次变程为425m，比盒8下亚段储层孔隙度次变程503m要短68m，说明盒8上亚段储层孔隙度侧向变化比盒8下亚段快。二者的垂直变差函数分别为7.8m和6m，说明孔隙度在垂直方向上变化远比平面方向变化快，也就是说，储层的垂直方向的非均质性远强于平面非均质性。盒8上亚段与盒8下亚段储层渗透率变差函数具有相似的变化规律，只是主变程和次变程都比孔隙度小，说明渗透率在各方向的变化都比孔隙度快，反映储层渗透率的非均质性比孔隙度强。由此可见，准确变差函数的求取，可有效反映储层非均质性大小及方向。
4 储层属性模型的建立
储层属性模型是指反映储层物理性质的储层参数模型，主要指储层孔隙度、渗透率模型。该模型是储层地质模型的核心[3～4]。
对于苏6加密试验区盒8段低渗透河流相储层而言，由于储层非均质性强，采用克里金插值的算法只能得到物性空间变化的趋势，难以刻画物性尤其是渗透率的局部变化。通过多种算法的试验及其参数敏感性的分析，在对苏6加密试验区块盒8段储层孔隙度和渗透率建模时，采取垂向上细分地层单元，平面上确定沉积微相，分别在不同的沉积微相范围内应用序贯高斯模拟的方法进行井间储层参数的预测，基本过程如下。
1) 选择进行模拟的参数，如孔隙度，将井点值赋予临近的网格上。
2) 定义一条遍访所有网格的随机路径。
3) 进行网格值的计算：①搜寻已知数据和先前已经模拟过的网格节点数据；②应用前文分析的变差函数模型，以简单克里金方法构建在该节点处的随机函数；③从随机函数中提取模拟值；④将该模拟出的值加入到数据集中作为下一个节点模拟的条件值；⑤进行下一个节点的模拟，并循环至所有节点都获取模拟值。
4) 定义新的路径，得到不同的模拟实现。
在进行模拟的过程中，井点的数据作为已知条件，模拟的结果完全忠实于井点的值，保证了模拟结果的数据结构与已知数据的一致性，并能有效反映低渗透储层物性的局部变化，即体现储层的非均值性。这种方法尤其适合物性变化很快、非均值性很强的河流相储层。
分别对不同小层、不同沉积微相储层的物性参数进行模拟，就可以得到储层属性的三维模型。选取不同的模拟路径便会产生该参数的等概率的多次实现，这些不同的实现反映了地下储层参数的不确定性。依据生产动态资料对不同实现进行优选，得到与地下地质情况最为接近的地质模型。图3为应用上述方法得到的苏6加密试验区块盒8段储层孔隙度和渗透率的三维模型。
5 有效储层预测
由于储层属性模型提供了空间任意位置孔隙度、渗透率的变化，所以可以准确地预测有效储层的空间分布。如图4所示为盒8上亚段2层有效砂体平面分布预测结果。依据储层孔隙度和渗透率的大小，可以将盒8段储层砂体分为以下3类。
第Ⅰ类储层孔隙度大于10%，渗透率大于1.0mD，主要分布在河道中心，在平面上基本上零星分布。
第Ⅱ类储层孔隙度大于5%，渗透率大于0.1mD。这类储层分布在分流河道和点坝沉积微相，顺河道延伸方向连续性较好，长度可达1000m，在垂直河道方向则尖灭很快，宽度为300～500m，井间连通性差。
除上述两类有效储层外，在其外围为孔隙度小于5%、渗透率小于0.1mD的致密砂岩，属无效储层。
由此可见，应用储层三维地质模型，可以准确地预测有效储层的规模及其空间分布，通过沿任意方向切取垂向和水平剖面，可以对储层进行定量评价。图5为通过储层渗透率三维模型切取的过井剖面，从图中可以直观地看出储层砂体的井间连通或者尖灭情况，定量分析储层物性的横向变化，准确地界定储层砂体的几何形态。如S38-16井生产近半年，关井63d，在盒8下亚段1层第10号砂体测得地层压力为19.7MPa，而S38-16-4井在同一地层的8号砂体地层压力为29.3MPa，反映两口井砂体不连通或物性差别极大，与储层地质模型基本吻合。通过工区内16口测压井、2个井组干扰试验以及投产井生产动态特征，证实了所建立的三维地质模型精度较高，客观地反映了有效储层空间分布，也表明所提出的建模方法对低渗透河流相储层建模是有效的。
6 结论
1) 对于苏里格气田盒8段低渗透河流相储层建模来说，不同地质单元、不同沉积微相储层物性参数的变差函数结构分析至关重要，只有准确地确定不同参数变差函数类型及其各项特征参数，才能定量表征这些参数的空间变异性，从而刻画储层的非均质性。
2) 相控条件模拟算法对于低渗透强非均质性储层建模具有很好的适应性。通过在模拟的过程中，一方面利用沉积微相控制了储层砂体的几何特征，另一方面，模拟的结果完全忠实于已知井点的数据，保证了模拟结果的数据结构与已知数据结构的一致性。
3) 应用储层建模成果进行低渗透储层有效砂体空间分布的预测无疑是很适用的一种方法。储层建模成果给出了空间任意位置的孔隙度、渗透率值，依据有效储层的下限标准，可以对储层砂体有效性进行定量评价，预测出有效储层的空间分布及其规模大小，有效地指导气田开发方案的制订。
参考文献
[1] 陈风喜，卢涛，达世攀，等.苏里格气田辫状河沉积相研究及其在地质建模中的应用[J].石油地质与工程，2008，22(2)：22-24.
[2] 尹志军，余兴云，鲁国永.苏里格气田苏井区块盒8段沉积相研究[J].天然气工业，2006，26(3)：26-27.
[3] WONG P M，SHIBLI S A R.Modelling a fluvial reservoir with multipoint statistics and principal components[J].Journal of Petroleum Science and Engineering，2001，31(2)：157-163.
[4] 胡先莉，薛东剑.序贯模拟方法在储层建模中的应用研究[J].成都理工大学学报：自然科学版，2007，34(6)：609-613.
(本文作者：赵勇 李进步 张吉 张清 中国石油长庆油田公司苏里格研究中心)
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