蜿蜒的河流储层架构的多尺度建模基于多点地质统计学:一个案例研究的Minghuazhen形成,Yangerzhuang油田,中国渤海湾盆地

文摘

曲流河储层油气勘探目标至关重要,虽然他们可以由于其多尺度复杂异质性特征。多点地质统计学(MPS)在建立储层架构模型的优势。训练图像(TI)平稳性的主要因素限制的议员在地下建模建模算法。工作流建模是为了繁殖的分布异构性问题在不同尺度的中新世Minghuazhen Yangerzhuang油田在渤海湾盆地的形成。两个是建立不同尺度的建筑。初始无条件的模型生成一个基于流程的模拟方法用作megascale TI。中尺度TI的侧向加积层的特点是泥岩的空间分布不均匀的长度,厚度,频率,和间距。不同尺度模型概率相结合的多维数据集得到的侧吸积方位数据作为辅助变量。此外,渗透函数集更合适的孔隙度模型协同模拟渗透率模型。模型验证表明,这种工作流可以准确地实现渠道的多尺度随机模拟,点酒吧,蜿蜒的河流水库的侧吸积层。 The produced model conforms geologically realistically and enables the prediction of interwell permeability variation to enhance oil recovery.

1。介绍

蜿蜒的河流存款创造重要的油气储层。然而,挑战来描述架构元素因为这些储层的几何形状的特点是平面相变快,复杂的砂体叠加,异质性(1,2]。描述这些水库的建筑元素已经被证明是一个有效的程序计算探明储量和提高原油采收率3]。Megascale水库架构包括遗传单位及其边界,如边滩和渠道。其在遗传的异质性可以找到单元边界,砂体叠加模式,和连通性4- - - - - -8]。中尺度储层渗透率区划的架构内遗传单位和流体内挡板遗传单位。异质性的流体流动发生在酒吧,和相关的开发程度的侧吸积层和影响孔隙度和渗透率的变化9,10]。先前的研究都集中在河流沉积体系的沉积构造和岩性非均质性,但注意力一直集中在建筑元素的异质性,特别是异质性模型参数的变化(11- - - - - -14]。中尺度异质性在延长水库架构元素成为关键生产时期由于敏感性的增加流体迁移到小规模的异质性。因此,多尺度异质性建模蜿蜒的河水库是蜿蜒的河水库急需探索和发展。此外,储层非均质性主要表现在渗透率模型。储层渗透率变异架构的趋势可以预测的取心数据。

当前的建模方法有局限性相的再现性和复制输入数据。传统的序贯指示建模方法模拟(SIS)匹配点数据(井)仅基于一个算法不考虑沉积过程的信息(15- - - - - -18]。这种方法通常会产生不切实际的异构体系结构模型元素和高估了这些元素的连接(19]。基于对象的建模(理论)在河流相建模逼真地再现了异构体系结构细节。然而,在一个实际的模型中,储层的连通性元素很容易过于重视公关的导致不切实际的形状(20.,21]。因此,这种方法仅适用于离散属性模型简单水库元素(22]。另一个基于流程的建模(PBM)是受到身体上的启发规则和对应于过程发生在地层。这个方法不允许调节密度好数据,但规则和统计从PBM结果可用于参数化。

多点地质统计学(MPS)创建一个新的集成为油藏地质概念建模方法(23- - - - - -25]。议员便于获取定量沉积信息通过构造一个训练图像(TI)包含一个地质研究领域的理解。此外,基于议员捕获对象建模通过考虑以上两点(细胞)同时再现复杂的形态,比如存款的蜿蜒的河流(如点酒吧和通道填充)和非线性空间相关性(26]。的设计是正确的特性在水库电网对议员相建模至关重要(21]。相的沉积学的特性(模式)不应局限于特定位置的内部分TI但应该均匀分布和合理重复整个TI (27,28]。另一方面,繁殖是具有挑战性的复杂地质趋势产生的储层模型,虽然复杂的TI包含更多的数据事件和更精确的条件概率,因为它是不稳定。此外,更大的尺寸和分辨率TI(细胞的数量),时间越长会意识到。因此,繁殖有明显的非平稳的趋势(例如,方向和压缩比)试图通过应用辅助变量在执行议员模拟(29日,30.]。议员适合建筑建模的蜿蜒的水库相对具体的模式。

本文研究了多尺度水库建筑建模工作流,包括蜿蜒的河流渠道和酒吧与侧吸积元素。首先,蜿蜒的河流储层结构特征在Minghuazhen Yangerzhuang油田的形成。第二,获得的几何结构参数,描述了基本相特性被用来建立两个不同的尺度。然后,架构建模,提出了多尺度水库通过议员方法。所需的趋势相分布和取向是通过使用辅助变量。最后,岩石渗透率的变异函数进一步用于提高建模精度。

2。地质背景

黄花萧条是渤海湾盆地的一个次级构造单元,位于沧县隆起和Chengning隆起(图1(a))。Yangerzhuang油田研究这是一个位于Zhaojiapu断裂背斜构造带黄花的抑郁症(图1(b))。主要沉积物源来自南方的Chengning隆起。它主要包括新第三纪馆陶组地层和Minghuazhen形成(图2)。这是一组典型的水库由high-curvature Minghuazhen蜿蜒的河流沉积系统的形成。储层类型主要包括结构水库和lithologic-structural水库。

目标形成、NmIII属于的下部新第三纪Minghuazhen形成(图2)。本单元由弱成岩长石细砂岩浅埋在深处的1340 - 1900米[31日]。Yangerzhuang油田的重要石油集团,26% - -34%的孔隙度,渗透率约为2.8μ米²和含水率变化利率一般高于94.99%(这些数据是油田勘探和开发来源)。钻探井主要是位于中央断裂带与井周边地区相对较少。因此,综合分析测井和地震资料是必要的相对稀疏的网络区域由于这些打井的不均匀分布。Yangerzhuang油田的先前的研究一直集中在储层结构及其对剩余油的影响,但是很少有定量研究调查了多尺度非均质性的储层(32- - - - - -34]。

3所示。数据和方法

3.1。数据采集

在9.6公里²在研究区,三维地震反射数据获得本间隔的 。这些数据有一个零相位极性。地震数据有一个占主导地位的大约40 Hz频率采样4 ms,从8到60 Hz,收益率大约12.5米的垂直分辨率。

探索井钻在1974年- 2015年。平均井距小于100米,最小间距是30米在密井网区。九井中空心广泛目标层的储层致密网络,和超过137的传统核心恢复。钢丝绳日志从262年井结合地震资料建立该区的地层框架在不同的尺度和建筑边界。

3.2。储层结构参数的识别

三维地震反射率数据和测井数据进行分析的基于现代沉积参数和经验公式。曲流河沉积体系的复杂储层结构参数化在不同尺度(megascale和中尺度)密井网区。几何参数,如侧吸积的厚度和倾角元素,获得了双井方法,废弃河道表面方法,width-to-depth率的方法。

单通道可以被分析的深度位移和测井曲线的特征在河道砂体由于供应来源的差异,沉积环境和沉积速率。泛滥平原或溢出银行存款通常是开发的单通道边界与砂体厚度突然变化的河流通道。这时,一个单点酒吧的进一步分工方案通过分析夹层厚度的变化,提出了测井曲线的不同特点,和边滩的物理性质的关系复杂。此外,动态数据(如示踪检测)考虑沉积模式也可以当作一个参考识别单点酒吧。

3.3。这和辅助变量准备议员模型

这可以从卫星图像获得现代类似物,人机交互式图纸,或无条件PBM模拟输出理想化模型代表的基本建筑特色在研究区沉积系统。解决这一问题的多尺度建模、TI应包括定量信息相体系结构(例如,相比例和通道几何)在不同的尺度。另一方面,TI应该足够简单以减少计算量。因此,这两个不同的尺度对应于体系结构在不同的尺度。

辅助变量网格属性描述建模属性的空间变化趋势,失踪的地质信息中没有说明这。他们还促进繁殖嵌套结构,在进行多尺度模拟预测储层模型中的异构性问题。几个辅助变量可以约束模拟,比如海峡中线的距离,砂体概率地图,和侧吸积方位概率数据集,并允许相关的合成模型考虑到非平稳变化的空间沉积特性。

很难详细的沉积特征地下水库在相对稀疏的网络区域只使用基本的测井信息。因此,它是不可靠的只使用的沉积相建模的约束。因此,介绍了渗透率分布函数作为辅助条件,并结合沉积相及储层分层实现高精度预测。

3.4。建立多尺度油藏模型的工作流

一个蜿蜒的河流系统的多尺度三维储层模型是构造层次工作流(图3)。首先,3 d TI适合megascale得到无条件PBM模拟是基于几何参数的分析在每个沉积元素(35]。此外,点砂坝内的中尺度3 d TI是交互式基于侧吸积的特征元素。第二,获得了相图的地震解释和测井是一致的,从而总结侧吸积方位数据。第三,国会议员方法应用于多尺度蜿蜒的河流系统的架构模型约束的储层地震属性数据集和侧吸积方位概率模型。最后,房地产合作模型模拟的基础上,从核心物理性质数据分布函数退化。

4所示。储层结构

4.1。岩相及岩相空间关联

八个岩相识别在Minghuazhen形成基于晶粒尺寸,厚度,沉积构造在蜿蜒的河流系统(表中1;图4):一个企业集团相(Cc),四个砂岩相(Sm、Sp、St和Shv),两个细粒度的粉砂岩相(Fr和跳频),和一个泥岩相(Mm)。的术语被称为Miall [22]。

垂直岩相序列的一个理想的蜿蜒的河流模型从下到上通道延迟存款一个侵蚀面之上,巨大的层状砂岩,砂岩交错层,水平层状砂岩,波纹层压粉砂岩,泥岩(图5)。蜿蜒的通道横向迁移由于水文变化和侧吸积形式元素在现代沉积环境和多种次生岩性周期。此外,废弃的渠道开发偶尔在蜿蜒的腰带。因此,这个过程导致异构多周期的岩性变化和物理性质22,41]。

4.2。岩石物性特征的核心

井的实验数据说明,温和的相关性观察垂直沉积旋回和横向之间的单位。此外,实验数据的取心井在不同的蜿蜒的腰带,酒吧,或沉积相比较。井几乎相同的空间分布规律在邻近蜿蜒的腰带。中度正相关是平均晶粒尺寸和深度,对应于一个线性增加(图6(一))。同样,一些温和的泥质含量之间的相关性观察和深度,对应于一个线性减少(图6 (b))。虽然也有类似的线性下降趋势,点酒吧中的泥质含量明显低于通道。温和的线性对数的值之间的相关性也看到渗透率和粒度中值(图6 (c))。最后,一个相当高的正相关之间的渗透和深度,对应于一个指数增加(图6 (d))。此外,渗透率和泥质含量略有增加点酒吧的方向在给定的蜿蜒的河流沉积带。

最小二乘法用于符合回归函数。残留分析的75%的置信区间优化回归函数。因此,垂直分布函数的中值粒径(1),泥质含量的边滩(2),泥质含量的通道(3),和渗透率(4)总结如下: 在哪里层的顶部的距离和拟合优度。

观察到分布在数据可能反映了小区别河道砂和指数函数的点砂坝砂体渗透率和粒度中值(图6 (c))。此外,可能的关系表明,垂直渗透率指数函数主要是控制砂体的厚度在河流通道(图6 (d))。两个回归线形成的数据集,代表物理性质分布砂体的顶部和底部不同时期(图6)。这个量化发现应用程序在地下工作流,它可以提供一些地质约束为静态模型要求架构是现实的。

孔隙度显示了明显的线性增加的顶部一个点禁止但仍然几乎不变(图中间降低部分7(一))。然而,孔隙度和渗透率之间的相关性的砂体在蜿蜒的河流渠道相对较低(图7 (b))。相对温和的相关性也观察到孔隙度和渗透率的对数的值之间的边滩砂体,忽略孔隙度值小于25%(图7 (b))。

由于取心井钻垂直通过几个横向单位点酒吧,泥岩和砂岩夹层之间的核心,在样本井在图8。侧吸积的渗透率分布函数元素点酒吧可以安装后忽略了泥岩值(图9(一个))。岩石物性变化趋势是几乎相同的同一地质和水文特征下邻侧单位。结果,测量和分析数据可以被视为数据从不同位置相同的侧吸积元素(图8)。渗透率增加大约指数从顶部(泥岩价值)的边滩(砂岩值)(图9 (b))。这可能是由于泥岩覆盖的顶部侧吸积的元素,而下部砂体连接。这是侧吸积层消失的位置,大约1/2或1/3的上段点酒吧,渗透率迅速增加(图9(一个))。

观察到分布数据中可能部分反映了这一事实渗透率的分布趋势上下侧积层是不同的。这可能是因为下面的原始沉积物不同程度的侧吸积层被侵蚀后阶段,导致沉积物之上和之下的差动保护侧积层(42]。渗透率分布沿侧吸积元素是根据指数函数组: 在哪里是侧吸积的渗透元素,是距离的点酒吧,然后呢泥岩的渗透性,通常少于20。它可以根据实际确定最小渗透率值在不同的酒吧。的长度是侧吸积元素,是一个回归函数相关长度(图9 (b))。

4.3。计算储层结构参数

4.3.1。架构的通道和边滩

福特和帕勒斯(43)总结了沉积模式蜿蜒的腰带和泛滥平原沉积单元,提供基本架构的解释。meander-related沉积物的研究区域主要是与自然堤坝和侧吸积形成的酒吧。建筑界面突出岩性和电特性33,44]。伽马射线(GR)测井曲线特征明显的回报,微电极测井曲线值较低,补偿中子测井曲线特征值(图明显增长10)。

储层沉积特征,如砂体形状和组合,发展规模和连通性,总结了研究区(1]。建筑(相)边界范围可以确定密井网区中的数据。然而,这是很难确定在相对稀疏的网络区域,必须与经验公式推导。

点酒吧和渠道通常是由河流通道的切割和重叠的行动。点砂坝复杂,单通道是由蜿蜒的河道迁移(图8)。废弃河道代表的结束点酒吧,表明河流通道的转移。因此,砂体的厚度决定了边滩复杂的位置,而废弃河道在飞机上决定了它的边界。另一方面,在垂直方向,复合节奏是由多个积极节奏的upward-fining周期叠加造成的点酒吧(1,45]。

前辈拟合曲率半径、长度的酒吧,和满满的河的宽度与最小二乘法得到了经验公式。点的曲率半径和长度限制酒吧测定75%置信水平(46,47]。蜿蜒的河流水库的建筑参数得到的计算见表2。活跃的厚度或废弃河道填补和棒状的建筑元素,这些元素是完全preserved-acts最大满满的深度的直接指标( )压实校正(图8)[37,47]。的关系公式 提出了Leeder [37)建立满满的深度之间的关系( )和宽度( )。河曲带的宽度( )和边滩的宽度( ),如表所示2使用下面的经验公式,得到了。

4.3.2。建筑元素在酒吧

泥质、钙质夹层类型和物理异质性的主要来源和被视为内部的架构元素发达点酒吧。泥质夹层泥岩、粉砂质泥岩组成的开发研究区域,主要在间歇期间形成的洪水(1]。它是由测井特征,微电极测井曲线的回归是超过30%,和微电位的振幅变化日志和微梯度日志是几乎为零。钙质夹层的岩性主要由钙质粉砂岩的厚度大约15 - 20厘米。这是一个明显的峰值显示为微电极测井和三孔隙度日志。此外,较低的物质层孔隙度和渗透率是罕见的在研究区由于压实不足。

一起的时候部分垂直于河道由连接配对井相隔不到50米,位于同一点酒吧在密井网区。因此,延伸长度、倾角和侧积层的水平间距可以定量描述。一起的部分可以用来计算水平间距和侧向加积层的态度。侧积层倾角的计算可以间接的废弃的表面(最后侧向加积砂体表面在蜿蜒的通道被放弃)(图8;表2)。

然而,由于大井距和有限的数据,满满的宽度,满满的深度、倾角和侧吸积层在相对稀疏的网络区域使用经验公式计算: 在哪里是侧积层倾角(°),是满满的河道的深度(米),然后呢是满满的河道(m)的宽度。

5。储层建模

5.1。模型网格设置

平面网格的准确性 ,和总平面网格 。垂直网格大小被设定为0.2米,以反映侧吸积的纵向岩石物性变化的元素。相同的网格应用到所有模拟,但不同的网格TI是创建和独立的理想化和规模。

5.2。培训不同尺度的图像

TI是一个3 d建筑产品,提出了储层非均质性、几何图形、空间分布,地质的身体和连通性48]。它被视为一个模式指导计算点数据之间的相关性,帮助确定井间预测模型的结果。尽管议员算法通常需要固定TIs,沉积的特征和分布对象(相)倾向于改变空间不稳定。移民、撕裂、防洪堤,地重新汇聚起来,放弃可以发生在蜿蜒的河流沉积体系与高曲率和侧吸积(图11)[20.]。合适的参数敏感性分析可以帮助画面是合理的沉积事件的位置和频率的测试遵循地质规则(35]。

中尺度TI只包含相代表点砂坝、泛滥平原、水道充填沉积,活跃渠道被视为水道充填沉积(图12(一个))。无条件PBM模拟生成的中尺度TI几何参数(表的使用2)。中尺度TI绘制交互显示不均匀分布的长度,厚度、间距,和连续性的侧向加积层,在点砂坝预测岩石物性非均质性。此外,它描述了连接底部的边滩和不渗透性的侧吸积层(图12 (b))。

因此,这项工作的这只使用一个相对比例的岩相及相关系复制一些高阶属性而不是单变量统计(1,13]。

5.3。辅助变量和趋势模型

概率地图被用来确保在模拟现实的空间相之间的转换,特别是几何图形的复制和沉积学的变化特性,如channel-belt和泛滥平原相相对稀疏的网络。相分析等时地层切片可以产生概率地图,而且还有助于预测沉积物的水平分布(如相映射,如图所示13 (b))[49]。相对应的同步地震泛滥平原沉积物被选为相对可靠的等时线的相关指标和线性插值和采样提取等时地层切片(图(13日))[50- - - - - -52]。砂岩的振幅值普遍高于90°相变后泥岩。因此,它是简单的解释高振幅值作为砂岩和低和负振幅值为泥岩(图(13日))。然而,一些砂岩和泥岩的振幅值重叠。

侧吸积方位数据控制的分布趋势侧吸积层(图8)。此外,由于孔隙度和渗透率之间的关系是相对温和的(图7 (b)(5)),功能是用来修改通道的渗透率模型。此外,分布函数的渗透侧吸积方向约束点酒吧内的渗透率模型。

5.4。沉积相建模

沉积相往往是多尺度的一个重要约束储层非均质性。因此,分层相建模方法已经被使用这模型在不同的尺度上特定的河流蜿蜒的地层的结构系统。预期的或期望的地质特征被强行纳入模型通过使用辅助变量。

TI(图12(一个))和概率地图是用来模拟megascale模型与沉积相的约束。相比之下,侧吸积层被认为是在相同的规模相点酒吧当模拟中尺度模式。因此,在这个模型中,侧吸积层在不同的点酒吧被简单区分渗透相结合和不透水侧向加积层。侧吸积方位概率模型产生的侧向加积方位数据(图(14日)),归一化到0到360度,用于限制侧向加积层的方向。根据废弃河道和边滩形状,侧吸积方位概率模型考虑侧向加积层在不同的个体特征点酒吧。最后,中尺度议员模型模拟的TI侧吸积层(图12 (b))。因为显示的形成时期和形状分布位置点酒吧,废弃河道变成了一个关键连接在两个尺度匹配模型。中尺度的侧向加积层模型是一个基于整个megascale随机模拟模型(图14 (b))。

5.5。孔隙度和渗透率建模

序贯高斯模拟(SGS)是用来模拟至关重要的岩石物性等参数的分布有效孔隙度和渗透率的约束下相。每个相对应于不同的参数。例如,河道砂体的主要变量图方向平行于河流的方向,而小方差图方向垂直于它。相比之下,主要的变差函数的方向点砂坝砂体是侧吸积的方向,而小方差图方向垂直于它。变差函数的细节调整并非本文中描述。这些是高保真模型基于可用的数据和消除异常值,以确保一致性岩石学和测井相53]。

储层砂岩的孔隙度在目标层主要是在19.3%到37.6%之间,平均32%的价值。孔隙度分布显示一个线性下降趋势的顶部点酒吧,而孔隙度几乎没有变化从中间下部。孔隙度的回归曲线的拐点是大约1/5从上往下的砂岩(图7(一))。模拟实现的孔隙度范围是20% - -38%,平均31%(图的价值14 (c)),类似于从井取心分析获得的值范围。此外,有效的泥岩孔隙度远低于砂岩和小于5%。

目标储层的孔隙度和渗透率之间的相关性相对较低(图7)。渗透展品与沉积物粒度的对数线性增加点酒吧(图6)。垂直、地区渗透率开始迅速增加对应大约砂岩的中间部分。介绍了垂直渗透率分布函数作为辅助条件的渗透率模拟河流渠道。相比之下,侧吸积方向的渗透率分布函数就是受雇于渗透率模拟酒吧(图14 (d))。此外,不同的指数函数应用于不同的酒吧。最后,最小截断值渗透率的泥质夹层被设定为0.1 mD在储层架构模型(图14 (c))。

6。模型验证

目标是评估是否储层特征综合方法,包括构造沉积模型和多尺度的3 d geomodeling点酒吧和其内部异构性问题,是可行的。一起的部分平行的方向侧吸积层被选中的目视检查密井网区(图15)。沉积相的比例是一致的仿真实现,数据,和(图(16日))。

动态生产数据也可以用于模型验证因为储层物理性质的分布影响生产历史。油藏数值模拟是基于属性模型,模型中的液体产品的区域安装了实际的数据。因此,含水的议员实现类似于实际的数据,这部分反映了模拟(图的可靠性16 (b))。

此外,两井选择验证侧吸积层影响水平渗透率。Zh8-13和Zh9-13-3是一对井在同一点酒吧的距离100米(图14 (b))。生产周期后,Zh8-13停止生产和转化为水注入井高含水的速度。然而,由于侧向加积层障碍的影响,注入水几乎没有石油的位移影响Zh9-13-3上段砂体好。这可能是由于高渗透区域和主要渗流通道形成底部的储层(图15)。这个结果也验证了储层模型的准确性。

7所示。结论

(1)多尺度分析的主要工作流程步骤geomodeling蜿蜒的河流的控制下Yangerzhuang油田储层架构简要总结。两个合适的TIs megascale对应和中尺度建立和选择基于体系结构参数和地震沉积学解释。个别点酒吧的侧吸积方位概率数据集被用来限制实际侧向加积层的分布。这解决了模拟的挑战与议员点砂坝内的架构模型的方法(2)Minghuazhen Yangerzhuang油田的形成是在蜿蜒的河流沉积体系。密闭取心井显示点酒吧由clast-supported集团巨大的无定形的砂岩,砂岩交错层,水平层状砂岩,波纹层粉砂岩,水平层粉砂岩,和大量的泥岩,向上变细层粒度相关的配置文件。为不透水层的屏幕,侧积层的泥岩主要从顶部延伸1/2或2/3点砂坝的厚度。这些侧积层的数据通过测井相识别数据可以用于提高可靠性的多尺度相模型包含侧吸积层(3)侧吸积的渗透率展品指数随深度变化的元素。渗透率的垂直分布函数作为一个辅助变量的协同模拟通道的渗透率模型。相比之下,点酒吧的渗透率模型模拟协作的渗透率分布函数的方向侧吸积的元素。最后,由三种方法说明了模型验证模型的准确性和实用性

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

这项研究是由中国自然科学基金(批准号41672129和2020年批准号d01c037)。

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