CN105069244B - 一种基于沉积过程的河流相储集层随机建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于沉积过程的河流相储集层随机建模方法，包括以下具体步骤：步骤一，地质模型的网格化；步骤二，原始沉积体岩相分布的统计；步骤三，沉积过程的模拟和沉积记录；步骤四，模拟过程的监测、终止条件和调整方法。本发明一是使得河流相沉积过程的模拟更加完整，能够更加精细表征河流相储层各沉积要素的演化过程；二是采用层次约束以最大限度满足井上统计结果，采用河道相比例约束整个模拟过程，最后根据堤岸相和溢岸相再进行约束，使模拟结果能最大化忠实于井上数据，使表征结果更加准确精细，更加接近地下真实情况，更好地为油藏精细描述服务。

Description

一种基于沉积过程的河流相储集层随机建模方法

技术领域

本发明涉及油气勘探开发技术领域，更具体地来说是一种基于沉积过程的河流相储集层随机建模方法。

背景技术

河流相储层是我国重要的油气储层，由于其规模较小，横向变化快，储层非均质性十分严重，常规的方法很难对其进行定量表征。储层随机建模技术经过二十几年的发展，在描述储层非均质性、综合各类信息、评价不确定性等方面具有明显优势，为河流相储层建模提供了方法和技术。目前的随机建模方法主要有基于目标的方法、基于像元的方法、多点地质统计学方法和基于沉积过程的建模方法。基于沉积过程的建模方法相对其他三种建模方法来说，具有将与沉积过程有关的地质信息以及一些先验的地质知识整合到模型中，能够较为真实地再现河流相储集层构型要素(如河道砂体、点坝、天然堤、决口扇)的几何形态和相互联系以及它们的演化过程(如改道、侧向迁移)的优势，可以建立比较真实的储集层地质模型，提高了储集层的建模精度，降低了储集层预测中的一些不确定性。

但是，目前基于沉积过程的河流相储集层随机建模方法存在两个问题：一是只有对河道沉积过程的模拟，没有对河道之外的沉积物进行模拟，比如河道边上的堤岸和溢岸的沉积物，而且还应有它们的分布范围和大致面积等。事实上，曲流河流动过程中会发生摆动，摆动过程中会形成点坝，点坝弯曲到一定程度后会发生决口，决口后形成新的河道，原来的河道被废弃，新的河道再继续摆动，并持续这一过程。在摆动过程中，每一期都会形成侧积体，如果摆动的幅度大，侧积体之间会有一些间互存在。二是整个模拟过程中，河道在剖面上只是在同一个高程上进行摆动，而事实上，河道的摆动并非如此，而是一个河床从底向上逐渐提升的过程，而且不同时期的河道规模是不同的，河道整体沉积的厚度也是变化的。

考虑到以上两点缺陷，需要对这一基于沉积过程的河流相储集层随机建模方法进一步改善，以更好的对河流相储集层进行三维精细表征，为油气勘探开发提供依据。

发明内容

本发明的目的为了克服上述背景技术的不足之处，而提供一种基于沉积过程的河流相储集层随机建模方法，通过对钻井信息中各种沉积相的比例进行统计，来约束整个模拟过程，表征出河道沉积、背景沉积、伴生沉积以及河道河床的提升过程和不同时期河道的规模变化，并通过堤岸和溢岸的比例对沉积过程的结果进行校验、调整以最大程度满足于井上数据，进而精细表征河流相储集层三维分布，为精细油藏描述提供依据。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样的，一种基于沉积过程的河流相储集层随机建模方法，包括以下具体步骤：

步骤一，地质模型的网格化；

步骤二，原始沉积体岩相分布的统计；

步骤三，沉积过程的模拟和沉积记录；

步骤四，模拟过程的监测、终止条件和调整方法。

上述技术方案中，所述的步骤一中，地质模型的网格化是按照河道的流向和沉积物形态对模型中的地层进行网格化。

上述技术方案中，所述的步骤二中，对原始沉积体的岩相分布进行统计，包括对整个层段的统计和每一个垂向网格层的统计。

上述技术方案中，所述的步骤三中，对沉积过程的模拟和沉积记录，包括模拟过程中河道自身的沉积，也包括其伴生过程的沉积和背景沉积；整个模拟是一个从底向上逐层模拟的过程，也就是表征出了河床的提升过程；表现不同时期河道规模的变化。

上述技术方案中，所述的步骤四中的模拟过程的监测、终止条件和调整方法，包括整体河道比例到达条件；调整不同时期河道规模比例以适应不同层之间河道的比例的协调性；单一相比例的形成的条件化，即按比例来给定形成的条件。

为实现以上技术方案，建模过程中需考虑以下几方面：

步骤一，地质模型网格化。

将地质模型进行平面和垂向上的网格划分，为模拟进行后在网格中充填沉积相属性做准备。

步骤二，原始沉积体岩相分布的统计。

在钻井信息中，可以获取每种沉积相的比例分布，包括河道沉积、侧积泥岩、天然堤、决口扇、废弃河道和洪泛平原沉积。利用钻井结果中河道相的比例来对整个模拟过程进行约束，即将钻井结果中的河道相比例作为模拟过程中河道迁移的终止比例，达到该比例河道即停止迁移摆动。在整个过程模拟中的约束参数主要有以下三种：

①整体分布：研究区整体的各种相的比例，代表了各种相在研究区范围内的整体分布状况。

②层段分布：每一小层内的各种相的比例，代表了不同小层内各种相的分布状况。

③井点分布：钻井信息中各种相的比例，代表了每口井中各种相的分布状况。

步骤三，沉积过程模拟与沉积记录。

沉积过程模拟与沉积记录主要有以下三个方面内容：

①模拟过程中考虑了不同相的组合。在河流的摆动过程中不仅考虑了河道自身的沉积，如河道、侧积泥岩以及废弃河道，还考虑了伴生沉积和背景沉积，其中伴生沉积包括天然堤和决口扇的沉积，背景沉积主要是洪泛平原泥和泛滥平原泥的沉积。

其中对于侧积泥岩，即侧积夹层的模拟中采用的方法是：在统计侧积夹层的几何形态参数等形成知识库的基础上，对钻遇侧积夹层进行逐一识别，在知识库的约束下对侧积夹层形态位置进行表征，然后建立侧积夹层的三维分布模型,再将侧积夹层模拟结果用已有建模软件镶嵌在地质模型中。

②表征了摆动过程中河床的提升过程。首先在底层给定河道的初始位置，几何形态由河道中线、厚度、宽厚比和最大厚度的相对位置确定。然后让河道开始摆动，整个模拟是一个从底向上逐层模拟的过程，表征了河床的提升过程。

③考虑了不同时期河道规模的变化。在从底向上层模拟的过程中，每个层根据河道的统计结果确定其规模大小，表征了不同时期河道的规模。

步骤四，模拟过程的监测、终止条件和调整方法。

在模拟过程中随时对河道相的比例进行统计。在对小层的模拟中统计出该层河道相的比例，若该比例与实际比例(根据钻井信息统计得到的河道相层段分布状况)达到一致，则河道即可停止摆动；若模拟中河道相的比例小于实际比例，则继续进行模拟，使河道继续摆动直到模拟比例与实际比例相等，即达到河道终止摆动的比例。由于此时河道终止摆动后只有河道相的比例达到了实际的相比例，其他相如堤岸和溢岸的比例并不一定与实际比例一致，还需对该小层整个沉积相的分布进行统计，来判识其它相的比例与实际是否相符。

①若堤岸相(天然堤)的模拟比例高于钻井统计的实际比例，则需减小堤岸的宽度使其模拟比例与实际比例相符，达到最终统计结果，完成模拟，反之若堤岸比例偏低，则需增大其宽度以满足统计结果的要求。

②若溢岸相(决口扇)的模拟比例高于钻井统计的实际比例，则需减小河流摆动过程中发生决口的概率(河流摆动发生决口的概率越大说明越容易发生决口)，使溢岸相的模拟比例与实际比例相符，达到最终统计结果，完成模拟，反之若溢岸比例偏低，则需增大河流摆动过程中发生决口的概率以满足统计结果的要求。

本发明的有益效果是：一是河流相沉积过程的模拟更加完整。将河道自身沉积以外的背景沉积和伴生沉积加入了模拟过程，而且考虑了摆动过程中河床的提升和不同时期河道规模的变化，使得整个模拟过程更加符合实际河流相沉积模式，能够更加精细表征河流相储层各沉积要素的演化过程；二是采用层次约束以最大限度满足井上统计结果。采用河道相比例约束整个模拟过程，最后根据堤岸相和溢岸相在进行约束，是模拟结果能最大化忠实于井上数据，使表征结果更加精细。

附图说明

图1为本发明基于沉积过程的河流相储集层随机建模方法的操作流程图。

图2为本发明实施例研究区曲流河点坝沉积过程机理图。

图3为本发明实施例研究区曲流河沉积体沉积过程剖面图。

图4为本发明实施例研究区曲流河沉积相平面图。

图5为本发明实施例研究区曲流河基于沉积过程的随机模拟平面图。

图6为本发明实施例研究区曲流河基于沉积过程的随机模拟A1A2剖面图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已，同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。

国内某油田A区块以高弯曲流河沉积为主，砂体规模较大，单河道砂体宽度可达1km，复合河道砂体宽度为1.5～2km，厚度约3～7m，宽厚比为150～350。目前该油田A区块已进入注水开发后期，共钻井35口，需要进一步加强对地下储层的认识。应用本发明的技术方案能够对曲流河储集层进行基于沉积过程的随机建模，能够更加精细刻画出地下储层，为精细油藏描述和开发调整提供依据。其步骤过程如图1所示。

步骤101，地质模型的网格化。

将A区块的S层组进行地质模型的网格化，网格化包括平面网格化和垂向网格化，其中建模平面网格为10mx10m，垂向网格为0.5m，X、Y和Z方向网格数分别为268、216和108，X和Y网格方向可见图5，Z网格方向为垂向，网格总数为6251904。

步骤102，原始沉积体岩相分布的统计。

通过对A区块S层组共钻遇的35口井中各种相的比例进行统计后得出整体相比例(图4)：河道68％，泛滥平原14％，侧积泥岩3％，废弃河道6％，决口扇4％，天然堤5％。垂向各层中每种相的比例可见下表。

步骤103，沉积过程的模拟和沉积记录。

河道在摆动的过程中，包含河道自身沉积(河道、侧积泥岩和废弃河道)，伴生沉积(决口扇和天然堤)以及背景沉积(泛滥平原),见图2所示，而且河道摆动是一个河床提升的过程，见图3所示，并不是在同一高程上摆动，而且对不同时期河道规模的不同也进行了表征。

对于侧积泥岩(侧积夹层的模拟)，首先根据前人研究、露头调查结果和物理实验模拟所建立的知识库可知：本区侧积夹层分为泥质和钙质，大小为15-900m，形态分为平板状、平梯状、阶梯状、弯梯状、曲梯状，对称性为对称状、左优状、右优状、下优状，倾向与流线的关系为55－106°、倾角4－15°、厚度为0.2－1.8m、宽度为45－280m、延伸长度为50－900m。

然后建立标准侧积夹层三维面方程，即研究区夹层对应6种原型函数，分别为：

a)Y＝aexp(b/X)

b)Y＝M(1-ae-bX)³

c)Y＝1/(a+be-X)

d)Y＝M/(l+ae-bX)

e)Y＝a+b/X

其中：a、b、M均为系数，随夹层几何形态以及规模大小的不同而变化；如a)式中0.8<a<9,30<b<42且X>0；b)M>0,b<1,a>0；c)a<1,b>0；d)M>0,b<1,a>0；e)式中1.5<a<4.5,518<b<1965。X>0,且Y>0。X，Y分别为夹层在纵剖面上的横、纵坐标，单位为m。

本模拟采用的原型函数为e)式，即Y＝M(1-ae^-bX)³。该方程经过对数变换U＝ln[1-(Y/M)1/3,V＝-X,A＝lna，转换后的线性形式为U＝A+bV。依据本方程，可将坐标变换后的夹层的一维形态刻画出来，进而通过坐标转换，求取其三维空间的展布。最后根据已有的建模软件完成侧积夹层与地质模型的镶嵌。

根据沉积相图，见图4所示，可知河道的摆动方向，即东南—西北--东南—西北，因此给定河道初始位置，即最东南端的一条河道，初始河道厚度3.5m，宽厚比186，曲率1.58，然后让河道开始向西北方向摆动，并对整体相比例和垂向各层相比例进行统计。

步骤104，模拟过程的监测、终止条件和调整方法。

在河道摆动过程中，对整体各种相比例和垂向各层中各种相比例进行监测，以整体河道相比例68％作为河道停止摆动的比例，即当模拟中的河道比例达到68％，河道停止摆动，若未达到该比例，则河道继续摆动直到达到停止摆动的比例，见图5所示。

河道停止摆动后，根据整体天然堤相和决口扇相的比例进行二次约束，调整天然堤宽度和决口扇的决口难易程度，继续进行模拟直到模拟中的天然堤相和决口扇相的比例与整体比例相符，见图5。

在垂向S1、S2和S3层的模拟中，由于模拟是从底层S3层向上逐层模拟的过程，因此首先对S3层进行约束，通过调整每期河道的规模，即河道比例偏大(偏小)，将河道规模调小(调大)，其他相比例的约束也是如此，使模拟过程中垂向上各层中各相的比例与实际统计的比例相符，此时得到的模拟结果即能更好更精确的表征曲流河的沉积过程，如图6所示。

未详细说明的均为现有技术。

Claims (1)

1.一种基于沉积过程的河流相储集层随机建模方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

步骤一，地质模型的网格化，即地质模型的网格化是按照河道的流向和沉积物形态对模型中的地层进行网格化；

步骤二，原始沉积体岩相分布的统计，对原始沉积体的岩相分布进行统计，包括对整个层段的统计和每一个垂向网格层的统计；

步骤三，沉积过程的模拟和沉积记录，包括模拟过程中河道自身的沉积，也包括其伴生过程的沉积；整个模拟是一个从底向上逐层模拟的过程，也就是表征出了河床的提升过程；表现不同时期河道规模的变化；

步骤四，模拟过程的监测、终止条件和调整方法，包括整体河道比例到达条件；调整不同时期河道规模比例以适应不同层之间河道的比例的协调性；单一相比例的形成的条件化，即按比例来给定形成的条件。