一种单砂体期次划分方法及多期砂体精细刻画方法

摘要

本发明公开了一种单砂体期次划分方法及多期砂体精细刻画方法。所述单砂体期次划分方法包括以下步骤：(1)建立沉积时间单元格架；(2)通过残余泥质夹层划分单砂体的期次界限。所述单砂体期次划分方法为砂体期次划分提供了地质理论依据。所述多期砂体精细刻画方法利用所述单砂体期次划分方法确定的砂层沉积时间单元的期次划分结果，对全区进行分区，采用“三明治”层位点重合建模技术，在精细表征隔、夹层的同时实现小层多期砂体精细刻画的目的。

说明书

技术领域

本发明属于油田开发地质研究技术领域，尤其涉及一种单砂体期次划分方法及多期砂体精细刻画方法。

背景技术

随着我国逐渐进入到开发中后期的老油田越来越多，油田开发工作也越来越细致，尤其是部分油田已经进入到三次采油阶段，这就意味着对油藏地质体的不断提高认识程度的需求也愈发迫切。因此急需开展能适应于油气田中后期开发的更加精细的单砂体分析技术和高精度单砂体表征技术攻关。

近年来许多学者对单砂体进行了大量的研究，并取得了很多创造性的研究成果，主要包括单砂体沉积微相研究，复合型单砂体划分，地震资料应用于预测单砂体分布，单砂体的形成机理及对剩余油分布的控制等方面。但针对单砂体沉积时间单元期次划分上仍缺乏有效明确统一的识别方法。

另外，目前三维地质建模的方法主要有序贯指示模拟法、指示克里金插值法等。序贯指示模拟法是模拟生成多个实现，这些实现涵盖了储层沉积微相所有的不确定性，然后根据这些实现的概率分布，选择一个最有可能的实现，从模拟结果看，不太理想。指示克里金插值法虽然在井点处符合地质解释，但相的展布与地质规律之间有一定的差距。通过检索已经公开发布的信息来看，目前国内还没有相关的研究方法和研究成果可以实现针对单砂体的隔、夹层以及多期前积砂体的三维地质建模。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种单砂体期次划分方法及多期砂体精细刻画方法，旨在解决现有技术中对于单砂体沉积时间单元期次划分缺乏有效依据，三维地质建模方法无法有效的实现对单一小层内多期砂体的精细刻画的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种单砂体期次划分方法。所述单砂体期次划分方法包括以下步骤：

(1)建立沉积时间单元格架

采用半幅点确定地层界线，将小层细化为三类沉积时间单元：砂层沉积时间单元、隔层沉积时间单元、夹层沉积时间单元；

(2)对砂层沉积时间单元进行期次划分

①按照单砂体的规模及分布特征，将单砂体分为一级单砂体和二级单砂体；

②对一级单砂体进行复合朵体识别；

③制作各个复合朵体在顺物源、切物源方向的砂体剖面；

④分析砂体在顺物源、切物源方向的展布特征，明确砂体的接触关系；

⑤通过残余泥质夹层划分二级单砂体的期次界限。

进一步，所述单砂体期次划分方法适用的沉积体系为湖相三角洲前缘亚相。

进一步，步骤①中，单砂体是指上部、下部和侧向均为封隔层所封闭的一个砂层沉积时间单元中的砂岩体。

进一步，步骤①中，一级单砂体纵向上受隔层控制，横向上受分流间泥岩控制，沉积上受异旋回控制，沉积上规律性强、解释具确定性、规模上具区域性。

进一步，步骤①中，二级单砂体在三维空间上受区域夹层控制，对于加积型夹层，多大面积分布，并不与上、下部的隔层相接；对于前积、退积、侧积型夹层，在两端均与上、下部的隔层或分流间泥岩相连，从而形成封隔。

进一步，所述步骤⑤具体包括：在单一小层内部纵向上识别泥质夹层，再通过残余泥质夹层的分布位置结合区域沉积物源与沉积体系进行分析，划分二级单砂体的期次界限。

进一步，残余泥质夹层的分布位置指示了两个二级单砂体交界的位置。

另外，本发明还提供了一种多期砂体精细刻画方法。多期砂体精细刻画方法包括以下步骤：

(1)建立与沉积时间单元对应的分层体系；

(2)针对厚度为零的沉积时间单元采用分层点重合的办法，实现全区分层体系的统一；

(3)依照以上任一项所述的单砂体期次划分方法确定的砂层沉积时间单元的期次划分结果，对全区进行分区；

(4)确定不同区域的重合点层位，从而实现砂层沉积单元多期次的三维表征。

进一步，步骤(2)中，通过等高程法、切片法、曲线形态法开展全区统层工作。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明以残余泥质夹层为期次识别标志的砂体期次划分方法，该方法符合沉积规律的同时具有可操作性强的特点；另外，“三明治”层位点重合建模技术，可以对多期砂层沉积单元进行精细刻画，不受纵向网格精度约束、尖灭处网格不畸变、不影响后期属性建模、能够精确地刻画隔、夹层分布特征，尤其适合油藏气驱模拟等对隔、夹层分布有精度需求的研究，同时也为油藏油水运动规律、剩余油研究提供了精细的地质研究基础。

附图说明

图1沉积时间单元细化结果，以Y105井Ⅶ油组为例；

图2单砂体级次概念模型；

图3湖退背景下泥质夹层的形成机理图；

图4“三明治”层位点重合建模技术示意图；

图5Ⅶ-15小层单砂体剖面线示意图；

图6Ⅶ-15小层2号复合朵体单砂体顺物源方向剖面图；

图7Ⅶ-15小层2号复合朵体单砂体切物源方向剖面图；

图8Ⅶ-15小层单砂体期次划分结果平面图；

图9Ⅶ-15小层“三明治”层位点重合建模技术结果。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。本发明不限于以下的实施例。

1沉积时间单元格架的建立方法

沉积时间单元是指在相同沉积背景环境下的物理作用、生物作用所形成的同时沉积。由于传统的小层界线是根据自然伽马相对极大值来确定，这样，小层界线常位于泥岩中部，而不是两种岩性的分界面，常规情况下，所划分的小层的中部是砂岩、上部和下部是泥岩，因而一般来讲，一个小层包括一砂(中)两泥(上和下)三个岩层，这样的划分方法虽然使得划分界限更加清晰，但会造成绝大部分的小层砂体均存在泥顶和泥底，这样的小层显然不是一个单一的沉积时间单元，于是需要对现有分层体系进行细化，满足沉积时间单元划分需求的同时不破坏原有的分层体系以达到分层体系的延用性。

本发明将现有分层体系的小层细化为三类沉积时间单元：砂层沉积时间单元；隔层沉积时间单元；夹层沉积时间单元。以研究区Y105井Ⅶ-15小层为例，在沉积时间单元划分前，小层的划分是无法对两个砂体直接的夹层进行刻画的。而通过沉积时间单元划分以后，Ⅶ-15小层被划分出5个沉积时间单元(图1)。在完成全区单井小层沉积时间单元划分以后，通过等高程法、切片法、曲线形态法等方法开展全区统层工作得到的沉积时间单元划分成果将为后期单砂体精细研究提供研究基础。

2单砂体期次划分

2.1本发明所建立的单砂体概念

关于单砂体，有不同的学术观点，目前流行的主要有两种：

(1)通常将一个单一微相成因的砂体称为单一成因砂体，简称单砂体(吴胜和)。

(2)单砂体是指自身垂向上和平面上都连续，但与上下砂体间有泥岩或不渗透夹层分隔的砂体，横向上具有不渗透的沉积体将其分隔。但在某种情况下，存在后期砂体垂向上接触、侵蚀、冲刷前期砂体的现象(李兴国)。

第一种观点侧重于砂体成因；第二种观点侧重于封隔性，但不全面，未强调断层。

因此，本发明在第二种观点的基础上，对单砂体有如下定义。

单砂体是指上部、下部和侧向均为封隔层(泥岩层、断层等)所封闭的一个砂层沉积时间单元中的砂岩体。这个概念既包括了沉积作用，也包括了构造作用；既考虑了隔层，又考虑了夹层。

2.2单砂体的级次确定方法

按照上述单砂体的定义，本文首次提出了单砂体级次的概念

按照单砂体的规模及分布特征，将单砂体分为一级单砂体和二级单砂体(图2)：

一级单砂体：纵向上受隔层控制，横向上受分流间泥岩控制，沉积上受异旋回控制。沉积上规律性强、解释具确定性、规模上具区域性，横向上存在相变。若纵向有夹层且发生相变，则将其细分为不同的沉积时间单元。

二级单砂体(单砂层)：在三维空间上受区域夹层控制，对于加积型夹层，多大面积分布，并不与上、下隔层相接；对于前积、退积、侧积型夹层，在两端均与上、下部的隔层或分流间泥岩相连，从而形成封隔(图2左侧图)。

3基于残余泥质夹层的砂体期次划分

砂体在形成过程中往往不是一次就形成，有很多个沉积期和间歇期，沉积期水动力强，沉积物粗，主要是砂，且在三维空间主要成透镜状展布；间歇期水动力弱，主要是泥。泥则构成了砂层之间的夹层。根据夹层的组合规律及与物源方向的关系，将砂体的沉积分为前积、退积、侧积和加积。因而，这四“积”和砂体的透镜状外形便成为砂体期次划分的主要依据。

3.1泥质夹层的形成机理

泥质夹层是同期不同相、同相不同期砂体叠置的残余，泥质夹层是两个砂体之间不完全接触的残留，两个完全接触的砂体(同期或者不同期)，泥质夹层应该是被切割殆尽的。现今发现残余泥质夹层的部位属于两个砂体的交接处，残余泥质夹层的位置可以作为划分砂体接触的界限，残余泥质夹层发育的程度可以反映后期砂体对前期砂体的改造程度，改造程度越完全，残余泥质夹层应该是越不发育，相反，残余泥质夹层发育的程度越高，说明两期砂体是不完全改造，甚至未发生改造的。残余泥质夹层的分布位置指示了两个二级单砂体交界的位置(图3)。

残余泥质夹层的分布位置是多期单一朵体的接触部位，通过对残余泥质夹层分布的识别，我们可以将不同朵体的期次界限划分出来。单一小层内部纵向上识别出的残余泥质夹层个数反映了多期砂体的叠置发育特征。

3.2基于残余泥质夹层的砂体期次划分方法

单砂体划分期次首先对一级单砂体进行复合朵体识别，然后制作不同复合朵体在顺物源、切物源方向的砂体剖面，通过分析砂体展布特征，分析好砂体搭接关系明确砂体的接触关系。按照期次划分出的单一朵体即上文提到的二级单砂体，在单一小层内部纵向上识别泥质夹层，再通过残余泥质夹层的分布位置结合区域沉积物源与沉积体系分析，划分出二级单砂体的期次界限。根据地质相标志、测井相标志建立了工区微相识别图版，对研究区单井相、连井相、平面相进行分析，并对目的层段所有井的相、亚相、微相进行划分。

4单砂体三维地质模型的建立

本发明提出一种全新的建模方法——“三明治”层位点重合建模技术，该技术在准确描述隔夹层分布的基础上，可以实现多期砂体时间单元的三维表征。

4.1“三明治”层位点重合建模技术

所谓“三明治”层位点重合建模技术，即小层顶、底均有一套隔层时间单元，隔层时间单元中间夹着不同期次的砂层时间单元和夹层时间单元，从切面上看就像是一块三明治(图4)。该技术的主要步骤为：(1)建立与沉积时间单元对应的分层体系；(2)针对厚度为零的沉积时间单元采用分层点重合的办法，实现全区分层体系的统一；(3)依照砂层沉积单元的期次划分结果，对全区进行分区；(4)确定不同区域的重合点层位；从而实现砂层沉积单元多期次的三维表征。

实施例1

以尕斯库勒油田N

1沉积时间单元格架建立

传统的小层界线是根据自然伽马相对极大值来确定，其小层界线常位于泥岩中部，而不是两种岩性的分界面。沉积时间单元划分则采用半幅点确定地层界线，这样可以将砂泥岩彻底分开(图1)，从而可确定出砂层沉积时间单元、隔层沉积时间单元、夹层沉积时间单元。

砂层沉积时间单元实际上是同期不同位的辫状河三角洲沉积砂体与其间同时沉积的分流间泥岩在横向上间互组成，属于同时期沉积物，因而砂层沉积时间单元并不全是砂岩。

隔层沉积时间单元是在粗碎屑沉积间歇期沉积的水下分流河道间泥岩或灰质岩类，全区大面积稳定分布，其岩性以泥岩为主，在单井上易于识别，自然伽马和声波时差呈高值，其厚度一般大于2m。

夹层沉积时间单元是短暂的湖平面上升期，在辫状河三角洲前缘砂岩体上沉积的一层细粒悬浮物质，该夹层具有一定沉积规律，如辫状河三角洲的垂向加积、前积和退积等沉积作用形成的夹层，以低角度呈大面积连片分布，特征是后二者其两端均与上、下部的隔层相连从而形成封隔(图2左端)。

局部夹层是辫状河三角洲前缘的局部地区水动力强弱与方向的变化(如水下分流河道改道)、相变、相迁移、相交错等形成的夹层，该夹层规律性不强呈随机分布，不可井间对比，其厚度与范围变化大，不能作为沉积时间单元。局部夹层岩性以泥质粉砂岩为主，自然电位回返幅度通常为1/3，自然伽马和电阻率曲线轻微回返，其厚度一般小于1m。

2单砂体期次划分

下面以Ⅶ-15小层砂层沉积时间单元为例，说明单砂体期次的划分方法。

划分期次首先对一级单砂体进行复合朵体识别，然后制作不同复合朵体在顺物源、切物源方向的砂体剖面，通过分析砂体展布，尤其是顺物源方向的砂体展布特征，研究区砂体的增长主要受前积作用，那么在分析砂体的搭接关系时，则要以透镜状砂体前积的模式来确定砂体的接触关系。

Ⅶ-15小层在平面上由三个水下分流河道的复合朵体组成，通过绘制每个复合朵体的两个方向的砂体剖面，来分析单一朵体的期次(图5)。

期次的划分出的单一朵体即为本文研究的二级单砂体。以2号复合朵体为例，2号复合朵体是Ⅶ-15小层的主力砂体，从砂体平面展布来看2号砂体主要呈北西——南东带状展布，从顺物源剖面来看，砂体在YX635至Y4552D一带相对最为发育，砂体主要以坝体前积复合而成，该剖面在顺物源方向切过多期水下分流河道于河口坝砂体，通过残余泥质夹层的分布位置，Y635井、Y253井、Y7640井、Y8852井均存在残余泥质夹层，那么按照本研究前文所总结的方法，在期次划分以及前积砂体组合上，主要在这些井附近开展。在确定不同微相类型是否属于同期时，主要参考微相在平面的展布特征，考虑平面相在过井剖面上的形态特征，尤其是水下分流河道相与河口坝微相的组合，必须要考虑顺物源水下分流河道是河口坝砂体的物源供给通道。2号水下分流河道复合朵体共划分期次为5期(图6)。

切物源方向的剖面，砂体主要以垂向上的加积作用为主，从剖面上来看，砂体并不是横向连片搭接，尤其是在Y2551井附近，平面图上砂体之所以连片是因为小层尺度的砂体图是多期砂体叠合绘制而成(图7)。按照以往的绘制经验，在不考虑砂体的微相类型及沉积特征时，往往绘制连井剖面时并不会将Y2551井砂体与相邻井砂体断开，本次研究之所以认为Y2551井与相邻井砂体并不连通主要有以下原因：

①Y2551井Ⅶ-15小层砂体发育厚度较小，从测井曲线特征来看，将其划分为水下分流河道，其邻井Y253上部为河道砂体、下部为河口坝砂体，考虑到高程以及剖面方向为切物源，认为Y2551与Y253井上部的砂体为同相但不连通，与下步则是异相异期也不连通。

②Y2551井Ⅶ-15小层砂体如果是Y663井上两期河口坝砂体的物源供给通道，那么在Y253井上应当存在性质相近的对称砂体，从高程上来讲，Y2551与相邻井的上部砂体应该都属于同期，但由于相邻井两侧的砂体性质并不一致，所以认为Y2551井Ⅶ-15小层水下分流河道砂体并不是Y663上部的河口坝砂体的物源供给，所以认为不连通。

3、基于残余泥质夹层的砂体期次划分

泥质夹层是同期不同相、同相不同期砂体叠置的残余，泥质夹层是两个砂体之间不完全接触的残留，两个完全接触的砂体(同期或者不同期)，泥质夹层应该是被切割殆尽的。现今发现残余泥质夹层的部位属于两个砂体的交接处，残余泥质夹层的位置可以作为划分砂体接触的界限，残余泥质夹层发育的程度可以反映后期砂体对前期砂体的改造程度，改造程度越完全，残余泥质夹层应该是越不发育，相反，残余泥质夹层发育的程度越高，说明两期砂体是不完全改造，甚至未发生改造的。残余泥质夹层的分布位置指示了两个二级单砂体交界的位置。

从图4可以看出，当湖盆逐渐萎缩，三角洲前缘河口坝朵体向湖盆推进，剖面1显示了两个单一河口坝朵体在平面上孤立分布，剖面上被前缘泥所分割，当湖岸线进一步萎缩，分流河道在前一期朵体上继续推进，有可能沿用上一期的河道，将新一期的朵体覆在老朵体上，也有可能从新的分支河道上继续发育新的朵体，随着湖岸线继续向湖盆中央方向退缩，三角洲前缘砂体持续向湖盆中央推进，在多期单一朵体的重合部位，更新一期的朵体将呈推覆切割的形式加积在上一期的朵体上，如果推覆切割较为完全，那么由自旋回所形成的朵体上部的前缘泥将被冲蚀，反映到纵向上，两期单一朵体的泥质夹层将不再存在，而出现直接接触，反之，如果切割不完全，那么由自旋回所形成的泥质夹层将被保留。

通过这个分析，可以认为，残余泥质夹层的分布是多期单一朵体的接触部位，通过对残余泥质夹层分布的识别，我们可以将不同朵体的期次界限划分出来。单一小层内部纵向上识别出的残余泥质夹层个数反映了多期砂体的叠置发育特征。

通过残余泥质夹层划分期次方法，本文研究的Ⅶ-15小层共识别出一级单砂体1个，由三个复合朵体组成，进一步划分出二级单砂体14个，其中1号、2号复合朵体分别由4个二级单砂体组成，3号复合朵体则由6个二级单砂体组成，根据期次结果划分结果，绘制相应的沉积微相平面展布如图8所示。

4单砂体三维地质建模

4.1“三明治”层位点重合建模技术

所谓“三明治”层位点重合建模技术，即小层顶、底均有一套隔层沉积时间单元，隔层沉积时间单元中间夹着不同期次的砂层沉积时间单元和夹层沉积时间单元，从切面上看就像是一块三明治(图4)。该技术的主要步骤为：(1)建立与沉积时间单元对应的分层体系；(2)针对厚度为零的沉积时间单元采用分层点重合的办法，实现全区分层体系的统一；(3)依照砂层沉积时间单元的期次划分结果，对全区进行分区；(4)确定不同区域的重合点层位。从而实现砂层沉积时间单元多期次前积的三维表征。

4.2单砂体三维地质建模实现

以研究区Ⅶ-15小层为例，Ⅶ-15小层平均厚度为4.94m，砂层沉积时间单元平均厚度为2.65m，最小砂层厚度0.8m，夹层沉积时间单元平均厚度1.1m，最小夹层厚度仅为0.3m，按照常规的建模方法，如果想要准确的刻画出纵向的0.3m夹层沉积时间单元，那么纵向的网格步长需小于0.3m，这样就会使得模型的网格数量极大增长，无论是对计算机硬件还是后期数值模拟都是一个很大的挑战。使用“三明治”层位点重合建模技术则可以有效的避免网格数量过多的问题，因为该技术纵向的表征精度取决于沉积时间单元的划分精度，而这个是不依赖于纵向网格步长的，这样就实现了储层精细刻画的同时具有相对较少的网格数量，从而降低模型运算的硬性需求，同时该方法具有较强的灵活性，可以实现前积、侧积、退积、加积等砂体发育类型，本次Ⅶ-15小层其砂体沉积时间单元主要发育加积、前积。

依据前文给出的砂层沉积时间单元期次划分结果，利用“三明治”层位点重合建模技术对Ⅶ-15小层进行沉积时间单元建模，在划分出小层上下隔层沉积时间单元后，对每一区域的夹层进行统计，并针对不同区域的夹层设置不同的独立层号，同时对六期砂层沉积时间单元按照一期一层设置层号，最后根据不同区域设置层位重合点，将Ⅶ-15小层纵向划分为6期砂层沉积时间单元、3期夹层沉积时间单元、2个隔层沉积时间单元，总计13个单元，不同沉积时间单元的分布见图9，纵向剖面可以看出，三类沉积时间单元可以得到很好的表征，同时尖灭部位网格未发生畸变。

利用该技术得到的沉积时间单元模型进行后续相与属性建模，结果表明，其得到的相模型与属性模型与常规方法得到的结果并无差别，该技术并不会影响相模型与属性模型的结果，表明该技术具有良好的实用性。