薄互層精細(xì)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演技術(shù)在惠州油田文昌組開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

鄒曉萍，黃映仕，余國(guó)達(dá)，曾有良，李秀英

（中海石油深圳分公司，廣東深圳518067）

1 問(wèn)題的提出

珠江盆地東部地區(qū)經(jīng)過(guò)20多年的勘探和開(kāi)發(fā)，多數(shù)油田已進(jìn)入開(kāi)發(fā)中后期，并且后備油氣儲(chǔ)量不足，為保持穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)，必須轉(zhuǎn)變思路，開(kāi)拓新的勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，向深部地層要產(chǎn)量。

惠州油田文昌組砂巖為古近系始新統(tǒng)辯狀河三角洲前緣-前三角洲沉積，油田內(nèi)僅有兩口井鉆遇該地層，東部地區(qū)也僅有幾口井的鉆井資料。由于油藏埋藏深（大于3 600 m），且由砂泥巖薄互層組成，單個(gè)砂體厚度多數(shù)小于1 m 并受大斷層影響，地震資料品質(zhì)差，又因靠近基底超覆現(xiàn)象使得構(gòu)造解釋多解性強(qiáng)，因此對(duì)該區(qū)的研究不僅要落實(shí)構(gòu)造形態(tài)、儲(chǔ)層展布和儲(chǔ)層物性的空間變化、進(jìn)而落實(shí)儲(chǔ)量，還要提出合理的油藏開(kāi)發(fā)方案。

2 疊前高分辨率地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演

地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演是以變差函數(shù)為基本工具，將隨機(jī)模擬理論與地震反演相結(jié)合的反演方法，它由兩部分組成，即隨機(jī)模擬過(guò)程以及對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化并使之符合地震數(shù)據(jù)的過(guò)程。

2.1 地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演思路［1-2］

文昌組砂巖儲(chǔ)層埋藏深，為滿足砂泥巖薄互層開(kāi)發(fā)階段油藏精細(xì)描述的需要，采用了疊前地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演。首先對(duì)大套沉積的文昌組地層包括泥巖蓋層用疊前約束稀疏脈沖反演的方法進(jìn)行了疊前確定性反演，一是認(rèn)識(shí)區(qū)域內(nèi)巖性的分布規(guī)律和趨勢(shì)，二是求取水平變差函數(shù)；然后用隨機(jī)模擬方法針對(duì)薄層儲(chǔ)層進(jìn)行預(yù)測(cè)，它是將目前比較先進(jìn)的馬爾科夫鏈蒙特卡羅模擬與基于模型反演相結(jié)合，從井點(diǎn)出發(fā)，井間遵從地震數(shù)據(jù)，綜合了地震數(shù)據(jù)的橫向分辨率高和測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的垂向分辨率高的優(yōu)勢(shì)，提供了大量超過(guò)地震數(shù)據(jù)帶寬的細(xì)節(jié)內(nèi)容，同時(shí)趨勢(shì)又和地震數(shù)據(jù)完全相同，從而大大提高了薄砂體的識(shí)別能力和構(gòu)造解釋的準(zhǔn)確性，為精細(xì)地質(zhì)模型和油藏模擬提供依據(jù)。其反演流程如圖1所示。

圖1 惠州25-4文昌組砂巖儲(chǔ)層地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演流程

2.2 疊前約束稀疏脈沖同時(shí)反演，反映出砂體分布趨勢(shì)

巖石物理模型是地震反演的基礎(chǔ)，而高品質(zhì)的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)對(duì)巖石物理建模至關(guān)重要，因此除了應(yīng)用多參數(shù)回歸方法對(duì)關(guān)鍵的彈性參數(shù)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行環(huán)境校正和應(yīng)用直方概率模型對(duì)兩口井進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化處理外，還采用多元線形擬合的方法重構(gòu)了井眼垮塌層段的密度、聲波曲線，如圖2所示。

根據(jù)HZ25-4油田2口井測(cè)井、取心資料，結(jié)合彈性參數(shù)的分布特征，將巖石劃分為孔隙砂巖、致密砂巖和泥巖三種巖石相?？紫渡皫r呈現(xiàn)出低阻抗和高孔隙特征，泥巖呈現(xiàn)出中阻抗和低孔隙特征。

為保證地震信息與測(cè)井信息的高度統(tǒng)一，在進(jìn)行地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演之前，需要進(jìn)行確定性反演。針對(duì)古近系文昌組地層的復(fù)雜性，采用多角度道集同時(shí)反演（AVO／AVA 約束稀疏脈沖同時(shí)反演），它是以常規(guī)約束稀疏脈沖反演技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)不同偏移距疊加后的多個(gè)地震數(shù)據(jù)體同時(shí)進(jìn)行反演，生成縱波阻抗、縱橫波速度比等數(shù)據(jù)體。

圖3 為同時(shí)反演得到的波阻抗剖面，低阻泥巖的底界即文昌組砂巖的頂界，其界面反射清楚且連續(xù)，從而提高了構(gòu)造解釋的精度和準(zhǔn)確性。上覆泥巖厚度平面上有明顯的變化，2口井鉆井也證實(shí)了這一點(diǎn)，但砂體內(nèi)部的分辨率有限，還不能真正反映薄砂層的分布。

圖2 惠州25-4-3井密度和聲波曲線重構(gòu)

圖3 過(guò)惠州25-4-1和惠州25-4-3井的波阻抗剖面

2.3 疊前地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演與砂泥巖薄互層的空間展布［5-6］

儲(chǔ)層預(yù)測(cè)關(guān)注的重點(diǎn)是文昌組砂泥巖薄互層井間的變化情況，其空間各向異性用變差函數(shù)表征。測(cè)井垂向采樣率為0.125 m 一個(gè)樣點(diǎn)，因此可認(rèn)為垂向變程通過(guò)井上樣本點(diǎn)統(tǒng)計(jì)得到；而水平變程由于工區(qū)內(nèi)僅有2口井則由疊前約束稀疏脈沖反演的波阻抗數(shù)據(jù)體計(jì)算得到。變差函數(shù)計(jì)算在地層模型控制下分巖石相進(jìn)行，然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)選取合適的變差函數(shù)模型將其擬合成三維變差函數(shù)。

疊前地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演用來(lái)研究確定性反演無(wú)法識(shí)別的薄儲(chǔ)層，本次采用了Zoeppritz方程來(lái)進(jìn)行。在進(jìn)行高分辨率的巖性模擬時(shí)，應(yīng)用馬爾科夫鏈-蒙特卡洛模擬，同時(shí)生成高分辨率的巖石彈性參數(shù)體，然后合成各個(gè)偏移距的地震記錄并與實(shí)際地震數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，以此控制單個(gè)巖性實(shí)現(xiàn)的合理性。在提高縱向分辨率的同時(shí)會(huì)引入誤差，通過(guò)應(yīng)用多次的等概率模擬，一方面保證了所有的模擬結(jié)果均和井資料、地質(zhì)信息以及主要的連續(xù)變量（地震資料）相吻合，另一方面可以客觀地對(duì)誤差進(jìn)行評(píng)價(jià)。這是目前解決橫向非均質(zhì)性強(qiáng)、薄層油氣藏描述的最佳方案。

圖4為疊前確定性反演和疊前地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演結(jié)果的對(duì)比，由圖可知，確定性反演對(duì)大套的孔隙砂巖有好的預(yù)測(cè)作用，但是其分辨率較低；而地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演對(duì)于薄層孔隙砂巖有更好的預(yù)測(cè)作用。垂向上孔隙主要發(fā)育在地層的頂部和下部，中部孔隙砂巖發(fā)育欠佳；平面上厚度小于2 m 的單個(gè)砂體連續(xù)性較差。

3 地質(zhì)模型和開(kāi)發(fā)方案

3.1 地震反演數(shù)據(jù)體轉(zhuǎn)化［7-9］

AVA 疊前地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演可獲得多個(gè)等概率的巖性體、縱／橫波阻抗體等，因波阻抗與孔隙度有很好的相關(guān)性，其結(jié)果作為數(shù)據(jù)輸入通過(guò)協(xié)模擬可以獲得高精度的地震反演孔隙度模型。在孔隙度協(xié)模擬階段，首先，統(tǒng)計(jì)阻抗的概率密度函數(shù)。然后，通過(guò)阻抗和孔隙度測(cè)井曲線統(tǒng)計(jì)兩者的相關(guān)關(guān)系，即云變換關(guān)系；最后結(jié)合實(shí)測(cè)孔隙度曲線，就可以協(xié)模擬出一系列孔隙度實(shí)現(xiàn)。

圖4 疊前確定性反演和疊前地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演結(jié)果對(duì)比

將地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演得到的高分辨率地震網(wǎng)格系統(tǒng)的孔隙度體轉(zhuǎn)化到角點(diǎn)網(wǎng)格的地質(zhì)體中，慣用的方法是地震數(shù)據(jù)的二維重新采樣或以Rescue格式輸出地震數(shù)據(jù)，但從三維到二維信息丟失嚴(yán)重。本項(xiàng)目通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，最終通過(guò)Petrel地質(zhì)建模軟件的插件“EMFT”實(shí)現(xiàn)了地震網(wǎng)格和角點(diǎn)網(wǎng)格間從三維到三維巖性、孔隙度屬性體的轉(zhuǎn)化（圖5）。通過(guò)對(duì)井和剖面的對(duì)比看出：角點(diǎn)網(wǎng)格不僅保留了薄儲(chǔ)層在平面上和垂向上的展布特征，而且操作上切實(shí)可行。

圖5 地震網(wǎng)格到角點(diǎn)網(wǎng)格轉(zhuǎn)化流程

3.2 動(dòng)態(tài)地質(zhì)建模和油藏開(kāi)發(fā)方案

在孔隙度模型的地質(zhì)建模中采用了隨機(jī)模擬中最常用的序貫高斯模擬方法。模擬計(jì)算以巖相控制，將反演孔隙度體作為第二變量通過(guò)協(xié)克里金方法對(duì)孔隙度模型的計(jì)算進(jìn)行體對(duì)體的條件約束，使反演孔隙度體對(duì)模擬計(jì)算起到有效的趨勢(shì)控制作用，精細(xì)表征了砂巖儲(chǔ)集層孔隙度的空間變化。

砂巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間以孔隙為主，滲透率和孔隙度的相關(guān)性好，因此滲透率模型是利用孔隙度體作為第二變量通過(guò)協(xié)克里金方法進(jìn)行體對(duì)體的條件約束來(lái)建立的，采用的也是隨機(jī)模擬中最常用的序貫高斯模擬方法。

地質(zhì)模型被建立起來(lái)以后，它能否反映地下儲(chǔ)層的實(shí)際情況需要驗(yàn)證。通過(guò)數(shù)值模擬對(duì)油層流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)來(lái)對(duì)地質(zhì)模型加以篩選或驗(yàn)證，即依靠油藏模型預(yù)測(cè)的生產(chǎn)曲線與實(shí)際生產(chǎn)對(duì)比，若兩者擬合較好，就可以認(rèn)定該地質(zhì)模型能反映文昌組砂巖的空間展布特征。油藏?cái)?shù)值模擬完成歷史擬合后對(duì)文昌組砂巖所需開(kāi)發(fā)井井位、井?dāng)?shù)、井類(lèi)型、井的長(zhǎng)度等進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)果表明：文昌組砂巖還需鉆3口大角度斜井。因文昌組砂巖為砂泥巖薄互層，單層厚度多數(shù)小于1 m，大角度斜井的開(kāi)采效果比水平井、直井好。3口井部署不僅考慮了平面上和垂向上孔隙和斷層的發(fā)育情況，同時(shí)還要考慮鉆井的可行性。部署的3口井均為大位移井，水平位移大于6 000 m。

4 結(jié)論

在疊前約束稀疏脈沖同時(shí)反演基礎(chǔ)上，應(yīng)用疊前地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演進(jìn)行儲(chǔ)層表征，不僅大大提高了地震資料的垂向分辨率，而且可以對(duì)反演結(jié)果的不確定性進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，既減少了地震數(shù)據(jù)的多解性，又對(duì)儲(chǔ)量規(guī)模和風(fēng)險(xiǎn)加深了認(rèn)識(shí)。

地震數(shù)據(jù)與其他多種數(shù)據(jù)（如地質(zhì)、測(cè)井、試井以及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)等）進(jìn)一步融合，不同精度數(shù)據(jù)互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯，使傳統(tǒng)靜態(tài)地質(zhì)模型表征逐漸轉(zhuǎn)向動(dòng)態(tài)建模。

本文介紹的精細(xì)油藏描述技術(shù)在預(yù)測(cè)文昌組砂泥薄互層方面效果良好，提高了惠州油田古近系油藏的開(kāi)發(fā)水平。

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