基于地震資料的薄互層儲(chǔ)層精細(xì)地質(zhì)建模

石莉莉　(中石化河南油田分公司采油一廠，河南 桐柏 474780)

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基于地震資料的薄互層儲(chǔ)層精細(xì)地質(zhì)建模

石莉莉(中石化河南油田分公司采油一廠，河南 桐柏 474780)

[摘要]某地區(qū)C油田鉆井少、井距大，且具有儲(chǔ)層砂體薄、橫向連通差、砂體相變快的特點(diǎn)，僅依靠測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)插值難以準(zhǔn)確刻畫砂體邊界，建立的模型精度較低，直接影響到剩余油分布預(yù)測(cè)和油藏開發(fā)調(diào)整?；诘卣鹳Y料的精細(xì)地質(zhì)建模，應(yīng)用地震解釋的斷層和層位數(shù)據(jù)，建立儲(chǔ)層精細(xì)構(gòu)造格架；通過地震反演建立測(cè)井解釋巖相與地震數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，建立相模型時(shí)，利用協(xié)克里金方法，將地震反演的波阻抗作為第2變量約束井間砂體預(yù)測(cè)。結(jié)果表明，井震結(jié)合研究斷層更精確，地震解釋面的約束使井間構(gòu)造幅度保留了地震解釋的相對(duì)趨勢(shì)，更好地描述出井間微小構(gòu)造；地震反演波阻抗的協(xié)同應(yīng)用使模型在平面上融合了地震數(shù)據(jù)中觀測(cè)到的大尺度結(jié)構(gòu)和測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的地質(zhì)特征，垂向上則在反演結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)一步趨于測(cè)井尺度，有效地降低了井間預(yù)測(cè)的不確定性，提高了巖相建模的精度。

[關(guān)鍵詞]井震結(jié)合；薄互層儲(chǔ)層；精細(xì)地質(zhì)建模；地震反演

某地區(qū)C油田鉆井少、井距大，整體上勘探程度較低，對(duì)研究區(qū)砂體空間展布規(guī)律認(rèn)識(shí)不清；其儲(chǔ)層為三角洲前緣沉積，單砂體厚度薄，砂泥疊置交互嚴(yán)重，為典型的薄互層儲(chǔ)層，同時(shí)受儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)的影響，儲(chǔ)層橫向變化快，油氣分布規(guī)律十分復(fù)雜[1,2]；亟需建立精細(xì)的儲(chǔ)層地質(zhì)模型來(lái)揭示砂體空間展布特征。為此。筆者運(yùn)用基于地震資料的薄互層儲(chǔ)層精細(xì)地質(zhì)建模方法[3,4]對(duì)C油田進(jìn)行研究。

1建模思路

基于地震資料的建模方法主要包括2個(gè)方面：井震結(jié)合構(gòu)造框架模型建立和井震結(jié)合巖相模型、屬性模型建立。精確的構(gòu)造框架模型為后期插值運(yùn)算提供了邊界限制，構(gòu)造模型不準(zhǔn)確會(huì)造成地震數(shù)據(jù)重采樣到模型中時(shí)出現(xiàn)較大誤差，從而使地震約束失去意義。井震結(jié)合巖相模型、屬性模型建立的關(guān)鍵是尋找出一種與儲(chǔ)層參數(shù)相關(guān)性高的地震屬性參數(shù)[5]。研究區(qū)C油田波阻抗與巖相數(shù)據(jù)之間存在明顯的相關(guān)性，波阻抗高值對(duì)應(yīng)砂巖，低值對(duì)應(yīng)泥巖，這為地震數(shù)據(jù)作為協(xié)變量約束建模打下良好的基礎(chǔ)。為此，首先進(jìn)行井-震聯(lián)合反演，得到波阻抗數(shù)據(jù)體，通過時(shí)深轉(zhuǎn)換，與深度域測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)起來(lái)；其次，運(yùn)用地震解釋的斷層、層面搭建高精度構(gòu)造格架，然后將時(shí)深轉(zhuǎn)換后的波阻抗數(shù)據(jù)重采樣到構(gòu)造模型，使每個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)都賦予了地震數(shù)據(jù)的特征；最后，應(yīng)用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)協(xié)變量方法，以井?dāng)?shù)據(jù)作主變量，地震反演的波阻抗數(shù)據(jù)作為第2變量約束井間插值、外推和模擬[6]，建立高精度巖相模型及屬性模型。

2 地震屬性參數(shù)優(yōu)選

井震結(jié)合建立巖相模型、屬性模型的關(guān)鍵是如何將地震數(shù)據(jù)與測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)聯(lián)系起來(lái)，為避免造成地震數(shù)據(jù)的錯(cuò)用與濫用，只有兩者相關(guān)性好，才可以將地震數(shù)據(jù)作為軟約束。鉆井資料及沉積相研究表明，研究區(qū)主要發(fā)育砂巖和泥巖2大類巖性，通過分析可知波阻抗與巖相數(shù)據(jù)之間存在明顯的相關(guān)性，波阻抗高值對(duì)應(yīng)砂巖，低值對(duì)應(yīng)泥巖(見圖1)。通過地質(zhì)統(tǒng)計(jì)反演，得到多個(gè)等概率波阻抗數(shù)據(jù)體實(shí)現(xiàn)，優(yōu)選出最符合實(shí)際情況的實(shí)現(xiàn)作為軟約束條件。

3井震結(jié)合構(gòu)造模型的建立

圖1　波阻抗與巖性直方圖統(tǒng)計(jì)

構(gòu)造模型是地質(zhì)建模工作的基礎(chǔ)，其準(zhǔn)確性直接影響到巖相模型、屬性模型的可靠性。由于研究區(qū)井資料較少，綜合地震解釋成果約束構(gòu)造模型建立較為關(guān)鍵。

將地震解釋成果進(jìn)行時(shí)深轉(zhuǎn)換，在此基礎(chǔ)上初步建立斷層模型，檢查調(diào)整斷層傾向及交切關(guān)系，利用地震數(shù)據(jù)體對(duì)斷層模型進(jìn)行校正，保證斷層形態(tài)既符合實(shí)際情況，又能夠精細(xì)刻畫其在三維空間的展布特征[7]。研究區(qū)鉆井少、井距大、個(gè)別部位地層起伏較大，單純利用井分層建立層面模型造成井點(diǎn)之間的誤差較大，直接影響模型精度；地震解釋層面的相對(duì)構(gòu)造幅度是準(zhǔn)確的，用其做約束可有效解決井間及無(wú)井控地區(qū)層面插值存在較大誤差的問題。

圖2展示了研究區(qū)構(gòu)造模型。從圖2(a)中可以看出，由于地震數(shù)據(jù)體的三維空間約束，使斷層在空間的展布形態(tài)具有更高的準(zhǔn)確性和可靠性，結(jié)合地震資料，能夠有效反映斷面與地層之間的相互切割、搭接關(guān)系。圖2(b)中體現(xiàn)了地震解釋面的約束使井間構(gòu)造幅度保留了地震解釋的相對(duì)趨勢(shì)，無(wú)井控地區(qū)的構(gòu)造起伏特征能夠得到充分體現(xiàn)。

4井震結(jié)合巖相模型的建立

巖相模型反映砂體分布，同時(shí)又影響儲(chǔ)層物性變化，研究區(qū)C油田發(fā)育砂巖、泥巖2種巖相。對(duì)研究區(qū)目的層段三維地震資料進(jìn)行測(cè)井約束地質(zhì)統(tǒng)計(jì)反演，獲取高分辨率的波阻抗數(shù)據(jù)體。地震資料縱向分辨率與井資料相比低很多，地震資料在巖相建模中的應(yīng)用是否具有可行性是井震結(jié)合巖相建模的關(guān)鍵問題[8]，通過以上分析可知波阻抗能較好的區(qū)分砂泥巖。地質(zhì)統(tǒng)計(jì)反演得到的波阻抗數(shù)據(jù)體建立了波阻抗與巖性的相關(guān)關(guān)系，井震結(jié)合巖相建模充分利用了波阻抗數(shù)據(jù)體橫向分辨率高的特點(diǎn)來(lái)約束儲(chǔ)層平面的非均質(zhì)性和不確定性。

4.1變差函數(shù)分析

變差函數(shù)反映了儲(chǔ)層在三維空間的變化規(guī)律，是2點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)建模的核心。研究區(qū)物源方向?yàn)楸蔽飨?，穩(wěn)定的三角洲沉積環(huán)境適合采用球狀模型。由于井網(wǎng)稀疏，僅依靠井?dāng)?shù)據(jù)內(nèi)插外推難以預(yù)測(cè)無(wú)井控地區(qū)砂體發(fā)育情況，應(yīng)用波阻抗數(shù)據(jù)體做約束變得尤為重要，變差函數(shù)分析時(shí)將波阻抗數(shù)據(jù)體作為協(xié)同變量輸入，波阻抗給定限定門檻值得到的井上巖性數(shù)據(jù)作為主變量[9]。波阻抗值的高低只是代表砂、泥分布的可能性，是巖相建模的軟約束，當(dāng)波阻抗與井資料發(fā)生沖突時(shí)，相概率服從井?dāng)?shù)據(jù)，這樣建立的巖相模型既能確保在井點(diǎn)處與地下實(shí)際地質(zhì)情況相符，又發(fā)揮了地震資料橫向信息豐富的特點(diǎn)。

4.2巖相模型建立

巖相是儲(chǔ)層非均質(zhì)性的宏觀反映，控制著砂體和物性展布，研究區(qū)C油田井點(diǎn)資料少，沉積相研究程度較低，因此研究只針對(duì)研究區(qū)進(jìn)行巖相建模。巖相建模通常的做法是擬合準(zhǔn)確的空間變差函數(shù)，依靠序貫指示模擬進(jìn)行插值，生成隨機(jī)模型。研究區(qū)鉆井少，擬合變差函數(shù)時(shí)由于數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)數(shù)目少，造成較大誤差；或者是人為勾畫巖相平面圖，用確定性方法生成巖相模型，這種方法受人為因素影響很大，往往不能很好地反映井間單砂體的連通性和變化規(guī)律。利用井上數(shù)據(jù)與地質(zhì)統(tǒng)計(jì)反演的波阻抗數(shù)據(jù)體相結(jié)合，進(jìn)行巖相隨機(jī)建模，由于多了波阻抗的空間約束，增加了儲(chǔ)層空間預(yù)測(cè)的可靠性。波阻抗在巖相建模中的約束作用主要體現(xiàn)在對(duì)儲(chǔ)層的空間形態(tài)和砂體邊界的不確定性約束方面，模型的計(jì)算還是以測(cè)井曲線的插值計(jì)算為基礎(chǔ)，只是在插值過程中參考波阻抗在空間上的變化規(guī)律。因此最終模型在井點(diǎn)處還是與測(cè)井資料相一致，而在井間或無(wú)井控地區(qū)，符合波阻抗數(shù)據(jù)表征的空間大尺度結(jié)構(gòu)特征，有效地降低了井間預(yù)測(cè)的不確定性，提高了巖相建模的精度[10]。

圖3　S36小層模擬結(jié)果

圖4　巖相剖面對(duì)比

綜合上述研究思路及技術(shù)手段，采用序貫指示同位協(xié)同模擬完成研究區(qū)巖相模型建立，并隨機(jī)生成10個(gè)模擬實(shí)現(xiàn)，通過統(tǒng)計(jì)每個(gè)實(shí)現(xiàn)的砂泥巖概率，與原始測(cè)井解釋的砂泥巖概率進(jìn)行比較，根據(jù)每個(gè)實(shí)現(xiàn)的匹配擬合程度選取最佳模型[11]，最后優(yōu)選出實(shí)現(xiàn)6作為巖相建模的最終結(jié)果。圖3分別展示了實(shí)現(xiàn)6中S36小層反演得到的波阻抗數(shù)據(jù)、波阻抗約束下建立的巖相模型和僅用井上巖相解釋數(shù)據(jù)插值得到的巖相模型。對(duì)比分析可知，巖相模型與波阻抗趨勢(shì)特征保持良好，說明波阻抗約束巖相建模結(jié)合了井震資料各自的優(yōu)點(diǎn)，使儲(chǔ)層砂體的展布和尖滅更加符合地質(zhì)認(rèn)識(shí)，能夠降低砂體邊界的不確定性；波阻抗約束建立的巖相模型在井間或無(wú)井控地區(qū)較僅依靠井插值得到的巖相模型預(yù)測(cè)砂體更為準(zhǔn)確，尤其是在C2、C10、C8井周圍，僅依靠測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)插值隨機(jī)性太強(qiáng)，受限于數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)，不能夠有效預(yù)測(cè)離井較遠(yuǎn)區(qū)域的砂體展布情況，而波阻抗數(shù)據(jù)橫向采樣密集，用它來(lái)做趨勢(shì)約束可以極大程度降低砂體預(yù)測(cè)不確定性。

圖4分別為波阻抗約束建模得到的巖相剖面和僅依靠井插值所得的巖相剖面，對(duì)比分析可知，利用波阻抗約束所得的巖相剖面對(duì)砂體刻畫得更為細(xì)致，井間一些不連續(xù)的小砂體和夾層能夠清晰地展示出來(lái)，薄砂體的垂向疊置關(guān)系和橫向尖滅現(xiàn)象與地質(zhì)認(rèn)識(shí)相符合；僅依靠井插值所得的巖性剖面，雖然在井點(diǎn)處與測(cè)井解釋巖相相一致，但在井間區(qū)域，由于變差函數(shù)變程或者其他因素影響，不能夠有效識(shí)別出薄層砂體或夾層。結(jié)果表明,地震反演波阻抗的協(xié)同應(yīng)用使模型垂向上在反演結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)一步趨于測(cè)井尺度，有效地降低了井間預(yù)測(cè)的不確定性，提高了巖相建模的精度。

5結(jié)論

1)井震結(jié)合巖相模型建立的關(guān)鍵是找到巖相與地震屬性之間的相關(guān)性，并將兩者結(jié)合在一起。

2)井震結(jié)合研究斷層更精確，結(jié)合地震資料，能夠有效反映斷面與地層之間的相互切割、搭接關(guān)系；地震解釋面的約束使井間構(gòu)造幅度保留了地震解釋的相對(duì)趨勢(shì)，能夠充分體現(xiàn)無(wú)井控地區(qū)的構(gòu)造起伏特征。

3)巖相建模時(shí)將地質(zhì)統(tǒng)計(jì)反演得到的波阻抗數(shù)據(jù)作為約束，建立的巖模型既符合井?dāng)?shù)據(jù)的高縱向分辨率特征，又真實(shí)地反映儲(chǔ)層橫向展布的連通性特征，有效降低了井間砂體預(yù)測(cè)的不確定性，提高了巖相建模精度?；诘卣鹳Y料的薄互層儲(chǔ)層精細(xì)地質(zhì)建模在C油田的成功應(yīng)用，為油田進(jìn)一步滾動(dòng)勘探開發(fā)調(diào)整提供了地質(zhì)依據(jù)，同時(shí)該方法為薄互層儲(chǔ)層建模提供了思路和經(jīng)驗(yàn)。

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[編輯]洪云飛

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號(hào)]1673-1409(2016)01-0012-04

[中圖分類號(hào)]P631.44

[作者簡(jiǎn)介]石莉莉(1975-)，女，工程師，現(xiàn)主要從事油氣田開發(fā)方面的研究工作；E-mail: tigerhnytlhy@126.com。

[基金項(xiàng)目]中石化河南油田分公司重點(diǎn)科研項(xiàng)目(2015030)。

[收稿日期]2015-10-10

[引著格式]石莉莉.基于地震資料的薄互層儲(chǔ)層精細(xì)地質(zhì)建模[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版)，2016,13(1)：12～15.