基于地震信息的相控建模方法優(yōu)化

高云峰，樂靖，范洪軍，劉振坤，許磊

(中海油研究總院，北京 100028)

基于地震信息的相控建模方法優(yōu)化

高云峰，樂靖，范洪軍，劉振坤，許磊

(中海油研究總院，北京 100028)

針對少井情況下變差函數(shù)難以確定，常規(guī)相控隨機建模不確定性大的問題，提出了一種基于地震信息的相控建模方法。該方法采用確定的沉積微相作為約束，將同一微相內(nèi)的地震屬性與測井?dāng)?shù)據(jù)作為已知樣點用于變差函數(shù)分析，然后將地震屬性、測井?dāng)?shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)，通過分相模擬建立三維儲層參數(shù)模型。AKPO油田實際應(yīng)用結(jié)果表明，該方法增強了變差函數(shù)選擇的依據(jù),降低了儲層參數(shù)建模的不確定性。

地震信息;相控建模;變差函數(shù);序貫高斯模擬;AKPO油田

儲層的空間分布遵循自然界的沉積規(guī)律。將對沉積規(guī)律的認(rèn)識(如沉積相)加入到地質(zhì)建模的過程中，能夠使地質(zhì)模型更符合沉積規(guī)律，并有效表征儲層的非均質(zhì)性。因此，很多的學(xué)者都在研究如何在地質(zhì)建模過程中加入沉積相約束(即相控建模方法)[1～4]。目前常用的相控建模方法是采用離散變量建模方法模擬出地質(zhì)體的沉積相，在此基礎(chǔ)上利用合適的地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)方法對各種物性參數(shù)進(jìn)行模擬。但少井情況下，傳統(tǒng)相控隨機建模變差函數(shù)難以確定，模型不確定性大。隨著地震技術(shù)的不斷進(jìn)步，如何更好地結(jié)合地震數(shù)據(jù)進(jìn)行相控建模的問題已經(jīng)得到廣泛關(guān)注[5～8]。為此,筆者提出了一種基于地震信息的相控建模方法。

1 方法原理

基于地震信息的相控建模優(yōu)化方法采用確定的沉積微相(研究人員綜合地震數(shù)據(jù)、測井?dāng)?shù)據(jù)及地質(zhì)資料分析成果)進(jìn)行約束建模。具體實現(xiàn)過程中，通過井、震信息綜合分析，抽取敏感地震數(shù)據(jù)作為沉積微相控制點，并與井點數(shù)據(jù)共同進(jìn)行變差函數(shù)分析，避免了篩選多個相模型的時間并提高了相模型的精度。

在進(jìn)行約束建模之前，對每一種類型的沉積微相給定一個唯一的編號，以參與物性的估計或模擬計算過程。設(shè)定編號后，確保模型的每一個網(wǎng)格節(jié)點都對應(yīng)著某一種類型的沉積微相，當(dāng)某一沉積微相用于約束模擬物性時，對應(yīng)該微相編號的所有網(wǎng)格節(jié)點都參與模擬計算，其他編號的網(wǎng)格節(jié)點不參與計算。

沉積微相編號過程中，首先統(tǒng)計建模工區(qū)內(nèi)沉積微相的類型數(shù)目，設(shè)定總的類型數(shù)為N，然后給某一種沉積相編號為整數(shù)1，給另一種沉積微相的編號為整數(shù)2，以此類推直至把所有微相都編號完畢。設(shè)定f為代表某一種沉積微相的整數(shù)編號，沉積微相的編號方法可以表示為：

f=1,2,…,N

(1)

研究選擇配置協(xié)克里金序貫高斯模擬方法(COSGSIM)進(jìn)行物性模擬，通過標(biāo)識沉積微相的離散變量f實現(xiàn)在物性估計或者模擬過程中的沉積微相約束，協(xié)克里金估計的主變量和二級變量的線性組合公式與方差就可以改寫為：

(2)

2 技術(shù)流程

基于地震信息的相控建模優(yōu)化方法實現(xiàn)的具體流程如下：

1)根據(jù)已經(jīng)解釋好的沉積微相圖(見圖1)，對每一種沉積微相依次進(jìn)行整數(shù)編號設(shè)定[9～12]，使模型的每一個網(wǎng)格節(jié)點和代表沉積微相類型的整數(shù)編號對應(yīng)。

圖1 沉積微相約束建模原理示意圖

2)分析所要模擬的物性參數(shù)與作為約束數(shù)據(jù)的地震數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性，將相關(guān)性最好的地震數(shù)據(jù)作為第2變量。

3)選擇估計或模擬算法，如配置協(xié)克里金序貫高斯模擬方法(COSGSIM)和協(xié)克里金方法等。

4)分別在每一種沉積微相范圍內(nèi)進(jìn)行變差函數(shù)分析。將某一種沉積微相范圍內(nèi)的測井?dāng)?shù)據(jù)和地震數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)，即把該微相的網(wǎng)格節(jié)點對應(yīng)的測井?dāng)?shù)據(jù)和地震數(shù)據(jù)用于變差函數(shù)分析，獲取該微相的物性空間分布特征。

5)分別對每一種沉積微相進(jìn)行物性參數(shù)模擬，即將每一種沉積微相范圍內(nèi)的測井資料、地震信息及相應(yīng)變差函數(shù)分析結(jié)果作為輸入數(shù)據(jù)，進(jìn)行相控模擬。

3 方法檢驗

在基于地震信息的相控建模優(yōu)化方法理論研究的基礎(chǔ)上，選取尼日利亞AKPO油田深水濁積儲層進(jìn)行了方法檢驗。

3.1 工區(qū)概況

圖2 儲層孔隙度-波阻抗交會圖

研究區(qū)目的層段儲層主要為第三紀(jì)中～晚中新世的深水濁積水道和朵葉狀砂體，共有7個油藏， 18個小層。筆者重點以B油藏第2小層(B2)為例進(jìn)行詳細(xì)討論,研究基礎(chǔ)資料包括10口井(平均井距約1～2km)的測井解釋成果數(shù)據(jù)和地震反演縱波阻抗數(shù)據(jù)。

通過對各井儲層物性統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，儲層孔隙度分布于17%～28%，滲透率為200～2000mD，儲層具有中孔、中高滲的儲集物性特征，儲層孔隙度和波阻抗具有較高的負(fù)相關(guān)性(見圖2)。各井的孔隙度(Φ)與波阻抗(Z)的數(shù)據(jù)擬合公式(其中相關(guān)系數(shù)為0.7432)為:

Φ=-0.0051Z+58.128

(3)

圖3 B2小層地震縱波阻抗平面分布圖

圖4 B2小層沉積微相分布圖

由于研究區(qū)為輕質(zhì)油藏，而且儲層物性好，儲層地震響應(yīng)非常明顯，利用地震信息能夠有效表征儲層展布特征。根據(jù)B2小層地震屬性分析結(jié)果(見圖3)，縱波阻抗屬性與各井點儲層鉆遇情況有很好的一致性。黃-紅色高阻抗區(qū)域指示儲層發(fā)育有利部位，其整體形態(tài)也符合濁積水道砂巖地質(zhì)分布規(guī)律。因此，筆者采用波阻抗數(shù)據(jù)作為第2變量進(jìn)行約束建模。

3.2 沉積微相分析

根據(jù)沉積微相分析結(jié)果(見圖4)，B2小層可分為濁積水道、天然堤和半遠(yuǎn)洋泥巖3種沉積微相。對每一種沉積微相依次進(jìn)行整數(shù)編號，分別標(biāo)識濁積水道為1、天然堤為2、半遠(yuǎn)洋泥巖為3。

由于工區(qū)井距較大，濁積河道微相內(nèi)井點控制程度較低，天然堤和半遠(yuǎn)洋泥巖沉積微相甚至沒有井點控制。因此，利用地震波阻抗數(shù)據(jù)與井點數(shù)據(jù)共同進(jìn)行變差函數(shù)分析。根據(jù)建模網(wǎng)格設(shè)計，以井距的1/3為控制點距(約400m左右)，提取地震波阻抗數(shù)據(jù)。工區(qū)內(nèi)三維地震測網(wǎng)是12.5m×12.5m，因此按照線道號分別間隔32條測線進(jìn)行抽稀，共有25×25個點。加上原有的10口井?dāng)?shù)據(jù)，共635個數(shù)據(jù)點。

3.3 效果分析

基于地震信息優(yōu)化相約束的配置協(xié)克里金序貫高斯方法對B2小層的孔隙度進(jìn)行預(yù)測。綜合10口井測井解釋孔隙度數(shù)據(jù)和地震反演波阻抗數(shù)據(jù)，通過數(shù)字化后的沉積微相圖的約束，分別求取濁積水道、天然堤和半遠(yuǎn)洋泥巖3種沉積微變差函數(shù)，并生成60個實現(xiàn)(見圖5)。從圖5可以看出，基于地震信息的相控建模優(yōu)化方法很好地表征了儲層沉積特征，確保沉積特征與研究人員認(rèn)識的一致，降低了模型的不確定性。

圖5 B2小層60個孔隙度實現(xiàn)平均值

圖6 B2小層孔隙度模擬結(jié)果

將建模結(jié)果與單井粗化結(jié)果，以及原始測井解釋結(jié)果對比分析(見圖6)，模擬孔隙度為0%～38%，中值為24%?？紫抖确植挤秶c實際測井解釋數(shù)據(jù)具有較高的吻合程度，表明模擬結(jié)果的可靠性。

研究過程中，通過抽稀井網(wǎng)試驗進(jìn)一步檢驗了方法的穩(wěn)定性。依次選取其中3、5、6口井作為盲井，采用同樣建模方法和參數(shù)，分別生成不同抽稀井網(wǎng)情況下平均孔隙度模型(60次實現(xiàn))，然后統(tǒng)計各抽稀井網(wǎng)情況下各盲井所穿過網(wǎng)格的模擬孔隙度與測井解釋孔隙度的差異。結(jié)果表明，3、5、6口抽稀井網(wǎng)情況下的井點孔隙度的平均變化率依次為14.2%，16.8%，15.7%，隨著抽稀井?dāng)?shù)量的增加，井點孔隙度的平均變化率基本保持穩(wěn)定。也證明了該方法建模結(jié)果精度較高，而且有較好的穩(wěn)定性。

4 結(jié)論

1)通過基于地震信息的相控建模方法優(yōu)化，將敏感地震屬性和測井?dāng)?shù)據(jù)作為已知樣點用于變差函數(shù)分析，降低了少井條件下變差函數(shù)的不確定性。

2)綜合敏感地震屬性、測井?dāng)?shù)據(jù)用于分相物性模擬中，能夠更好的表征微相內(nèi)儲層的非均質(zhì)性，提高屬性建模的精度。

3)實際應(yīng)用結(jié)果表明，地震信息在相控建模中的充分應(yīng)用能夠有效提高地質(zhì)模型的精度。因此，基于地震信息的確定性建模方法將是儲層地質(zhì)建模發(fā)展的重要方向。

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[編輯] 洪云飛

2016-07-18

國家科技重大專項 (2011ZX05030-005)。

高云峰(1974-)，男，博士，高級工程師, 現(xiàn)主要從事油藏地球物理技術(shù)應(yīng)用方面的研究工作；E-mail：gaoyf@cnooc.com.cn。

P631.44

A

1673-1409(2016)31-0001-04

[引著格式]高云峰，樂靖，范洪軍，等.基于地震信息的相控建模方法優(yōu)化[J].長江大學(xué)學(xué)報(自科版)，2016,13(31)：1～4.