多點地質統(tǒng)計學建模方法在復雜疊置樣式砂體表征中的應用

丁 芳，陸 嫣，段冬平，劉英輝，黃 鑫，陳 波，陳 晨

(中海石油(中國)有限公司上海分公司，上海 200335)

多點地質統(tǒng)計學建模方法在復雜疊置樣式砂體表征中的應用

丁 芳，陸 嫣，段冬平，劉英輝，黃 鑫，陳 波，陳 晨

(中海石油(中國)有限公司上海分公司，上海 200335)

在分析常規(guī)建模方法優(yōu)劣勢的基礎上，提出在研究區(qū)試用多點地質統(tǒng)計學建模方法，重點對砂體的疊置樣式進行了研究，據此對訓練圖像的來源和使用方法進行分析研究，并根據沉積相接觸關系、相比例、泥巖含量等參數選擇出最佳訓練圖像，應用在研究區(qū)建立沉積相模型。應用2種方法對模型進行了驗證，效果表明該方法對復雜疊置樣式的砂體相建模具有較明顯的優(yōu)勢。

多點地質統(tǒng)計學 砂體表征 疊置樣式 接觸關系 訓練圖像

基于象元以變差函數為工具的建模方法是目前儲層非均質性模擬和不確定評價的常用方法。但是該方法僅考慮空間中兩點的相關性，對于海上油田，鉆井資料少，測井資料有限，用于計算變差函數的點很少，不能很好地再現復雜的空間結構和幾何形態(tài)[1-3]?；谀繕说姆椒梢栽佻F目標體的幾何形態(tài)，每類具有不同幾何形狀的目標均需要有特定的一套參數(如長度、寬度和厚度等)，而對于復雜幾何形態(tài)，該方法靈活性較差，參數化較為困難。針對上述兩類傳統(tǒng)方法的局限性，多點地質統(tǒng)計學建模方法應運而生并得以研究和發(fā)展[2,4]，該方法綜合基于象元和基于目標算法的優(yōu)點[5-7]，將不同類型的數據通過訓練圖像反映在儲層模型中，為了表征出空間中一點處的沉積微相類型，該方法利用該點附近的若干個已知數據對訓練圖像進行掃描和比對，綜合測井數據，沉積相垂向比例以及沉積相的概率分布等信息，獲得各種沉積微相在空間中分布的統(tǒng)計量，在少井的區(qū)域降低井間相分布的不確定性，進而完成整個區(qū)域內各點處沉積微相的隨機模擬。本文將該方法應用到海上油氣田，以CX油田H4層為例，對三角洲相儲層進行多點地質統(tǒng)計隨機建模。

1 研究區(qū)概況

CX油田位于XH凹陷中央背斜帶南部，是一個北北東走向的大型反轉背斜，后期被兩條近東西向的正斷層切割成南北兩塊，中間為一小地塹。CX油田生產主力為HG組，在始新世末期，陸架盆地整體抬升，海水退出，結束了XH凹陷始新世半封閉海灣沉積環(huán)境。漸新世時，XH凹陷主要為陸相的三角洲-湖泊沉積環(huán)境。CX油田HG組研究層位為三角洲前緣沉積。

CX油田H4組含油氣砂體主要為三角洲前緣的水下分流河道，河道側緣和河口壩沉積，其中水下分流河道測井曲線表現為“箱型”或“鐘形”，河口壩表現為“漏斗狀”，河道側緣多呈孤立指狀，砂地比30%～40%，砂體較薄且橫向上變化較快，開發(fā)井鉆后證實油田范圍內砂體局部尖滅，砂體厚度1.7～5.4 m，橫向連通性差。

2 多點地質統(tǒng)計隨機建模實例

2.1 訓練圖像

訓練圖像的建立是多點地質統(tǒng)計學建模方法的成功關鍵，其本身是一個地質模式，能夠表達實際儲層空間結構和幾何接觸關系[8-9]，是一種先驗的地質概念，不必忠實于儲層內井點的信息，因此訓練圖像的建立可以通過現代沉積模擬，或類比儲層模擬，或研究人員勾繪的沉積微相圖來獲取，本文通過對研究區(qū)的單井的測井相、砂體的疊置樣式以及模式圖勾繪了研究區(qū)的沉積微相圖，并以此作為本次研究訓練圖像的來源。

(1)砂體疊置樣式

本次研究對砂體疊置樣式進行了分析，綜合參考曲線形態(tài)、高程差、砂體厚度和砂體動態(tài)反映，對不同砂體的疊置樣式進行刻畫。H4剖面上識別出兩種疊置樣式。

過CX-A7井、CX-A5井、CX-A6井進行砂體剖面分析(圖1)，曲線上識別出伽馬曲線呈現箱型或鐘形的測井相，從圖中可明顯的劃分出4個期次河道，期次1主要是在CX-A7井發(fā)育主河道，CX-A5井表現出河道側緣的特征。經過短期的靜水期，期次2水道開始發(fā)育，在期次2河道的基礎上發(fā)生了側向遷移，主體部位位于CX-A6井，經過一個較長時間的無水或弱水沉積，期次3河道開始出現并達到鼎盛時期，主體部位位于CX-A6井和CX-A5處，考慮到CX-A7井和CX-A5井井距為1 314 m，且兩口井都位于主體部位，判定這兩支河道是獨立沉積(圖1a)。從剖面上很直觀地識別出大量的河道和河道側緣砂體疊置，以上分析可得出E3h4的主要砂體疊置樣式為孤立式和疊加式，河道主體部位砂體較厚，巖性較純，大約5～10 m，河道側緣部位砂體厚度較薄，僅沉積1～2 m砂體，砂體不純，還間斷有泥質沉積。圖1b反映了河道和河口壩復合砂體，砂體規(guī)模較大，CX2井和CX-A7井距544 m，兩種砂體在橫向上以線接觸為主。

圖1 E3h4層砂體內部疊置樣式

(2)沉積微相

從不斷變化的測井曲線形態(tài)組合來看，H4層湖面不斷地變化，發(fā)育河道沉積、河口壩沉積以及河道和河口壩復合砂體沉積，整個過程主要經歷了三個水位變化時期，在低水位時期向陸方向，水動力較強，以發(fā)育河道為主；高水位域向蓄水體以河口壩為主；過渡區(qū)以河道和河口壩復合相為主。H4層沉積演化模式見圖2。

結合前述測井相、砂體疊置樣式和沉積演化等分析，繪制了H4層沉積微相圖(圖3)，分支河道呈狹長條狀，CX2井、CX-A7井、CX-A8井和CX-A6分屬不同的分支河道，砂體之間為河道側緣沉積，物性相對較差，連通性較弱，基本屬孤立砂體，從平面上可以看出，橫向相變較快，表現出相之間的一個連續(xù)性和變異性。該沉積微相圖即是訓練圖像的來源。

圖2 沉積演化模式

圖3 CX油田H4層沉積微相圖

2.2 模擬結果

基于前期的沉積微相圖，本文通過設置不同的搜索半徑，根據實現結果，不斷地優(yōu)化參數，調整搜索半徑，使模擬結果能符合訓練圖像中各相的比例，本文生成了3個實現，并考慮各微相所占的比例，各微相可能存在的長度、寬度和厚度范圍，各微相組合規(guī)律與地質認識的對應性等因素，優(yōu)先出實現2的參數為最符合研究區(qū)真實情況，最后采用Snesim算法掃描訓練圖像，求取各模擬點的條件概率函數，獲取各沉積微相類型的空間展布[10-12]。圖4是H4組的模擬實現，從圖中可以看出，多點地質統(tǒng)計學建模方法完全忠實于井點信息，沉積微相的幾何形態(tài)和空間展布與訓練圖像相符，井點主要鉆遇河道和河口壩砂體，河道側緣砂體遍布整個研究區(qū)，其中單井鉆遇的河道基本呈孤立式分布，不是來自同一條河道；河道和河口壩呈線接觸的疊加樣式，各微相之間的接觸關系與地質認識也一致。CX2井和CX-A7井靠河道側緣砂體連通，物性較差，在物性上看，砂體是孤立的。由于Snesim方法存在不連續(xù)性的特點，在模擬完之后可通過人機交互的方法進行相應處理。

3 模型驗證

為了確保該三維模型的準確性，驗證模型的可靠性非常重要。本次工作從2個方面來驗證模型的可靠性：一是儲量擬合，二是油田生產動態(tài)擬合。

儲量擬合是一種檢驗模型準確與否的重要依據。應用多點地質統(tǒng)計學建模方法建立沉積微相后，在此基礎上建立了孔隙度、滲透率、含水飽和度以及NTG模型。應用容積法計算CX油田實際原油儲量與擬合原油儲量，相對誤差4.50%；實際天然氣儲量與擬合天然氣儲量相對誤差3.14%。誤差在油藏數值模擬允許范圍之內。

油田生產動態(tài)擬合是對模型檢測比較關鍵的一個環(huán)節(jié)，為了驗證模型的可行性，本次擬合工作包括了單井的氣油比和地層壓力進行擬合。本次研究工作對比兩種不同建模方法的效果，以多點地質統(tǒng)計學建模方法和序貫指示建模方法建立的相為基礎，搭建后期物性模型，對生產井進行了擬合效果對比，在這2種方法中對部分井修改了垂向滲透率和傳導率后有比較好的擬合，但是應用序貫指示方法的部分井不管如何修改參數，擬合效果都不盡如人意，如圖5所示。據分析，應用序貫指示方法隨機模擬不能較好地表征出不同沉積微相的砂體疊置關系連續(xù)性，導致在油藏數值模擬過程中部分井無法擬合。

通過上述2個方面對模型的檢驗說明：應用多點地質統(tǒng)計學方法表征復雜疊置關系的砂體效果較好，可信度高，可以為下一步預測剩余油氣分布模擬工作提供可靠的模型。

圖4 多點地質統(tǒng)計學建模方法的實現

(a) (b)

圖5 兩種不同建模方法的生產效果擬合

(a)為多點地質統(tǒng)計學建模方法生產效果 (b)為序貫指示建模方法生產效果

4 結論

(1)通過對測井相分析，研究區(qū)發(fā)育水下分流河道、河道側緣和河口壩等微相類型。并對砂體的疊置樣式進行了刻畫，主要存在疊加式和孤立式兩種類型，由此得到CX油田H4的沉積模式，并勾繪了沉積微相圖，該結果作為訓練圖像的來源能更真實地反映砂體的展布情況。

(2)多點地質統(tǒng)計學方法不僅可以忠實于井點數據，而且可以在使用的訓練圖像中加入地質概念，從而對隨機模型進行地質約束，模擬結果可以更好地展現水下分流河道、河道側緣和河口壩砂體的空間分布規(guī)律以及幾何接觸關系。

(3)結合實際油氣田資料建立具有定量特征的訓練圖像，不僅實現了對井點資料的充分擬合，還很好地再現了儲層的幾何形態(tài)，模擬效果表現良好。因此多點地質統(tǒng)計學建模方法在CX油田的應用是成功的，其經驗對東海盆地其他類似油田也具有借鑒意義。

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(編輯 王建年)

《蘇北高精度三維地震勘探方法適應性研究》獲局科技進步獎一等獎

江蘇油田自2007年部署第一塊高精度三維起，在高郵、金湖共完成多塊高精度三維地震采集，依托高精度資料落實了一大批圈閉，確保了油田年度儲量任務的完成。但有部分高精度三維實施后取得的效果不盡如人意，且對于不同區(qū)帶高精度地震的適應性問題未進行過系統(tǒng)的研究。因此在2013年設立了《蘇北高精度三維地震勘探方法適應性研究》研究項目。

經過兩年的研究，首先建立了蘇北高精度三維成像品質評價標準及高精度三維觀測方法定量評價體系；其次完成了高精度三維適應性分析，確定高精度三維針對不同地質目標的采集模板，以及具體采集和處理對策；最后形成了適合江蘇探區(qū)特色的深凹帶隱蔽油藏、斜坡帶火成巖區(qū)兩大處理技術序列。

項目研究成果有著廣闊的應用前景，一方面可以指導江蘇油田高精度三維的采集設計，明確針對地質目標的觀測系統(tǒng)參數，在2016年三河、新街兩塊高精度三維采集處理中進行了推廣應用，獲得了較好效果；另一方面在資料處理中，針對不同的地質構造，確定不同的處理技術措施，提高重復處理資料成像效果，改善隱蔽油藏的識別精度，共完成6塊高精度三維的資料生產性處理，均取得了較好的勘探效果。利用高精度資料共實施鉆井68口，32口井取得成功，鉆井成功率48%，提交了相應的三級石油地質儲量。項目組圓滿地完成了項目研究內容，該課題獲得局2016年科技進步獎一等獎。

(劉立民)

Complex superimposition type sandbody characterized by multiple-point geostatistics modeling method

Ding Fang，Lu Yan，Duan Dongping，Liu Yinghui，Huang Xin，Chen Bo，Chen Chen

(ShanghaiBranchofCNOOCLtd.,Shanghai200335,China)

Based on the analysis of the merit and demerit of conventional modeling methods,a multiple-point geostatistics modeling method was proposed in the research area.The study was focus on the superimposed style of sandbody.On the above base,it was studied on the source and application method of training images.And then according to the contact relationship of facies,facies ratio,shale content,etc.,the best training image was chosen.Finally,a deposition model was established in the research area.The accuracy of the model was verified by two methods including reserves fitting and production performance fitting.The results showed that this method has more obvious advantages in characterizing the complex superimposed style sand body.The method was applied in CX Oilfield for the first time and can provide reference for the similar oil-gas field in East Sea.

multiple-point geostatistics;sand body characterization;superimposed style;contact relationship;training images

10.16181/j.cnki.fzyqc.2017.01.007

2016-06-13；改回日期：2016-10-18。

丁芳(1986—)，女，博士，研究方向為開發(fā)地質。電話：13761437965，E-mail：dingfang2@cnooc.com.cn.

國家科技重大專項《東海厚層非均質性大型氣田有效開發(fā)關鍵技術》2016ZX05027004。

TE321

A