利用多級(jí)相控-多點(diǎn)統(tǒng)計(jì)法建立碳酸鹽巖縫洞儲(chǔ)層地質(zhì)模型

劉 遙, 汪 彥, 張慧濤

(中國(guó)石化 西北石油局勘探開發(fā)研究院，烏魯木齊 830011)

0 前言

常規(guī)建模是根據(jù)沉積相模型作為約束建立屬性模型，沉積相模型是模型的關(guān)鍵技術(shù)[1-5]。塔河油田碳酸鹽巖縫洞型油藏沉積相單一，儲(chǔ)層發(fā)育以溶洞、孔洞、裂縫為主，受控于成巖后生作用，主要受構(gòu)造、斷裂、水系控制的巖溶作用[6-8]。T739條帶的巖溶作用主要受斷裂控制，因此，可以借鑒多級(jí)相控的思路，利用地質(zhì)認(rèn)識(shí)、單井分析結(jié)果、地震屬性體綜合確定儲(chǔ)層有利發(fā)育體作為約束條件，再對(duì)井間進(jìn)行差值[9-14]。目前儲(chǔ)層井間不確定性差值可分為基于象元、基于目標(biāo)兩種方法，但這兩類方法在具有復(fù)雜形態(tài)的儲(chǔ)層建模中運(yùn)用較困難。多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)法應(yīng)用“訓(xùn)練圖像”代替變差函數(shù),同時(shí)仍以象元為模擬單元,可以更好地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)幾何形態(tài)的同時(shí)，采用單井?dāng)?shù)據(jù)、地震屬性、地質(zhì)模型作為約束數(shù)據(jù)體，進(jìn)行井間差值，綜合了基于象元和基于目標(biāo)的算法優(yōu)點(diǎn)，因此，本次建模采用多級(jí)相控與多點(diǎn)統(tǒng)計(jì)結(jié)合的方法對(duì)儲(chǔ)層建模[15-19]。

1 建模思路介紹

采用多級(jí)相控的思路建立儲(chǔ)層發(fā)育有利模型作為約束，再采用多點(diǎn)統(tǒng)計(jì)差值方法對(duì)井間進(jìn)行差值，建立儲(chǔ)層相模型，最后建立物性模型。其主要步驟分為四步：①對(duì)單井的巖溶儲(chǔ)層段進(jìn)行劃分，儲(chǔ)層段之間普遍發(fā)育致密段(儲(chǔ)層不發(fā)育段)，油氣主要富集在表層兩套儲(chǔ)層，因此只針對(duì)表層兩套儲(chǔ)層地質(zhì)建模，并建立構(gòu)造模型；②利用多地震屬性融合結(jié)果結(jié)合單井、區(qū)域地質(zhì)認(rèn)識(shí)，確定儲(chǔ)層發(fā)育的區(qū)域，建立儲(chǔ)層發(fā)育巖溶發(fā)育區(qū)域模型，作為多級(jí)相控的約束條件；③在有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)域內(nèi)，采用多點(diǎn)統(tǒng)計(jì)法進(jìn)行井間差值，建立儲(chǔ)層I、II類儲(chǔ)層相模擬；④以儲(chǔ)層相模型作為約束，建立孔隙度模型，根據(jù)縫洞型油藏的孔滲關(guān)系，建立滲透率模型。

2 建立地質(zhì)模型

2.1 縱向上的巖溶帶劃分

地下水的運(yùn)動(dòng)是巖溶發(fā)育的重要條件之一，從地表向地下深處，地下水的運(yùn)動(dòng)逐漸減緩,導(dǎo)致巖溶發(fā)育強(qiáng)度也逐漸減弱，巖溶發(fā)育強(qiáng)度在垂向上具有一定規(guī)律性，表現(xiàn)為帶狀分布特征。巖溶垂向分帶是以巖溶水動(dòng)力條件為基礎(chǔ)，根據(jù)巖溶發(fā)育強(qiáng)度的分帶標(biāo)準(zhǔn)，將同一類水動(dòng)力條件下巖溶發(fā)育強(qiáng)度相近,且在空間上互相連接的部分劃分為同一個(gè)巖溶發(fā)育帶，將不同水動(dòng)力條件下巖溶發(fā)育強(qiáng)度差異較大的部分劃分為另一個(gè)不同的巖溶發(fā)育帶(儲(chǔ)層段)；以巖溶發(fā)育相對(duì)較弱的層位劃分儲(chǔ)層欠發(fā)育段(致密層)。

在明確了單井的致密層縱向劃分之后，利用單井測(cè)井解釋結(jié)果在地震剖面當(dāng)中標(biāo)定，追蹤致密層。其中inline963層位解釋剖面如圖2所示。通過(guò)加密，最終建立致密層位，結(jié)合儲(chǔ)層頂、底構(gòu)造與斷裂，建立構(gòu)造模型。

圖1 縱向巖溶帶劃分單井剖面Fig.1 The well section of vertical karst zoning

圖2 inline 963層位追蹤剖面Fig.2 Horizon section of inline 963

2.2 巖溶發(fā)育區(qū)域模型的建立

裂縫、溶洞和孔洞是塔河油田縫洞型油藏的主要儲(chǔ)層類型，溶洞是油氣儲(chǔ)集的良好空間，裂縫是主要的滲濾通道。本次建模將儲(chǔ)層模擬對(duì)象主要分為：①I類儲(chǔ)層(溶孔-溶洞);②II類儲(chǔ)層(裂縫)[20]。T739條帶儲(chǔ)層整體發(fā)育，儲(chǔ)集整體沿?cái)嗔殉蕳l帶展布特征，在局部井段中深部?jī)?chǔ)集體發(fā)育。

目前無(wú)法利用單一屬性判斷儲(chǔ)層發(fā)育有利區(qū)域，通?？梢岳枚鄬傩匀诤系姆椒?，判斷儲(chǔ)層發(fā)育有利區(qū)域。綜合分析，本次建模篩選了4種屬性體綜合分析研究，①到斷裂垂直距離數(shù)據(jù)體;②能量體;③螞蟻?zhàn)粉檾?shù)據(jù)體;④相干體(圖3)。其中距離主干斷裂核部越近，溶蝕作用越強(qiáng)，儲(chǔ)層也越發(fā)育.因此，計(jì)算每個(gè)點(diǎn)到斷裂的垂直距離(圖3(a)),均方根振幅能量越強(qiáng)，儲(chǔ)層發(fā)育的該類越高(圖3(b))；相干、螞蟻體也同樣反應(yīng)了斷裂與破碎區(qū)域范圍，同時(shí)也反應(yīng)了儲(chǔ)層的發(fā)育有利范圍(圖3(c)、3(d))。

圖3 地震屬性體Fig.3 The seismic attribute body(a)到斷裂垂直距離數(shù)據(jù)體;(b)均方根振幅能量體;(c)螞蟻體;(d)相干體

圖4 儲(chǔ)層發(fā)育概率模型Fig.4 Probability model of reservoir development

對(duì)四種屬性模型融合處理，再去除異常高值與低值，最后歸一化到“0”到“1”的范圍，作為儲(chǔ)層發(fā)育“0”到100%的概率，建立儲(chǔ)層發(fā)育概率模型(圖4)。對(duì)比實(shí)鉆情況，儲(chǔ)層發(fā)育概率模型與之前的地質(zhì)認(rèn)識(shí)吻合程度較高。綜合分析認(rèn)為，如果該模型內(nèi)高于50%的區(qū)域，是儲(chǔ)層發(fā)育的有利區(qū)域，賦值“1”，低于50%的區(qū)域，儲(chǔ)層發(fā)育幾率相對(duì)較低，賦值“0”，最終得到了儲(chǔ)層發(fā)育巖溶發(fā)育區(qū)域模型(圖5)，認(rèn)為儲(chǔ)層主要在該模型有利區(qū)域內(nèi)發(fā)育，區(qū)域外儲(chǔ)層不發(fā)育。

圖5 巖溶發(fā)育區(qū)域模型Fig.5 Karst development regional model

2.3 利用多點(diǎn)統(tǒng)計(jì)法建立儲(chǔ)層模型

利用多級(jí)相控的建模思路，以巖溶發(fā)育區(qū)域模型作為相控模型，在該模型的約束之下，采用多點(diǎn)統(tǒng)計(jì)法，建立I、II類儲(chǔ)層模型。

按照研究對(duì)象劃分儲(chǔ)層建模方法可以分為：①基于象元的方法；②基于目標(biāo)的方法。這兩類方法在特殊類型油藏儲(chǔ)層建模中運(yùn)用較困難。多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)法重點(diǎn)分析多點(diǎn)之間的相關(guān)性，在相建模當(dāng)中應(yīng)用“訓(xùn)練圖像”而非變差函數(shù)，應(yīng)用多點(diǎn)的數(shù)據(jù)樣板掃描訓(xùn)練圖像并構(gòu)建搜索樹，從搜索樹中求取條件概率分布函數(shù)，在屬性建模過(guò)程中以象元為模擬單元，采用序貫算法能夠再現(xiàn)目標(biāo)的幾何形態(tài)。因此，多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法克服了傳統(tǒng)兩點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)難以表達(dá)復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)性的缺陷，為特殊類型儲(chǔ)層的定量描述提供了更好的方法。

分析認(rèn)為儲(chǔ)層在常規(guī)地震剖面上往往表現(xiàn)為反射較強(qiáng)的“串珠”，均方根振幅屬性能較好地反應(yīng)“串珠”反射特征。采用不同的均方根門檻值作為I類、II類儲(chǔ)層的訓(xùn)練圖像。根據(jù)均方根與實(shí)鉆井對(duì)比，I類均儲(chǔ)層的均方根振幅截?cái)嘀等≈禐? 200，II類儲(chǔ)層的確定均方根振幅截?cái)嘀等≈禐? 600。本次建模采用儲(chǔ)層研究較為清楚、儲(chǔ)層展布與受控因素近似的井區(qū)作為訓(xùn)練圖像的來(lái)源，建立I類、II類儲(chǔ)層的訓(xùn)練圖像。

圖6 訓(xùn)練圖像Fig.6 Training image(a)I類儲(chǔ)層訓(xùn)練圖像；(b)II類儲(chǔ)層訓(xùn)練圖像

圖7 儲(chǔ)層模型Fig.7 Reservoir model

綜合進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析后，利用較為多點(diǎn)統(tǒng)計(jì)法進(jìn)行了井間差值，分別建立I類、II類儲(chǔ)層模型，綜合分析得到了如圖7所示的I類、II類儲(chǔ)層綜合模型?？v向上，由上到下巖溶作用減弱，表層儲(chǔ)層較深部發(fā)育。平面上儲(chǔ)層沿?cái)嗔殉蕳l帶狀發(fā)育，符合前期的區(qū)域地質(zhì)認(rèn)識(shí)。

2.4物性模型建立

孔、滲模型是由儲(chǔ)層相模型作為約束條件，利用井點(diǎn)孔隙度參數(shù)作為已知點(diǎn)，分層位內(nèi)插得到完整的孔隙度模型，再利用縫洞型油藏統(tǒng)計(jì)的孔滲關(guān)系，建立滲透率模型。因此，關(guān)鍵要素是要得到較為準(zhǔn)確的單井孔隙度參數(shù)，但碳酸鹽巖縫洞型油藏儲(chǔ)層最好的井，基本都直接鉆遇儲(chǔ)層發(fā)生放空漏失導(dǎo)致無(wú)法測(cè)井，孔隙度參數(shù)很難確定，本次單井點(diǎn)孔隙度具體分兩種類型取值：

1)無(wú)測(cè)井資料。塔河油田縫洞型油藏由于巖溶作用發(fā)育了大量的溶蝕縫洞，統(tǒng)計(jì)塔河油田750口井中有103口(近14%)井由于放空或漏失難以進(jìn)行測(cè)井作業(yè)，沒(méi)有采集到相應(yīng)的測(cè)井資料，這種漏失或放空的井揭示了巖溶非常發(fā)育的儲(chǔ)集體，是主要的油氣儲(chǔ)集空間，對(duì)儲(chǔ)量具有突出的貢獻(xiàn)。因此，對(duì)未測(cè)井的井分兩種情況賦值：① 放空段的孔隙度直接賦值60%；②塔河油田13口漏失井段在投產(chǎn)后的生產(chǎn)測(cè)井過(guò)程當(dāng)中實(shí)施了中子壽命測(cè)井，可以用于計(jì)算放空漏失段的孔隙度，計(jì)算得到13口井當(dāng)中共計(jì)28段漏失井段的平均孔隙度為16.12%，因此，漏失段的孔隙度賦值15%。

2)有測(cè)井資料。該類情況具有完整的測(cè)井資料，可以采用常規(guī)方法解釋出較為準(zhǔn)確的孔隙度，以此作為單井孔隙度賦值。

在上述多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)方法所建立的I、II儲(chǔ)層分布模型控制下，采用序貫高斯方法，建立孔隙度模型，孔隙度模型大于10%的鏤空模型分布模型見圖8，儲(chǔ)層主要集中在斷裂附近，與儲(chǔ)層模型吻合程度較高，很好地體現(xiàn)了相控的作用。

圖8 孔隙度>10%鏤空模型Fig.8 Permeability>10% hollow model

3 結(jié)論

1)多期次的巖溶作用導(dǎo)致儲(chǔ)層在縱向上具有分段性，在單井上進(jìn)行儲(chǔ)層分段標(biāo)定，井間利用地震資料進(jìn)行層位追蹤，進(jìn)行分段儲(chǔ)層模擬，提高了儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的可靠性。

2)利用多級(jí)相控的思路，通過(guò)多地震屬性體融合結(jié)果結(jié)合單井與區(qū)域地質(zhì)認(rèn)識(shí)，建立巖溶發(fā)育區(qū)域模型，確定了儲(chǔ)層的發(fā)育范圍，僅在范圍內(nèi)儲(chǔ)層發(fā)育，減小了井間差值的誤差，提高了儲(chǔ)層相模型的準(zhǔn)確程度。

3)多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)法應(yīng)用“訓(xùn)練圖像”代替變差函數(shù),在更好地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)幾何形態(tài)的同時(shí)，利用多數(shù)據(jù)體約束，綜合了基于象元和基于目標(biāo)的算法優(yōu)點(diǎn)，更加適用于碳酸鹽巖縫洞型油藏的儲(chǔ)層相模擬。

4)縫洞型特殊油藏儲(chǔ)層最發(fā)育段基本都發(fā)育放空、漏失而無(wú)法測(cè)井，單井孔隙度賦值困難，可以對(duì)不同的儲(chǔ)層段采用經(jīng)驗(yàn)賦值、測(cè)井計(jì)算兩種方法分別賦值，孔隙度參數(shù)更加貼近實(shí)際油藏特征。