礁灘灰?guī)r油田基于地質模型的儲量不確定性分析
——以珠江口A油田為例①

孫潤平，王亞會，閆正和，戴宗，王秀玲，唐輝

(中海石油(中國)有限公司 深圳分公司，廣東 深圳 518054)

由于受儲層的非均質性、資料的有限性和地質認識的局限性等因素的限制，儲量計算存在一定的不確定性[1]。近年來，在油氣藏開發(fā)中，儲量不確定性分析越來越受到重視。P90、P50、P10 常用來衡量油氣儲量預測中的不確定性，是油田開發(fā)決策的重要依據。

研究油田位于珠江口盆地東沙隆起北緣(見圖1)，油藏為新近系中新統(tǒng)的珠江組下段的ZJ10礁灘灰?guī)r油藏。ZJ10灰?guī)r是一種生物礁灘灰?guī)r邊水油藏，屬于臺內點礁沉積。油藏埋深1500～1650 m，三維地震資料較好，目前僅有兩口鉆井。儲層物性好，孔隙度為12%～22%，滲透率在1.5～300 mD，儲層表現出縱向、橫向變化快的特征。傳統(tǒng)的儲量計算多采用油描法，“油描”法是以地震約束儲層地質建模為基礎，結合構造變化及井點屬性，綜合勾繪儲量參數圖并最終進行儲量計算。然而，碳酸鹽巖儲量不確定變量多，“油描”法難以全面考慮各參數的不確定性，因而其計算結果難以體現出儲量的不確定性。為了用概率儲量方法來合理描述儲量的不確定性，本文通過將地質建模與蒙特卡羅計算方法相結合，從各參數不確定性地質成因出發(fā)，充分考慮各參數的變化范圍，通過計算機多參數、多實現的隨機模擬，開展地質儲量分布概率統(tǒng)計、參數敏感性研究，并提出減小儲量不確定性的建議。

圖1 珠江口盆地構造分區(qū)圖及地層綜合柱狀圖

1 儲量不確定性變量的地質成因及評價方法

儲量不確定性主要來源于兩方面：一是地質建模過程本身，地質建模中的各個參數設置都可能導致儲量的差異；二是以地質模型為基礎的儲量計算。在礁灘灰?guī)r儲量計算中[2,3]，地質建模過程中存在的不確定性變量主要有：儲層構造形態(tài)、地震預測對地質模型影響程度，變差函數；在儲量計算過程中存在的不確定性變量包括：有效厚度下限值、油水界面。

1.1 儲層構造形態(tài)

構造不確定性通常多由地震層位解釋、斷層位置界定、速度模型時深轉換帶來的。油田內只有2口鉆井的速度資料，難以反映全區(qū)的平面速度變化規(guī)律，因此在時深轉換或平面速度認識上可能出現一定的誤差。由于利用速度模型時深轉換的深度構造在A2井鉆后僅有2 m的深度誤差，本次在構造建模參數中設定每套地層單元構造面變化幅度為正負2 m，通過多次隨機模擬構造變化來分析其對巖石體積的影響。

1.2 地震預測對地質模型影響程度

圖2 灰?guī)r段孔隙度與波阻抗交匯

在鉆井資料少的情況下，為了提高地質模型的井間預測性，通常地質建模中會應用地震預測成果(地震屬性、儲層反演等)來約束儲層孔隙度建模[4]。通過分析現有高精度地質統(tǒng)計學反演波阻抗與儲層物性孔隙度的關系可知(見圖2)，兩者的相關系數為-0.93，說明地震預測成果與鉆井較一致，但是可以發(fā)現還是有較多的散點偏離擬合線，因此為了評價其不確定性，本次將地震預測對地質模型影響程度設定范圍為-0.98～-0.5，模型通過對其多次隨機取值，考察其對有效儲層體積的影響。

1.3 變差函數

變差函數是對空間變化的屬性參數隨距離變化的一種度量，是隨機建模的核心參數，變差大小對儲層連通性及儲量影響大。目前油田井資料少，對儲層三維空間展布認識存在一定的局限性，因此開發(fā)前期主要參考地震屬性來分析儲層規(guī)模，進而確定變差函數。研究區(qū)地震預測效果好，通過地震屬性確定了儲層的規(guī)模：儲層主要沿北東方向展布，北東方向的儲層長度規(guī)模1500～3000 m，對應為主變程范圍；北西方向的儲層寬度1000～2000 m，對應為次變程范圍，垂向變程參考有效儲層的厚度，約2～5 m。通過設置變差函數范圍，模型多次隨機模擬，定量評價其帶來的儲量變化。

1.4 有效厚度下限

海相砂巖油藏，儲層孔-滲關系相關性通常較高，常采用孔隙度作為有效厚度下限值，但由于礁灘灰?guī)r，孔-滲關系復雜，因此采用滲透率作為有效儲層下限。從測井解釋圖版法(見圖3)可知，據現有數據點分布，滲透率值在1.3 mD(1838.6 m干層點)～1.6 mD(1854.6 m油層點)之間都可作為有效儲層下限。為了充分考慮有效厚度下限對儲量的可能影響，使?jié)B透率下限值在1.3～1.6 mD之間隨機變化，通過多次模擬來定量評價儲量變化。

1.5 油水界面

流體界面是儲量計算過程中的一個重要因素，它的取值對油藏的含油面積以及有效厚度都有很大的影響。油田內兩口井都未鉆遇油水界面，油水界面存在著不確定性，可能在A2井鉆遇的油層底部深度(ODT)與構造圈閉溢出點深度之間的任一位置(見圖1)。因此通過隨機選取其間的任意深度來計算儲量，評價儲量變化程度。

圖3 灰?guī)r有效厚度下限標準圖版

2 儲量不確定性評價

2.1 不確定性分析

所謂不確定分析，是指應用隨機地質建模技術，考慮多個參數同步變化，根據各參數性質及變量范圍，生成多個等概率的儲層地質模型，開展地質儲量分布概率分析。對于地質儲量的評價，國際上多根據儲量累計概率分布求出三個概率儲量，即P10(樂觀)、P50(最可能)、P90(悲觀)儲量[5-8]。通常P50儲量是相對比較客觀、中性的估計，其表示大于和小于真實儲量的可能性都是50%，是相對比較客觀、中性的估計，建議地質建模給油藏數值模擬提供一個相對可靠的P50實現。

圖4 灰?guī)r油藏儲量概率分布

考慮模型大小、計算機運算能力以及運算時間，本次設定模型中的五個不確定變量及變化范圍，進行了 100 次不確定性建模，用蒙特卡羅計算方法求得儲量的概率累積分布圖(見圖4)。結果表明，概率儲量的變化區(qū)間為計算儲量的90%～127.5%；其中P90地質儲量比申報儲量少約10.85%，主要是由于地震預測對地質影響程度相對偏低，目前的地震資料已基于目標重處理，反演的分辨率高，波阻抗與孔隙度的相關系數能達到0.9，但P90方案權重僅為0.65，導致地質儲量有所減??；P10地質儲量為申報儲量的1.275倍，主要是油水界面及儲層規(guī)模取值相對偏樂觀，生物礁灘灰?guī)r，儲層橫向變化快，儲層規(guī)模通常為一個范圍，儲層長度、寬度都取地震分析的最大值，相對偏樂觀；同時采用圈閉溢出點作為油水界面導致儲量變大也是其重要原因。概率法推薦的P50儲量，綜合考慮了構造、儲層、界面的不確定性，且取值都是一個隨機分布中相對高概率出現的結果，因此它計算的儲量也是最可能出現的，可以作為目前資料較少情況下的推薦儲量。同時其與“油描法”計算的儲量結果相近，相差約2.08%，表明兩種方法計算的儲量相差小，進一步驗證了其儲量的可靠性，P50方案對應的地質模型應作為后續(xù)油藏開發(fā)方案研究的基礎模型。

2.2 敏感性分析

圖5 灰?guī)r儲量敏感性分析排序

為了明確各儲量不確定性變量對儲量的影響，開展了進一步的儲量敏感性分析。從不確定變量對儲量影響結果(見圖5)可知，5個主要不確定變量中，地震預測對地質模型的影響程度是儲量影響的最主要因素，其次是變差函數、油水界面、構造變化，有效厚度下限影響最小。(1)地震預測對地質模型的影響程度為86%～130%，開發(fā)初期井少，儲層分布取決于地震預測分布，因此應提高地震預測的效果，加強巖石物理對儲層識別能力的分析，盡可能降低其影響程度區(qū)間。(2)變差函數對地質模型儲量的影響程度為88%～119%，變差函數反映的是對儲層規(guī)模的認識。為了降低其不確定性，在開發(fā)初期，可通過地震屬性資料獲取其儲層規(guī)模，并盡量縮小其規(guī)模范圍，同時應多參考類比沉積相基本一致、地質認識清楚的油田儲后規(guī)模，對于礁灘灰?guī)r油藏，儲層的方向性可能不明顯，然后利用類比的沉積模式采用多點地質統(tǒng)計學來模擬儲層的分布進而降低其對儲層、儲量的不確定性[9]。(3)油水界面對儲量影響為90%～105%，說明油水界面附近有效儲層分布較多，可以考慮用壓力回歸、毛管壓力預測、靜壓測試、平點識別等多種方法綜合界定油水界面深度。(4)構造變化對儲量影響僅95%～102%，相對較小，這是由于碳酸鹽巖地震成像清晰，深度誤差通常較小，也與碳酸鹽巖非均質性強，儲量大小主要受甜點分布有關。(5)有效厚度下限影響儲量范圍達98%～101%，反映滲透率處于1.3～1.6 mD區(qū)間的儲層僅占總儲層的3%?？赏ㄟ^借用類似油田、多因素分析等方法確定有效厚度下限，盡量減小它帶來的儲量不確定性。

研究區(qū)已開展了基于地震目標處理的地質統(tǒng)計學反演、有效厚度、油水界面、構造敏感性研究，但應該意識到生物礁灘灰?guī)r油藏厚度薄、變化快，地震預測對有效儲層識別能力受限，會給儲量帶來較大影響，后續(xù)可通過地震重采集或開發(fā)方案時優(yōu)先考慮儲層規(guī)模來降低儲量及鉆井風險。

3 結論

(1)通過對生物礁灘灰?guī)r油藏采用基于模型的儲量不確定性分析，綜合考慮了儲量關鍵參數(構造、平面變差函數、儲層屬性與地震屬性的相關性、有效儲層下限值、油水界面)對儲量的影響，通過門特卡羅模擬，定量評價了其儲量概率分布，增加了儲量計算可靠性，并推薦出了悲觀儲量 (P90)、最可能儲量 (P50) 和樂觀儲量 (P10)，同時優(yōu)選出了開發(fā)方案的基準模型——P50儲量模型。

(2)儲量敏感性分析表明，對生物礁灘灰?guī)r儲量影響權重排序為：地震預測對地質模型的影響程度>儲層變差函數>油水界面>構造變化>有效厚度下限。對于非均質性強的礁灘灰?guī)r油藏，可通過以下方法降低儲量的不確定性：加強地震預測研究，提高地震對儲層的識別能力，加大對類似沉積環(huán)境的儲層規(guī)模類比；開展構造精細敏感性研究；借用各類資料開展有效厚度下限及油水界面的綜合研究。

(3)研究區(qū)儲量最大的風險：由于儲層厚度薄、地震預測對有效儲層的識別能力受限，后續(xù)可通過地震重采集或開發(fā)方案優(yōu)先考慮落實儲層規(guī)模來降低儲量風險。