利用地震正演方法約束地質(zhì)模型更新

李德鵬，陳永紅，謝 昆，但玲玲

(1．中海油能源發(fā)展股份有限公司 工程技術(shù)分公司，天津 300452；2．北京旭日奧油能源技術(shù)有限公司，北京 100101)

在開(kāi)發(fā)區(qū)進(jìn)行油藏描述，建立油藏地質(zhì)模型是表征油藏非均質(zhì)性的關(guān)鍵[1]，為進(jìn)行油藏?cái)?shù)值模擬、認(rèn)識(shí)剩余油氣分布奠定基礎(chǔ)。然而在地質(zhì)復(fù)雜區(qū)塊，尤其目前建立油藏地質(zhì)模型時(shí)尚無(wú)物理機(jī)理擬合地球物理信息的辦法，因此，建立從巖石物理模型、地震正演和觀測(cè)地震響應(yīng)擬合到模型修改的循環(huán)流程使，模型更加完善，并且是驗(yàn)證油藏描述可靠性的必要之路。隨著勘探開(kāi)發(fā)的發(fā)展，在建模過(guò)程中加入地球物理信息也成為越來(lái)越重要的手段。1996年SEG年會(huì)上舉辦了題為“地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)+地球物理學(xué)，如果這是答案，那么問(wèn)題是什么”專題研討[2]；Araktingi等人介紹了在結(jié)合地震、測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，綜合應(yīng)用于儲(chǔ)層參數(shù)建模的技術(shù)方法；黃旭日博士在1997年提出以時(shí)移地震屬性為約束的歷史擬合技術(shù)[3]，并不斷開(kāi)發(fā)，且在油田中應(yīng)用。在地球物理界發(fā)展了SHM(Seismic History Matching)的概念[4]；至今已在國(guó)內(nèi)外多個(gè)油田應(yīng)用SHM修正地質(zhì)模型或油藏模型，并取得了較好的效果。

1 三維地質(zhì)模型更新流程

應(yīng)用模型-地震-模型的閉合循環(huán)流程(見(jiàn)圖1)，即地質(zhì)模型返回地震，通過(guò)合成地震與觀測(cè)地震進(jìn)行對(duì)比，多次循環(huán)更新地質(zhì)模型的流程。此流程能夠充分運(yùn)用地震橫向分辨率高的優(yōu)勢(shì)對(duì)井間進(jìn)行約束，使得模型逐步逼近地下實(shí)際情況。

首先，根據(jù)沉積規(guī)律、鉆遇井儲(chǔ)層發(fā)育情況分析建立三維地質(zhì)模型比較合理的平面和縱向網(wǎng)格，應(yīng)用合理的網(wǎng)格建立三維地質(zhì)模型。根據(jù)儲(chǔ)層有效厚度判別標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)，工區(qū)單砂體有效厚度主要在2～5 m，有效厚度≥0.5 m的儲(chǔ)層占91%，縱向網(wǎng)格0.5 m能夠90%以上反映儲(chǔ)層特征(見(jiàn)圖2)。平面用不同網(wǎng)格建立多個(gè)模型進(jìn)行對(duì)比(見(jiàn)圖3)，圖3顯示，平面網(wǎng)格設(shè)定為12.5 m×12.5 m，微構(gòu)造特征刻畫(huà)的比較清楚，當(dāng)網(wǎng)格設(shè)定為25 m×25 m時(shí)，這些微構(gòu)造特征也比較明顯，但當(dāng)網(wǎng)格再增大至50 m×50 m時(shí)，一些微構(gòu)造特征在平面中就沒(méi)有這么清晰了。為準(zhǔn)確地刻畫(huà)微構(gòu)造特征，同時(shí)也考慮合理控制模型網(wǎng)格的數(shù)量，地質(zhì)模型網(wǎng)格設(shè)置為25 m×25 m×0.5 m。

其次，建立巖石物理模型，將三維地質(zhì)模型的參數(shù)與地震信息之間搭建起橋梁。即通過(guò)地質(zhì)模型的參數(shù)，如巖相、孔隙度等正演出聲學(xué)參數(shù)[5]、速度和密度等，進(jìn)而合成地震與觀測(cè)地震進(jìn)行對(duì)比。本次研究采用美國(guó)休斯頓大學(xué)韓德華教授的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算縱波速度。

(1)

式中：Vp為縱波速度，m/s；φ為孔隙度，%；N為泥質(zhì)含量，%；Pe為有效壓力，MPa；A、B、C、D、E為常數(shù)。

再次，分析正演地震的敏感參數(shù)，分析合成地震與觀測(cè)地震之間產(chǎn)生差異的原因，通過(guò)更新地質(zhì)模型的參數(shù)，多次循環(huán)消除兩地震間的差異。

最后，得到與實(shí)際較接近的地質(zhì)模型，加入動(dòng)態(tài)信息形成油藏模型，進(jìn)行數(shù)模運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再次合成地震與觀測(cè)地震對(duì)比，并且在井點(diǎn)對(duì)比模擬動(dòng)態(tài)與生產(chǎn)數(shù)據(jù)，對(duì)油藏模型的參數(shù)進(jìn)行微調(diào)。

2 三維地質(zhì)模型更新級(jí)別

根據(jù)模型更新的級(jí)別不同，分為三次更新過(guò)程。

2.1 構(gòu)造模型的更新

以新疆克拉瑪依油田K區(qū)地質(zhì)模型為例，檢驗(yàn)構(gòu)造格架包括兩部分：斷層模型和層面模型。斷層模型正確與否主要檢查構(gòu)造解釋過(guò)程及建模的操作過(guò)程，用多個(gè)層面的斷層polygon來(lái)建立斷層模型，一般前述兩個(gè)過(guò)程無(wú)誤的情況下認(rèn)為斷層模型可靠。層面模型正確與否主要檢查構(gòu)造解釋的層面經(jīng)過(guò)時(shí)深轉(zhuǎn)換后與模型層面的吻合度。選取地震解釋的一個(gè)層面，計(jì)算三維地質(zhì)模型的層面與地震解釋層面的差異，差異較大之處由剖面查看。圖4為深度域?qū)游煌兜饺S地質(zhì)模型剖面上，A井處差異較大。差異主要是時(shí)間域?qū)游晦D(zhuǎn)為深度域?qū)游粫r(shí)造成的，井點(diǎn)處可能輸入分層錯(cuò)誤。

更新構(gòu)造格架，只能回到最初的斷層模型，重新生成層面。這一過(guò)程最好在屬性場(chǎng)模擬前進(jìn)行檢驗(yàn)，否則一旦重新生成層面，需要重新進(jìn)行屬性場(chǎng)模擬。

2.2 靜態(tài)參數(shù)的更新

三維屬性場(chǎng)模擬已有很多種方法作為約束條件，如確定性建模、隨機(jī)建模等[6-7]，以及用相控約束、地震屬性約束等等[8-9]；但是無(wú)論用何種模擬方法建立的三維地質(zhì)模型都難免在井點(diǎn)或井間有不符合地質(zhì)規(guī)律的情況，這時(shí)候需要選取對(duì)地震比較敏感的參數(shù)進(jìn)行修改，局部微調(diào)其它參數(shù)。本次主要修改NTG(凈毛比參數(shù))，孔隙度在局部地區(qū)進(jìn)行調(diào)整。首先計(jì)算三維體差異，選取差異較大之處進(jìn)行剖面查看，進(jìn)而修改NTG數(shù)值。修改過(guò)程中主要修改地方包括：①根據(jù)電阻率、孔隙度、巖性等參數(shù)來(lái)判斷NTG的賦值，首先修改NTG值明顯有誤差的地方；②多個(gè)薄砂層組合時(shí)，可適當(dāng)降低NTG值；③含礫較多時(shí)，可適當(dāng)降低NTG值，本區(qū)礫巖的孔隙度相對(duì)砂巖要低，電阻率要低。

圖5為SN1剖面修改前NTG屬性與合成地震和實(shí)際地震的疊合剖面圖。做合成地震時(shí)，R5-6井處振幅能量非常強(qiáng)，查看井曲線是否吻合，R5-6井電阻率和孔隙度均顯示下部是砂體(見(jiàn)圖6)，NTG值有誤(原NTG值為0)，本次對(duì)NTG值進(jìn)行校正，井點(diǎn)及井間適當(dāng)增大，同時(shí)，由于NTG和POR具有相關(guān)性，增大NTG值的同時(shí)需適當(dāng)調(diào)整POR值。對(duì)其余不符合之處，再適當(dāng)增大或減小NTG和POR值，使得井間合成地震盡可能與實(shí)際地震符合，修改后SN1剖面見(jiàn)圖7。合成地震與觀測(cè)地震符合較好，地質(zhì)模型與實(shí)際地下地質(zhì)情況更接近。

2.3 動(dòng)態(tài)參數(shù)的變化

動(dòng)態(tài)參數(shù)的變化主要指飽和度和壓力的變化，這些參數(shù)是數(shù)模運(yùn)算的結(jié)果，不能直接修改這些參數(shù)，只是在地質(zhì)模型更新后，加入動(dòng)態(tài)信息形成油藏模型，通過(guò)微調(diào)靜態(tài)參數(shù)進(jìn)而反映了飽和度和壓力的變化，調(diào)整過(guò)程和上述靜態(tài)參數(shù)類似，井間對(duì)比合成地震與觀測(cè)地震，只是增加了井點(diǎn)動(dòng)態(tài)信息的對(duì)比，降低模擬動(dòng)態(tài)和生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的差異。

3 結(jié)論

建立了地質(zhì)模型返回地震并更新模型的新流程，即通過(guò)建立工區(qū)的巖石物理模型，進(jìn)一步進(jìn)行地質(zhì)模型的地震正演，并進(jìn)行構(gòu)造更新，模型物性更新，以及更新效果檢驗(yàn)的流程，從而使得地質(zhì)模型更加逼近開(kāi)發(fā)階段的各類數(shù)據(jù)。

1)建模前精細(xì)井震標(biāo)定、時(shí)深轉(zhuǎn)化要精確，不能都通過(guò)后期模型修改來(lái)修正。后期模型修改是用來(lái)核實(shí)構(gòu)造解釋成果、層位及斷層解釋的合理性，并為斷層解釋查找依據(jù)。

2)模型網(wǎng)格選取要符合實(shí)際地質(zhì)情況，能夠反映平面微構(gòu)造特征及縱向儲(chǔ)層發(fā)育情況。

3)巖石物理模型標(biāo)定將地震與油藏聯(lián)系起來(lái)，選取合理的巖石物理模型是更好地修正模型參數(shù)的基礎(chǔ)。

4)修正了模型參數(shù)，使得地質(zhì)模型在井點(diǎn)處與井吻合，井間結(jié)合地震在沉積模式的指導(dǎo)下，盡可能與地震吻合，并符合沉積規(guī)律。