王 強(qiáng)

(1.東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江大慶 163318；2.中國石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院 )

地震反演與地質(zhì)建模技術(shù)聯(lián)合預(yù)測薄層砂體

王 強(qiáng)1,2

(1.東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江大慶 163318；2.中國石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院 )

探討了地震約束薄層儲(chǔ)層建模的研究思路，并提出控制薄層砂體預(yù)測精度的四個(gè)關(guān)鍵條件。根據(jù)地質(zhì)、測井資料，應(yīng)用序貫指示模擬方法，協(xié)同地震波阻抗反演資料預(yù)測實(shí)際區(qū)塊薄層砂體，并通過油藏解釋建立油層分布模型。結(jié)果表明，在地質(zhì)條件約束下，地震反演與地質(zhì)建模技術(shù)聯(lián)合能夠綜合井資料和地震資料信息優(yōu)勢，提高井間及垂向上儲(chǔ)層預(yù)測精度。該技術(shù)對于油藏評價(jià)和井位部署具有指導(dǎo)意義。

波阻抗；地震反演；地質(zhì)建模；薄層砂體

儲(chǔ)層建模和地震反演是儲(chǔ)層橫向預(yù)測的兩種方法。地質(zhì)建模能夠定量表征和刻畫儲(chǔ)集層各種尺度的非均質(zhì)性，預(yù)測油氣勘探和開發(fā)中的不確定性和風(fēng)險(xiǎn)性。地震反演技術(shù)優(yōu)勢在于地震資料覆蓋的廣泛性，但受到地震分辨率的限制，薄儲(chǔ)層預(yù)測較困難。隨著油田開發(fā)逐步深入，尤其是水平井技術(shù)的應(yīng)用，對于薄互層儲(chǔ)層的精細(xì)描述提出更高要求。對儲(chǔ)層薄的油田只有綜合兩種方法的優(yōu)勢才能精確描述儲(chǔ)層。

1 地震約束地質(zhì)建模流程

井震聯(lián)合地質(zhì)建模技術(shù)基于地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)等常規(guī)數(shù)學(xué)建模方法,以地震反演數(shù)據(jù)作為約束,實(shí)現(xiàn)井間測井?dāng)?shù)據(jù)內(nèi)插,從而建立儲(chǔ)層地質(zhì)模型[1-3]。該技術(shù)將含有豐富巖性和物性信息的地震反演數(shù)據(jù)和測井?dāng)?shù)據(jù)結(jié)合在一起,既體現(xiàn)了測井?dāng)?shù)據(jù)的垂向分辨率,又考慮了反演數(shù)據(jù)體反映的儲(chǔ)層橫向變化特征。

主要思路是以井資料為依據(jù)，在地震精細(xì)解釋的基礎(chǔ)上，應(yīng)用反演技術(shù)得到相對波阻抗反演體；在建立精細(xì)深度域構(gòu)造模型基礎(chǔ)上，將反演波阻抗體轉(zhuǎn)換到深度域，并重新采樣；應(yīng)用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析井?dāng)?shù)據(jù)與反演數(shù)據(jù)之間的概率關(guān)系，建立薄互層砂體模型；以測井資料為基礎(chǔ)，按油層解釋標(biāo)準(zhǔn)，對巖性模型進(jìn)行儲(chǔ)層轉(zhuǎn)化,得到油層分布模型流程。流程見圖1。

2 薄層砂體預(yù)測的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 井震層位精細(xì)標(biāo)定

層位標(biāo)定是地震解釋的基礎(chǔ)，目的是建立起地震反射層位與地質(zhì)層位的對應(yīng)關(guān)系，賦予地震反射層以明確的地質(zhì)含義。對于薄層儲(chǔ)層預(yù)測來說，巖性層位的井震精細(xì)標(biāo)定，是保證儲(chǔ)層預(yù)測精度的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。正確的井震層位標(biāo)定保證地震信息提取層位的準(zhǔn)確性，對于預(yù)測薄層砂巖展布特征尤為重要。

圖1 地震約束地質(zhì)建模流程

2.2 波阻抗反演

波阻抗反演是從地震剖面上消除子波影響,留下反射系數(shù),再由反射系數(shù)計(jì)算出能反映地層物性變化的物理參數(shù)波阻抗，優(yōu)勢在于能描述儲(chǔ)層橫向變化[5-7]。在薄儲(chǔ)層地質(zhì)條件下,由于地震頻帶寬度的限制,基于普通地震分辨率直接反演方法的精度和分辨率均不能滿足油田開發(fā)的要求。地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演方法有效提高了縱向砂體識別精度，缺點(diǎn)是物性與波阻抗相關(guān)性不好的情況下，反演效果不太理想，不確定因素增大。

2.3 變差函數(shù)的應(yīng)用

變差函數(shù)是地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法中最常用的衡量儲(chǔ)層空間關(guān)系的手段，其與實(shí)際儲(chǔ)層分布特征的符合程度決定隨機(jī)建模是否成功。平面變差函數(shù)的計(jì)算要求井點(diǎn)較多且分布較合理，否則統(tǒng)計(jì)結(jié)果往往會(huì)出現(xiàn)偏差。結(jié)合具有大量數(shù)據(jù)點(diǎn)的地震資料是獲得變差函數(shù)的好方法。

2.4 井震數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析

以地震反演資料為基礎(chǔ)進(jìn)行儲(chǔ)層地質(zhì)建模時(shí), 測井?dāng)?shù)據(jù)和地震數(shù)據(jù)之間的相關(guān)系數(shù)是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。地震資料分辨率不可能與測井分辨率相比，只要地震資料對大部分儲(chǔ)層有反映,就可以應(yīng)用地震資料約束儲(chǔ)層建模。實(shí)際上, 由于多解性及地質(zhì)情況的復(fù)雜性，波阻抗數(shù)據(jù)往往與實(shí)際儲(chǔ)層屬性不具有很好的相關(guān)性。對于薄互層砂體，砂泥沒有明確波阻抗界限，應(yīng)用門檻值作為砂泥分界的精度是不夠的，應(yīng)該對波阻抗體中砂泥巖發(fā)育概率做出精細(xì)的統(tǒng)計(jì)分析。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 地質(zhì)概況

江75區(qū)塊薩爾圖油層組為三角洲前緣及濱淺湖沉積，砂巖鉆遇率31.3%，平均砂巖厚度4.5 m，砂地比平均為0.44，屬于高孔、中高滲透儲(chǔ)層，孔隙度平均30.8%，滲透率平均1 020×10-3μm2。江75區(qū)塊油藏類型為巖性-構(gòu)造油藏，砂體類型主要有水下分流河道、河口壩、砂壩及席狀砂。主力層薩二、三組砂體呈條帶狀分布，單層厚度較薄，泥質(zhì)含量較高。研究區(qū)井距大，單純應(yīng)用地質(zhì)資料預(yù)測儲(chǔ)層存在不確定性。

3.2 稀疏脈沖約束反演

應(yīng)用稀疏脈沖反演方法得到相對波阻抗反演體。在波阻抗剖面上(圖2)可以看到, 目的層內(nèi)可以大致分為三部分，中部砂體厚度小、發(fā)育程度低，而上下部砂體明顯發(fā)育、厚度大、波阻抗數(shù)據(jù)反映明顯。與井?dāng)?shù)據(jù)對比可以看出，波阻抗數(shù)據(jù)存在兩方面不足，一是無法對較厚的砂層組在縱向上進(jìn)行分辨，二是在泥巖背景下單一薄層砂巖產(chǎn)生強(qiáng)波阻抗界面影響，上部地層產(chǎn)生一較強(qiáng)的波阻抗，與實(shí)際砂巖發(fā)育情況不一致。由于地震反演的結(jié)果受分辨率的限制,對于較厚的儲(chǔ)層比較容易識別，對于較薄的儲(chǔ)層識別較差，因此需進(jìn)一步應(yīng)用建模技術(shù)，提高儲(chǔ)層建模精度。

圖2 波阻抗反演剖面

3.3 構(gòu)造模型

根據(jù)地質(zhì)、測井和地震解釋數(shù)據(jù)，對測井曲線進(jìn)行環(huán)境校正、歸一化和合成記錄標(biāo)定，對薩爾圖及高臺子油層組頂面進(jìn)行精細(xì)的地震解釋，根據(jù)測井曲線的沉積旋回特征劃分小層。以地震解釋油層組頂面構(gòu)造形態(tài)為約束條件，應(yīng)用地質(zhì)分層數(shù)據(jù)對層位進(jìn)行校正。建立的構(gòu)造模型能夠反映出整體構(gòu)造形態(tài)，符合地層厚度變化特征。

3.4 砂體模型

江75區(qū)塊油層發(fā)育受構(gòu)造、巖性控制，巖相模型能反映砂體分布。合理地利用地質(zhì)、測井及地震資料是預(yù)測薄層砂巖的重點(diǎn)和難點(diǎn)。具體流程為：

(1)根據(jù)井資料巖相分析成果，結(jié)合地震資料，用沉積模式繪制沉積微圖，作為小層砂體平面分布的約束條件；

(2)根據(jù)地震及井?dāng)?shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果，優(yōu)選并建立變差函數(shù)，確定符合區(qū)域沉積特征的參數(shù)，如主變程、次變程、垂變程及方向等；

(3)采用序貫指示模擬方法，協(xié)同波阻抗反演數(shù)據(jù)，根據(jù)條件分布概率函數(shù)隨機(jī)抽取分位函數(shù)，建立若干個(gè)條件模擬實(shí)現(xiàn)。

3.4.1 變差函數(shù)分析

根據(jù)地震波阻抗數(shù)據(jù)分析了平面變差函數(shù)。平面上,主方向90°的變程為3 500 m,次方向0°的變程為1 000 m,反映了沉積方向?yàn)榻媳毕虻奶攸c(diǎn),與區(qū)域地質(zhì)認(rèn)識相符。鉆井巖性分類數(shù)據(jù)的變差函數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,縱向上變程約為5 m,反映了砂層為薄層的特點(diǎn)。

3.4.2 巖相建模

首先，根據(jù)速度模型將波阻抗反演體進(jìn)行時(shí)深轉(zhuǎn)換，并按照沉積單元網(wǎng)格化采樣；然后，對測井解釋巖相數(shù)據(jù)離散化，逐層分析波阻抗體與砂泥巖的概率；最后，根據(jù)概率統(tǒng)計(jì)關(guān)系及變差函數(shù)分析結(jié)果，砂體圖的約束下，采用序貫指示模擬方法，在波阻抗體的約束下,建立高分辨率的薄層巖性模型。從砂體預(yù)測結(jié)果看，在以沉積模式預(yù)測的砂體邊界約束下，地震數(shù)據(jù)控制井間砂體連續(xù)性。同時(shí)，與波阻抗剖面對比，砂體模型有效提高了儲(chǔ)層預(yù)測結(jié)果的垂向分辨率。

3.5 模型精度檢驗(yàn)

連井剖面的質(zhì)量檢查結(jié)果表明,井穿過的網(wǎng)格與井?dāng)?shù)據(jù)完全吻合,且砂巖的分布與波阻抗的高值有較好的對應(yīng)關(guān)系,說明井?dāng)?shù)據(jù)和波阻抗數(shù)據(jù)對模型同時(shí)起到了控制作用。與沉積微相圖對比，地震信息有效降低井間地質(zhì)模式預(yù)測的不確定性。儲(chǔ)層預(yù)測精度較高,對江75區(qū)塊的油藏描述和井位部署有一定的指導(dǎo)意義。

3.6 油層分布模型

3.6.1 儲(chǔ)層含油性特征

江75區(qū)塊主要含油層位為薩二、三油層組，以純油為主，局部發(fā)育油水同層及干層，很難直接在模擬的巖性體上追蹤油層的頂、底界面。研究區(qū)薩爾圖油層儲(chǔ)層在巖性、電性、物性、含油性規(guī)律上總體上具有一致性。對于水層，物性越好，電阻率越低，自然電位負(fù)異常越大；對于油層，巖性越粗、物性越好的儲(chǔ)層，聲波時(shí)差越大；含油越飽滿的儲(chǔ)層，電阻率越大。

3.6.2 油層分布模型

在已建立的砂體模型控制下，分別模擬了聲波、電阻率和自然電位模型。根據(jù)油水層判別標(biāo)準(zhǔn)，對巖性地質(zhì)建模結(jié)果進(jìn)行了油藏解釋(圖3、圖4),可以看出,儲(chǔ)層建模的解釋結(jié)果與井點(diǎn)的油水特征吻合程度很高，高部位向低部位由純油、油水同層、水層過渡，表明構(gòu)造對油水分異起到一定的控制作用。

圖3 砂體模型剖面

4 結(jié)論

(1)江75區(qū)塊薩二三層為三角洲前緣相沉積，砂體以水下分流河道砂和河口壩砂為主，單層厚度薄。在評價(jià)階段，井間存在不確定性，單純依靠地質(zhì)資料精確預(yù)測砂體較困難。

圖4 油水層分布模型

(2)地震反演與地質(zhì)建模技術(shù)將隨機(jī)模擬與地震反演相結(jié)合，既保證了預(yù)測成果與井有較高的符合度，同時(shí)又保持了反演成果的儲(chǔ)層平面分布特征。該技術(shù)是預(yù)測薄層砂體的有效手段，適用于井資料分布合理、沉積特征清楚的地區(qū)。

[1] 崇仁杰,劉靜.以地震反演資料為基礎(chǔ)的相控儲(chǔ)層建模方法在BZ25 1油田的應(yīng)用[J].中國海上油氣(地質(zhì)),2003，7 (5):307- 311.

[2] 尹艷樹，翟 瑞，吳勝和. 綜合多學(xué)科信息建模——以港東開發(fā)區(qū)二區(qū)六區(qū)塊儲(chǔ)層微相三維分布模型為例[J].古地理學(xué)報(bào),2007，18 (3) :408-411.

[3] 張勇剛. 地震波阻抗反演技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].石油物探， 2002，41 (4): 385-390.

[4] 方小宇，姜平， 歐振能，等.融合地質(zhì)建模與地震反演技術(shù)提高儲(chǔ)層預(yù)測精度的新方法及其應(yīng)用[J].中國海上油氣，2012，24 (2)：23-26．

[5] 胡勇，陳恭洋，周艷麗 ．地震反演資料在相控儲(chǔ)層建模中的應(yīng)用[J].油氣地球物理，2011, 9 (2): 41～43.

[6] 劉文嶺.地震約束儲(chǔ)層地質(zhì)建模技術(shù)[J].石油學(xué)報(bào),2008,29(1):64-67.

[7] 陳殿遠(yuǎn).隨機(jī)地震反演技術(shù)在WC13 1油田隨機(jī)地質(zhì)建模中的應(yīng)用[J].中國海上油氣,2004,16(4):250- 253.

[8] 程立華，吳勝和，賈愛林，等. 綜合多信息進(jìn)行地震約束儲(chǔ)層隨機(jī)建模[J].海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)，2008，28 (3):128-131.

[9] 尤少燕.利用多尺度資料進(jìn)行油藏地質(zhì)建模[J].油氣地質(zhì)與采收率，2005，12(3)：15-18.

[10] 楊輝挺.油藏描述中的儲(chǔ)層建模技術(shù)[J].天然氣勘探與開發(fā)，2004，27(3)：45-50.

[11] 徐長福，吳小軍.地震資料在儲(chǔ)層隨機(jī)建模中的應(yīng)用[J].新疆石油天然氣,2006,2(4)：26-29.

編輯：李金華

1673-8217(2015)03-0049-03

2014-11-19

王強(qiáng)，工程師，1978年生，2003年畢業(yè)于哈爾濱理工大學(xué)信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)，在讀碩士研究生，從事開發(fā)地質(zhì)研究。

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