劉江麗 徐美茹 呂學菊 李 昌

（中國石油杭州地質(zhì)研究院）

地震約束鮞粒灘型碳酸鹽巖儲層三維地質(zhì)建模

劉江麗 徐美茹 呂學菊 李 昌

（中國石油杭州地質(zhì)研究院）

儲層三維地質(zhì)建模即在三維空間上表征儲層的各項地質(zhì)特征，是油氣藏勘探開發(fā)過程中揭示儲層特征、尋找有利目標的基礎(chǔ)。針對四川盆地龍崗氣田鮞粒灘型碳酸鹽巖儲層非均質(zhì)性強且研究區(qū)井網(wǎng)密度小等特點，形成了以單井解釋數(shù)據(jù)為硬數(shù)據(jù)，地震屬性體資料為約束，高度綜合地質(zhì)、鉆井、測井、地震等資料的碳酸鹽巖相控儲層建模技術(shù)系列。該方法將縱向上小尺度精細井資料與地震資料高橫向分辨率的優(yōu)勢有效結(jié)合，增加了井間預(yù)測的合理性，提高了地質(zhì)模型的精度。建模結(jié)果再現(xiàn)了油藏三維空間展布特征，為油田詳探、制訂和調(diào)整開發(fā)方案提供了重要依據(jù)。

龍崗氣田；鮞粒灘；碳酸鹽巖儲層；地震屬性體約束；三維地質(zhì)建模

三維地質(zhì)建模工作是油藏開發(fā)階段地質(zhì)研究的核心內(nèi)容，是油藏描述的最終結(jié)果[1-2]，其精度很大程度上取決于現(xiàn)有資料的豐富程度和準確度[3]。對于儲層非均質(zhì)性強且井點較少的油氣藏，盡可能多地應(yīng)用已知資料是建立地質(zhì)模型的必要手段。地震約束儲層地質(zhì)建模是指結(jié)合地震資料建立儲層地質(zhì)模型的綜合研究，“地震約束”體現(xiàn)了建模過程中方法的條件化和確定性趨勢[4]。早在 20 世紀 90 年代后期 ,綜合地震數(shù)據(jù)建立儲層地質(zhì)模型的技術(shù)就已迅速發(fā)展，Araktingi等[5]詳細論述了綜合地震和測井資料進行儲層物性參數(shù)建模的方法與步驟；Yang 等[6]在建模的過程中結(jié)合了孔隙度和地震反演的波阻抗；國內(nèi)很多學者在井震聯(lián)合多數(shù)據(jù)綜合地質(zhì)建模領(lǐng)域也開展了一些卓有成效的研究[7-10]。本文以四川盆地龍崗氣田飛仙關(guān)組C段為例進行建模方法研究，詳細論述了地質(zhì)地震資料相結(jié)合建立油氣藏三維地質(zhì)模型的方法和應(yīng)用效果。

1 灘型儲層建模的難點及技術(shù)思路

鮞粒灘型碳酸鹽巖儲層具有其特殊的復(fù)雜性：首先，宏觀上由于灘體的發(fā)育受到構(gòu)造運動、海平面升降、氣候等多種因素影響，使得灘體空間上多期疊置發(fā)育，難以有效確定其分布規(guī)律，為儲層預(yù)測帶來很大難度[11-14]；其次，微觀上鮞粒灘型碳酸鹽巖儲層受裂縫、白云化、溶蝕等多因素制約[15-17]，其中以白云化作用影響最大，而白云化機理及控制因素仍存在很大爭議[18]，這也是國內(nèi)外研究的熱門問題。因此，鮞粒灘型碳酸鹽巖儲層無論是宏觀還是微觀上都具有極強的非均質(zhì)性，同時，龍崗氣田內(nèi)井網(wǎng)稀，井距較大，這在很大程度上增加了井間儲層預(yù)測的難度。對于四川盆地下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組鮞灘儲層成巖演化序列、儲層成因模式等，前人做了深入研究[14-15,18-19]，但是在精細三維地質(zhì)模擬方面研究甚少，灘體厚度以及儲層巖性、厚度、物性、儲集空間類型變化較大，分布不清，鮞粒灘型有效儲層的識別預(yù)測及其空間分布的精細刻畫有待深入研究。

為了更好地解決鮞粒灘型碳酸鹽巖儲層非均質(zhì)性強及控制井點少給建模研究帶來不確定性這一難題，本次研究在已有建模方法的基礎(chǔ)上，通過增加多種井間約束條件來提高模型的確定性。具體方法是在建模過程中采用了以下研究思路（圖1），包括兩個關(guān)鍵點：第一，在建立沉積微相模型過程中，采用地震最大相關(guān)性屬性體、以地震—地質(zhì)綜合得到的平面沉積微相圖作為約束條件；第二，在建立儲層模型時，以已有的相模型為基礎(chǔ)，采用相控+地震雙重約束的方法。

圖1 三維地質(zhì)建模流程圖

總的來說，本次研究采用地震+相控約束，結(jié)合傳統(tǒng)方法的綜合建模技術(shù)，其優(yōu)點是利用地震資料的橫向分辨率提高了井間三維空間內(nèi)儲層預(yù)測的精度。三維地震資料具有覆蓋面大、橫向分辨率高等特點，它不但能提供地層界面信息，而且與儲層物性具有一定的相關(guān)性[4，20]。隨著地震屬性提取技術(shù)的發(fā)展，適用于建模的地震屬性較以前大大增加[10]，同時地質(zhì)統(tǒng)計學方法中具有一些有效的運用協(xié)變量的方法，在建模時可以將地震數(shù)據(jù)視為軟數(shù)據(jù)，作為協(xié)變量引入建模方法中[21]。因此，利用三維地震資料作為三維地質(zhì)建模的井間約束條件，將井資料高縱向分辨率與地震資料高橫向分辨率的優(yōu)勢相結(jié)合，從而提高三維地質(zhì)模型的精度，增加井間預(yù)測的合理性[22]。

2 鮞粒灘型碳酸鹽巖儲層三維地質(zhì)建模

2.1 氣藏地質(zhì)概況

研究區(qū)位于四川盆地低平構(gòu)造區(qū)，構(gòu)造形態(tài)呈南西向北東方向傾斜的單斜構(gòu)造，局部地區(qū)發(fā)育有小的潛高，其圈閉面積和隆起幅度小，斷層不發(fā)育。研究區(qū)面積約 300km2（圖2），其中參與建模井 12 口，后驗井3口，目的層段為三疊系飛仙關(guān)組C段（簡稱飛C段），以鮞粒灘沉積為主（圖3）。研究區(qū)氣藏屬于單斜背景下的巖性氣藏，氣藏埋深大，儲層發(fā)育受沉積相控制，分布范圍廣，以Ⅱ、Ⅲ類儲層為主，多個巖性氣藏在縱向上相互疊置，平面上連片分布，氣藏橫向連通性差，氣水關(guān)系復(fù)雜，具多壓力系統(tǒng)等特征[23-24]。

2.2 建模數(shù)據(jù)分析

2.2.1 沉積微相劃分

灘體的白云化程度與儲層發(fā)育密切相關(guān)[25]，本次研究通過常規(guī)測井+成像測井綜合分析，將飛仙關(guān)組在單井上細分為白云化鮞粒灘、弱白云化鮞粒灘、石灰?guī)r鮞粒灘及灘間4種微相類型，各微相具有不同的測井響應(yīng)特征[26]。

圖2 研究區(qū)位置及井位分布特征圖中未標井別均為“Lg”字號井

圖3 研究區(qū)巖性柱狀圖

白云化鮞粒灘：具低自然伽馬、低電阻率、低密度、高聲波時差、高中子孔隙度等特征；弱白云化鮞粒灘：具極低自然伽馬、中等密度、較高中子孔隙度等特征；石灰?guī)r鮞粒灘：具較高自然伽馬、極低中子孔隙度、高電阻率、高密度等特征；灘間：具高自然伽馬、較高電阻率、低聲波時差、高密度、極低中子孔隙度等特征（圖4）。

圖4 研究區(qū)飛仙關(guān)組沉積微相測井組合特征

2.2.2 儲層物性解釋數(shù)據(jù)

建模中的儲層物性數(shù)據(jù)主要指孔隙度、滲透率及含氣飽和度。在測井曲線標準化的基礎(chǔ)上，利用取心井建立儲層四性關(guān)系，對所有井的孔隙度及含氣飽和度數(shù)據(jù)進行解釋，即得到儲層物性解釋數(shù)據(jù)。

2.2.3 地震資料

采用2007年重新采集的60次覆蓋三維高精度資料，1×1精細地震解釋結(jié)果，主要包括精細解釋層面數(shù)據(jù)及地震資料灘體精細刻畫結(jié)果等。

2.3 沉積微相建模

在單井沉積微相劃分的基礎(chǔ)上，通過合成記錄、井—震沉積相反復(fù)標定和頻譜分析，發(fā)現(xiàn)儲層發(fā)育時振幅會相對增強，均方根振幅屬性及最小波阻抗反演屬性與沉積微相具有很好的相關(guān)性（圖5），優(yōu)質(zhì)儲層一般表現(xiàn)為強振幅、中—低最小波阻抗特征。通過聚類分析的方法，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將各種相關(guān)地震屬性歸一到特征屬性體（最大相關(guān)性屬性體），用于地質(zhì)建模的井間約束。

圖5 飛 C 段地震屬性與灘體分布疊合圖

在前期搭建的精細構(gòu)造格架基礎(chǔ)上，以沉積模式為指導，以井資料（單井相）為硬數(shù)據(jù)，平面沉積相圖及最大相關(guān)地震屬性體為約束，采用序貫指示模擬方法進行沉積相三維預(yù)測（模擬或插值），初步建立研究區(qū)三維沉積微相模型；然后結(jié)合剖面相、灘體發(fā)育模式認知[24]，應(yīng)用交互式建模方法對模型進行修正，使其最大程度上符合沉積學規(guī)律及已有的地質(zhì)認識（圖6）。

圖6 飛 C 段沉積微相三維地質(zhì)模型

沉積微相模型結(jié)果顯示，鮞粒灘整體分布于沿臺緣帶8km的范圍內(nèi)，主要發(fā)育于目的層的中上部；而白云化鮞粒灘主要發(fā)育在灘體較厚的地方，集中在臺緣帶 4km 內(nèi)。通過沉積微相逐個縱向水平切片研究，發(fā)現(xiàn)對于研究區(qū)飛C段而言，其底部鮞粒灘零星發(fā)育，向上分布范圍逐漸擴大，而白云化鮞粒灘只是在整個灘體厚度較大時才開始局部發(fā)育，一直到飛C段上部，白云化鮞粒灘才開始連片分布。通過三維地質(zhì)建模，再現(xiàn)了研究區(qū)目的層段鮞粒灘各微相的三維展布特征，定量描述了灘體的大小、幾何形態(tài)。

2.4 儲層及儲層物性建模

根據(jù)單井儲層解釋、試井結(jié)果等綜合分析，單井上將儲層分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3類，通過最小波阻抗反演屬性體單井標定及交會分析，得到一個基于地震反演體的相關(guān)性模型。具體建模過程是從單井解釋數(shù)據(jù)出發(fā)，以已建立的沉積微相模型和儲層—井地震反演相關(guān)性模型為約束條件，采用序貫指示模擬方法進行三維插值模擬，得到儲層三維模型（圖7）。

圖7 飛 C 段儲層三維地質(zhì)模型

通過模型縱向逐個切片分析及柵狀顯示研究，認為飛C段儲層發(fā)育受控于白云化鮞粒灘的空間分布，主要分布在臺緣帶白云化程度較高的鮞粒灘內(nèi)。

儲層物性的分布與沉積相密切相關(guān)，本次研究應(yīng)用相控參數(shù)建模的思路，以已建立的三維沉積微相模型為約束條件，按“二步建模”的方法，采用基于象元的序貫高斯算法，分微相類型逐個模擬分析，建立儲層物性三維地質(zhì)模型（圖8）。該模型展現(xiàn)了三維空間內(nèi)儲層物性的展布特征，為確定優(yōu)質(zhì)鮞粒灘儲層及儲量精細計算奠定了基礎(chǔ)。

圖8 飛 C 段儲層物性三維地質(zhì)模型

2.5 模型應(yīng)用效果

通過三維地質(zhì)建模研究，精細量化了飛C段鮞粒灘體、儲層的三維空間展布特征：儲層發(fā)育受白云化作用控制，與白云化鮞粒灘分布一致，模型計算得到研究區(qū)優(yōu)質(zhì)儲層分布特征（孔隙度大于 6%）(圖9)，建模結(jié)果與實鉆井吻合很好。

通過飛C段儲層孔隙度三維模型垂向切片研究 發(fā) 現(xiàn)：孔隙度最高區(qū)位于 Lg1—Lg001-1 井區(qū)和Lg001-6—Lg001-3 井區(qū)，但兩者物性最優(yōu)處不在同一 深 度 段，Lg001-6—Lg001-3 井 區(qū) 飛 C 段 上 部 儲層 物 性最好， 而 Lg1—Lg001-1 井區(qū)在飛 C 段 中 下部儲層物性最好 (圖10)。儲層模型及儲層物性模型顯示，龍崗氣田優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育于飛C段中上部臺緣帶白云化鮞粒灘內(nèi)，建模結(jié)果表明 Lg1 井建產(chǎn)區(qū)飛C段發(fā)育5個氣藏，集中分布在臺緣帶，最具規(guī)模氣藏為 Lg1—Lg001-6 井氣藏，與地震油氣檢測及反演結(jié)果一致，與實鉆成果及開采現(xiàn)狀吻合很好，模型再現(xiàn)了井間儲層的三維空間展布特征，為下一步勘探開發(fā)提供了可靠的依據(jù)。

圖9 飛 C 段儲層厚度圖

圖10 飛 C 段孔隙度模型垂向切片a—f層位自上而下

3 結(jié)論及認識

（1）本次研究針對鮞粒灘型儲層，優(yōu)選出一套相控+地震約束、結(jié)合傳統(tǒng)建模方法的綜合建模技術(shù)系列，地震屬性體約束儲層地質(zhì)建模，能夠?qū)崿F(xiàn)由常規(guī)“點”、“面”到“體”約束的跨越，增加模型的井間確定性信息，降低因“點”、“面”約束帶來的井間不確定性 , 有效提高了儲層預(yù)測的精度。

（2）建模結(jié)果精細量化了儲層、儲層物性的三維空間展布特征，飛C段儲層沿臺緣帶分布在寬約 4～5km 的條帶內(nèi)，儲層（孔隙度大于 2%）最發(fā)育區(qū)在 Lg1—Lg001-6 井區(qū)，最厚可達 70 余米，大多在30～50m；優(yōu)質(zhì)儲層（孔隙度大于6%的Ⅰ、Ⅱ類儲層）最厚達 60 余米，大多在 20 ～ 40m。由于 Lg001-6—Lg001-3 井 區(qū) 靠 近 飛 C 段 上 部 儲 層物 性 好， 而 Lg1—Lg001-1 井 區(qū) 在 飛 C 段 中 下 部儲層物性好，因此兩個獨立區(qū)塊內(nèi)連通性好，而井區(qū)之間不連通。高產(chǎn)井主要集中在臺緣帶，向臺內(nèi)由于有效儲層厚度小，構(gòu)造相對較低，試采井產(chǎn)水量很大，可見飛C段氣藏受白云化灘體發(fā)育位置及構(gòu)造雙重控制，氣藏主要發(fā)育在構(gòu)造高部位的白云化鮞粒灘。

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3D geologic modeling of oolitic-beach carbonate reservoirs based on seismic constraint

Liu Jiangli, Xu Meiru, Lü Xueju, Li Chang
(PetroChina Hangzhou Institute of Geology)

The 3D geologic reservoir modeling is used to characterize the geologic characteristics of reservoir in three dimensions, and it provides the basis for revealing reservoir characteristics and searching for favorable targets in the process of exploration and development. In the Longgang gasfi eld, the Sichuan Basin, oolitic-beach carbonate reservoirs are strongly heterogeneous and the well pattern density of the study area is low. In view of these characteristics, a series of facies-control carbonate reservoir modeling technologies were developed with individual-well interpretation data as the hard data and seismic attribute volume data as the constraints. These technologies integrate geologic, drilling, logging, and seismic data. With this method, the advantage of small-scale vertical fi ne well data and the high lateral resolution of seismic data are combined effectively to improve the inter-well prediction rationality and the geologic model accuracy. The three-dimensional distribution characteristics of reservoirs are reproduced by the modeling results, thus providing a valuable basis for the detailed prospecting, formlation and adjustment of development plans.

t: Longgang gasfi eld, oolitic beach, carbonate reservoir, seismic attribute volume, 3D geologic modeling

P631.4

A

10.3969/j.issn.1672-7703.2017.03.008

國家科技重大專項“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”（2011ZX05004-002）；中國石油天然氣股份有限公司重大科技專項“深層油氣勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究”（2014E-32-02）。

劉江麗（1983-），女，陜西銅川人，碩士，2008 年畢業(yè)于中國石油大學（北京），工程師，現(xiàn)主要從事油藏精細描述方面的工作。地址：浙江省杭州市西湖區(qū)西溪路 920 號中國石油杭州地質(zhì)研究院，郵政編碼：310023。E-mail：liujl_hz@petrochina.com.cn

2015-11-16；修改日期：2017-02-07