孫潤(rùn)平，王亞會(huì)，閆正和，戴宗，王秀玲，唐輝

(中海石油(中國(guó))有限公司 深圳分公司，廣東 深圳 518054)

由于受儲(chǔ)層的非均質(zhì)性、資料的有限性和地質(zhì)認(rèn)識(shí)的局限性等因素的限制，儲(chǔ)量計(jì)算存在一定的不確定性[1]。近年來(lái)，在油氣藏開(kāi)發(fā)中，儲(chǔ)量不確定性分析越來(lái)越受到重視。P90、P50、P10 常用來(lái)衡量油氣儲(chǔ)量預(yù)測(cè)中的不確定性，是油田開(kāi)發(fā)決策的重要依據(jù)。

研究油田位于珠江口盆地東沙隆起北緣(見(jiàn)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(tái)內(nèi)點(diǎn)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(chǔ)層物性好，孔隙度為12%～22%，滲透率在1.5～300 mD，儲(chǔ)層表現(xiàn)出縱向、橫向變化快的特征。傳統(tǒng)的儲(chǔ)量計(jì)算多采用油描法，“油描”法是以地震約束儲(chǔ)層地質(zhì)建模為基礎(chǔ)，結(jié)合構(gòu)造變化及井點(diǎn)屬性，綜合勾繪儲(chǔ)量參數(shù)圖并最終進(jìn)行儲(chǔ)量計(jì)算。然而，碳酸鹽巖儲(chǔ)量不確定變量多，“油描”法難以全面考慮各參數(shù)的不確定性，因而其計(jì)算結(jié)果難以體現(xiàn)出儲(chǔ)量的不確定性。為了用概率儲(chǔ)量方法來(lái)合理描述儲(chǔ)量的不確定性，本文通過(guò)將地質(zhì)建模與蒙特卡羅計(jì)算方法相結(jié)合，從各參數(shù)不確定性地質(zhì)成因出發(fā)，充分考慮各參數(shù)的變化范圍，通過(guò)計(jì)算機(jī)多參數(shù)、多實(shí)現(xiàn)的隨機(jī)模擬，開(kāi)展地質(zhì)儲(chǔ)量分布概率統(tǒng)計(jì)、參數(shù)敏感性研究，并提出減小儲(chǔ)量不確定性的建議。

圖1 珠江口盆地構(gòu)造分區(qū)圖及地層綜合柱狀圖

1 儲(chǔ)量不確定性變量的地質(zhì)成因及評(píng)價(jià)方法

儲(chǔ)量不確定性主要來(lái)源于兩方面：一是地質(zhì)建模過(guò)程本身，地質(zhì)建模中的各個(gè)參數(shù)設(shè)置都可能導(dǎo)致儲(chǔ)量的差異；二是以地質(zhì)模型為基礎(chǔ)的儲(chǔ)量計(jì)算。在礁灘灰?guī)r儲(chǔ)量計(jì)算中[2,3]，地質(zhì)建模過(guò)程中存在的不確定性變量主要有：儲(chǔ)層構(gòu)造形態(tài)、地震預(yù)測(cè)對(duì)地質(zhì)模型影響程度，變差函數(shù)；在儲(chǔ)量計(jì)算過(guò)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(chǔ)層構(gòu)造形態(tài)

構(gòu)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(shí)深轉(zhuǎn)換帶來(lái)的。油田內(nèi)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(shí)深轉(zhuǎn)換或平面速度認(rèn)識(shí)上可能出現(xiàn)一定的誤差。由于利用速度模型時(shí)深轉(zhuǎn)換的深度構(gòu)造在A2井鉆后僅有2 m的深度誤差，本次在構(gòu)造建模參數(shù)中設(shè)定每套地層單元構(gòu)造面變化幅度為正負(fù)2 m，通過(guò)多次隨機(jī)模擬構(gòu)造變化來(lái)分析其對(duì)巖石體積的影響。

1.2 地震預(yù)測(cè)對(duì)地質(zhì)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(zhì)模型的井間預(yù)測(cè)性，通常地質(zhì)建模中會(huì)應(yīng)用地震預(yù)測(cè)成果(地震屬性、儲(chǔ)層反演等)來(lái)約束儲(chǔ)層孔隙度建模[4]。通過(guò)分析現(xiàn)有高精度地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演波阻抗與儲(chǔ)層物性孔隙度的關(guān)系可知(見(jiàn)圖2)，兩者的相關(guān)系數(shù)為-0.93，說(shuō)明地震預(yù)測(cè)成果與鉆井較一致，但是可以發(fā)現(xiàn)還是有較多的散點(diǎn)偏離擬合線，因此為了評(píng)價(jià)其不確定性，本次將地震預(yù)測(cè)對(duì)地質(zhì)模型影響程度設(shè)定范圍為-0.98～-0.5，模型通過(guò)對(duì)其多次隨機(jī)取值，考察其對(duì)有效儲(chǔ)層體積的影響。

1.3 變差函數(shù)

變差函數(shù)是對(duì)空間變化的屬性參數(shù)隨距離變化的一種度量，是隨機(jī)建模的核心參數(shù)，變差大小對(duì)儲(chǔ)層連通性及儲(chǔ)量影響大。目前油田井資料少，對(duì)儲(chǔ)層三維空間展布認(rèn)識(shí)存在一定的局限性，因此開(kāi)發(fā)前期主要參考地震屬性來(lái)分析儲(chǔ)層規(guī)模，進(jìn)而確定變差函數(shù)。研究區(qū)地震預(yù)測(cè)效果好，通過(guò)地震屬性確定了儲(chǔ)層的規(guī)模：儲(chǔ)層主要沿北東方向展布，北東方向的儲(chǔ)層長(zhǎng)度規(guī)模1500～3000 m，對(duì)應(yīng)為主變程范圍；北西方向的儲(chǔ)層寬度1000～2000 m，對(duì)應(yīng)為次變程范圍，垂向變程參考有效儲(chǔ)層的厚度，約2～5 m。通過(guò)設(shè)置變差函數(shù)范圍，模型多次隨機(jī)模擬，定量評(píng)價(jià)其帶來(lái)的儲(chǔ)量變化。

1.4 有效厚度下限

海相砂巖油藏，儲(chǔ)層孔-滲關(guān)系相關(guān)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(guān)系復(fù)雜，因此采用滲透率作為有效儲(chǔ)層下限。從測(cè)井解釋圖版法(見(jiàn)圖3)可知，據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)點(diǎn)分布，滲透率值在1.3 mD(1838.6 m干層點(diǎn))～1.6 mD(1854.6 m油層點(diǎn))之間都可作為有效儲(chǔ)層下限。為了充分考慮有效厚度下限對(duì)儲(chǔ)量的可能影響，使?jié)B透率下限值在1.3～1.6 mD之間隨機(jī)變化，通過(guò)多次模擬來(lái)定量評(píng)價(jià)儲(chǔ)量變化。

1.5 油水界面

流體界面是儲(chǔ)量計(jì)算過(guò)程中的一個(gè)重要因素，它的取值對(duì)油藏的含油面積以及有效厚度都有很大的影響。油田內(nèi)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(gòu)造圈閉溢出點(diǎn)深度之間的任一位置(見(jiàn)圖1)。因此通過(guò)隨機(jī)選取其間的任意深度來(lái)計(jì)算儲(chǔ)量，評(píng)價(jià)儲(chǔ)量變化程度。

圖3 灰?guī)r有效厚度下限標(biāo)準(zhǔn)圖版

2 儲(chǔ)量不確定性評(píng)價(jià)

2.1 不確定性分析

所謂不確定分析，是指應(yīng)用隨機(jī)地質(zhì)建模技術(shù)，考慮多個(gè)參數(shù)同步變化，根據(jù)各參數(shù)性質(zhì)及變量范圍，生成多個(gè)等概率的儲(chǔ)層地質(zhì)模型，開(kāi)展地質(zhì)儲(chǔ)量分布概率分析。對(duì)于地質(zhì)儲(chǔ)量的評(píng)價(jià)，國(guó)際上多根據(jù)儲(chǔ)量累計(jì)概率分布求出三個(gè)概率儲(chǔ)量，即P10(樂(lè)觀)、P50(最可能)、P90(悲觀)儲(chǔ)量[5-8]。通常P50儲(chǔ)量是相對(duì)比較客觀、中性的估計(jì)，其表示大于和小于真實(shí)儲(chǔ)量的可能性都是50%，是相對(duì)比較客觀、中性的估計(jì)，建議地質(zhì)建模給油藏?cái)?shù)值模擬提供一個(gè)相對(duì)可靠的P50實(shí)現(xiàn)。

圖4 灰?guī)r油藏儲(chǔ)量概率分布

考慮模型大小、計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力以及運(yùn)算時(shí)間，本次設(shè)定模型中的五個(gè)不確定變量及變化范圍，進(jìn)行了 100 次不確定性建模，用蒙特卡羅計(jì)算方法求得儲(chǔ)量的概率累積分布圖(見(jiàn)圖4)。結(jié)果表明，概率儲(chǔ)量的變化區(qū)間為計(jì)算儲(chǔ)量的90%～127.5%；其中P90地質(zhì)儲(chǔ)量比申報(bào)儲(chǔ)量少約10.85%，主要是由于地震預(yù)測(cè)對(duì)地質(zhì)影響程度相對(duì)偏低，目前的地震資料已基于目標(biāo)重處理，反演的分辨率高，波阻抗與孔隙度的相關(guān)系數(shù)能達(dá)到0.9，但P90方案權(quán)重僅為0.65，導(dǎo)致地質(zhì)儲(chǔ)量有所減小；P10地質(zhì)儲(chǔ)量為申報(bào)儲(chǔ)量的1.275倍，主要是油水界面及儲(chǔ)層規(guī)模取值相對(duì)偏樂(lè)觀，生物礁灘灰?guī)r，儲(chǔ)層橫向變化快，儲(chǔ)層規(guī)模通常為一個(gè)范圍，儲(chǔ)層長(zhǎng)度、寬度都取地震分析的最大值，相對(duì)偏樂(lè)觀；同時(shí)采用圈閉溢出點(diǎn)作為油水界面導(dǎo)致儲(chǔ)量變大也是其重要原因。概率法推薦的P50儲(chǔ)量，綜合考慮了構(gòu)造、儲(chǔ)層、界面的不確定性，且取值都是一個(gè)隨機(jī)分布中相對(duì)高概率出現(xiàn)的結(jié)果，因此它計(jì)算的儲(chǔ)量也是最可能出現(xiàn)的，可以作為目前資料較少情況下的推薦儲(chǔ)量。同時(shí)其與“油描法”計(jì)算的儲(chǔ)量結(jié)果相近，相差約2.08%，表明兩種方法計(jì)算的儲(chǔ)量相差小，進(jìn)一步驗(yàn)證了其儲(chǔ)量的可靠性，P50方案對(duì)應(yīng)的地質(zhì)模型應(yīng)作為后續(xù)油藏開(kāi)發(fā)方案研究的基礎(chǔ)模型。

2.2 敏感性分析

圖5 灰?guī)r儲(chǔ)量敏感性分析排序

為了明確各儲(chǔ)量不確定性變量對(duì)儲(chǔ)量的影響，開(kāi)展了進(jìn)一步的儲(chǔ)量敏感性分析。從不確定變量對(duì)儲(chǔ)量影響結(jié)果(見(jiàn)圖5)可知，5個(gè)主要不確定變量中，地震預(yù)測(cè)對(duì)地質(zhì)模型的影響程度是儲(chǔ)量影響的最主要因素，其次是變差函數(shù)、油水界面、構(gòu)造變化，有效厚度下限影響最小。(1)地震預(yù)測(cè)對(duì)地質(zhì)模型的影響程度為86%～130%，開(kāi)發(fā)初期井少，儲(chǔ)層分布取決于地震預(yù)測(cè)分布，因此應(yīng)提高地震預(yù)測(cè)的效果，加強(qiáng)巖石物理對(duì)儲(chǔ)層識(shí)別能力的分析，盡可能降低其影響程度區(qū)間。(2)變差函數(shù)對(duì)地質(zhì)模型儲(chǔ)量的影響程度為88%～119%，變差函數(shù)反映的是對(duì)儲(chǔ)層規(guī)模的認(rèn)識(shí)。為了降低其不確定性，在開(kāi)發(fā)初期，可通過(guò)地震屬性資料獲取其儲(chǔ)層規(guī)模，并盡量縮小其規(guī)模范圍，同時(shí)應(yīng)多參考類(lèi)比沉積相基本一致、地質(zhì)認(rèn)識(shí)清楚的油田儲(chǔ)后規(guī)模，對(duì)于礁灘灰?guī)r油藏，儲(chǔ)層的方向性可能不明顯，然后利用類(lèi)比的沉積模式采用多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)來(lái)模擬儲(chǔ)層的分布進(jìn)而降低其對(duì)儲(chǔ)層、儲(chǔ)量的不確定性[9]。(3)油水界面對(duì)儲(chǔ)量影響為90%～105%，說(shuō)明油水界面附近有效儲(chǔ)層分布較多，可以考慮用壓力回歸、毛管壓力預(yù)測(cè)、靜壓測(cè)試、平點(diǎn)識(shí)別等多種方法綜合界定油水界面深度。(4)構(gòu)造變化對(duì)儲(chǔ)量影響僅95%～102%，相對(duì)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(zhì)性強(qiáng)，儲(chǔ)量大小主要受甜點(diǎn)分布有關(guān)。(5)有效厚度下限影響儲(chǔ)量范圍達(dá)98%～101%，反映滲透率處于1.3～1.6 mD區(qū)間的儲(chǔ)層僅占總儲(chǔ)層的3%?？赏ㄟ^(guò)借用類(lèi)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(lái)的儲(chǔ)量不確定性。

研究區(qū)已開(kāi)展了基于地震目標(biāo)處理的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演、有效厚度、油水界面、構(gòu)造敏感性研究，但應(yīng)該意識(shí)到生物礁灘灰?guī)r油藏厚度薄、變化快，地震預(yù)測(cè)對(duì)有效儲(chǔ)層識(shí)別能力受限，會(huì)給儲(chǔ)量帶來(lái)較大影響，后續(xù)可通過(guò)地震重采集或開(kāi)發(fā)方案時(shí)優(yōu)先考慮儲(chǔ)層規(guī)模來(lái)降低儲(chǔ)量及鉆井風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié)論

(1)通過(guò)對(duì)生物礁灘灰?guī)r油藏采用基于模型的儲(chǔ)量不確定性分析，綜合考慮了儲(chǔ)量關(guān)鍵參數(shù)(構(gòu)造、平面變差函數(shù)、儲(chǔ)層屬性與地震屬性的相關(guān)性、有效儲(chǔ)層下限值、油水界面)對(duì)儲(chǔ)量的影響，通過(guò)門(mén)特卡羅模擬，定量評(píng)價(jià)了其儲(chǔ)量概率分布，增加了儲(chǔ)量計(jì)算可靠性，并推薦出了悲觀儲(chǔ)量 (P90)、最可能儲(chǔ)量 (P50) 和樂(lè)觀儲(chǔ)量 (P10)，同時(shí)優(yōu)選出了開(kāi)發(fā)方案的基準(zhǔn)模型——P50儲(chǔ)量模型。

(2)儲(chǔ)量敏感性分析表明，對(duì)生物礁灘灰?guī)r儲(chǔ)量影響權(quán)重排序?yàn)椋旱卣痤A(yù)測(cè)對(duì)地質(zhì)模型的影響程度>儲(chǔ)層變差函數(shù)>油水界面>構(gòu)造變化>有效厚度下限。對(duì)于非均質(zhì)性強(qiáng)的礁灘灰?guī)r油藏，可通過(guò)以下方法降低儲(chǔ)量的不確定性：加強(qiáng)地震預(yù)測(cè)研究，提高地震對(duì)儲(chǔ)層的識(shí)別能力，加大對(duì)類(lèi)似沉積環(huán)境的儲(chǔ)層規(guī)模類(lèi)比；開(kāi)展構(gòu)造精細(xì)敏感性研究；借用各類(lèi)資料開(kāi)展有效厚度下限及油水界面的綜合研究。

(3)研究區(qū)儲(chǔ)量最大的風(fēng)險(xiǎn)：由于儲(chǔ)層厚度薄、地震預(yù)測(cè)對(duì)有效儲(chǔ)層的識(shí)別能力受限，后續(xù)可通過(guò)地震重采集或開(kāi)發(fā)方案優(yōu)先考慮落實(shí)儲(chǔ)層規(guī)模來(lái)降低儲(chǔ)量風(fēng)險(xiǎn)。