薄互層精細地質統計學反演技術在惠州油田文昌組開發中的應用

鄒曉萍，黃映仕，余國達，曾有良，李秀英

（中海石油深圳分公司，廣東深圳518067）

1 問題的提出

珠江盆地東部地區經過20多年的勘探和開發，多數油田已進入開發中后期，并且后備油氣儲量不足，為保持穩產、高產，必須轉變思路，開拓新的勘探開發領域，向深部地層要產量。

惠州油田文昌組砂巖為古近系始新統辯狀河三角洲前緣-前三角洲沉積，油田內僅有兩口井鉆遇該地層，東部地區也僅有幾口井的鉆井資料。由于油藏埋藏深（大于3 600 m），且由砂泥巖薄互層組成，單個砂體厚度多數小于1 m 并受大斷層影響，地震資料品質差，又因靠近基底超覆現象使得構造解釋多解性強，因此對該區的研究不僅要落實構造形態、儲層展布和儲層物性的空間變化、進而落實儲量，還要提出合理的油藏開發方案。

2 疊前高分辨率地質統計學反演

地質統計學反演是以變差函數為基本工具，將隨機模擬理論與地震反演相結合的反演方法，它由兩部分組成，即隨機模擬過程以及對模擬結果進行優化并使之符合地震數據的過程。

2.1 地質統計學反演思路［1-2］

文昌組砂巖儲層埋藏深，為滿足砂泥巖薄互層開發階段油藏精細描述的需要，采用了疊前地質統計學反演。首先對大套沉積的文昌組地層包括泥巖蓋層用疊前約束稀疏脈沖反演的方法進行了疊前確定性反演，一是認識區域內巖性的分布規律和趨勢，二是求取水平變差函數；然后用隨機模擬方法針對薄層儲層進行預測，它是將目前比較先進的馬爾科夫鏈蒙特卡羅模擬與基于模型反演相結合，從井點出發，井間遵從地震數據，綜合了地震數據的橫向分辨率高和測井數據的垂向分辨率高的優勢，提供了大量超過地震數據帶寬的細節內容，同時趨勢又和地震數據完全相同，從而大大提高了薄砂體的識別能力和構造解釋的準確性，為精細地質模型和油藏模擬提供依據。其反演流程如圖1所示。

圖1 惠州25-4文昌組砂巖儲層地質統計學反演流程

2.2 疊前約束稀疏脈沖同時反演，反映出砂體分布趨勢

巖石物理模型是地震反演的基礎，而高品質的測井數據對巖石物理建模至關重要，因此除了應用多參數回歸方法對關鍵的彈性參數測井數據進行環境校正和應用直方概率模型對兩口井進行了標準化處理外，還采用多元線形擬合的方法重構了井眼垮塌層段的密度、聲波曲線，如圖2所示。

根據HZ25-4油田2口井測井、取心資料，結合彈性參數的分布特征，將巖石劃分為孔隙砂巖、致密砂巖和泥巖三種巖石相。孔隙砂巖呈現出低阻抗和高孔隙特征，泥巖呈現出中阻抗和低孔隙特征。

為保證地震信息與測井信息的高度統一，在進行地質統計學反演之前，需要進行確定性反演。針對古近系文昌組地層的復雜性，采用多角度道集同時反演（AVO／AVA 約束稀疏脈沖同時反演），它是以常規約束稀疏脈沖反演技術為基礎，對不同偏移距疊加后的多個地震數據體同時進行反演，生成縱波阻抗、縱橫波速度比等數據體。

圖3 為同時反演得到的波阻抗剖面，低阻泥巖的底界即文昌組砂巖的頂界，其界面反射清楚且連續，從而提高了構造解釋的精度和準確性。上覆泥巖厚度平面上有明顯的變化，2口井鉆井也證實了這一點，但砂體內部的分辨率有限，還不能真正反映薄砂層的分布。

圖2 惠州25-4-3井密度和聲波曲線重構

圖3 過惠州25-4-1和惠州25-4-3井的波阻抗剖面

2.3 疊前地質統計學反演與砂泥巖薄互層的空間展布［5-6］

儲層預測關注的重點是文昌組砂泥巖薄互層井間的變化情況，其空間各向異性用變差函數表征。測井垂向采樣率為0.125 m 一個樣點，因此可認為垂向變程通過井上樣本點統計得到；而水平變程由于工區內僅有2口井則由疊前約束稀疏脈沖反演的波阻抗數據體計算得到。變差函數計算在地層模型控制下分巖石相進行，然后通過實驗選取合適的變差函數模型將其擬合成三維變差函數。

疊前地質統計學反演用來研究確定性反演無法識別的薄儲層，本次采用了Zoeppritz方程來進行。在進行高分辨率的巖性模擬時，應用馬爾科夫鏈-蒙特卡洛模擬，同時生成高分辨率的巖石彈性參數體，然后合成各個偏移距的地震記錄并與實際地震數據進行對比，以此控制單個巖性實現的合理性。在提高縱向分辨率的同時會引入誤差，通過應用多次的等概率模擬，一方面保證了所有的模擬結果均和井資料、地質信息以及主要的連續變量（地震資料）相吻合，另一方面可以客觀地對誤差進行評價。這是目前解決橫向非均質性強、薄層油氣藏描述的最佳方案。

圖4為疊前確定性反演和疊前地質統計學反演結果的對比，由圖可知，確定性反演對大套的孔隙砂巖有好的預測作用，但是其分辨率較低；而地質統計學反演對于薄層孔隙砂巖有更好的預測作用。垂向上孔隙主要發育在地層的頂部和下部，中部孔隙砂巖發育欠佳；平面上厚度小于2 m 的單個砂體連續性較差。

3 地質模型和開發方案

3.1 地震反演數據體轉化［7-9］

AVA 疊前地質統計學反演可獲得多個等概率的巖性體、縱／橫波阻抗體等，因波阻抗與孔隙度有很好的相關性，其結果作為數據輸入通過協模擬可以獲得高精度的地震反演孔隙度模型。在孔隙度協模擬階段，首先，統計阻抗的概率密度函數。然后，通過阻抗和孔隙度測井曲線統計兩者的相關關系，即云變換關系；最后結合實測孔隙度曲線，就可以協模擬出一系列孔隙度實現。

圖4 疊前確定性反演和疊前地質統計學反演結果對比

將地質統計學反演得到的高分辨率地震網格系統的孔隙度體轉化到角點網格的地質體中，慣用的方法是地震數據的二維重新采樣或以Rescue格式輸出地震數據，但從三維到二維信息丟失嚴重。本項目通過反復試驗，最終通過Petrel地質建模軟件的插件“EMFT”實現了地震網格和角點網格間從三維到三維巖性、孔隙度屬性體的轉化（圖5）。通過對井和剖面的對比看出：角點網格不僅保留了薄儲層在平面上和垂向上的展布特征，而且操作上切實可行。

圖5 地震網格到角點網格轉化流程

3.2 動態地質建模和油藏開發方案

在孔隙度模型的地質建模中采用了隨機模擬中最常用的序貫高斯模擬方法。模擬計算以巖相控制，將反演孔隙度體作為第二變量通過協克里金方法對孔隙度模型的計算進行體對體的條件約束，使反演孔隙度體對模擬計算起到有效的趨勢控制作用，精細表征了砂巖儲集層孔隙度的空間變化。

砂巖儲層儲集空間以孔隙為主，滲透率和孔隙度的相關性好，因此滲透率模型是利用孔隙度體作為第二變量通過協克里金方法進行體對體的條件約束來建立的，采用的也是隨機模擬中最常用的序貫高斯模擬方法。

地質模型被建立起來以后，它能否反映地下儲層的實際情況需要驗證。通過數值模擬對油層流體運動規律的認識來對地質模型加以篩選或驗證，即依靠油藏模型預測的生產曲線與實際生產對比，若兩者擬合較好，就可以認定該地質模型能反映文昌組砂巖的空間展布特征。油藏數值模擬完成歷史擬合后對文昌組砂巖所需開發井井位、井數、井類型、井的長度等進行了優化，結果表明：文昌組砂巖還需鉆3口大角度斜井。因文昌組砂巖為砂泥巖薄互層，單層厚度多數小于1 m，大角度斜井的開采效果比水平井、直井好。3口井部署不僅考慮了平面上和垂向上孔隙和斷層的發育情況，同時還要考慮鉆井的可行性。部署的3口井均為大位移井，水平位移大于6 000 m。

4 結論

在疊前約束稀疏脈沖同時反演基礎上，應用疊前地質統計學反演進行儲層表征，不僅大大提高了地震資料的垂向分辨率，而且可以對反演結果的不確定性進行分析和評價，既減少了地震數據的多解性，又對儲量規模和風險加深了認識。

地震數據與其他多種數據（如地質、測井、試井以及動態數據等）進一步融合，不同精度數據互補優勢越來越明顯，使傳統靜態地質模型表征逐漸轉向動態建模。

本文介紹的精細油藏描述技術在預測文昌組砂泥薄互層方面效果良好，提高了惠州油田古近系油藏的開發水平。

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