基于地震反演資料的相控建模方法研究

陳杰，程緒彬，王維斌

（中石油川慶鉆探工程公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院，四川 成都610051）

潘躍勇

（中石油西部鉆探測井公司塔里木分公司，新疆 庫爾勒841001）

鄭淑芬，于晏，黃鋒

（中石油川慶鉆探工程公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院，四川 成都610051）

伊朗南帕斯氣田是世界上最大的凝析氣田，位于中東波斯灣海域，SP11區(qū)塊位于該氣田北頃沒端的東南翼，工區(qū)面積約98.1km2。南帕斯氣田主要目的層為Khuff組地層，包括三疊系Kangan組下部的K1、K2段和二疊系上部Dalan組上部的K3、K4段。儲層巖性主要為含鮞粒、生物碎屑、巖屑、礫屑等粗結(jié)構(gòu)云巖、云質(zhì)灰?guī)r和灰?guī)r。儲集空間主要為溶蝕作用形成的次生溶孔及小型溶洞，主要有鮞粒、生屑等顆粒的鑄模孔、粒間和粒內(nèi)溶孔、白云石的晶間溶孔，次為晶間孔，也有少量原生的粒間孔、粒內(nèi)孔；裂縫極不發(fā)育，僅見少量高角度張開縫。儲層類型為孔隙型。由于南帕斯氣田SP11區(qū)塊內(nèi)鉆井?dāng)?shù)量少且單井控制程度低，如何充分利用現(xiàn)有資料建立準(zhǔn)確的3D地質(zhì)模型，是制定合理開發(fā)方案的基礎(chǔ)，也是井位優(yōu)選和井眼軌跡設(shè)計的關(guān)鍵。為此，筆者對基于地震反演資料的相控建模方法在南帕斯氣田SP11區(qū)塊的應(yīng)用問題進(jìn)行了探討。

1 地震約束下的儲層相控建模方法概述

地震約束下的儲層相控建模方法是以地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)等常規(guī)建模方法為基礎(chǔ)，以地震資料（包括構(gòu)造解釋和反演數(shù)據(jù)）為約束，在相模型控制下建立儲層地質(zhì)模型的技術(shù)和方法的總稱，其主要內(nèi)容如下：首先在地震資料解釋成果基礎(chǔ)上，以單井?dāng)?shù)據(jù)為校正，建立工區(qū)的精細(xì)構(gòu)造模型，再結(jié)合地震相劃分、平面屬性提取，建立工區(qū)的相模型，進(jìn)而在相模型的基礎(chǔ)上，以單井測井解釋為基礎(chǔ)，用地震儲層反演成果為約束，選用合適的地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)方法，最終建立工區(qū)的三維地質(zhì)模型［1－3］。開展地震約束儲層地質(zhì)建模，可以增加模型的井間確定性信息，降低因數(shù)學(xué)方法插值和模擬帶來的井間不確定性，提高模型忠實于地下實際情況的程度，主要表現(xiàn)在以下幾點：①采用地震解釋的斷層和構(gòu)造層面有利于建立準(zhǔn)確的構(gòu)造模型，精確構(gòu)造模型能夠準(zhǔn)確確定插值和模擬的邊界，是建立儲層屬性模型的基礎(chǔ)；②地震數(shù)據(jù)作為第二變量或趨勢約束條件參與建模計算，能夠約束井間插值、外推和模擬；③增加隨機(jī)建模中的確定性因素，減少模型的不確定性，使得隨機(jī)建模具有確定性的趨向。

2 構(gòu)造建模

構(gòu)造模型是建立儲層3D地質(zhì)模型的基礎(chǔ)，由斷層模型和構(gòu)造層面模型組成。具體建模過程如下［4］：①首先利用地震解釋的層面構(gòu)造數(shù)據(jù)，在單井分層數(shù)據(jù)的約束下建立工區(qū)層面模型；②根據(jù)地震解釋斷層數(shù)據(jù)，在構(gòu)造數(shù)據(jù)約束下建立斷層模型；③在相應(yīng)構(gòu)造格架下進(jìn)行地質(zhì)小層層面插值；④開展空間網(wǎng)格剖分，最終建立儲層構(gòu)造模型。

針對南帕斯氣田SP11區(qū)塊共解釋了5套地層層位數(shù)據(jù)，即K1～K4頂和K4底部，工區(qū)內(nèi)無斷層發(fā)育。以地震解釋的5套層位數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用建模工區(qū)范圍內(nèi)的4口單井的分層數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，選取“Convergen Interpolation”方法建立了工區(qū)的基本構(gòu)造框架模型（見圖1）。

圖1 南帕斯氣田SP11區(qū)塊構(gòu)造框架模型圖

由于地震資料的縱向分辨率較差，為了滿足開發(fā)方案設(shè)計、井位優(yōu)選、井眼軌跡優(yōu)化設(shè)計等需要，必須建立精細(xì)構(gòu)造模型。從SP11工區(qū)地震解釋的構(gòu)造數(shù)據(jù)來看，5套構(gòu)造層面特征相似，上下沒有發(fā)生明顯變化，地層厚度變化不大；同時單井小層劃分對比一致性較好（根據(jù)層序、儲層、巖性等資料，將K1劃分為3個小層，K2劃分為2個小層，K3劃分為5個小層，K4劃分為6個小層，共16個小層）。因此，在地震解釋的大的構(gòu)造層面數(shù)據(jù)控制下，以單井小層細(xì)分層數(shù)據(jù)為約束，進(jìn)行小層層面插值，縱向上儲層段0.5m／網(wǎng)格，非儲層段1m／網(wǎng)格，共2472萬個網(wǎng)格，最終建立了儲層精細(xì)構(gòu)造模型（見圖2）。

圖2 南帕斯氣田SP11區(qū)塊精細(xì)構(gòu)造模型圖

3 相建模

現(xiàn)代儲層建模的一個重要策略是相控建模，這里的相不單指沉積相，也包括巖相、儲集相等［5］。南帕斯氣田SP11區(qū)塊主要目的層是Khuff組地層，沉積環(huán)境發(fā)育穩(wěn)定，均為碳酸鹽巖臺地相，因而單從沉積相來看，難以區(qū)分出優(yōu)勢相帶。Khuff儲層主要由灰?guī)r、白云巖組成，夾有石膏及薄層泥巖，其中灰?guī)r和白云巖都能發(fā)育成為儲層，因而可以建立巖石相作為儲層發(fā)育控的控制相。根據(jù)單井測井巖性解釋的成果，劃分出5種巖相，即白云巖相、灰?guī)r相、灰質(zhì)云巖相、云質(zhì)灰?guī)r相和石膏相。然后，將單井的巖相粗化到精細(xì)網(wǎng)格中，并調(diào)整每一個小層中的巖相比例，使之與取心分析、測井解釋、地質(zhì)認(rèn)識相吻合。最后根據(jù)工區(qū)海相碳酸鹽巖儲層分布發(fā)育穩(wěn)定的特點，利用截斷高斯方法建立巖相模型（見圖3）。

圖3 南帕斯氣田SP11區(qū)塊巖相模型

4 儲層參數(shù)建模

進(jìn)行儲層參數(shù)建模是三維地質(zhì)建模最重要的部分，主要包括工區(qū)內(nèi)儲層的孔隙度、滲透率、飽和度等參數(shù)模型。建立儲層參數(shù)模型時，需要將單井測井解釋成果作為 “硬數(shù)據(jù)”，將地震反演成果數(shù)據(jù)作為 “軟數(shù)據(jù)”，井、震結(jié)合，進(jìn)行約束隨機(jī)建模［1］。具體而言，根據(jù)巖相模型，利用序貫高斯模擬方法，以地震反演數(shù)據(jù)作為約束建立儲層孔隙度模型（見圖4（a））；以孔隙度模型為約束，建立儲層滲透率模型（見圖4（b））；綜合孔隙度、滲透率模型及氣藏J函數(shù)，建立儲層含水飽和度模型（見圖4（c））。

圖4 南帕斯氣田SP11區(qū)塊儲層參數(shù)模型

5 應(yīng)用效果分析

建立的儲層三維地質(zhì)模型是否準(zhǔn)確可靠，主要通過以下幾個方面來檢驗：一是儲量擬合，通過模型計算的儲量與容積法計算的地質(zhì)儲量進(jìn)行比較［3］；二是模型檢查，通過各種方向的切片，檢查模型是否與單井?dāng)?shù)據(jù)一致和地質(zhì)認(rèn)識相符合；三是數(shù)值模擬計算，將三維地質(zhì)模型粗化給數(shù)模計算，檢查歷史擬合是否與實際生產(chǎn)一致。由于SP11區(qū)塊還未投產(chǎn)，無法進(jìn)行數(shù)模歷史擬合，因此采用前2種方法進(jìn)行檢驗。首先，根據(jù)相同的有效儲層標(biāo)準(zhǔn)，通過三維地質(zhì)模型計算的天然氣儲量為6331×108m3，容積法計算的天然氣儲量為6105×108m3，兩者符合程度較高（僅相差3.6%）。再者，從過井模型（以孔隙度為例）剖面上看（見圖5），其具有如下特點：三維地質(zhì)模型完全忠實于單井?dāng)?shù)據(jù)，即與單井測井解釋成果相符合（見表1）；縱向上，該模型顯示K4段物性最好，K1、K2次之，K3較差，與現(xiàn)場巖心分析的結(jié)果一致；該模型顯示K4段儲層橫向發(fā)育連續(xù)，K2段儲層發(fā)育連續(xù)性稍差，這與地質(zhì)認(rèn)識的結(jié)論相同（地質(zhì)研究表明，南帕斯氣田K4段儲層為淺海碳酸鹽巖灘相沉積，儲層分布較穩(wěn)定；K2段為礁灘復(fù)合，儲層分布不穩(wěn)定）。上述分析表明建立的儲層三維地質(zhì)模型是準(zhǔn)確可靠的。

圖5 SP11區(qū)塊過井孔隙度地質(zhì)模型剖面圖

表1 工區(qū)SP－5井測井解釋孔隙度與地質(zhì)模型孔隙度對比統(tǒng)計表

6 結(jié)語

采用地震約束下的相控建模方法，建立的儲層地質(zhì)模型同時受測井、地震2種數(shù)據(jù)的約束，這樣既符合井?dāng)?shù)據(jù)的地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)特征，又能反映出地震數(shù)據(jù)對儲層的宏觀預(yù)測性，有效地降低了隨機(jī)建模的不確定性，提高了儲層地質(zhì)建模的精度。將該方法應(yīng)用到伊朗南帕斯氣田SP11區(qū)塊的地質(zhì)建模中，取得了較好的效果，從而為該區(qū)塊的勘探開發(fā)奠定了良好基礎(chǔ)。

［1］劉文嶺.地震約束儲層地質(zhì)建模技術(shù) ［J］.石油學(xué)報，2008，29（1）：64－68.

［2］印興耀，劉永社.儲層建模中地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)整合地震數(shù)據(jù)的方法及研究進(jìn)展 ［J］.石油地球物理勘探，2002，29（4）：423－430.

［3］余國義，王根久，穆龍新，等.利用三維地震數(shù)據(jù)減少地質(zhì)統(tǒng)計模型的不確定性 ［J］.石油勘探與開發(fā)，2003，30（4）：56－57.

［4］姜巖，李綱，劉文嶺.基于地震解釋成果的地質(zhì)建模技術(shù)及應(yīng)用 ［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2004，23（5）：115－117.

［5］周麗清，趙麗敏，趙國梁，等.高分辨率地震約束相建模 ［J］.石油勘探與開發(fā)，2002，29（3）：56－58.