致密砂巖油氣藏儲層建模技術(shù)方案及其應(yīng)用

張祥玉+時晨+鄭鋒

摘要：本文在回顧儲層建模技術(shù)原理基拙上，形成了將地質(zhì)研究和地震數(shù)據(jù)信息充分結(jié)合起來的致密砂巖油氣藏儲層建模方案，通過在致密砂巖油氣藏儲層建模中的實施和應(yīng)用，證實了該方案的可行性和有效性。

關(guān)鍵詞：致密砂巖油氣藏；儲層建模；地質(zhì)模型

1引言：致密砂巖油氣賦存于低孔、低滲砂巖儲集層中，一般要經(jīng)過特殊作業(yè)才有開采價值，其中的致密砂巖油儲層往往與烴源共生、互層或者緊鄰。對石油物探技術(shù)人員來說，如何綜合地質(zhì)、地球物理數(shù)據(jù)信息，建立深度域的、量化的儲層地質(zhì)模型，進而對儲層非均質(zhì)性進行精細刻畫、為水平井部署和鉆井軌跡調(diào)整提供依據(jù)，是致密砂巖油氣（藏）地震地質(zhì)綜合研究的工作重點。

2儲層建模方法原理

儲層建模是在三維空間對儲層進行定量化研究并建立三維定量化模型的一個過程，以對儲層進行多學(xué)科一體化、三維定量化及可視化的預(yù)測與描述。儲層模型可分為兩大類：儲層離散變量（如沉積微相、巖相、裂縫、流動單元等）模型和連續(xù)變量（如孔隙度、滲透率、飽和度等）模型。構(gòu)建儲層模型需要采用一定的數(shù)學(xué)框架來進行不同類型數(shù)據(jù)的整合，數(shù)學(xué)框架的變動也往往是儲層建模技術(shù)獲取重要進展的出發(fā)點。多數(shù)儲層建模技術(shù)采用的數(shù)學(xué)框架是地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)，其有四個部分組成：區(qū)域化變量理論、變差函數(shù)模型、克里金估值技術(shù)和隨機模擬技術(shù)。其中變差函數(shù)模型解決的是離散變量或連續(xù)變量的空間變異結(jié)構(gòu)：克里金估值技術(shù)用來求取隨機變量的概率分布函數(shù)模型并對未知空間隨機變量賦予數(shù)學(xué)期望：隨機模擬技術(shù)以克里金技術(shù)得到的隨機變量的概率分布函數(shù)模型為基礎(chǔ)，使用蒙特卡洛技術(shù)對未知空間隨機變量賦值（多個實現(xiàn)）。由于傳統(tǒng)地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)空間變異結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建是在空間兩點相關(guān)性的基礎(chǔ)上進行的，其又被稱為“兩點”地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)。

3致密砂巖油氣藏儲層建模技術(shù)方案及建模舉例

3.1技術(shù)方案。致密砂巖油氣藏儲層模型必須做到地震數(shù)據(jù)的全面參與，具體做法如下：

（1）考慮到致密砂巖儲層發(fā)育層段不同巖性阻抗差異微弱，地震反射界面難以追蹤且不能和鉆井分層很好地匹配的問題，應(yīng)該開展疊后地震資料提高分辨率處理，結(jié)合“三瞬”剖面來提高地震層位解釋精度，解決地震反射層位和鉆井分層的匹配問題，使目的層段在時間域有一個鉆井與地震相互一致的地層框架，保證后續(xù)工作環(huán)節(jié)中鉆井與地震信息的完美匹配。

（2）開展儲層沉積學(xué)分析，結(jié)合地震儲層預(yù)測手段（地震屬性分析和儲層地震反演），查明目的層不同砂體類型的幾何形態(tài)特征，建立儲層參數(shù)地質(zhì)知識庫，并建立對巖性、孔隙度等儲層參數(shù)較為敏感的地震約束信息庫。

（3）建立較為可靠的速度場模型，結(jié)合鉆井分層數(shù)據(jù)完成構(gòu)造一層位模型建立，完成深度域地震約束信息庫重采樣工作，統(tǒng)一鉆井與地震信息的垂向分辨率并使相應(yīng)信息在構(gòu)造地層模型中準確歸位。

（4）在儲層地質(zhì)知識庫基礎(chǔ)上，開展基于鉆、測井信息的沉積相/巖相空間變異性分析，建立不同沉積相/巖相的變差函數(shù)模型，借助地震約束信息庫干預(yù)，選擇合適的模擬方法，建立目的層段的沉積相/巖相模型。

（5）在儲層地質(zhì)知識庫基礎(chǔ)上，在鉆、測井信息的孔隙度、滲透率以及飽和度等參數(shù)的基礎(chǔ)上開展空間變異性分析，分不同沉積相/巖相類別建立相應(yīng)連續(xù)型儲層參數(shù)的變差函數(shù)模型，在沉積相/巖相模型的控制下，在地震約束信息庫的約束下，選擇合適的模擬方法，建立目的層段沉積相/巖相模型控制下的孔隙度/滲透率/飽和度等參數(shù)模型。

3.2沉積相/巖相建模。沉積相/巖相模型構(gòu)建過程主要包括以下幾個方面：

（1）單井巖相的劃分。巖相建模需要將目的層段的巖相類型進行簡化。這樣做的目的主要是避免相類型過多，每種相在地層中所占比例較少，兼之以測井數(shù)據(jù)相應(yīng)的樣品點過少，地震約束信息對太細的相類型不敏感，從而導(dǎo)致建模失效。一般而言，劃分為三種至五種相類型較為合適。

（2）巖相特征參數(shù)統(tǒng)計。除地質(zhì)知識庫巳有信息外，需要統(tǒng)計各層段相變量的指示變差函數(shù)模型、單層厚度分布頻率直方圖、相變量的分布直方圖、相變量和地震信息間的概率關(guān)系、相變量的旋回性特征并保存在建模系統(tǒng)中。

（3）模擬方法選取與模擬。目前有許多用于離散變量模擬的方法，研究者應(yīng)根據(jù)對不同方法的熟稔程度和研究區(qū)的資料基礎(chǔ)進行遴選，相關(guān)的方法測試是非常必要的。

（4）模型優(yōu)選。按照一定的方法從相模擬得到的一簇實現(xiàn)之中來優(yōu)選模型作為最終的相模型。優(yōu)選方法主要有模擬前后的直方圖近似、模擬前后變差函數(shù)模型近似，以及預(yù)留驗證井進行檢驗等辦法。在實際工作中，直方圖近似和預(yù)留驗證井進行檢驗使用的比較多，而模擬前后變差函數(shù)模型近似因計算時間過長，在實際中應(yīng)用較少。優(yōu)選得到的相模型除作為儲層建模成果外，也是按照相控原則開展連續(xù)型儲層屬性建模的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)體。

4結(jié)論

1.致密砂巖油氣藏特殊的儲層地質(zhì)、地球物理條件要求儲層建模過程要重視多學(xué)科綜合研究，充分考慮地質(zhì)研究的核心作用和地震數(shù)據(jù)的全面參與。實踐證明，本文以此為依據(jù)制定的儲層建模技術(shù)方案是行之有效的。

2.儲層地質(zhì)學(xué)和儲層建模之間需要地質(zhì)概念模型作為連結(jié)紐帶，先驗的地質(zhì)概念模型量化結(jié)果是儲層地質(zhì)知識庫。先驗認識的量化過程不僅使地質(zhì)認識進—步深化，而且也為后續(xù)的量化過程（模型構(gòu)建）提供了研究基礎(chǔ)和具體的指導(dǎo)方向。

3.地震數(shù)據(jù)的全面參與是儲層建模技術(shù)發(fā)展與沿革過程中形成的重要特色，致密砂巖油氣藏儲層建模有效與否與地震數(shù)據(jù)的應(yīng)用程度有著緊密的關(guān)系。地震數(shù)據(jù)及其特殊處理與解釋成果是速度模型、構(gòu)造模型、儲層參數(shù)模型構(gòu)建過程中的主要信息來源和有效的約束條件。