礁灘型碳酸鹽巖儲層建模方法研究
——以塔中62 井區為例

郭軍參，張 輝

（中國石化河南油田分公司勘探開發研究院，河南鄭州 450048）

目前常用的儲層定量評價與建模方法主要應用于碎屑巖儲層中，包括多元線性回歸、聚類分析、模糊數學、層次分析法、主成分分析法、分形幾何學理論等多種數學手段，而在非碎屑巖儲層中嘗試較少[1-3]。碳酸鹽巖儲層建模過程中，多以孔隙度作為碳酸鹽巖儲層評價的唯一標準，并不能真實地反映不同類型儲層對流體產出的貢獻，結果往往出現評價結果與實際產能狀況嚴重不符的情況，在碳酸鹽巖儲層建模方面，國內也有一定的探索，利用地震響應模式、地震反演、數學模擬、地震屬性提取以及巖溶相控、儲集相控等多種方法，為碳酸鹽巖儲層建模技術提供了新的思路[4-8]。

塔中62 井區位于塔中東部試驗區Ⅳ號坡折帶附近，該區上奧陶統良里塔格組取得了重大的油氣勘探成果，儲層以礁灘型碳酸鹽巖為主[9-10]。以塔中62 井區為例，以該區的地質認識為基礎，綜合利用地震、測井、鉆井等資料，建立礁灘型碳酸鹽巖儲層三維地質模型，探索碳酸鹽巖儲層建模方法。

1 建模方法

礁灘型碳酸鹽巖儲層地質建模存在諸多制約因素，應用碎屑巖儲層建模方法很難建立精度較高的碳酸鹽巖儲層地質模型，針對影響建模精度的幾個因素制定了以下應對方法：

（1）在儲層表征與儲層建模中往往采取層次性建模策略，分層次對儲層的性質、類型、分布進行描述和表征，然后結合各種手段建立適合不同層次的模型[11]。塔中礁灘型碳酸鹽巖儲層縱向分布差異較大，依靠分段來建立儲層分布模型難以克服同一段內部儲層差異的影響。然而對上奧陶統良里塔格組的儲層而言，小層與儲層的對應關系較好，良一段至良三段的十個小層巖性均有差異，儲層主要發育在以礁灘相為主的幾個小層中。在建立儲層模型的過程中，分小層進行建模，可以提高儲層縱向上的預測精度。

（2）沉積相的分布有內在的規律性，而儲層物性則受控于沉積微相的分布，利用相控建模可以實現儲層的三維定量信息表征[12-15]。碳酸鹽巖沉積相復雜多變，通過對研究區沉積特征的綜合研究，將臺地邊緣相劃分為四種亞相、十一種微相，各種沉積微相與儲層有一定的對應關系，但由于不同層之間沉積微相差異大，個別微相單井鉆遇率低，井間微相變化難以預測，很難建立準確的沉積微相分布模型。針對該問題本次研究提出了“組合微相”的概念，“組合微相”為一個或幾個微相的組合，同一個“組合微相”內的各個微相儲集性能相似，與儲層有較好的對應關系，建立“組合微相”模型就可以使用相控建模的方法。碳酸鹽巖沉積微相種類繁多，劃分方法也很多，按照塔中地區劃分原則，可以將臺地邊緣相劃分為臺緣生物礁、粒屑灘和灘間海三種亞相，各種亞相又包含多種微相。對臺緣生物礁來說，礁翼微相最好，以Ⅰ類儲層為主，可以把礁翼和鄰近灘體作為一個組合微相，稱為礁翼；礁核微相次之，以Ⅱ類儲層為主，可以把礁核和鄰近灘體作為一個“組合微相”，稱為礁核；灰泥丘可劃分為多種沉積微相，但均以Ⅲ類和Ⅳ類儲層為主，可以把灰泥丘作為一個“組合微相”；對于臺地邊緣的粒屑灘而言，生屑灘和中低能的砂屑灘主要為Ⅳ類儲層，可將生屑灘、中低能的砂屑灘作為一個“組合微相”，稱為中低能粒屑灘；鮞粒灘、中高能砂屑灘和生屑砂礫屑灘微相主要為Ⅱ、Ⅲ類儲層，可以作為一個“組合微相”，稱之為中高能粒屑灘；灘間海亞相為非儲集層，也可以作為一個“組合微相”。綜上所述，可以把塔中臺地邊緣相劃分為六種“組合微相”：礁核、礁翼、灰泥丘、中低能粒屑灘、中高能粒屑灘、灘間海。

（3）在相模型的建立過程中，可以利用單井解釋和地震約束相結合的方法[16]。礁灘型碳酸鹽巖在地震剖面上有相應的地震響應特征，塔中Ⅳ號坡折帶上奧陶統良里塔格組共發育多期礁灘復合體，礁灘復合體在地震剖面上響應特征明顯，通過單井沉積解釋約束“組合微相”縱向展布，再通過地震相約束“組合微相”橫向發育規模，用確定性建模的方法建立“組合微相”模型，作為儲層建模的基礎。

（4）“組合微相”模型能將發育程度不同的儲層控制在相應的范圍內，同一“組合微相”內儲層仍有一定的非均質性，用相控建模方法仍難以達到較高的建模精度。地震資料具有橫向分辨率高、信息豐富的特點，可以用來約束儲層的非均質性和不確定性。因此，用“組合微相”模型控制建模過程，用地震資料約束儲層橫向變化，就可以建立精確度較高的孔隙度模型[17-18]。

（5）碳酸鹽巖儲層中，孔隙度和滲透率之間沒有必然的相關關系，滲透率受到多種因素控制，根據孔隙度約束建立起來的滲透率模型，精確度和實用性方面存在不足。在碳酸鹽巖中，斷層和裂縫分布密集程度與滲透率具有更好的相關關系，根據裂縫分布建立的滲透率模型更具有實用性[19-20]。

2 塔中62 井區儲層地質建模

在以上認識的基礎上，用Petrel 地質建模軟件對塔中62 井區上奧陶統良里塔格組進行了儲層地質建模。綜合應用巖心、測井等資料對研究區30 口井進行了沉積儲層綜合解釋，劃分出單井的“組合微相”，建立該區的單井資料數據庫，井震結合建立“組合微相”模型；在“組合微相”模型的控制下，以地震波阻抗為約束條件，用相控建模的方法分小層建立孔隙度模型，應用Petrel 軟件螞蟻追蹤的方法得到裂縫分布模型，用裂縫分布模型為約束條件建立滲透率模型。

2.1 構造地層模型的建立

構造地層模型由斷層模型和層面模型組成。首先利用地震資料處理結果得到斷層數據體和層面數據體，經過時深轉換得到深度域的對應數據體，根據深度域的斷層數據體生成斷層模型，再根據深度域的層面數據體和單井小層劃分結果建立層面模型。構造地層模型的建立是為了構建一個三維空間網格，研究區的建模區面積125 km2，垂向范圍為良一段到良三段，共10 小層。網格的設計綜合考慮了地質因素和地震響應特征，平面上采用25 m×25 m，垂向上將目的層段（約250 m）按各層厚度細分為70 個小層，最終建立節點數約1.4×107的構造地層模型。

2.2 “組合微相”模型的建立

塔中62 井區為臺地邊緣相，建模區域存在礁核、礁翼、灰泥丘、中低能粒屑灘、中高能粒屑灘、灘間海六種“組合微相”。綜合該區地震反射結構、地震反射構造和地震相外形單元三個相標志，可確定五種組合微相的地震反射特征（表1）。根據各小層的沉積特征，結合地震反射特征，用確定性建模的方法可以建立小層的“組合微相”模型（圖1）。

表1 塔中62 井區“組合微相”反射特征

圖1 良里塔格組二段4 小層“組合微相”模型

2.3 孔隙度模型的建立

波阻抗反演屬于非均質性研究的范疇，能較好地反映溶蝕孔洞型碳酸鹽巖儲層的發育程度，是儲層巖性、物性和含流體性質的綜合響應[14-15]。由于同一種“組合微相”內儲層級別相似，孔隙度差異不大，在同一種“組合微相”內，可以用波阻抗的差異來反映孔隙度的變化，提高模型的預測精度。序貫高斯模擬方法可以實現相控孔隙度建模，以波阻抗作為次級變量，分別對每一小層、每一種“組合微相”進行模擬，建立孔隙度模型（圖2）。

圖2 良里塔格組二段4 小層孔隙度模型

2.4 滲透率模型的建立

斷層附近裂縫相對發育，斷層往往能夠反映裂縫三維發育情況，斷層附近可以間接代表裂縫發育區，裂縫發育區與滲透率有較好的相關關系。用地震數據得到斷層分布模型，利用隨機建模中的序貫指示模擬方法，以斷層分布模型作為次級變量，即可建立相應的小層滲透率模型（圖3）。利用該方法建立的滲透率模型，突出了裂縫在碳酸鹽巖滲透性中的作用，對滲透性評價具有重要的指導意義。

圖3 良里塔格組二段4 小層滲透率模型

2.5 模型適用性

為了驗證所建立的儲層模型的準確性，從以下幾個主要方面進行了驗證：①通過所建立的儲層模型與地質研究成果對比，地質模型中的儲層分布規律與地質研究成果相符，主要儲層、不同小層儲層發育情況、各小層隔夾層特征均與前期的地質研究成果相吻合；②模擬后模型中孔隙度與模擬前實鉆井孔隙度相比，兩者差別不大，模型中滲透率與各井統計滲透率相比，整體趨勢相近；③在模型建立過程中，水平井未參與模擬過程，通過水平井的單井解釋與模型對比，可以用來驗證模型的準確性，通過已建立模型與未參與建模的三口水平井進行驗證，模型與水平井符合率達70%以上。因此，利用該方法建立的模型有較高的符合率和適用性，該建模方法具有一定的推廣意義。

3 結論

在礁灘型碳酸鹽巖儲層建模過程中，為了應用相控建模的思路，可以將儲集性能差異較小的微相組合在一起，先建立“組合微相”模型。針對礁灘型碳酸鹽巖儲層非均質性較強的特點，采用“組合微相”控制、波阻抗數據約束分小層建立孔隙度模型，能有效地提高建模精度。在滲透率模型的建立過程中，依據地震資料得到裂縫分布模型，以裂縫分布模型作為約束條件分小層建立滲透率模型，可以提高滲透率模型的實用性。

該建模方法是對碳酸鹽巖儲層建模的嘗試，建模過程中存在影響模型精度的問題，首先，該建模方法所用的地震資料為時間域數據，而模型為深度域數據，時深轉換時存在一定的誤差，用單井分層校正后，大層頂底較準確，但小層對應性存在誤差，這對建模精度會有一定的影響；其次，碳酸鹽巖儲層非均質性強，儲層并非為嚴格的層狀特征，模型網格為層狀網格，對建模結果有一定的影響。