杭錦旗區(qū)塊J58井區(qū)砂體定量預(yù)測(cè)技術(shù)研究

王希東，全曉園，李長(zhǎng)平

(中石化華北油氣分公司石油工程監(jiān)督中心，河南 鄭州 450006)

1 區(qū)域地質(zhì)概況

圖1 杭錦旗地區(qū)構(gòu)造區(qū)劃與J58井區(qū)位置圖

J58井區(qū)位于鄂爾多斯盆地北部伊陜斜坡的杭錦旗區(qū)塊十里加汗區(qū)帶的西部，呈現(xiàn)東北高，西南低的構(gòu)造特征。整體平緩，局部較為復(fù)雜，烏蘭吉林廟斷裂穿過該井區(qū)，發(fā)育鼻狀隆起。縱向含氣層位有：下石盒子組、山西組、太原組。

J58井區(qū)自上而下發(fā)育二疊系石千峰組、上石盒子組、下石盒子組、山西組和石炭系太原組，局部有奧陶系馬家溝組地層發(fā)育。本區(qū)主要的目的層為下石盒子組、山西組及石炭系太原組，下石盒子組普遍發(fā)育，山西組和太原組在研究區(qū)北部缺失。

2 杭錦旗地區(qū)開發(fā)層位砂體定量預(yù)測(cè)技術(shù)

地震儲(chǔ)層定性預(yù)測(cè)可以預(yù)測(cè)儲(chǔ)層、氣層的展布特征，但在量化方面依然要依賴與地震資料反演。杭錦旗地區(qū)地震預(yù)測(cè)砂體儲(chǔ)層技術(shù)使用的是巖性反演技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成為預(yù)測(cè)常規(guī)砂體目標(biāo)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，以約束稀疏脈沖反演的波阻抗數(shù)據(jù)體為軟趨勢(shì)[4]，它可進(jìn)行隨機(jī)模擬巖性指示曲線，進(jìn)而可以進(jìn)行計(jì)算得出較高分辨率、指示沙、泥的巖性的三維數(shù)據(jù)體，借助對(duì)于數(shù)據(jù)體實(shí)現(xiàn)對(duì)于砂泥巖的分辨。

在杭錦旗地區(qū)J58井區(qū)地震資料分辨率低、開發(fā)層位為河流相沉積(非均質(zhì)性明顯、巖相變化迅速)的地震、地質(zhì)條件下，巖性反演技術(shù)也能成功地實(shí)現(xiàn)巖性預(yù)測(cè)。

巖性預(yù)測(cè)結(jié)果：1)解釋出的地震資料更加直觀、準(zhǔn)確的，為研究者提供地層、巖性、沉積旋回、精細(xì)構(gòu)造等方面的客觀一手資料；2)地震預(yù)測(cè)精度提高，可預(yù)測(cè)層位已經(jīng)精確到了開發(fā)層系盒13、盒12、盒11這些小層；3)結(jié)合地震波組和巖性預(yù)測(cè)剖面的雙重約束，可進(jìn)行開發(fā)層位的小層對(duì)比。

砂體定量預(yù)測(cè)技術(shù)結(jié)合鉆(測(cè))井、地震數(shù)據(jù)，以數(shù)學(xué)地質(zhì)中的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)為橋梁，一定程度上克服了兩個(gè)方面的缺陷：(1)地震資料對(duì)于小層識(shí)別能力不足；(2)砂、泥巖之間波阻抗差異微弱；從而能夠?qū)崿F(xiàn)相對(duì)精準(zhǔn)的砂體預(yù)測(cè)。

對(duì)于鄂爾多斯盆地北部杭錦旗地區(qū)來(lái)說(shuō)，其地勢(shì)平緩，構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，無(wú) “大”的斷裂發(fā)育系統(tǒng)(區(qū)內(nèi)存在對(duì)于天然氣勘探開發(fā)影響最明顯的三條斷裂帶)。基于以上地質(zhì)特點(diǎn)，初始地質(zhì)模型建立相對(duì)容易。這樣的地質(zhì)特征也適合應(yīng)用隨機(jī)模擬反演技術(shù)來(lái)刻畫儲(chǔ)層精細(xì)特征，進(jìn)而進(jìn)行儲(chǔ)層的預(yù)測(cè)[4]。

2.1 杭錦旗地區(qū)地震反演的難點(diǎn)

地震資料頻帶窄，主頻低(一般為20 Hz左右)，頻寬窄(8～35 Hz)縱向分辨率較低，而砂層厚度普遍較薄(圖2)，下石盒子組130 m地層厚度，地震反射軸為兩個(gè)波谷。而研究區(qū)主要儲(chǔ)集體為河流相砂體，或分流河道砂體，巖性橫向變化快，砂體內(nèi)部的縱、橫向非均質(zhì)性強(qiáng)，地震分辨率不足以精細(xì)刻畫儲(chǔ)層。

對(duì)于年輕AC患者在絕經(jīng)前切除卵巢或因放療后卵巢功能快速衰竭或提前衰竭，體內(nèi)雌激素水平驟降，出現(xiàn)圍絕經(jīng)期綜合征及冠心病、骨質(zhì)疏松等疾病，將嚴(yán)重影響身心健康。目前HRT是解決圍絕經(jīng)期癥狀最有效的方法，目前，較為肯定的觀點(diǎn)是CC對(duì)雌激素不敏感，為非激素依賴性腫瘤，其發(fā)病與HPV等因素相關(guān)，手術(shù)或放化療后給予HRT較為安全[10-11]。而對(duì)AC給予HRT治療安全性的研究國(guó)內(nèi)外甚少。

圖2 J58某井下石盒子組巖性特征與地震資料主頻分析

砂泥巖的波阻抗差異小(圖3)，波阻抗重疊區(qū)域較大，無(wú)法從波阻抗反演剖面上找出河道砂體的精細(xì)發(fā)育情況。

圖3 下石盒子組盒1段波阻抗直方圖

目的層位巖性復(fù)雜，包括砂巖、泥巖、碳質(zhì)泥巖、煤和灰?guī)r。

2.2 反演方案

地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演算法是一項(xiàng)全新的將約束稀疏脈沖反演和隨機(jī)模擬技術(shù)兩者結(jié)合起來(lái)的一個(gè)全新隨機(jī)反演。

在概率分布模型的嚴(yán)格定義流程中，需要將概率分布函數(shù)、地震、測(cè)井、巖性、巖相、變差函數(shù)等結(jié)合起來(lái)[5]。具體流程如下：首先，將綜合地質(zhì)信息轉(zhuǎn)化為概率分布函數(shù)(描述巖性所對(duì)應(yīng)巖石物理參數(shù)的概率)和變差函數(shù)(描述地質(zhì)特征橫向與縱向地質(zhì)特征的差異尺度)；其次，需要將概率分布函數(shù)計(jì)算得出的正確樣點(diǎn)集進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(注意：此過程中產(chǎn)生的樣點(diǎn)并不隨機(jī)，反而與實(shí)際的地震數(shù)據(jù)體有很高的相似性，進(jìn)而保證模擬結(jié)果的精確)；最后，將反演結(jié)果與實(shí)際地質(zhì)情況進(jìn)行相似對(duì)比，要求反演結(jié)果在合適位置確切的顯示具有 “尖銳”邊緣體和更多真實(shí)的細(xì)節(jié)來(lái)反映油藏屬性。

地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演的的特點(diǎn)包括：

(1)反演結(jié)果明確，在合適位置處具有“尖銳”層界面；

(2)包含詳盡的細(xì)節(jié)(非均質(zhì)性)；

(3)地震反演成果縱向分辨率極大提高；

(4)地震控制橫向趨勢(shì)。

提高地震反演結(jié)果縱向分辨率的同時(shí)還會(huì)引入誤差，本文模擬通過對(duì)多次等概率模擬應(yīng)用，可以使研究者能夠客觀地評(píng)價(jià)誤差。模擬所得的結(jié)果均和已知的地質(zhì)信息、地震資料較好吻合。這種模擬吻合程度高的反演技術(shù)，是當(dāng)前技術(shù)條件下解決巖性油氣藏存在很強(qiáng)橫向非均質(zhì)性描述問題的優(yōu)秀方案。具體流程圖見圖4。

圖4 地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演工作流程示意圖

2.3 合成巖性敏感曲線

地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演方法在杭錦旗地區(qū)成功的巖性預(yù)測(cè)，關(guān)鍵是在模擬過程中確定了適當(dāng)?shù)哪M參數(shù)，即巖性敏感參數(shù)。前人將杭錦旗地區(qū)J58目標(biāo)區(qū)盒2、盒3段氣層的電性特征總結(jié)為“一中、二高、三低”，即：聲波時(shí)差中等、電阻率和自然電位負(fù)偏異常高、自然伽瑪、補(bǔ)償中子、密度較低。

自然伽瑪是區(qū)分砂巖和泥巖最敏感的參數(shù)，并且可反映沉積旋回的變化[6]。但研究者通過交會(huì)圖分析發(fā)現(xiàn)：伽瑪與波阻抗的相關(guān)性很差(相關(guān)系數(shù)約在50%以下)，尤其是針對(duì)本地區(qū)主力開發(fā)層位中的一類儲(chǔ)層來(lái)說(shuō)，因其含天然氣，波阻抗降低，偏離相關(guān)曲線。因此，伽馬不滿足作為反演目標(biāo)參數(shù)的條件，在綜合分析杭錦旗地區(qū)不同巖性的測(cè)井響應(yīng)特征，結(jié)合伽瑪和中子孔隙度測(cè)井曲線兩者特點(diǎn)，合成為一條巖性指示曲線—Lith_ind。經(jīng)分析，Lith_ind曲線不僅能有效地區(qū)分砂巖、泥巖和煤層，而且和波阻抗具有良好的相關(guān)性(見圖5)。

圖5 下石盒子組盒3、盒2段波阻抗直方圖

2.4 地層模型

依據(jù)杭錦旗地區(qū)上古生界地震資料分析，主要存在三個(gè)具有等時(shí)意義的反射層：(1)T9b(太1段底界面)；(2)T9d(盒1段上下擺動(dòng))；(3)T9f(盒3段頂界面)。首次建立地質(zhì)模型時(shí)，這三個(gè)反射層作為標(biāo)準(zhǔn)參考層位。由于T9d與盒1段底界面局部地方存在偏差，在山西組大套煤層十分發(fā)育的地區(qū)，T9d地震波被下拉，為了避免井間巖性剖面[7]的對(duì)比出現(xiàn)偏差，定義地層接觸關(guān)系時(shí)采用方案：1)下石盒子組地層定義為平行頂，2)山西、太原組地層定義為平行底。

2.5 隨機(jī)模擬等概率體選擇

每次隨機(jī)模擬均可以產(chǎn)生n個(gè)符合已知條件的等概率結(jié)果[8]。想要選擇適合杭錦旗地區(qū)的某個(gè)等概率結(jié)果，必須對(duì)本地區(qū)地質(zhì)、測(cè)井等個(gè)方面情況有深入了解。

選擇符合杭錦旗地區(qū)的等概率結(jié)果，首先可抽取關(guān)鍵井和關(guān)鍵剖面，繼而選擇符合J58目標(biāo)區(qū)氣田地質(zhì)規(guī)律的數(shù)據(jù)體；然后對(duì)所選擇的不同等概率體取加權(quán)平均作為最后的反演結(jié)果。

2.6 儲(chǔ)層物性預(yù)測(cè)

對(duì)于儲(chǔ)層物性的預(yù)測(cè)，主要是孔隙度的預(yù)測(cè)，應(yīng)用泥巖遮擋的孔隙度曲線隨機(jī)模擬方法預(yù)測(cè)砂體的孔隙發(fā)育情況。在確定砂體分布范圍的基礎(chǔ)上，通過孔隙度隨機(jī)模擬來(lái)預(yù)測(cè)儲(chǔ)層的空間變化，大于儲(chǔ)層物性下限的砂體為有效儲(chǔ)層，從而確定儲(chǔ)層發(fā)育的優(yōu)勢(shì)區(qū)域。

3 結(jié)語(yǔ)

杭錦旗地區(qū)天然氣勘探開發(fā)進(jìn)入一體化階段，對(duì)于開發(fā)目的層位砂體的精確預(yù)測(cè)十分關(guān)鍵，本文結(jié)合杭錦旗地區(qū)基本地質(zhì)情況，從反演方案確定到合成Lith_ind巖性指示曲線，然后建立地質(zhì)模型，其次選擇合適本地區(qū)地質(zhì)情況的等概率體，最后進(jìn)行目的層位砂體的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)。