利用地震正演方法約束地質模型更新

李德鵬，陳永紅，謝 昆，但玲玲

(1．中海油能源發展股份有限公司 工程技術分公司，天津 300452；2．北京旭日奧油能源技術有限公司，北京 100101)

在開發區進行油藏描述，建立油藏地質模型是表征油藏非均質性的關鍵[1]，為進行油藏數值模擬、認識剩余油氣分布奠定基礎。然而在地質復雜區塊，尤其目前建立油藏地質模型時尚無物理機理擬合地球物理信息的辦法，因此，建立從巖石物理模型、地震正演和觀測地震響應擬合到模型修改的循環流程使，模型更加完善，并且是驗證油藏描述可靠性的必要之路。隨著勘探開發的發展，在建模過程中加入地球物理信息也成為越來越重要的手段。1996年SEG年會上舉辦了題為“地質統計學+地球物理學，如果這是答案，那么問題是什么”專題研討[2]；Araktingi等人介紹了在結合地震、測井數據，綜合應用于儲層參數建模的技術方法；黃旭日博士在1997年提出以時移地震屬性為約束的歷史擬合技術[3]，并不斷開發，且在油田中應用。在地球物理界發展了SHM(Seismic History Matching)的概念[4]；至今已在國內外多個油田應用SHM修正地質模型或油藏模型，并取得了較好的效果。

1 三維地質模型更新流程

應用模型-地震-模型的閉合循環流程(見圖1)，即地質模型返回地震，通過合成地震與觀測地震進行對比，多次循環更新地質模型的流程。此流程能夠充分運用地震橫向分辨率高的優勢對井間進行約束，使得模型逐步逼近地下實際情況。

首先，根據沉積規律、鉆遇井儲層發育情況分析建立三維地質模型比較合理的平面和縱向網格，應用合理的網格建立三維地質模型。根據儲層有效厚度判別標準統計，工區單砂體有效厚度主要在2～5 m，有效厚度≥0.5 m的儲層占91%，縱向網格0.5 m能夠90%以上反映儲層特征(見圖2)。平面用不同網格建立多個模型進行對比(見圖3)，圖3顯示，平面網格設定為12.5 m×12.5 m，微構造特征刻畫的比較清楚，當網格設定為25 m×25 m時，這些微構造特征也比較明顯，但當網格再增大至50 m×50 m時，一些微構造特征在平面中就沒有這么清晰了。為準確地刻畫微構造特征，同時也考慮合理控制模型網格的數量，地質模型網格設置為25 m×25 m×0.5 m。

其次，建立巖石物理模型，將三維地質模型的參數與地震信息之間搭建起橋梁。即通過地質模型的參數，如巖相、孔隙度等正演出聲學參數[5]、速度和密度等，進而合成地震與觀測地震進行對比。本次研究采用美國休斯頓大學韓德華教授的經驗公式來計算縱波速度。

(1)

式中：Vp為縱波速度，m/s；φ為孔隙度，%；N為泥質含量，%；Pe為有效壓力，MPa；A、B、C、D、E為常數。

再次，分析正演地震的敏感參數，分析合成地震與觀測地震之間產生差異的原因，通過更新地質模型的參數，多次循環消除兩地震間的差異。

最后，得到與實際較接近的地質模型，加入動態信息形成油藏模型，進行數模運算，運算結果再次合成地震與觀測地震對比，并且在井點對比模擬動態與生產數據，對油藏模型的參數進行微調。

2 三維地質模型更新級別

根據模型更新的級別不同，分為三次更新過程。

2.1 構造模型的更新

以新疆克拉瑪依油田K區地質模型為例，檢驗構造格架包括兩部分：斷層模型和層面模型。斷層模型正確與否主要檢查構造解釋過程及建模的操作過程，用多個層面的斷層polygon來建立斷層模型，一般前述兩個過程無誤的情況下認為斷層模型可靠。層面模型正確與否主要檢查構造解釋的層面經過時深轉換后與模型層面的吻合度。選取地震解釋的一個層面，計算三維地質模型的層面與地震解釋層面的差異，差異較大之處由剖面查看。圖4為深度域層位投到三維地質模型剖面上，A井處差異較大。差異主要是時間域層位轉為深度域層位時造成的，井點處可能輸入分層錯誤。

更新構造格架，只能回到最初的斷層模型，重新生成層面。這一過程最好在屬性場模擬前進行檢驗，否則一旦重新生成層面，需要重新進行屬性場模擬。

2.2 靜態參數的更新

三維屬性場模擬已有很多種方法作為約束條件，如確定性建模、隨機建模等[6-7]，以及用相控約束、地震屬性約束等等[8-9]；但是無論用何種模擬方法建立的三維地質模型都難免在井點或井間有不符合地質規律的情況，這時候需要選取對地震比較敏感的參數進行修改，局部微調其它參數。本次主要修改NTG(凈毛比參數)，孔隙度在局部地區進行調整。首先計算三維體差異，選取差異較大之處進行剖面查看，進而修改NTG數值。修改過程中主要修改地方包括：①根據電阻率、孔隙度、巖性等參數來判斷NTG的賦值，首先修改NTG值明顯有誤差的地方；②多個薄砂層組合時，可適當降低NTG值；③含礫較多時，可適當降低NTG值，本區礫巖的孔隙度相對砂巖要低，電阻率要低。

圖5為SN1剖面修改前NTG屬性與合成地震和實際地震的疊合剖面圖。做合成地震時，R5-6井處振幅能量非常強，查看井曲線是否吻合，R5-6井電阻率和孔隙度均顯示下部是砂體(見圖6)，NTG值有誤(原NTG值為0)，本次對NTG值進行校正，井點及井間適當增大，同時，由于NTG和POR具有相關性，增大NTG值的同時需適當調整POR值。對其余不符合之處，再適當增大或減小NTG和POR值，使得井間合成地震盡可能與實際地震符合，修改后SN1剖面見圖7。合成地震與觀測地震符合較好，地質模型與實際地下地質情況更接近。

2.3 動態參數的變化

動態參數的變化主要指飽和度和壓力的變化，這些參數是數模運算的結果，不能直接修改這些參數，只是在地質模型更新后，加入動態信息形成油藏模型，通過微調靜態參數進而反映了飽和度和壓力的變化，調整過程和上述靜態參數類似，井間對比合成地震與觀測地震，只是增加了井點動態信息的對比，降低模擬動態和生產動態的差異。

3 結論

建立了地質模型返回地震并更新模型的新流程，即通過建立工區的巖石物理模型，進一步進行地質模型的地震正演，并進行構造更新，模型物性更新，以及更新效果檢驗的流程，從而使得地質模型更加逼近開發階段的各類數據。

1)建模前精細井震標定、時深轉化要精確，不能都通過后期模型修改來修正。后期模型修改是用來核實構造解釋成果、層位及斷層解釋的合理性，并為斷層解釋查找依據。

2)模型網格選取要符合實際地質情況，能夠反映平面微構造特征及縱向儲層發育情況。

3)巖石物理模型標定將地震與油藏聯系起來，選取合理的巖石物理模型是更好地修正模型參數的基礎。

4)修正了模型參數，使得地質模型在井點處與井吻合，井間結合地震在沉積模式的指導下，盡可能與地震吻合，并符合沉積規律。