運(yùn)用多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)確定水下分流河道寬度及鉆遇概率

向傳剛

（中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，黑龍江 大慶163712）

0 引言

大慶長(zhǎng)垣南部下白堊統(tǒng)姚一段葡I 油層組，為一套三角洲前緣相沉積體系，以水下分流河道砂沉積為主，具有河道窄小、橫向變化快等特點(diǎn)［1］，對(duì)河道寬度的描述是該類(lèi)儲(chǔ)層構(gòu)型研究的難點(diǎn)［2-3］。儲(chǔ)層隨機(jī)建模技術(shù)的快速發(fā)展及地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的理論更新與油田開(kāi)發(fā)需要密切相關(guān)［4-7］。1962年，法國(guó)著名學(xué)者M(jìn)atheron 提出了地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)，在其后的發(fā)展中，隨機(jī)模擬技術(shù)逐步成熟完善［8］。近年來(lái)，人們廣泛應(yīng)用隨機(jī)模擬方法進(jìn)行儲(chǔ)層非均質(zhì)表征［9-10］。然而，地下儲(chǔ)層本身具有不確定的性質(zhì)和特征，在資料不完善的條件下，人們對(duì)河道等微相幾何特征的認(rèn)識(shí)還存在不確定性。作為一項(xiàng)油藏建模新技術(shù)［11］，多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)綜合了傳統(tǒng)建模方法的優(yōu)點(diǎn)，用“訓(xùn)練圖像”代替變差函數(shù)，刻畫(huà)地質(zhì)體復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)與幾何形態(tài)，最大程度地加入先驗(yàn)的地質(zhì)知識(shí)，在描述空間變量的連續(xù)性和變異性方面具有較好的優(yōu)勢(shì)［12-13］。而采用了序貫算法，較易忠實(shí)井信息，并具有便捷、快速等特點(diǎn)。本文以大慶長(zhǎng)垣南部某三角洲前緣相沉積區(qū)塊為例，探討應(yīng)用多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)和對(duì)子井資料確定水下分流河道寬度的方法，其結(jié)果有一定的指導(dǎo)意義，可為儲(chǔ)層精細(xì)非均質(zhì)性研究提供參考。

1 多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的優(yōu)勢(shì)

確定性建模，主要是先將密井網(wǎng)精細(xì)沉積相研究成果進(jìn)行數(shù)字化處理，然后直接賦值給模型，最后生成確定性模型。該方法的優(yōu)點(diǎn)是沉積相分布遵從理想化的沉積模式，缺點(diǎn)是河道寬度等參數(shù)依賴于人為的推測(cè)。基于兩點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的沉積相隨機(jī)模擬，主要用變差函數(shù)建立某方向兩點(diǎn)之間參數(shù)變化關(guān)系，隨機(jī)模擬沉積相的分布。

從三角洲前緣相平面分布來(lái)看，水下分流河道有窄小、彎多的特點(diǎn)。對(duì)于依據(jù)變差函數(shù)的兩點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法來(lái)說(shuō)，其模擬結(jié)果不能很形象地反映水下分流河道的彎曲、擺動(dòng)及連續(xù)性，而多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)在描述空間變量的連續(xù)性和變異性方面具有較好的優(yōu)勢(shì)［12-13］，這為水下分流河道的寬度研究提供了新方法。

2 水下分流河道隨機(jī)模擬

本次研究以大慶長(zhǎng)垣南部某三角洲前緣相沉積區(qū)塊為試驗(yàn)區(qū)，結(jié)合多個(gè)位置點(diǎn)對(duì)子井鉆遇水下分流河道的情況，進(jìn)行了多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)水下分流河道隨機(jī)模擬和概率統(tǒng)計(jì)研究。

2.1 研究區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)油藏屬于白堊系姚家組一段的葡Ⅰ油組，共分為11 小層和26 個(gè)沉積單元，為一套三角洲前緣沉積的砂泥巖交互地層。砂體以水下分流河道沉積為主，部分為席狀砂，厚度大于2.00 m 的單砂體鉆遇率僅為15.1%，而厚度小于1.00 m 的鉆遇率高達(dá)61.3%，平均單砂層厚度為0.85 m，是典型的窄薄砂巖油藏。該油組儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)，描述水下分流河道在平面上的發(fā)育規(guī)模是開(kāi)展該類(lèi)油藏非均質(zhì)性研究的關(guān)鍵。

2.2 訓(xùn)練圖像的建立

在常規(guī)兩點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)中，主要通過(guò)變程作為控制條件來(lái)模擬參數(shù)分布。對(duì)于多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)沉積相模擬來(lái)說(shuō)，訓(xùn)練圖像起著控制作用。訓(xùn)練圖像是三維沉積相模擬的基礎(chǔ)［12-13］，用來(lái)體現(xiàn)地質(zhì)人員想要模擬的典型沉積相幾何分布形態(tài)。在建模軟件中，訓(xùn)練圖像可以通過(guò)3 種方式得到： 一是用布爾模型在規(guī)則的網(wǎng)格上建立一個(gè)簡(jiǎn)單的無(wú)條件3D 模型；二是地質(zhì)人員根據(jù)其理想的沉積相模式和井震結(jié)合結(jié)果進(jìn)行手工畫(huà)相；三是外部導(dǎo)入模型（如3D 數(shù)字露頭模型）。本研究根據(jù)區(qū)塊沉積背景及現(xiàn)代沉積研究結(jié)果，結(jié)合井震預(yù)測(cè)結(jié)果，采用手工畫(huà)相的方法建立訓(xùn)練圖像（見(jiàn)圖1）。

圖1 不同寬度條件下水下分流河道沉積微相訓(xùn)練圖像

訓(xùn)練圖像源本為油田某二次加密井區(qū)92 單元，區(qū)內(nèi)河道鉆遇率為32.3%，與整個(gè)研究區(qū)的81-92 單元河道鉆遇率接近。區(qū)內(nèi)儲(chǔ)層屬于葡I 油組沉積時(shí)期，物源方向?yàn)镹NE。對(duì)其沉積微相研究表明，河道砂體呈彎曲條帶狀，剖面呈頂平底凸透鏡狀。依據(jù)密井網(wǎng)的測(cè)井資料橫向?qū)Ρ?，基本可以確定河道的走向，但水下分流河道的邊界在井間的具體位置無(wú)法確定。繪制相帶圖時(shí)，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)將河道邊界定為1/2 井距處。目前井網(wǎng)為300 m×300 m 九點(diǎn)法面積井網(wǎng)，局部鉆有二次加密井。據(jù)此統(tǒng)計(jì)沉積相帶圖中河道寬度范圍為100～200 m。參考鄱陽(yáng)湖三角洲水下分流河道的發(fā)育規(guī)模［13］，認(rèn)為河道寬度范圍為50～200 m 較為合理。

本文在建立訓(xùn)練圖像時(shí)，根據(jù)研究區(qū)的沉積背景及現(xiàn)代沉積研究成果，再結(jié)合井震預(yù)測(cè)結(jié)果，分別在水下分流河道寬度為40，80，120，160，200 m 情況下，以人機(jī)交互方式，建立了水下分流河道訓(xùn)練圖像。這樣，既能反映區(qū)內(nèi)水下分流河道定性分布模式，又可為多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)隨機(jī)模擬提供基礎(chǔ)模型。

2.3 地質(zhì)模型的建立

多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)相模擬方法，最初模擬是在一些粗的網(wǎng)格上進(jìn)行的，然后逐漸細(xì)化。模擬過(guò)程中，可以用第2 變量數(shù)據(jù)體作為約束條件，進(jìn)行協(xié)同隨機(jī)模擬。本次研究采用密井網(wǎng)區(qū)波阻抗屬性體作為第2 變量，對(duì)沉積微相進(jìn)行約束，采用多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)隨機(jī)模擬的方法，建立水下分流河道沉積相模型。

從模擬結(jié)果（見(jiàn)圖2）來(lái)看，應(yīng)用多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)，能較好地反映不同寬度河道在平面上的相對(duì)位置關(guān)系。模擬結(jié)果考慮了河道寬度的不確定性問(wèn)題，再現(xiàn)了研究區(qū)81-92 單元不同水下分流河道寬度條件下彎曲、多分岔、砂體橫向變化快的特點(diǎn)。該結(jié)果模型，既忠實(shí)于井信息，又實(shí)現(xiàn)了訓(xùn)練圖像的結(jié)構(gòu)性，因此具有較高的可靠性。

圖2 不同訓(xùn)練圖像條件下沉積微相隨機(jī)模擬結(jié)果

3 水下分流河道寬度分析

由于開(kāi)發(fā)區(qū)存在一部分對(duì)子井，可以在不同河道寬度訓(xùn)練樣本條件下的模擬結(jié)果上再虛擬一些對(duì)子井，通過(guò)統(tǒng)計(jì)其鉆遇河道的概率情況，然后與實(shí)際對(duì)子井資料進(jìn)行對(duì)比，從而確定水下分流河道的常見(jiàn)寬度。

3.1 虛擬對(duì)子井設(shè)置

區(qū)內(nèi)基礎(chǔ)井網(wǎng)為300 m×300 m 的規(guī)則井網(wǎng)，根據(jù)實(shí)際對(duì)子井分布情況，對(duì)基礎(chǔ)井網(wǎng)的每口井分4 個(gè)方向設(shè)置了8 口50 m 井距的虛擬更新井（見(jiàn)圖3），與原實(shí)鉆井配對(duì)成8 對(duì)虛擬對(duì)子井。在進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)時(shí)，每個(gè)對(duì)子井方向的2 口虛擬更新井，每次只允許1 口與對(duì)應(yīng)實(shí)鉆井進(jìn)行配對(duì)，統(tǒng)計(jì)其鉆遇河道的情況。即N 與O 井配成對(duì)子井統(tǒng)計(jì)其鉆遇情況時(shí)，S 井不參與統(tǒng)計(jì)。

圖3 虛擬對(duì)子井設(shè)置示意

3.2 對(duì)子井鉆遇水下分流河道情況

研究區(qū)內(nèi)目前尚無(wú)小井距密井組，不能采用密井組解剖提取法確定河道的寬度。但區(qū)內(nèi)存在99 對(duì)井距為50 m 左右的對(duì)子井，本次研究對(duì)這些對(duì)子井的水下分流河道鉆遇情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。以區(qū)內(nèi)水下分流河道較為發(fā)育的81-92 單元為例，通過(guò)對(duì)99 口對(duì)子井的沉積微相研究，按結(jié)果分4 種方向進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（見(jiàn)表1）。結(jié)果表明，若對(duì)子井鉆遇河道，NS 向?qū)ψ泳@遇同一河道的比例較高，其次為近NE—SW 向?qū)ψ泳?，這與沉積區(qū)物源方向?yàn)镹NE 向的認(rèn)識(shí)一致。

表1 研究區(qū)所在油田不同方向?qū)ψ泳@遇分流河道情況

3.3 水下分流河道寬度概率分布

采用不同訓(xùn)練圖像和100 個(gè)隨機(jī)種子，對(duì)研究區(qū)水下分流河道各進(jìn)行了100 次的隨機(jī)模擬，分別統(tǒng)計(jì)不同對(duì)子井方向的水下分流河道鉆遇情況的概率 （見(jiàn)表2）。由表2可知，鉆遇率數(shù)據(jù)與平均鉆遇率具有一定的標(biāo)準(zhǔn)偏差，這說(shuō)明河道鉆遇情況具有不確定性。但是，河道寬度為120 m 和160 m 時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)偏差較小，一般小于0.2，其結(jié)果較為可信。通過(guò)與實(shí)際對(duì)子井鉆遇情況對(duì)比，發(fā)現(xiàn)河道寬度在120 m 時(shí)，虛擬對(duì)子井鉆遇情況的鉆遇率平均值與實(shí)際鉆遇概率基本一致。同時(shí)由鉆遇概率分布（見(jiàn)圖4）可以看出，各向的虛擬對(duì)子井鉆遇率基本呈正態(tài)分布，其結(jié)果遵循統(tǒng)計(jì)學(xué)原理。

表2 不同訓(xùn)練圖像條件下100 次隨機(jī)模擬鉆遇率

從地質(zhì)上對(duì)該區(qū)塊開(kāi)展了井震結(jié)合預(yù)測(cè)研究，主要以波阻抗反演指導(dǎo)繪制井震結(jié)合相帶圖為主。通過(guò)提取該區(qū)塊井震結(jié)合預(yù)測(cè)結(jié)果，河道寬度基本定為80～150 m，以120 m 河道寬度居多。其結(jié)果與本次研究較為符合，因此可以確定研究區(qū)內(nèi)河道寬度為120 m。

圖4 120 m 河道寬度時(shí)各向?qū)ψ泳@遇同一河道概率分布

4 結(jié)論

1）運(yùn)用多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)，以“訓(xùn)練圖像”代替變差函數(shù)，可以模擬刻畫(huà)地質(zhì)體復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)與幾何形態(tài)。在三角洲前緣相沉積區(qū)，采用不同河道寬度制作“訓(xùn)練圖像”，可對(duì)水下分流河道進(jìn)行精細(xì)描述，包括河道的平面形態(tài)描述及不同井網(wǎng)鉆遇微相組合概率統(tǒng)計(jì)，有助于指導(dǎo)油田開(kāi)發(fā)中制訂更加合理的開(kāi)發(fā)方案。

2）根據(jù)基礎(chǔ)井網(wǎng)中每口井4 個(gè)方向虛擬對(duì)子井鉆遇河道的情況，利用多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)隨機(jī)模擬結(jié)果與對(duì)子井鉆遇河道的鉆遇情況進(jìn)行對(duì)比，可以確定河道的寬度，為儲(chǔ)層精細(xì)非均質(zhì)性研究提供了基礎(chǔ)。

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