致密砂巖油氣藏儲(chǔ)層建模技術(shù)方案及其應(yīng)用

張祥玉+時(shí)晨+鄭鋒

摘要：本文在回顧儲(chǔ)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(chǔ)層建模方案，通過在致密砂巖油氣藏儲(chǔ)層建模中的實(shí)施和應(yīng)用，證實(shí)了該方案的可行性和有效性。

關(guān)鍵詞：致密砂巖油氣藏；儲(chǔ)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(chǔ)集層中，一般要經(jīng)過特殊作業(yè)才有開采價(jià)值，其中的致密砂巖油儲(chǔ)層往往與烴源共生、互層或者緊鄰。對(duì)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(chǔ)層地質(zhì)模型，進(jìn)而對(duì)儲(chǔ)層非均質(zhì)性進(jìn)行精細(xì)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(diǎn)。

2儲(chǔ)層建模方法原理

儲(chǔ)層建模是在三維空間對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行定量化研究并建立三維定量化模型的一個(gè)過程，以對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行多學(xué)科一體化、三維定量化及可視化的預(yù)測(cè)與描述。儲(chǔ)層模型可分為兩大類：儲(chǔ)層離散變量（如沉積微相、巖相、裂縫、流動(dòng)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(chǔ)層模型需要采用一定的數(shù)學(xué)框架來進(jìn)行不同類型數(shù)據(jù)的整合，數(shù)學(xué)框架的變動(dòng)也往往是儲(chǔ)層建模技術(shù)獲取重要進(jìn)展的出發(fā)點(diǎn)。多數(shù)儲(chǔ)層建模技術(shù)采用的數(shù)學(xué)框架是地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)，其有四個(gè)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(jī)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(jī)變量的概率分布函數(shù)模型并對(duì)未知空間隨機(jī)變量賦予數(shù)學(xué)期望：隨機(jī)模擬技術(shù)以克里金技術(shù)得到的隨機(jī)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(duì)未知空間隨機(jī)變量賦值（多個(gè)實(shí)現(xiàn)）。由于傳統(tǒng)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)空間變異結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建是在空間兩點(diǎn)相關(guān)性的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，其又被稱為“兩點(diǎn)”地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)。

3致密砂巖油氣藏儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(shí)間域有一個(gè)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(chǔ)層沉積學(xué)分析，結(jié)合地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)手段（地震屬性分析和儲(chǔ)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(chǔ)層參數(shù)地質(zhì)知識(shí)庫(kù)，并建立對(duì)巖性、孔隙度等儲(chǔ)層參數(shù)較為敏感的地震約束信息庫(kù)。

（3）建立較為可靠的速度場(chǎng)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(kù)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(zhǔn)確歸位。

（4）在儲(chǔ)層地質(zhì)知識(shí)庫(kù)基礎(chǔ)上，開展基于鉆、測(cè)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(kù)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(chǔ)層地質(zhì)知識(shí)庫(kù)基礎(chǔ)上，在鉆、測(cè)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(chǔ)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(kù)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(gè)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(jìn)行簡(jiǎn)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(cè)井?dāng)?shù)據(jù)相應(yīng)的樣品點(diǎn)過少，地震約束信息對(duì)太細(xì)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(jì)。除地質(zhì)知識(shí)庫(kù)巳有信息外，需要統(tǒng)計(jì)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(duì)不同方法的熟稔程度和研究區(qū)的資料基礎(chǔ)進(jìn)行遴選，相關(guān)的方法測(cè)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(shí)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(yàn)證井進(jìn)行檢驗(yàn)等辦法。在實(shí)際工作中，直方圖近似和預(yù)留驗(yàn)證井進(jìn)行檢驗(yàn)使用的比較多，而模擬前后變差函數(shù)模型近似因計(jì)算時(shí)間過長(zhǎng)，在實(shí)際中應(yīng)用較少。優(yōu)選得到的相模型除作為儲(chǔ)層建模成果外，也是按照相控原則開展連續(xù)型儲(chǔ)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(chǔ)層地質(zhì)、地球物理?xiàng)l件要求儲(chǔ)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(shí)踐證明，本文以此為依據(jù)制定的儲(chǔ)層建模技術(shù)方案是行之有效的。

2.儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)和儲(chǔ)層建模之間需要地質(zhì)概念模型作為連結(jié)紐帶，先驗(yàn)的地質(zhì)概念模型量化結(jié)果是儲(chǔ)層地質(zhì)知識(shí)庫(kù)。先驗(yàn)認(rèn)識(shí)的量化過程不僅使地質(zhì)認(rèn)識(shí)進(jìn)—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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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。