高精度构造模型在密井网储层预测及剩余油挖潜中的应用

汪益宁，何晓君，桂 琳，唐启银，冯 敏，杨鹤红，曹淑慧

(1.振华石油控股有限公司，北京100031;2.青海油田测试公司，青海茫崖816499;3.青海油田 采油一厂，甘肃 敦煌736202;4.青海油田 采油二厂，甘肃 敦煌736202;5.大庆油田 第四采油厂，黑龙江 大庆163511;6.大庆石化职业技能鉴定中心，黑龙江大庆163318)

随着勘探开发的深入，目前国内大型陆上油田基本都处于开发中后期，井网密度大，储层预测及描述的重点和难点在于井间，进一步刻画井间砂体的连通关系是储层预测的主要任务。地震信息具有横向高密度采样的优势，在密井网区井间储层精细刻画中发挥越来越大的作用。地震反演技术是地震储层预测的核心技术，该方法以井震匹配性为基础，通过数学运算生成砂体的三维模型。密井网条件下常用的地震反演方法有3种，稀疏脉冲反演方法、测井属性反演方法及地质统计学反演方法，而高精度的构造模型是3种地震反演方法的前提条件，模型的精度影响着最终反演储层预测的效果，因此，如何建立高精度的地震反演构造模型显得尤为重要［1-4］。

构造模型一般由层位和断层两部分组成，目前在密井网条件下建立地震反演构造模型存在2个难题:一是井网密度大，地震解释层位与钻井层位常常存在不一致现象，导致预测结果在地质解释应用时存在“串层”误差;二是建立构造模型时，很少考虑断层的存在，对断层附近层位只是简单地拉平，没有进行层位与断层的交切处理，导致断层区域储层预测精度下降，而断层区域是密井网条件下重要的剩余油潜力区，影响油田挖潜措施的效果。

针对上述不足，开展了密井网条件下建立高精度构造模型的方法研究，用以约束整个反演运算流程，提高井间和断层区域的储层预测精度，指导密井网区剩余油挖潜。

1 井震结合建立层位

1.1 常规地震解释与钻井分层的误差分析

常规地震解释层位以合成记录为基础，利用测井曲线与子波褶积形成合成地震记录，然后通过与井旁地震道的波形对比调整时深关系，按照地震极性进行横向追踪层位［5］。但从图1所示的单井分析可以看到，解释追踪的层位与钻井分层存在误差。原因之一在于，地震的极性是波阻抗的界面，反映的是岩性、孔渗物性和流体等综合因素的变化，而钻井分层一般按照测井曲线的岩性界面划分，二者本身存在不一致性;原因之二是平面储层分布具有非均质性，通过地震极性横向追踪得到的平面层位与钻井分层之间存在误差。

图1 井震合成记录标定及解释Fig.1 Calibration and interpretation of well-seismic synthetic record

1.2 井震结合离散光滑插值

离散光滑插值(DSI，Discrete Smooth Interpolation)技术是法国 Nancy大学 J.L.Mallet教授提出的，核心内容是对一个离散化的自然体模型，建立相互之间联系的网络，使网络上的点值满足一定的趋势约束条件，并可通过解线性方程求解［6］。DSI算法被广泛应用于航空航天、汽车制造、机械制造等行业，国内已有多名学者对该算法的应用进行了研究［7-8］，但是在地震及地质建模中，离散光滑插值算法还未见到应用。从DSI技术的方法特点上看，该方法适用于建立密井网条件下层位框架模型，它将井分层当作一系列离散点，地震解释层面作为建立最终层位的趋势约束条件，最终得到忠实于井点分层数据、且井间保留地震解释层面趋势的构造层面。井震结合离散光滑插值具体实现过程如图2所示。

ⅰ.已知地震解释层面与井点分层(A、B、C、D);

ⅱ.计算出井点分层与地震面的距离d1、d2、d3、d4;

ⅲ.按距离进行多点运算，得到平面范围内任意位置处的dx;

ⅳ.将距离dx加到已知地震面上，得到一系列点(地震采样间隔10 m×10 m);

ⅴ.将一系列点进行插值(距离反加权或克里格)，即得到井震结合面。

图3即是利用DSI方法建立的地层，图中还列出了常规地震解释的层位，二者对比可以看到，DSI方法得到的层位在井点处与井符合，井间符合地震的趋势特征，精度远高于常规的地震解释方法。

图2 DSI方法原理示意图Fig.2 Schematic diagram for principle of DSI method

图3 DSI方法解释层位与钻井分层g.3 Interpretation horizon and drilling stratification of DSI method

2 断层构造模型的建立

2.1 断层构造模型及反演误差分析

在常规地震反演过程中，由于反演软件中断层建模过程繁琐、断层模型精确度较低，主流断层建模软件与反演软件不兼容，所以在建立反演构造模型时一般不考虑断层的存在，将断层附近层位进行简单拉平(图4(a))，与真实地下情况不符，导致断层区域砂体预测精度低。而地下断层与层位应该是交切关系(图4(b))，真实断层模型约束下的反演利用断面两侧地层数据进行变差函数统计，计算断层两侧数据点之间的相关性，从而使最终预测砂体模型符合真实断层的分布特征，可有效提高砂体预测精度。

变差函数:

2.2 断层构造模型的建立及反演效果分析

建立断层构造模型时，要综合考虑断层与断层、断层与层位之间的交切关系，尤其在过断层面附近必须精细考虑，使断层上、下盘地层的过渡符合实际地质情况。断层面将地层分隔为2个相对独立的地层单元，本文采用局部分区建模方法，分别对断层两侧的地层层面进行三角法插值处理;将地层层面向外拓展，使之与断层面相交，然后根据地层面与断层面的交线、地层层面、断层面建造出封闭的实体模型。局部分区建模方法适用于同沉积断层和大型走滑、倾滑断层，而且建模速度较快，容易在油田推广应用。

图5为反演预测结果剖面，同时列出了常规构造模型下(简单拉平)的反演结果，可见在真实断层模型约束下，断层砂体的展布特征更加真实可信，有利于提高断层区域砂体的预测精度。

图4 不同断层模型建立方法的对比分析Fig.4 Comparison of different fault model establishing methods

图5 不同断层构造模型约束下反演结果Fig.5 Inversion results constrained by different fault structural models

3 应用实例

北一断东区块位于大庆长垣油田北部，目的层为S、P、G，主要断层70～80条，属于三角洲相沉积环境，砂体具有非均质特征［9］，约有1 401口井，平均井网密度120口/km2。2007—2008年，针对北一断东区块进行了高密度地震采集(地震网格10 m×10 m)，并进行了井震结合储层预测技术研究，建立地震反演构造模型，并利用该构造模型进行了地质统计学反演储层预测，精细刻画砂体的展布特征，目的是厘清井间砂体的分布特征，指导研究区剩余油挖潜。

3.1 地质统计学反演

密井网约束地质统计学反演流程如图6所示。首先在构造模型约束下，将区域化变量如声波阻抗、岩性曲线等进行统计分析，获取条件概率分布函数，并从条件概率分布函数中随机地提取分位数，得到随机变量的初始储层模型。对初始模型作正演与原始地震进行反复叠代，满足信噪比的要求，使最终输出的储层三维地质模型能够反演砂体的分布特征［10-12］。

图6 地质统计学反演流程Fig.6 Procedure of geostatistics inversion

3.2 反演构造模型建立

利用井震结合离散光滑插值方法建立了研究区整个S、P、G共8个层位，如图7(a)所示，层位满足井点分层和井间的地震趋势;然后导入全区78条断层，进行断层与断层、层位与断层交切(图7(b))，建立精细的构造模型。

3.3 反演运算及精度评价

在构造模型约束下，输入地震、井数据、子波等数据和参数进行地质统计学运算，得到砂体展布的三维模型(图8(a)所示)。并通过后验井验证，反演结果能够反映砂体的展布特征，特别是井间砂体的连通关系，断层区域的砂体预测结果与实际相符(图8(b))。

3.4 开发应用效果

利用反演结果指导北一断东区块SⅡ—6单元的压裂措施，图9(a)为B1—A21—B1—A22井区的SⅡ—6基于井的沉积微相，B1—A22井为生产井，B1—A21为注水井。原地质研究认为B1—A21—B1—A22井区位于窄小河道末端，二井之间呈单向连通，属于一注一采。然而，通过反演剖面(图9(b))可以看到二井之间位于两期河道的交界，砂体连通关系变差，可判断其注采系统不完善。为了改善储层渗透性能进行压裂，压开砂岩5.8 m，有效3.1 m，压裂后日产油由原来的 3.0 t增至 8.5 t，含水率由原来的90%降至88.2%，展现了良好的剩余油潜力。

图7 井震结合建立层位和构造模型Fig.7 Horizons and structural models established by well-seismic combination

图8 北一断东区块地震反演结果及精度验证Fig.8 Seismic inversion results and precision verification of north 1th fault block

图9 反演结果指导下的B1—A21—B1—A22井区压裂措施Fig.9 Fracturing measures of B1-A21—B1-A22 wellblock guided by inversion results

4 结论

(1)密井网条件下建立反演构造模型时，钻井分层与地震解释层位匹配性差，原因之一是地震的震幅极性是反映波阻抗的界面，而钻井分层一般是根据测井曲线的岩性识别界面进行划分，二者本身存在不一致性;原因之二是平面储层分布不均，通过地震极性横向追踪得到的层位与平面钻井分层之间存在误差。

(2)离散光滑插值方法以及断层的交切处理，可有效提高层位及构造模型的精度，利用该方法建立了北一断东区块S、P、G层位三维构造模型，并用来约束地质统计学反演运算，输出的反演结果能够有效反映井间砂体的连通关系，保证了断层区域砂体的精度，并在实际井区的剩余油挖潜中见到实效。

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