大港滩海地区少井多参数地质建模技术研究

2015-12-29徐芳,张文旗,窦松江等

延安大学学报（自然科学版） 2015年1期

大港滩海地区少井多参数地质建模技术研究

徐芳1，张文旗1，窦松江2，江艳平2，周连敏2

(1.中国石油勘探开发研究院，北京100083；2.中国石油大港油田勘探开发研究院，天津300280)

摘要：大港滩海地区为平台式钻井，以大斜度/水平井进行开发，钻、测井资料少。该区断层多而复杂，构造起伏大，储层横向变化快，钻井风险大。本文基于研究区构造特征、沉积特征等，利用地震解释成果及井数据依次建立断层模型、构造模型；将地震属性、地震反演等成果作为第二变量，充分应用有限的井资料，采取逐级约束、逐级控制的方法，从泥质含量模型到岩相模型，再到沉积微相模型，进一步到孔隙度模型，最后到渗透率模型，最终完成了地质模型的建立。同时利用地震数据体空间检验、剖面检验等多种方法检验地质模型，确保了模型的准确性。该套少井多参数联合地质建模技术解决了井资料匮乏带来的难题，所建立的地质模型为提高钻井成功率提供保障，为油藏数值模拟提供基础。

关键词：地震属性；地震反演；多级相控；地质建模；模型检验

中图分类号：TE319

文献标识码：A

文章编号：1004-602X(2015)01-0064-04

收稿日期：2014-12-10

作者简介：徐芳(1983—)，女，山东新泰人，工程师，中国石油勘探开发研究院博士研究生。

Abstract：Well drilling is based on the platform, and the type of wells is mainly of high angle of shallow sea area in Dagang oilfield. Therefore,the drilling and logging data is limited.There are many faults, which leaded to the complicated structure.The reservoir changes so fast that the risk of drilling is increased. Based on the structure and sedimentary features,the fault and structure model are set up with the seismic interpretation and well data.The step by step controlling method is adopted.VSH model is set up controlled by seismic data or seismic inversion result,and lithology model controlled by VSH model,microfacies model controlled by lithology model,and porosity model controlled by microfacies model,and permeability model controlled by porosity model.In the process limited well data is applied adequately.Meanwhile,the model is examined by seismic data in 3D space,etc.This method of multi-parameters combination geological modeling technique solves the problem caused by lack of well data.The geological model can increase the success rate of drilling and provide the basic data cube for reservoir numerical simulation.

近年来，三维地质建模技术发展迅速并日趋成熟，许多学者在改进三维地质建模方法及提高地质建模精确度方面进行了大量的研究，并取得了一系列研究成果[1-8]，主要体现在多学科综合、不同建模方法的耦合、数学方法的改进等方面。针对井资料匮乏、构造复杂及储层变化快的油藏，如何利用有限的资料建立高精度的地质模型，仍旧是研究的重点与难点。因此，本文以大港油田滩海地区为例，整合不同类型、不同来源数据，包括地震解释、地震属性、地震反演等成果、有限的钻、测井等资料，采取逐级约束、逐级控制的方法，开展了少井多参数地质建模技术研究，以解决井资料匮乏带来的难题，确保地质模型的准确性。

1研究区概况

大港油田滩海地区位于0-5 m水深线内，埕宁隆起向歧口凹陷过渡的斜坡部位。构造起伏较大，受张东、海四、赵北、羊二庄及羊二庄南5条主干断层控制，断层呈近东西走向，形成向北节节下掉的断阶构造。其中埕海一区宏观上为一被断层复杂化的背斜构造，构造面积为23 km2，区内发育有25条断层；埕海二区是在潜山背景上长期继承发育的大型背斜构造，被东西走向的张东断层分割为南北两个断鼻圈闭，构造面积75 km2，区内发育有80条断层。主要含油层系为明化镇组、馆陶组及沙河街组，储层类型多样，包括曲流河、辫状河及扇三角洲等。限于特殊的地理位置，该区为平台钻井，采用大角度斜井进行开发，井网密度小，井控程度低，其中一区沙河街组共完钻44口井(13口大斜度/水平井)，二区共完钻35口井(12口大斜度/水平井)，且水平井多采用随钻测井，仅测得自然伽马及电阻率曲线，测井资料非常少，难以满足精确地质建模的需要。

2少井多参数地质建模技术研究

2.1　构造建模

构造模型包括断层、构造层面及地层模型，在三维空间内描述地层的构造特征，同时又为储层属性模型提供基本框架，因而，建立精细的构造模型是三维地质模型精度的重要保障。

(1)断层建模

精确的断层模型是精确构造模型的基础，对于断层多且复杂、地层起伏较大的埕海油田，需要特别注意断层的平面和空间组合关系。根据地震解释断层polygon，按照断层级次大小，依次建立断层模型。同时，对于过井断点的断层，以井资料确定的断点来控制断层Pillar的准确位置(图1)，如WH1y井断失Es1x5小层，利用该断点对所建立断层面进行调整从而实现井断点对断层位置的精确标定。最后，根据地震解释成果将所建立的断层模型进行组合。综上所述充分利用地震解释成果及井点资料等井震结合、断点落实，对断层进行空间定位进而建立研究区断层模型。

(2)构造层面建模

图2　过井地层剖面

密集的断裂系统使构造更加复杂化，在建立构造层面模型时，除了考虑地震解释层面和井点分层数据外，还需要充分注意研究区构造特征、沉积特征以及地层接触关系。如埕海二区为大型背斜构造被东西走向的张东断层分割为南、北两个断鼻，断鼻北部发育一组北东东走向及东西走向的次级断层，又进一步将两个断鼻分割成多个断鼻或断块。在沉积特征上，地层厚度北厚南薄，且向南逐渐发生超覆，缺失沙二下油组地层。因此，首先根据地震解释成果及井点分层数据，利用超覆型地层接触关系进行层面内插，并针对插值的异常点，对断层模型及构造层面进行反复调整，从而建立小层构造层面模型，其次，在各单砂层等厚图的约束下，继续对每个小层内的单砂层顶面构造进行精细模拟，最终建立研究区完整的构造层面模型，进而得到地层模型(图2)。

2.2　沉积微相建模

沉积微相的空间展布控制着储层的发育规模及储层质量的优劣，是储层属性建模至关重要的一项因素。然而，研究区钻、测井资料少，井间沉积微相的预测准确性受到限制，因此，要充分利用有限的井资料，必须采用逐步控制——多级“相控”方法，即首先利用泥质含量开展岩相空间展布模拟研究，进而在岩相模型基础上采用“相控”沉积微相建模，以降低模拟过程中的不确定性因素。

(1)变差函数分析

表1　变差函数分析结果(泥质含量)

变差函数是随机模拟的核心参数，是区域化变量空间变异性的一种度量，其分析结果可反映单砂体储层参数在某一方向上的变化性，从而达到预测储层参数的目的。为求取稳健的变差函数，必须消除可能存在的奇异值、混合分布和漂移带来的影响[9]，即通过正态变换等方法将数据进行预处理。利用处理后的不同属性参数，根据砂体的展布特征与发育规模，不断调整不同方向上的滞后距、容忍角、搜索半径等参数进行变差函数拟合，最终得到每个单砂体的主变程、次变程、垂向变程以及方位角，并将结果应用到后续的各项储层参数模拟中。下表是根据泥质含量数据进行的变差函数分析结果(表1)。

(2)地震资料约束下的岩相建模

在进行岩相建模时，除充分应用井资料以外，还需要借助于地震资料研究成果，包括不同地震属性、地震反演等，对井间岩相展布进行预测。例如，针对埕海二区，选取地震反演结果作为第二变量对泥质含量模拟进行约束，并采用合理的泥质含量大小对泥质含量模型进行截断即可得到地震资料约束下的岩相模型。

(3)沉积微相建模

目前常用的相模拟方法主要有基于目标、截断高斯、序贯指示等方法[10]。埕海一区沙河街组为扇三角洲沉积，物源近，砂体快速堆积，非均质性强；埕海二区沙河街组为三角洲前缘沉积，处于河流和湖水的剧烈交锋带，沉积作用活跃，主要的沉积微相有水下分流河道、河口坝和远砂坝、分流间湾、前缘席状砂等，水下分流河道在湖水的作用下不断分叉、加宽，砂体规模整体上较大，但内部变化迅速。而序贯指示模拟方法综合了指示克里金和序贯模拟算法，适用于模拟各向异性地质现象，因此，本文基于前述岩相模型，采用“多级相控”方法，在不同岩相内部采用序贯指示方法对沉积微相空间展布进行模拟。

2.3　储层属性模型

图3　三维渗透率模型

储层属性模型主要是指孔隙度和渗透率分布模型，然而由于多数大斜度井没有进行孔隙度测井，在建立储层属性模型时资料更加匮乏。考虑到泥质含量与孔隙度存在负相关，因而，应用变差函数分析结果，将泥质含量作为协变量，在不同沉积微相的控制下，采用协同克里金方法进行孔隙度模型的建立。同时利用渗透率与孔隙度的相关性，将孔隙度模型作为协变量建立渗透率模型(图3)。采取这种“泥质含量约束孔隙度、孔隙度约束渗透率”的逐步约束方式，降低了匮乏的井资料导致的模型的不确定性，提高了储层参数模型的准确性。

3模型检验及应用

对所建立的地质模型进行评价与检验是建模过程中的关键而必要的环节[11]。以下阐述本文采用的模型检验方法及模型的实际应用。

(1)地震数据体空间检验

在三维空间内利用三维地震数据体切取不同方向地震剖面，对断层的空间位置及构造层面进行检验，并进一步精细调整以确保构造层面的准确性。

(2)剖面检验

根据构造层面模型可得到地层模型，并抽取过井剖面，从剖面上可检验断层组合以及地层接触关系，从而对异常点进行调整。

(3)网格精度检验

考虑到计算机运算量的限制以及目前油藏数值模拟对地质模型网格的需求，当网格化后储层属性的包络线与原始曲线基本吻合，即可说明模型的垂向网格精度比较可靠。

(4)统计学检验

将所建模型的数据以及井上原始数据分别进行直方图统计，并对比两者的分布规律，如果模型与井上原始数据直方图的峰值及分布区间相似，则表示所建模型符合地质统计规律，精度较高，否则，认为该模型的精度较低。

(5)模型应用

图4　W5断块某设计井孔隙度剖面

应用地质建模成果，可以预测设计新井岩性、孔隙度、渗透率、泥质含量等储层参数。根据建立的新井岩性及物性剖面，预测可能钻遇的地层、储层及其物性情况，为钻井设计提供直观的依据。例如，根据模型提取W5断块某设计井过井剖面，该井设计目的层为Es2x1小层，水平段长约296 m，钻遇砂体垂厚12 m，储层物性相对较好，平均孔隙度为10%，平均渗透率为23.5×10-3μm2(图4)。另外，所建立的地质模型可为油藏数值模拟提供基础，进而开展油藏开发动态的历史拟合研究，确定地下油、气、水运动规律及剩余油分布情况，为方案制定及调整提供依据。

4结论

本文基于滩海地区钻、测井资料少、断层多而复杂、构造起伏大、储层变化快的特点，采用少井多参数联合地质建模技术完成了该区地质模型的建立。(1)利用地震解释断层及断点数据，结合断层的平面及空间组合关系，按照断层级次大小，依次建立了断层模型；(2)在构造特征及沉积模式的指导下，利用地震解释构造层面及分层数据等，建立构造模型；(3)在地震属性、地震反演等成果的约束下，应用有限的井资料，从泥质含量模型到最终的储层物性模型采取逐级控制方法，完成了地质模型的建立。(4)同时采用地震数据体空间检验、剖面检验等多种方法对模型进行检验，以确保其准确性。该技术解决了井资料匮乏导致的难题，所建立的地质模型为提高钻井成功率提供了保障，为油藏数值模拟提供了基础。

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