多点地质统计学建模方法在复杂叠置样式砂体表征中的应用

丁 芳，陆 嫣，段冬平，刘英辉，黄 鑫，陈 波，陈 晨

(中海石油(中国)有限公司上海分公司，上海 200335)

多点地质统计学建模方法在复杂叠置样式砂体表征中的应用

丁 芳，陆 嫣，段冬平，刘英辉，黄 鑫，陈 波，陈 晨

(中海石油(中国)有限公司上海分公司，上海 200335)

在分析常规建模方法优劣势的基础上，提出在研究区试用多点地质统计学建模方法，重点对砂体的叠置样式进行了研究，据此对训练图像的来源和使用方法进行分析研究，并根据沉积相接触关系、相比例、泥岩含量等参数选择出最佳训练图像，应用在研究区建立沉积相模型。应用2种方法对模型进行了验证，效果表明该方法对复杂叠置样式的砂体相建模具有较明显的优势。

多点地质统计学 砂体表征 叠置样式 接触关系 训练图像

基于象元以变差函数为工具的建模方法是目前储层非均质性模拟和不确定评价的常用方法。但是该方法仅考虑空间中两点的相关性，对于海上油田，钻井资料少，测井资料有限，用于计算变差函数的点很少，不能很好地再现复杂的空间结构和几何形态[1-3]。基于目标的方法可以再现目标体的几何形态，每类具有不同几何形状的目标均需要有特定的一套参数(如长度、宽度和厚度等)，而对于复杂几何形态，该方法灵活性较差，参数化较为困难。针对上述两类传统方法的局限性，多点地质统计学建模方法应运而生并得以研究和发展[2,4]，该方法综合基于象元和基于目标算法的优点[5-7]，将不同类型的数据通过训练图像反映在储层模型中，为了表征出空间中一点处的沉积微相类型，该方法利用该点附近的若干个已知数据对训练图像进行扫描和比对，综合测井数据，沉积相垂向比例以及沉积相的概率分布等信息，获得各种沉积微相在空间中分布的统计量，在少井的区域降低井间相分布的不确定性，进而完成整个区域内各点处沉积微相的随机模拟。本文将该方法应用到海上油气田，以CX油田H4层为例，对三角洲相储层进行多点地质统计随机建模。

1 研究区概况

CX油田位于XH凹陷中央背斜带南部，是一个北北东走向的大型反转背斜，后期被两条近东西向的正断层切割成南北两块，中间为一小地堑。CX油田生产主力为HG组，在始新世末期，陆架盆地整体抬升，海水退出，结束了XH凹陷始新世半封闭海湾沉积环境。渐新世时，XH凹陷主要为陆相的三角洲-湖泊沉积环境。CX油田HG组研究层位为三角洲前缘沉积。

CX油田H4组含油气砂体主要为三角洲前缘的水下分流河道，河道侧缘和河口坝沉积，其中水下分流河道测井曲线表现为“箱型”或“钟形”，河口坝表现为“漏斗状”，河道侧缘多呈孤立指状，砂地比30%～40%，砂体较薄且横向上变化较快，开发井钻后证实油田范围内砂体局部尖灭，砂体厚度1.7～5.4 m，横向连通性差。

2 多点地质统计随机建模实例

2.1 训练图像

训练图像的建立是多点地质统计学建模方法的成功关键，其本身是一个地质模式，能够表达实际储层空间结构和几何接触关系[8-9]，是一种先验的地质概念，不必忠实于储层内井点的信息，因此训练图像的建立可以通过现代沉积模拟，或类比储层模拟，或研究人员勾绘的沉积微相图来获取，本文通过对研究区的单井的测井相、砂体的叠置样式以及模式图勾绘了研究区的沉积微相图，并以此作为本次研究训练图像的来源。

(1)砂体叠置样式

本次研究对砂体叠置样式进行了分析，综合参考曲线形态、高程差、砂体厚度和砂体动态反映，对不同砂体的叠置样式进行刻画。H4剖面上识别出两种叠置样式。

过CX-A7井、CX-A5井、CX-A6井进行砂体剖面分析(图1)，曲线上识别出伽马曲线呈现箱型或钟形的测井相，从图中可明显的划分出4个期次河道，期次1主要是在CX-A7井发育主河道，CX-A5井表现出河道侧缘的特征。经过短期的静水期，期次2水道开始发育，在期次2河道的基础上发生了侧向迁移，主体部位位于CX-A6井，经过一个较长时间的无水或弱水沉积，期次3河道开始出现并达到鼎盛时期，主体部位位于CX-A6井和CX-A5处，考虑到CX-A7井和CX-A5井井距为1 314 m，且两口井都位于主体部位，判定这两支河道是独立沉积(图1a)。从剖面上很直观地识别出大量的河道和河道侧缘砂体叠置，以上分析可得出E3h4的主要砂体叠置样式为孤立式和叠加式，河道主体部位砂体较厚，岩性较纯，大约5～10 m，河道侧缘部位砂体厚度较薄，仅沉积1～2 m砂体，砂体不纯，还间断有泥质沉积。图1b反映了河道和河口坝复合砂体，砂体规模较大，CX2井和CX-A7井距544 m，两种砂体在横向上以线接触为主。

图1 E3h4层砂体内部叠置样式

(2)沉积微相

从不断变化的测井曲线形态组合来看，H4层湖面不断地变化，发育河道沉积、河口坝沉积以及河道和河口坝复合砂体沉积，整个过程主要经历了三个水位变化时期，在低水位时期向陆方向，水动力较强，以发育河道为主；高水位域向蓄水体以河口坝为主；过渡区以河道和河口坝复合相为主。H4层沉积演化模式见图2。

结合前述测井相、砂体叠置样式和沉积演化等分析，绘制了H4层沉积微相图(图3)，分支河道呈狭长条状，CX2井、CX-A7井、CX-A8井和CX-A6分属不同的分支河道，砂体之间为河道侧缘沉积，物性相对较差，连通性较弱，基本属孤立砂体，从平面上可以看出，横向相变较快，表现出相之间的一个连续性和变异性。该沉积微相图即是训练图像的来源。

图2 沉积演化模式

图3 CX油田H4层沉积微相图

2.2 模拟结果

基于前期的沉积微相图，本文通过设置不同的搜索半径，根据实现结果，不断地优化参数，调整搜索半径，使模拟结果能符合训练图像中各相的比例，本文生成了3个实现，并考虑各微相所占的比例，各微相可能存在的长度、宽度和厚度范围，各微相组合规律与地质认识的对应性等因素，优先出实现2的参数为最符合研究区真实情况，最后采用Snesim算法扫描训练图像，求取各模拟点的条件概率函数，获取各沉积微相类型的空间展布[10-12]。图4是H4组的模拟实现，从图中可以看出，多点地质统计学建模方法完全忠实于井点信息，沉积微相的几何形态和空间展布与训练图像相符，井点主要钻遇河道和河口坝砂体，河道侧缘砂体遍布整个研究区，其中单井钻遇的河道基本呈孤立式分布，不是来自同一条河道；河道和河口坝呈线接触的叠加样式，各微相之间的接触关系与地质认识也一致。CX2井和CX-A7井靠河道侧缘砂体连通，物性较差，在物性上看，砂体是孤立的。由于Snesim方法存在不连续性的特点，在模拟完之后可通过人机交互的方法进行相应处理。

3 模型验证

为了确保该三维模型的准确性，验证模型的可靠性非常重要。本次工作从2个方面来验证模型的可靠性：一是储量拟合，二是油田生产动态拟合。

储量拟合是一种检验模型准确与否的重要依据。应用多点地质统计学建模方法建立沉积微相后，在此基础上建立了孔隙度、渗透率、含水饱和度以及NTG模型。应用容积法计算CX油田实际原油储量与拟合原油储量，相对误差4.50%；实际天然气储量与拟合天然气储量相对误差3.14%。误差在油藏数值模拟允许范围之内。

油田生产动态拟合是对模型检测比较关键的一个环节，为了验证模型的可行性，本次拟合工作包括了单井的气油比和地层压力进行拟合。本次研究工作对比两种不同建模方法的效果，以多点地质统计学建模方法和序贯指示建模方法建立的相为基础，搭建后期物性模型，对生产井进行了拟合效果对比，在这2种方法中对部分井修改了垂向渗透率和传导率后有比较好的拟合，但是应用序贯指示方法的部分井不管如何修改参数，拟合效果都不尽如人意，如图5所示。据分析，应用序贯指示方法随机模拟不能较好地表征出不同沉积微相的砂体叠置关系连续性，导致在油藏数值模拟过程中部分井无法拟合。

通过上述2个方面对模型的检验说明：应用多点地质统计学方法表征复杂叠置关系的砂体效果较好，可信度高，可以为下一步预测剩余油气分布模拟工作提供可靠的模型。

图4 多点地质统计学建模方法的实现

(a) (b)

图5 两种不同建模方法的生产效果拟合

(a)为多点地质统计学建模方法生产效果 (b)为序贯指示建模方法生产效果

4 结论

(1)通过对测井相分析，研究区发育水下分流河道、河道侧缘和河口坝等微相类型。并对砂体的叠置样式进行了刻画，主要存在叠加式和孤立式两种类型，由此得到CX油田H4的沉积模式，并勾绘了沉积微相图，该结果作为训练图像的来源能更真实地反映砂体的展布情况。

(2)多点地质统计学方法不仅可以忠实于井点数据，而且可以在使用的训练图像中加入地质概念，从而对随机模型进行地质约束，模拟结果可以更好地展现水下分流河道、河道侧缘和河口坝砂体的空间分布规律以及几何接触关系。

(3)结合实际油气田资料建立具有定量特征的训练图像，不仅实现了对井点资料的充分拟合，还很好地再现了储层的几何形态，模拟效果表现良好。因此多点地质统计学建模方法在CX油田的应用是成功的，其经验对东海盆地其他类似油田也具有借鉴意义。

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[2] 吴胜和，李文克.多点地质统计学-理论、应用与展望[J].古地理学报，2005,7(1):137-144.

[3] 尹艳树，吴胜和.储层随机建模研究进展[J].天然气地球科学，2006,17(2):210-216.

[4] Andre G.Journel.Geostatistics:Roadblocks and Challenges[J].Quantitative Geology and Geostatistics，1993(5)：213-224.

[5] Liu Yu hong.Using the Snesim program for multiple point statistical simulation [J].Computers & Geosciences,2006,32:1544-1563.

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[8] 李少华，尹艳树，张昌民.储层随机建模系列技术[M].北京：石油工业出版社，2007：55-68.

[9] 段冬平，侯加根，刘钰铭，等.多点地质统计学方法在三角洲前缘微相模拟中的应用[J].中国石油大学学报(自然科学版)，2012,36(2):22-26

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(编辑 王建年)

《苏北高精度三维地震勘探方法适应性研究》获局科技进步奖一等奖

江苏油田自2007年部署第一块高精度三维起，在高邮、金湖共完成多块高精度三维地震采集，依托高精度资料落实了一大批圈闭，确保了油田年度储量任务的完成。但有部分高精度三维实施后取得的效果不尽如人意，且对于不同区带高精度地震的适应性问题未进行过系统的研究。因此在2013年设立了《苏北高精度三维地震勘探方法适应性研究》研究项目。

经过两年的研究，首先建立了苏北高精度三维成像品质评价标准及高精度三维观测方法定量评价体系；其次完成了高精度三维适应性分析，确定高精度三维针对不同地质目标的采集模板，以及具体采集和处理对策；最后形成了适合江苏探区特色的深凹带隐蔽油藏、斜坡带火成岩区两大处理技术序列。

项目研究成果有着广阔的应用前景，一方面可以指导江苏油田高精度三维的采集设计，明确针对地质目标的观测系统参数，在2016年三河、新街两块高精度三维采集处理中进行了推广应用，获得了较好效果；另一方面在资料处理中，针对不同的地质构造，确定不同的处理技术措施，提高重复处理资料成像效果，改善隐蔽油藏的识别精度，共完成6块高精度三维的资料生产性处理，均取得了较好的勘探效果。利用高精度资料共实施钻井68口，32口井取得成功，钻井成功率48%，提交了相应的三级石油地质储量。项目组圆满地完成了项目研究内容，该课题获得局2016年科技进步奖一等奖。

(刘立民)

Complex superimposition type sandbody characterized by multiple-point geostatistics modeling method

Ding Fang，Lu Yan，Duan Dongping，Liu Yinghui，Huang Xin，Chen Bo，Chen Chen

(ShanghaiBranchofCNOOCLtd.,Shanghai200335,China)

Based on the analysis of the merit and demerit of conventional modeling methods,a multiple-point geostatistics modeling method was proposed in the research area.The study was focus on the superimposed style of sandbody.On the above base,it was studied on the source and application method of training images.And then according to the contact relationship of facies,facies ratio,shale content,etc.,the best training image was chosen.Finally,a deposition model was established in the research area.The accuracy of the model was verified by two methods including reserves fitting and production performance fitting.The results showed that this method has more obvious advantages in characterizing the complex superimposed style sand body.The method was applied in CX Oilfield for the first time and can provide reference for the similar oil-gas field in East Sea.

multiple-point geostatistics;sand body characterization;superimposed style;contact relationship;training images

10.16181/j.cnki.fzyqc.2017.01.007

2016-06-13；改回日期：2016-10-18。

丁芳(1986—)，女，博士，研究方向为开发地质。电话：13761437965，E-mail：dingfang2@cnooc.com.cn.

国家科技重大专项《东海厚层非均质性大型气田有效开发关键技术》2016ZX05027004。

TE321

A