礁滩型碳酸盐岩储层建模方法研究——以塔中62 井区为例

郭军参，张 辉

（中国石化河南油田分公司勘探开发研究院，河南郑州 450048）

目前常用的储层定量评价与建模方法主要应用于碎屑岩储层中，包括多元线性回归、聚类分析、模糊数学、层次分析法、主成分分析法、分形几何学理论等多种数学手段，而在非碎屑岩储层中尝试较少[1-3]。碳酸盐岩储层建模过程中，多以孔隙度作为碳酸盐岩储层评价的唯一标准，并不能真实地反映不同类型储层对流体产出的贡献，结果往往出现评价结果与实际产能状况严重不符的情况，在碳酸盐岩储层建模方面，国内也有一定的探索，利用地震响应模式、地震反演、数学模拟、地震属性提取以及岩溶相控、储集相控等多种方法，为碳酸盐岩储层建模技术提供了新的思路[4-8]。

塔中62 井区位于塔中东部试验区Ⅳ号坡折带附近，该区上奥陶统良里塔格组取得了重大的油气勘探成果，储层以礁滩型碳酸盐岩为主[9-10]。以塔中62 井区为例，以该区的地质认识为基础，综合利用地震、测井、钻井等资料，建立礁滩型碳酸盐岩储层三维地质模型，探索碳酸盐岩储层建模方法。

1 建模方法

礁滩型碳酸盐岩储层地质建模存在诸多制约因素，应用碎屑岩储层建模方法很难建立精度较高的碳酸盐岩储层地质模型，针对影响建模精度的几个因素制定了以下应对方法：

（1）在储层表征与储层建模中往往采取层次性建模策略，分层次对储层的性质、类型、分布进行描述和表征，然后结合各种手段建立适合不同层次的模型[11]。塔中礁滩型碳酸盐岩储层纵向分布差异较大，依靠分段来建立储层分布模型难以克服同一段内部储层差异的影响。然而对上奥陶统良里塔格组的储层而言，小层与储层的对应关系较好，良一段至良三段的十个小层岩性均有差异，储层主要发育在以礁滩相为主的几个小层中。在建立储层模型的过程中，分小层进行建模，可以提高储层纵向上的预测精度。

（2）沉积相的分布有内在的规律性，而储层物性则受控于沉积微相的分布，利用相控建模可以实现储层的三维定量信息表征[12-15]。碳酸盐岩沉积相复杂多变，通过对研究区沉积特征的综合研究，将台地边缘相划分为四种亚相、十一种微相，各种沉积微相与储层有一定的对应关系，但由于不同层之间沉积微相差异大，个别微相单井钻遇率低，井间微相变化难以预测，很难建立准确的沉积微相分布模型。针对该问题本次研究提出了“组合微相”的概念，“组合微相”为一个或几个微相的组合，同一个“组合微相”内的各个微相储集性能相似，与储层有较好的对应关系，建立“组合微相”模型就可以使用相控建模的方法。碳酸盐岩沉积微相种类繁多，划分方法也很多，按照塔中地区划分原则，可以将台地边缘相划分为台缘生物礁、粒屑滩和滩间海三种亚相，各种亚相又包含多种微相。对台缘生物礁来说，礁翼微相最好，以Ⅰ类储层为主，可以把礁翼和邻近滩体作为一个组合微相，称为礁翼；礁核微相次之，以Ⅱ类储层为主，可以把礁核和邻近滩体作为一个“组合微相”，称为礁核；灰泥丘可划分为多种沉积微相，但均以Ⅲ类和Ⅳ类储层为主，可以把灰泥丘作为一个“组合微相”；对于台地边缘的粒屑滩而言，生屑滩和中低能的砂屑滩主要为Ⅳ类储层，可将生屑滩、中低能的砂屑滩作为一个“组合微相”，称为中低能粒屑滩；鲕粒滩、中高能砂屑滩和生屑砂砾屑滩微相主要为Ⅱ、Ⅲ类储层，可以作为一个“组合微相”，称之为中高能粒屑滩；滩间海亚相为非储集层，也可以作为一个“组合微相”。综上所述，可以把塔中台地边缘相划分为六种“组合微相”：礁核、礁翼、灰泥丘、中低能粒屑滩、中高能粒屑滩、滩间海。

（3）在相模型的建立过程中，可以利用单井解释和地震约束相结合的方法[16]。礁滩型碳酸盐岩在地震剖面上有相应的地震响应特征，塔中Ⅳ号坡折带上奥陶统良里塔格组共发育多期礁滩复合体，礁滩复合体在地震剖面上响应特征明显，通过单井沉积解释约束“组合微相”纵向展布，再通过地震相约束“组合微相”横向发育规模，用确定性建模的方法建立“组合微相”模型，作为储层建模的基础。

（4）“组合微相”模型能将发育程度不同的储层控制在相应的范围内，同一“组合微相”内储层仍有一定的非均质性，用相控建模方法仍难以达到较高的建模精度。地震资料具有横向分辨率高、信息丰富的特点，可以用来约束储层的非均质性和不确定性。因此，用“组合微相”模型控制建模过程，用地震资料约束储层横向变化，就可以建立精确度较高的孔隙度模型[17-18]。

（5）碳酸盐岩储层中，孔隙度和渗透率之间没有必然的相关关系，渗透率受到多种因素控制，根据孔隙度约束建立起来的渗透率模型，精确度和实用性方面存在不足。在碳酸盐岩中，断层和裂缝分布密集程度与渗透率具有更好的相关关系，根据裂缝分布建立的渗透率模型更具有实用性[19-20]。

2 塔中62 井区储层地质建模

在以上认识的基础上，用Petrel 地质建模软件对塔中62 井区上奥陶统良里塔格组进行了储层地质建模。综合应用岩心、测井等资料对研究区30 口井进行了沉积储层综合解释，划分出单井的“组合微相”，建立该区的单井资料数据库，井震结合建立“组合微相”模型；在“组合微相”模型的控制下，以地震波阻抗为约束条件，用相控建模的方法分小层建立孔隙度模型，应用Petrel 软件蚂蚁追踪的方法得到裂缝分布模型，用裂缝分布模型为约束条件建立渗透率模型。

2.1 构造地层模型的建立

构造地层模型由断层模型和层面模型组成。首先利用地震资料处理结果得到断层数据体和层面数据体，经过时深转换得到深度域的对应数据体，根据深度域的断层数据体生成断层模型，再根据深度域的层面数据体和单井小层划分结果建立层面模型。构造地层模型的建立是为了构建一个三维空间网格，研究区的建模区面积125 km2，垂向范围为良一段到良三段，共10 小层。网格的设计综合考虑了地质因素和地震响应特征，平面上采用25 m×25 m，垂向上将目的层段（约250 m）按各层厚度细分为70 个小层，最终建立节点数约1.4×107的构造地层模型。

2.2 “组合微相”模型的建立

塔中62 井区为台地边缘相，建模区域存在礁核、礁翼、灰泥丘、中低能粒屑滩、中高能粒屑滩、滩间海六种“组合微相”。综合该区地震反射结构、地震反射构造和地震相外形单元三个相标志，可确定五种组合微相的地震反射特征（表1）。根据各小层的沉积特征，结合地震反射特征，用确定性建模的方法可以建立小层的“组合微相”模型（图1）。

表1 塔中62 井区“组合微相”反射特征

图1 良里塔格组二段4 小层“组合微相”模型

2.3 孔隙度模型的建立

波阻抗反演属于非均质性研究的范畴，能较好地反映溶蚀孔洞型碳酸盐岩储层的发育程度，是储层岩性、物性和含流体性质的综合响应[14-15]。由于同一种“组合微相”内储层级别相似，孔隙度差异不大，在同一种“组合微相”内，可以用波阻抗的差异来反映孔隙度的变化，提高模型的预测精度。序贯高斯模拟方法可以实现相控孔隙度建模，以波阻抗作为次级变量，分别对每一小层、每一种“组合微相”进行模拟，建立孔隙度模型（图2）。

图2 良里塔格组二段4 小层孔隙度模型

2.4 渗透率模型的建立

断层附近裂缝相对发育，断层往往能够反映裂缝三维发育情况，断层附近可以间接代表裂缝发育区，裂缝发育区与渗透率有较好的相关关系。用地震数据得到断层分布模型，利用随机建模中的序贯指示模拟方法，以断层分布模型作为次级变量，即可建立相应的小层渗透率模型（图3）。利用该方法建立的渗透率模型，突出了裂缝在碳酸盐岩渗透性中的作用，对渗透性评价具有重要的指导意义。

图3 良里塔格组二段4 小层渗透率模型

2.5 模型适用性

为了验证所建立的储层模型的准确性，从以下几个主要方面进行了验证：①通过所建立的储层模型与地质研究成果对比，地质模型中的储层分布规律与地质研究成果相符，主要储层、不同小层储层发育情况、各小层隔夹层特征均与前期的地质研究成果相吻合；②模拟后模型中孔隙度与模拟前实钻井孔隙度相比，两者差别不大，模型中渗透率与各井统计渗透率相比，整体趋势相近；③在模型建立过程中，水平井未参与模拟过程，通过水平井的单井解释与模型对比，可以用来验证模型的准确性，通过已建立模型与未参与建模的三口水平井进行验证，模型与水平井符合率达70%以上。因此，利用该方法建立的模型有较高的符合率和适用性，该建模方法具有一定的推广意义。

3 结论

在礁滩型碳酸盐岩储层建模过程中，为了应用相控建模的思路，可以将储集性能差异较小的微相组合在一起，先建立“组合微相”模型。针对礁滩型碳酸盐岩储层非均质性较强的特点，采用“组合微相”控制、波阻抗数据约束分小层建立孔隙度模型，能有效地提高建模精度。在渗透率模型的建立过程中，依据地震资料得到裂缝分布模型，以裂缝分布模型作为约束条件分小层建立渗透率模型，可以提高渗透率模型的实用性。

该建模方法是对碳酸盐岩储层建模的尝试，建模过程中存在影响模型精度的问题，首先，该建模方法所用的地震资料为时间域数据，而模型为深度域数据，时深转换时存在一定的误差，用单井分层校正后，大层顶底较准确，但小层对应性存在误差，这对建模精度会有一定的影响；其次，碳酸盐岩储层非均质性强，储层并非为严格的层状特征，模型网格为层状网格，对建模结果有一定的影响。