井震融合多级约束储层建模方法研究

2022-03-03胜利油田分公司物探研究院杨宏伟张玉晓

内江科技 2022年2期

◇胜利油田分公司物探研究院卢宁杨宏伟张玉晓夏建

针对密井网储层建模存在的井震相关系数区域差异性大、井资料分布多峰及无法实现多源信息共同约束等问题，为充分应用地震反演、地层切片、砂体空间展布、测井数据等储层信息，研究了井震联合多级约束储层建模技术。在分区变差函数、空变概率密度函数、相区域的多重约束下，利用地质统计反演信息和井信息之间的条件关系，对地震信息进行细化，提高储层模型纵向分辨能力；同时以地层切片等信息为横向约束，进一步提高砂体横向展布的描述精度。该技术在孤东油田密井网区进行了应用，在相控模式下对地震反演体进行了匹配处理，处理后的地震数据与井数据分布范围一致；分相生成概率密度函数有效缩小了概率密度分布范围，消除了数据分布的多峰现象；通过数据加权将多个储层约束数据融合成一个三维趋势体。最终综合测井、地震反演和井震联合砂体描述成果，在沉积微相认识控制下，建立了高精度储层模型，提高了砂体边界识别能力和薄砂体的预测精度，识别精度可达0.5m，同时实现了隔夹层的精细刻画。该技术对于提高密井网整装油藏的开发水平具有重要意义和良好的推广价值。

密井网油藏开发认识程度相对较高，为储层建模提供了丰富的测井、地质、地震等研究成果，同时对建模精度也提出了更高的要求[1-2]。与常规油藏建模相比，密井网油藏建模存在一系列问题和难点。密井网区储层建模存在的问题及难点主要表现在三个方面：①井震资料匹配方面，井震相关性存在区域性；②概率匹配方面，密井区井资料存在数据范围大、多峰现象，全局概率会增大模型不确定性；③多资料联合约束方面，常规趋势约束的建模方法仅能应用一种约束数据，密井区资料丰富，无法实现多源信息共同约束提高模型精度。储层精细描述是提高采收率的关键，井震联合储层建模则是提高储层预测精度的重要手段[2-7]。

为进一步提高薄储层的识别能力，本文研究了井震联合多级约束相控储层物性建模方法，在地震储层描述成果基础上，在精细小层格架和沉积相双重控制下，以井点砂体数据为条件，应用井数据、高精度反演、地层属性切片和砂体空间展布等多种储层信息，一方面利用地质统计反演信息和井信息之间的条件关系，对地震信息进行细化，提高储层模型纵向分辨能力；另一方向以地层切片等信息为横向约束，进一步提高砂体横向展布的描述精度，进一步在分区变差函数、空变概率密度函数、相区域的多重约束下，开展储层精细建模，为剩余油预测和开发方案优化提供精细储层模型。

1 井震数据相关性分析及匹配处理方法研究

在建模过程中，地震属性作为约束数据，是以趋势和概率数据形式被使用的，地震属性分布的概率是通过井数据的概率分布实现的，这就要求地震属性与井数据有一定的对应关系；井震数据具有一定的相关性是进行井震联合建模的基础，通过井震相关性分析为约束数据权值的确定提供依据[8-9]。

针对井、震数据不匹配的问题，需对建模的测井数据与地震数据进行相关性检查及处理，使两者有比较好的匹配，以便建模时用于井间物性的趋势约束。

针对不同区域井震资料相关性差异性问题，设计了四种井震相关性匹配方案，为井震关系建立和地震资料的合理应用奠定基础。①按层系：提取指定层系的井和地震数据进行相关性分析；②按相带：提取指定相的井和地震数据进行相关性分析；③按区域：提取指定区域（砂体空间展布）的井和地震数据进行相关性分析；④综合：同时使用层系、相带、区域进行组合约束分析。

实际区块属性数据与井数据相关受地质层系、相或区域影响不同，相关性匹配处理过程是在通过提取井旁道地震反演数据与井物性数据在层系、相带、区域的约束下开展井震匹配计算，建立与井物性匹配的属性体。

地震属性相关性转换方法，一般采用拟合公式进行转换，由样本点回归拟合公式，进行转换。主要公式有：

在对地震属性、井数据做相关性分析过程中，选择什么样的拟合公式，主要根据拟合公式回归后的直线或曲线与样本点趋势是否一致。

从区域模式及相控模式井震相关性示意图对比图（图1）可知，井震相关性处理后的地震数据与井数据分布范围一致，对于S区块相控模式井震相关性较区域模式好。

图1 S区块区域模式及相控模式井震相关性示意图对比

2 地震反演数据与井数据概率匹配处理方法研究

2.1 空变概率密度计算原理

首先根据累积概率分布函数的概率相同的原则，通过等概率建立井数据和地震反演数据间的对应关系，对波阻抗属性进行转换，确保井震资料一致[10-11]。进一步对地震数据和井数据的概率分布进行对比分析，调整地震数据、井数据的数值范围，使二者概率分布一致，有利于地震数据约束非井点处的储层参数，提高地震资料分辨率。

对实际工区数据进行概率统计时，概率分布比较宽，对建模结果也会比较宽，这样不利于提高建模的纵向分辨率。针对密井网资料导致的局部条件概率分布范围增大的问题，根据地质区域（沉积相、砂体空间展布）空间分布进行概率统计，分区分相生成概率密度函数，提高储层模型确定性。将按数据根据区域（相或者是临近区域）进行统计，概率的分布范围明显变窄，有利于防止对建模结果过于分散，有利于提高分辨率，如图2所示。

图2 相控井震概率密度匹配原理图

2.2 地震反演数据与井数据的概率匹配处理方法研究

（1）正态分布的检验方法：Q-Q图正态分布检查法。

如果两个分布相似，则该Q-Q图趋近于落在y=x线上。如果两分布线性相关，则点在Q-Q图上趋近于落在一条直线上，但不一定在y=x线上。

其中Q-Q图绘制方法首先是将原始观察数据依据升序排列，进一步计算标准正态分位数q1,q2,…,qn，最后绘制数据（qi,xi）(i=1,2,…,n)，即为Q-Q图。

（2）标准正态分布的转换方法。

3 多资料联合约束储层建模方法研究

3.1 密井网条件下分区变差函数研究

应用密井网区丰富的测井资料开展变差函数分析，研究变差函数参数对建模空间非均质性表达精度的影响。井网密度不同，其变差函数的统计规律不同。需要在建模过程中根据不同的井网密度建立不同的变差函数，以充分体现物性的在空间上的非均质性。为适应多级约束储层建模算法，更精细地表达不同地质区域的地质统计学特征，在分层变差函数拟合基础上，新增了分区变差函数拟合功能，实现了相控区域化统计特征精细拟合[12-13]。

变差函数研究首先是从基本的变差模型中选择适当的类型，确定变差函数是跃迁型还是非跃迁型，通常依靠实验变差在原点附近的性质。如果实验变差在原点附近具有线性行为，则球状模型或者指数模型将是适合的；如果变差函数在原点附近的连续性很好，高斯模型将会是最佳的选择。

在实验变差函数建模过程中，第一步需要判断的是被考察的空间连续性是各向同性还是各向异性。如果是各向同性，在变差模型中仅用全向变差就可以了；如果是各向异性，模型将变得非常复杂，需要用多个步骤来完成这个过程。在各向异性变差模型中的第一步就是辨别各向异性，这通过结合定性和定量信息能够做到，例如主要的轴，可以通过地质特征，比如地质体的延伸方向、倾向等来确定。下一步就是构造一个模型，能够描绘整个变差函数特征在距离和方向上的改变。第三步，就是变差函数的标准化，以使各向异性的问题可以采用各向同性变差函数同样的方法来对待。

3.2 多数据生成综合趋势约束体原理

密井网油藏开发程度较高，经过多年开发及多轮次描述，认识程度也相对较高，资料丰富，比如测井、地质、地震等研究成果丰富。针对常规井震联合储层建模方法无法同时应用多个约束数据的问题，研发了多约束数据融合算法，在井震相关性分析基础上，通过数据加权将多个储层约束数据融合成一个三维趋势体，为地震约束的储层建模奠定基础[14]。

多种数据生成综合趋势约束体方法流程如图3所示。

图3 多种数据生成综合趋势约束体方法流程图

其中反演数据需要进行归一化转换：将反演数据转换成与目标数据正相关的在0-1范围内数据，根据井震相关性分析结果，不同区域给定不同权值；地层切片数据包含地震属性、砂体边界数据等；将地震属性转换为0-1范围内数据，权值根据井震相关性分析或专家给定，垂向上引入垂向比例函数或按线性分布；砂体边界转换：将砂体设置为1，非砂体设置为0；或根据砂体分布规律设置为0-1范围内的值；垂向分布：引入垂向比例函数或按线性分布。

进一步根据垂直分布规律，生成趋势约束体。

融合数据体综合了多源数据优势，提高了砂体边界识别能力，同时保留了与储层厚度相关的信息，为储层建模提供更加丰富、可靠的约束数据体。

4 应用效果

在孤东油田密井网区S区块开展了技术应用，该区块砂体发育零散，孤立型砂体比较多，注采矛盾突出，需要进一步落实储层纵向叠置和横向连通性，理清注采对应关系。

在该区块精细小层格架基础上，开展井震联合储层反演，并通过精细地层对比，落实砂体发育边界，生成三维趋势体，进一步以实际测井物性曲线为硬数据，以三维趋势体为约束，以沉积微相模型为控制，以分相统计的空变概率密度函数为概率设定，应用相控井震联合多级约束储层建模方法，建立了高精度储层模型，实现了薄砂体和隔夹层的精细建模，落实了储层连通性，也解决了注采矛盾。

图4是44小层平面建模结果。从图4中可知，井震联合多级约束储层建模技术正确地反映了砂体分布，储层模型很好地吻合了地质认识，在井点处与井数据完全吻合，其趋势与地震反演数据一致。

图4 多级数据约束建模结果

从连井剖面图5可知，建立的储层模型与井曲线和地质认识完全吻合，在多资料约束、多参数控制下，提高储层空间展布预测精度和确定性，砂体模型能够清晰地刻画河道形态，纵向横向砂体规模、走向及其纵向叠置关系。在井数据约束下，提高了薄砂体的预测精度，小层展布特征清晰，储层的薄互层的分辨能力从1m提高至0.5m。

图5 多级约束储层建模剖面图

在精细储层模型基础上，应用建模数模一体化技术[15]，进行了相控剩余油分布规律研究，对剩余油富集区域进行方案部署，共部署新油井5口，水井1口，新建产能0.8万吨。以新井A5为例，从剩余油分布发现该井区存在未动用小砂体，具备完善潜力，投产日油3.5吨。根据剩余油描述成果提出并实施油水井措施21口，日增油17.9吨。通过开发方案调整，提高储量动用程度3.9%，提高采出程度1.0%。