致密砂岩油气藏储层建模技术方案及其应用

    张祥玉+时晨+郑锋

    摘要：本文在回顾储层建模技术原理基拙上，形成了将地质研究和地震数据信息充分结合起来的致密砂岩油气藏储层建模方案，通过在致密砂岩油气藏储层建模中的实施和应用，证实了该方案的可行性和有效性。

    关键词：致密砂岩油气藏；储层建模；地质模型

    1引言：致密砂岩油气赋存于低孔、低渗砂岩储集层中，一般要经过特殊作业才有开采价值，其中的致密砂岩油储层往往与烃源共生、互层或者紧邻。对石油物探技术人员来说，如何综合地质、地球物理数据信息，建立深度域的、量化的储层地质模型，进而对储层非均质性进行精细刻画、为水平井部署和钻井轨迹调整提供依据，是致密砂岩油气（藏）地震地质综合研究的工作重点。

    2储层建模方法原理

    储层建模是在三维空间对储层进行定量化研究并建立三维定量化模型的一个过程，以对储层进行多学科一体化、三维定量化及可视化的预测与描述。储层模型可分为两大类：储层离散变量（如沉积微相、岩相、裂缝、流动单元等）模型和连续变量（如孔隙度、渗透率、饱和度等）模型。构建储层模型需要采用一定的数学框架来进行不同类型数据的整合，数学框架的变动也往往是储层建模技术获取重要进展的出发点。多数储层建模技术采用的数学框架是地质统计学，其有四个部分组成：区域化变量理论、变差函数模型、克里金估值技术和随机模拟技术。其中变差函数模型解决的是离散变量或连续变量的空间变异结构：克里金估值技术用来求取随机变量的概率分布函数模型并对未知空间随机变量赋予数学期望：随机模拟技术以克里金技术得到的随机变量的概率分布函数模型为基础，使用蒙特卡洛技术对未知空间随机变量赋值（多个实现）。由于传统地质统计学空间变异结构模型的构建是在空间两点相关性的基础上进行的，其又被称为“两点”地质统计学。

    3致密砂岩油气藏储层建模技术方案及建模举例

    3.1技术方案。致密砂岩油气藏储层模型必须做到地震数据的全面参与，具体做法如下：

    （1）考虑到致密砂岩储层发育层段不同岩性阻抗差异微弱，地震反射界面难以追踪且不能和钻井分层很好地匹配的问题，应该开展叠后地震资料提高分辨率处理，结合“三瞬”剖面来提高地震层位解释精度，解决地震反射层位和钻井分层的匹配问题，使目的层段在时间域有一个钻井与地震相互一致的地层框架，保证后续工作环节中钻井与地震信息的完美匹配。

    （2）开展储层沉积学分析，结合地震储层预测手段（地震属性分析和储层地震反演），查明目的层不同砂体类型的几何形态特征，建立储层参数地质知识库，并建立对岩性、孔隙度等储层参数较为敏感的地震约束信息库。

    （3）建立较为可靠的速度场模型，结合钻井分层数据完成构造一层位模型建立，完成深度域地震约束信息库重采样工作，统一钻井与地震信息的垂向分辨率并使相应信息在构造地层模型中准确归位。

    （4）在储层地质知识库基础上，开展基于钻、测井信息的沉积相/岩相空间变异性分析，建立不同沉积相/岩相的变差函数模型，借助地震约束信息库干预，选择合适的模拟方法，建立目的层段的沉积相/岩相模型。

    （5）在储层地质知识库基础上，在钻、测井信息的孔隙度、渗透率以及饱和度等参数的基础上开展空间变异性分析，分不同沉积相/岩相类别建立相应连续型储层参数的变差函数模型，在沉积相/岩相模型的控制下，在地震约束信息库的约束下，选择合适的模拟方法，建立目的层段沉积相/岩相模型控制下的孔隙度/渗透率/饱和度等参数模型。

    3.2沉积相/岩相建模。沉积相/岩相模型构建过程主要包括以下几个方面：

    （1）单井岩相的划分。岩相建模需要将目的层段的岩相类型进行简化。这样做的目的主要是避免相类型过多，每种相在地层中所占比例较少，兼之以测井数据相应的样品点过少，地震约束信息对太细的相类型不敏感，从而导致建模失效。一般而言，划分为三种至五种相类型较为合适。

    （2）岩相特征参数统计。除地质知识库巳有信息外，需要统计各层段相变量的指示变差函数模型、单层厚度分布频率直方图、相变量的分布直方图、相变量和地震信息间的概率关系、相变量的旋回性特征并保存在建模系统中。

    （3）模拟方法选取与模拟。目前有许多用于离散变量模拟的方法，研究者应根据对不同方法的熟稔程度和研究区的资料基础进行遴选，相关的方法测试是非常必要的。

    （4）模型优选。按照一定的方法从相模拟得到的一簇实现之中来优选模型作为最终的相模型。优选方法主要有模拟前后的直方图近似、模拟前后变差函数模型近似，以及预留验证井进行检验等办法。在实际工作中，直方图近似和预留验证井进行检验使用的比较多，而模拟前后变差函数模型近似因计算时间过长，在实际中应用较少。优选得到的相模型除作为储层建模成果外，也是按照相控原则开展连续型储层属性建模的基础数据体。

    4结论

    1.致密砂岩油气藏特殊的储层地质、地球物理条件要求储层建模过程要重视多学科综合研究，充分考虑地质研究的核心作用和地震数据的全面参与。实践证明，本文以此为依据制定的储层建模技术方案是行之有效的。

    2.储层地质学和储层建模之间需要地质概念模型作为连结纽带，先验的地质概念模型量化结果是储层地质知识库。先验认识的量化过程不仅使地质认识进—步深化，而且也为后续的量化过程（模型构建）提供了研究基础和具体的指导方向。

    3.地震数据的全面参与是储层建模技术发展与沿革过程中形成的重要特色，致密砂岩油气藏储层建模有效与否与地震数据的应用程度有着紧密的关系。地震数据及其特殊处理与解释成果是速度模型、构造模型、储层参数模型构建过程中的主要信息来源和有效的约束条件。