科 技 导 报 2015,33(19) 井 震 结 合 精 细 储 层 建 模 方 法 与 实 践 张 义 1 1,2, 尹 艳 树, 秦 志 勇 3 1, 周 文 1. 长 江 大 学 地 球 科 学 学 院, 武 汉 430100 2. 山 东 科 技 大 学 ; 山 东 省 沉 积 成 矿 作 用 与 沉 积 矿 产 重 点 实 验 室, 青 岛 266590 3. 大 港 油 田 滨 港 集 团 博 弘 石 油 化 工 有 限 公 司, 天 津 300280 摘 要 融 合 地 震 资 料 与 井 资 料 分 别 在 横 向 和 纵 向 上 高 密 度 采 样 的 特 点, 以 中 国 海 上 某 气 田 B 区 块 为 例, 通 过 井 震 联 合 标 定, 进 行 精 细 构 造 解 释, 用 准 确 的 速 度 模 型 搭 建 了 时 间 域 与 深 度 域 联 系 的 桥 梁 ; 利 用 地 震 解 释 的 断 层 层 位 构 建 储 层 骨 架 模 型, 应 用 地 质 统 计 学 协 变 量 方 法, 以 井 数 据 作 主 变 量, 地 震 反 演 实 现 统 计 得 到 的 岩 性 概 率 体 作 为 第 二 变 量 约 束 井 间 插 值 外 推 和 模 拟, 建 立 砂 体 展 布 模 型 ; 依 靠 砂 体 展 布 模 型 约 束 沉 积 相 建 模, 在 相 模 型 基 础 上 构 建 物 性 模 型 实 践 表 明, 井 震 结 合 储 层 建 模 研 究 断 层 更 精 确, 能 够 弥 补 井 间 信 息 不 足 的 缺 陷, 有 效 降 低 井 间 砂 体 预 测 的 不 确 定 性, 提 高 模 型 预 测 精 度 关 键 词 井 震 结 合 ; 井 震 联 合 标 定 ; 储 层 建 模 ; 构 造 格 架 ; 岩 性 概 率 体 中 图 分 类 号 TE122 文 献 标 志 码 A doi 10.3981/j.issn.1000-7857.2015.19.015 Development of well- to- seismic integration reservoir modeling and its application ZHANG Yi 1, YIN Yanshu 1,2, QIN Zhiyong 3, ZHOU Wen 1 1. School of Geosciences, Yangtze University, Wuhan 430100, China 2. Key Laboratory of Depositional Mineralization & Sedimentary Minerals of Shandong Province; Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590, China 3. Bohong Oil Petrochemical Co. Ltd., Bingang Group, Dagang Oilfield Company, PetroChina, Tianjin 300280, China Abstract The characteristics of high- density sampling of seismic data and well data in the horizontal and vertical directions are integrated to construct the reservoir model for the Section B of a gas field of China. Firstly, the well-to-seismic integration calibration is used to interpret the fine structure, and the accurate velocity model is adopted to set up a bridge between the time domain of seismic data and depth domain of well data. Secondly, the reservoir structural model is built by well correlation under the constraint of the fault and horizon from seismic interpretation. Thirdly, a co- simulation method is developed to forecast the sand distribution, in which well data is the master variable and the lithology probability from seismic inversion is the second variable. The facies model is built on the basis of sand distribution model. Finally, the model of petro-physical property is built under the constraint of the facies model. Appliction has indicated that reservoir modeling with well-to-seismic integration is more accurate in terms of fault and sand body prediction between wells, thereby the improvement of accuracy of the reservoir model. Keywords integration of wells and seismic data; well- seismic integration calibration technique; reservoir modeling; tectonic framework; probability model of lithologic 收 稿 日 期 :2015-05-07; 修 回 日 期 :2015-06-25 基 金 项 目 : 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 (41572081); 山 东 省 沉 积 成 矿 作 用 与 沉 积 矿 产 重 点 实 验 室 开 放 基 金 项 目 (DMSM201404); 长 江 大 学 青 年 教 师 基 金 项 目 作 者 简 介 : 张 义, 硕 士 研 究 生, 研 究 方 向 为 精 细 油 藏 描 述, 电 子 信 箱 :1551269385@qq.com; 尹 艳 树 ( 通 信 作 者 ), 教 授, 研 究 方 向 为 油 气 藏 开 发 地 质, 电 子 信 箱 :yys6587@126.com 引 用 格 式 : 张 义, 尹 艳 树, 秦 志 勇, 等. 井 震 结 合 精 细 储 层 建 模 方 法 与 实 践 [J]. 科 技 导 报, 2015, 33(19): 91-95. 91
海上油田钻井资料相对较少 地震资料品质相对较好且 2 覆盖面广 常规建模算法依靠测井数据插值随机性太强 难 [1] 速度模型的建立 时深转换是井震结合的关键环节 高精度的时深转换取 以对井间区域进行控制 不确定性影响很大 应用地震资 决于速度模型的准确性 不合理的时深转换造成深度与时间 料不仅可以在空间上对构造格架的建立进行调整验证 还可 的不匹配 从而使井震结合失去意义 以利用其平面上丰富的信息提高井间估计的确定性对储层 对测井曲线进行多井一致性处理 对于扩径严重的井 砂体展布进行预测及控制 近 10 年来 综合地震与井资料建 段 由于泥浆充填 其密度信息严重失真 利用对扩径不敏感 立储层三维地质模型技术得到快速发展与应用[2,3] 利用地震 的自然伽马 自然电位等深度曲线通过多元线性拟合方法对 解释建立模型构造格架 地震反演预测井间砂体的分布 井 扩径段曲线进行重构 重构后的曲线能够有效反映储层岩性 震结合相模型 储层物性模型的建立等技术的发展 也逐渐 特征 [5] 从井旁地震道提取目的层子波 本着波形 相位 能 形成和完善了井震结合的储层三维地质建模技术 量相近的原则反复调整 得到吻合较好的合成记录 利用研 中国海上某气田 B 区块所处构造为挤压背斜构造 整体 是一个 NNE 向展布的复合大背斜 具有东缓西陡的特征 目 前该气田已进入开发期 由于河道的摆动和迁移 研究区砂 体总体表现为横向变化快 纵向砂体叠置 自下而上砂层变 究区 12 口井合成记录确定的时深关系 产生每口井的层速度 和平均速度曲线 [6] 通过分析发现工区目的层平均速度与埋 深具有较好的线性相关性 图 2 速度模型建立时利用井分 层对其做约束 确保了速度模型的精确性 薄 泥质含量增加的特征 亟需进行精细储层地质建模研 究 为开发调整提供有力依据 以往对该区的研究较多 但 对于薄互层储层建模方面研究较少 本研究针对研究区储 层砂泥叠置交互严重等问题 采取井震结合储层地质建模技 术建立研究区精细地质模型 利用地震解释的断层和层位结 合井资料建立高精度构造模型 以多个地质统计学反演实现 统计分析得到的岩性概率体控制储层砂体的空间展布 1 建模思路 井震标定是连接地震 地质 测井工作的桥梁 其目的是 利用测井资料的高分辨率精细标定各岩性界面在地震剖面 图2 上的反射位置[4] 建立时间域与深度域的对应关系 在此基础 Fig. 2 上进行精细的构造解释 有效结合地震解释的层位 断层数 and time 据和丰富的井数据 建立高精度构造格架 利用统计学反演 建立波阻抗与岩相之间的关系 通过对反演得到的多个实现 进行统计分析 得到能够充分表征三维空间岩相发育概率的 平均速度 埋深 时间交汇 Intersection of average speed, buried depth 3 地震约束下构造格架模型的建立 岩性概率体 以岩性概率体作软约束 井数据作硬约束 建 构造格架模型建立是储层建模第一步 也是非常关键的 立砂体展布模型 所得模型充分融合了井震分别具有的高 一步 其准确与否直接决定地质模型是否真实可靠 构造格 纵 横向分辨率特点 利用砂体展布约束建立沉积相模型 最 架模型的建立 实质上是在地层精细划分和对比基础上 综合 后根据 相控 原则建立属性模型 其流程如图 1 所示 地质 地球物理等信息 对研究区储层层面 包括断层部位 在 空间上分布的一种预测 在本次构造格架模型建立中 由于 井资料较少 综合地震解释成果约束构造格架模型建立就较 为关键了 构造格架模型由断层模型和层面模型组成 3.1 断层模型 断层模型主要反映空间上断层展布特征 揭示地层错动 情况以及不同断块差异性 井震结合建立断层模型的步骤 1 地震解释成果时深转换 2 利用地震解释成果初步建立断 层模型 [7] 检查调整断层倾向及连接关系 3 断点归位 进行 三维空间校正 4 以深度域方差体 蚂蚁体作为空间约束和 检查方式 在三维空间内合理直观的对断层进行修正 [8] 根 井震结合储层建模流程 据上述步骤反复调整和验证 保证断层形态既符合实际的情 Flow chart of reservoir modeling constrained by 况又能够精细刻画其在三维空间的展布特征 较好地实现了 图1 Fig. 1 well-to-seismic integration 92 断层建模 图 3
关键问题之一 通过对研究区进行岩石物理研究及测井资料 综合评价可知 波阻抗能较好的区分砂泥岩 这为以地震数 据作为建模约束打下了良好的基础 本次研究采用两步建 模策略 1 通过序贯指示同位协同模拟方法以岩性概率体作 为协变量模拟砂岩展布特征 2 用模拟的砂岩展布模型约束 沉积相模型建立 即 相约束相 建模 4.1 网格转换 地震网格到角点网格的简单重采样会导致属性窜层 层 位信息不能准确保留 对后面约束造成误差 应用网格转换 图3 Fig. 3 B 区块断层模型 Fault model of Section B 工具 将时间域反演结果无缝地转换到深度域油藏建模所需 要的角点网格属性体 保证了层位的连续性 解决了对地震 及其属性进行网格转换时的关键问题 转化的过程中保持体 3.2 层面模型 模型采用角点网格建立 综合考虑 B 区块井的分布情况 构造走向及开发需要等特征 平面网格步长为 25 m 25 m 方 案 适当添加趋势线 最大可能提高平面网格质量 垂向上 为考虑层内夹层对油水分布影响 同时兼顾模型大小 按平 均 0.5 m 大小进行划分 积和几何特征一致 具体步骤 1 创建时间域构造格架模 型 2 创建 CPG 角点网格模型 3 将反演属性体导入时间域 构造格架模型 4 应用 Jason 软件的 Rescale 模块将属性体粗 化为深度域 CPG 角点网格模型 4.2 岩性概率体 地质统计学反演通过对井点处波阻抗数据与岩相类型 针对研究区井网稀疏及个别部位地层倾角较大 单纯利 进行统计分析 确定不同波阻抗值所对应不同岩相的百分 用井分层数据建立层面模型造成井点间误差较大 影响模型 比 以此作为局部先验概率 通过合适的插值方法进行内插 精度 采用地震解释层面作为约束 以井点数据为条件数 外推 得到多个岩性体实现 由于反演结果随机性很强 常 据 可有效解决这一问题 地震解释的相对构造幅度是准确 常需要对多个实现进行统计分析来消除误差 砂岩概率体正 的 采用井震结合构建层面模型 充分保留井点数据的准确 是其统计分析的结果之一 本研究通过对反演得到的多个 性和地震的相对趋势 以此建立了 3 个主要油组顶面的层面 岩性体在每个节点上砂岩出现的概率进行统计 得到的砂岩 方法 结合手工修改方式 完成研究区构造模型建立 图 4 最大概率 [9] 模型 在此基础上 以主要油组层面为趋势 采用厚度插值 概率体即为最终结果 它在每个节点上都代表了砂岩出现的 4.3 数据分析 变差函数反映了储层在三维空间的变化规律 是两点地 质统计学建模的核心 它包括变程 块金值 拱高 3 个主要特 征值 反映了储层参数的空间变化特征 利用变差函数提供 的全部结构信息 既可以用来分析和认识所研究的地质问 题 也可以从地质角度对变差函数进行一次检验[11] 变差函 数的变程大小 不仅能反映区域化变量在空间上具有相关性 的范围 同时还能从总体上反映出区域化变量的载体 如砂 体 在空间上的展布特征 从而可利用变程来预测砂体在三 维空间某方向的延伸尺度 以实现预测砂体规模的目的 [12] 图4 Fig. 4 B 区块构造格架模型 Tectonic framework model of Section B 变差函数拟合时 根据各沉积单元的特征 选取合适模型 反 复多次进行参数实验 拟合出最佳结果 研究区物源方向为北西向 稳定的三角洲沉积环境适合 实践表明 地震解释面的约束使井间构造幅度保留了地 采用球状模型 由于井网稀疏 仅依靠井数据内插外推难以 震解释的相对趋势 有效解决了数学插值在研究区井网稀疏 预测无井控地区砂体发育情况 应用岩性概率体做约束变得 及个别部位地层倾角较大情况下造成的井间构造误差 更好 尤为重要 岩性概率体在建模过程中的约束作用主要体现在 地体现出井间微小构造的变化[10] 对储层的空间形态和砂体边界的不确定性约束方面 序贯指示同位协同模拟是在序贯指示模拟过程中增加 4 岩性概率体约束下的沉积相建模 了与主变量相关的协同变量 通过沿不同随机路径求取各节 地震资料纵向分辨率与井资料相比低很多 地震资料在 点的累积条件分布概率函数 进而从累积分布函数中提取模 储层建模中的应用是否具有可行性是井震结合储层建模的 拟值 利用序贯指示同位协同模拟方法进行储层横向预测 93
能够忠实于已知井数据 同时井间与外推区域的随机模拟又 [13] 受到协同变量 岩性概率体 的约束 具有较高的预测精度 变差函数分析时将岩性概率体作为协同变量输入 以井 上岩性数据作为主变量 岩性概率体只是代表砂 泥分布的 可能性 是岩相建模的软约束 当岩性概率体与井资料发生 冲突时 相概率服从井数据 这样建立的砂岩展布模型既能 确保在井点处与地下实际地质情况相符 又发挥了地震资料 横向信息丰富的特点 4.4 沉积相建模 分析可知 研究区发育浅湖泥 水下分流河道 席状砂 河口坝 4 种微相 由于沉积微相的分布受控于砂岩展布 沉积 相模型建立采用 相约束相 的方法 即用上一步生成的砂岩 展布模型控制沉积相分布范围 在砂岩分布边界内应用序贯 指示模拟方法生成水下分流河道 席状砂 河口坝 3 种微相 砂岩边界外直接用确定性方法赋值为浅湖泥 模拟产生 20 个实现 分析发现 20 个实现相似程度非常高 这说明采用井 震结合建模能够有效降低多解性 增加井间确定性信息 对 20 个实现进行对比分析 结合地质分析的结果 优选出实现 8 作为参数建模用的相模型 图 5 展示了实现 8 对应的各模型 对比[14] (a) 砂岩概率体 (b) 砂体展布模型 (d) 仅依靠井点插值的沉积相模型 (c) 砂体展布约束下的沉积相模型 图5 Fig. 5 B 区块 H8c2 小层各模型对比 Model contrast in H8c2 layer of Section B 图 5 展示了 B 区块 H8c2 小层砂岩概率体 砂体展布模 依据 序贯高斯建模是属性建模常用的方法 它通过对储层 型 砂体展布约束下的沉积相模型 单纯使用井插值所得的 物性进行正态变换 采用高斯函数对参数进行分析和预测 相模型 对比分析表明 井震结合储层建模结合了井震资料 储层参数的分布受到砂体成因单元的控制 只有砂体内才具 各自的优点 储层砂体的展布和尖灭更加符合实际的地质认 有有效的储层参数 不同相的储层参数分布规律不同[16] 采用 识 模型既符合井数据的地质统计学特征 又能反映出地震 相控建模方法 按沉积相模拟储层物性参数的空间展布 建 [15] 数据中观测到的大尺度结构和储层连续性 与仅依靠井数 据内插外推得到的模型相比 大大降低了井间和无井控区域 预测的随机性 5 属性模型建立 储层属性建模采用序贯高斯建模方法 分析知所建相模 型能够较好地反映沉积相空间变化 可作为相控参数建模的 94 立了研究区孔隙度 渗透率模型 采用该模型计算的储量与 地质分析结果较为吻合 误差在 10%以内 以此开展数值模 拟与生产实际能够较快地拟合上 验证了模型的准确性 6 结论 1 井震联合标定 对研究区进行了精细构造解释并得到 单井时深关系 在此基础上建立了速度模型 精确的速度模
科 技 导 报 2015,33(19) 型 是 联 系 时 间 域 与 深 度 域 的 桥 梁 2) 利 用 地 震 解 释 的 断 层 层 位 所 构 建 的 储 层 骨 架 模 型 更 为 精 确, 能 有 效 解 决 单 纯 使 用 数 据 内 插 造 成 的 井 间 构 造 误 差, 更 好 地 体 现 出 井 间 微 小 构 造 的 变 化 3) 采 用 两 步 建 模 策 略, 应 用 地 质 统 计 学 协 变 量 方 法, 以 井 数 据 作 主 变 量, 地 震 反 演 实 现 统 计 得 到 的 岩 性 概 率 体 作 为 第 二 变 量 约 束 井 间 插 值 外 推 和 模 拟, 建 立 砂 体 展 布 模 型, 利 用 相 约 束 相 建 模 方 法, 用 模 拟 的 砂 岩 展 布 模 型 约 束 沉 积 相 模 型 建 立, 由 此 建 立 的 沉 积 相 模 型 既 符 合 井 数 据 的 高 纵 向 分 辨 率 特 征, 又 真 实 地 反 映 储 层 横 向 展 布 的 连 通 性 特 征, 有 效 降 低 了 井 间 砂 体 预 测 的 不 确 定 性, 提 高 了 储 层 相 建 模 精 度 参 考 文 献 (References) [1] 崇 仁 杰, 刘 静. 以 地 震 反 演 资 料 为 基 础 的 相 控 储 层 建 模 方 法 在 BZ25-1 油 田 的 应 用 [J]. 中 国 海 上 油 气 : 地 质, 2003, 17(5): 17-21. Cong Renjie, Liu Jing. Application of a facies- controlled reservoir modeling method based on seismic inversion data in BZ25-1 Oilfield [J]. China Offshore Oil and Gas: Geology, 2003, 17(5): 17-21. [2] 陈 恭 洋, 胡 勇, 周 艳 丽, 等. 地 震 波 阻 抗 约 束 下 的 储 层 地 质 建 模 方 法 与 实 践 [J]. 地 学 前 缘, 2012, 19(2): 67-73. 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