CN103077558B - 碳酸盐岩缝洞型油藏大型溶洞储集体分布模型的建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种碳酸盐岩缝洞型油藏大型溶洞储集体分布模型建模方法，属于碳酸盐岩油藏三维地质建模领域。本发明方法包括：(1)在单井上识别大型溶洞储集体发育段；所述大型溶洞储集体发育段是指有大型溶洞储集体的层段；(2)在垂向上建立岩溶带模型，在平面上建立古地貌单元展布模型；(3)在不同岩溶带和不同古地貌单元内分别模拟大型溶洞储集体的三维分布，得到建模目标地层的大型溶洞储集体分布三维模型。本发明充分考虑了岩溶发育模式对大型溶洞储集体展布的控制作用，在建模过程中加强了地质规律的约束，提高了碳酸盐岩大型溶洞储集体建模的精度。

Description

碳酸盐岩缝洞型油藏大型溶洞储集体分布模型的建模方法

技术领域

本发明属于碳酸盐岩油藏三维地质建模领域，具体涉及一种碳酸盐岩缝洞型油藏大型溶洞储集体分布模型的建模方法。

背景技术

三维地质建模是油田开发地质研究的关键，储集体三维分布模型是油藏三维地质模型的核心内容。

已有的成熟的建模方法主要针对常规沉积成因的碎屑岩储层，不适用于古岩溶作用(即喀斯特作用)形成的以大型溶洞、溶蚀孔洞和裂缝为储集空间的碳酸盐岩缝洞型储集体。目前对该类储集体建模的研究开展较少，国内相关的研究开始于本世纪初，比如[1]王根久，王桂宏，余国义等，塔河碳酸盐岩油藏地质模型[J]，石油勘探与开发，2002，29(1)：109-111；[2]杨辉廷，江同文，颜其彬等，缝洞型碳酸盐岩储层三维地质建模方法初探[J]，大庆石油地质与开发，2004，23(4)：11-16；[3]张淑品，陈福利，金勇等，塔河油田奥陶系缝洞型碳酸盐岩储集层三维地质建模[J]，石油勘探与开发，2007，34(4)：175-180；[4]赵敏，康志宏，刘洁，缝洞型碳酸盐岩储集层建模与应用[J]，新疆石油地质，2008，29(3)：318-320。

现代岩溶研究表明，岩溶发育具有独特的模式，油田钻井资料也揭示缝洞型碳酸盐岩油藏中最主要的储集空间类型——大型溶洞储集体的分布受控于岩溶发育模式。垂向上，在不同岩溶带内，由于岩溶作用差异，大型溶洞储集体有其不同的发育规律；平面上，不同岩溶古地貌单元控制着地表水的展布与流动，进而导致其内部大型溶洞储集体发育特征的不同。

而上述现有方法的缺点是在建模过程中缺乏地质规律的约束，即储集体展布规律的约束，较少考虑岩溶的成因控制，单纯使用井、震资料直接模拟储集体分布，往往与地质实际有较大差异，其精度相对于地震资料分辨率无明显改善，显然不能满足碳酸盐岩缝洞型油藏三维地质精细建模的要求。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种碳酸盐岩缝洞型油藏大型溶洞储集体分布模型建模方法，能基于岩溶发育模式建立大型溶洞储集体分布模型，是一种整合多类、多尺度数据的岩溶发育模式控制下的大型溶洞储集体分布模型建模方法，降低单纯使用钻井和地震资料直接模拟储集体分布的不确定性，建立更加符合地质实际、满足油藏数值模拟准确计算需要的高精度三维地质模型。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种碳酸盐岩缝洞型油藏大型溶洞储集体分布模型的建模方法，所述方法包括以下步骤：

(1)在单井上识别大型溶洞储集体发育段；所述大型溶洞储集体发育段是指有大型溶洞储集体的层段；

(2)在垂向上建立岩溶带模型，在平面上建立古地貌单元展布模型；

(3)在不同岩溶带和不同古地貌单元内分别模拟大型溶洞储集体的三维分布，得到建模目标地层的大型溶洞储集体分布三维模型。

所述步骤(1)具体包括以下步骤：

(11)，将钻井过程中钻具放空、泥浆漏失严重的层段识别为大型溶洞储集体发育段；

(12)，对有成像测井资料的井，将成像测井图像揭示的发育大于10mm的黑色或暗色区域的层段，识别为大型溶洞储集体发育段；

(13)，对有岩心资料的井，将岩心资料揭示的具有溶洞充填物特征的层段识别为大型溶洞储集体发育段；所述溶洞充填物包括岩溶角砾岩和碎屑岩暗河沉积；

(14)，用步骤(12)和步骤(13)中识别出的大型溶洞储集体发育段来标定常规测井曲线：对通过步骤(12)和步骤(13)识别出的大型溶洞储集体发育段的常规测井曲线的数值进行统计，所述常规测井曲线包括自然伽马曲线和深侧向电阻率曲线，将统计得到的自然伽马曲线和深侧向电阻率曲线的数值范围作为识别大型溶洞储集体发育段的定量标准，用此定量标准在没有成像测井资料和岩心资料的单井上识别大型溶洞储集体发育段。

所述步骤(2)具体包括以下步骤：

(21)，将单井上识别出的大型溶洞储集体发育段划分出不同的岩溶带；所述岩溶带包括表层溶蚀带、垂向渗滤岩溶带和径流溶蚀带；

(22)，采用径向基函数法(是现有方法，在空间中，以各已知点为中心，距离r为变量的基函数的线性组合构建插值函数)对步骤(21)中单井上划分出的不同岩溶带的顶底数据进行井间插值，得到不同岩溶带的顶底面的三维展布，所述不同岩溶带的顶底面将建模目标地层垂向上分为不同的岩溶带，形成所述岩溶带模型；

(23)，将已有的岩溶古地貌图进行数字化，得到各个岩溶古地貌单元的数字化边界；对建模目标地层进行三维网格化，即将建模目标地层分成若干个网格，得到建模目标地层网格数据体；用所述岩溶古地貌单元的数字化边界将建模目标地层网格数据体划分为若干个岩溶古地貌单元，给每个岩溶古地貌单元直接赋予不同的古地貌代码，得到岩溶古地貌单元展布模型。

所述步骤(21)是这样实现的：

表层60m以内的层段为表层溶蚀带；

具有垂向充填角砾岩的层段为垂向渗滤岩溶带；

具有暗河砂、泥沉积物或洞穴垮塌角砾岩特征的层段为径流溶蚀带。

所述步骤(3)具体包括以下步骤：

(31)，在所述建模目标地层网格数据体中的不同岩溶带内，分别按地层网格统计单井上大型溶洞储集体发育段的厚度与建模目标地层的总厚度的百分比，以此百分比作为模拟大型溶洞储集体发育段时的垂向概率条件；

(32)，在所述建模目标地层网格数据体中的不同岩溶古地貌单元内，分别按地层网格统计单井上的大型溶洞储集体发育段的厚度与建模目标地层的总厚度的百分比，以此百分比作为模拟大型溶洞储集体发育段时的平面概率条件；

(33)，将大型溶洞储集体发育段定义为一离散变量，对该变量按不同岩溶带和不同岩溶古地貌单元分别进行实验变差函数拟合，得到大型溶洞储集体发育段在不同岩溶带和不同古地貌单元内的变差函数；

(34)，在不同岩溶带和不同岩溶古地貌单元内分别统计单井大型溶洞储集体发育段对应的地震波阻抗数据，统计不同地震波阻抗数值区间内单井大型溶洞储集体发育段厚度与建模目标地层的总厚度的百分比，将此百分比作为对应地震波阻抗区间内的大型溶洞储集体发育概率，得到不同岩溶带和不同岩溶古地貌单元内的地震波阻抗数据与大型溶洞储集体发育段之间的井震概率关系；

(35)，以步骤(31)至(34)得到的垂向概率条件、平面概率条件、变差函数及井震概率关系为约束，采用序贯指示模拟算法在不同岩溶带和不同岩溶古地貌单元内分别模拟大型溶洞储集体三维分布，最终得到建模目标地层的大型溶洞储集体三维分布模型。

目前的缝洞储集体建模方法大多是利用各种地震属性作为约束，直接通过单井数据模拟缝洞储集体分布，与这些现有技术相比，本发明方法具有以下优势及效果：本发明方法充分考虑了岩溶发育模式对大型溶洞储集体展布的控制作用，在建模过程中加强了地质规律的约束，提高了碳酸盐岩大型溶洞储集体分布模型的精度，具体如下：

(1)本发明是单独针对碳酸盐岩大型溶洞储集体的建模：缝洞储集体储集空间复杂，缝、洞具有不同的成因，也具有不同的展布规律，单独模拟大型溶洞储集体，可以在建模过程中更好体现地质规律的控制作用，避免了不同类型储集体模拟过程中的相互干扰；

(2)本发明充分考虑了岩溶发育模式对大型溶洞储集体模拟的控制作用，在建模过程中加强了地质规律的约束，提高了碳酸盐岩大型溶洞储集体建模的精度：大型溶洞发育在垂向不同岩溶带中表现出明显的分带性，在平面上不同地貌单元上体现出明显的分区性；本发明采用的岩溶发育模式控制的垂向分带、平面分区建模能确保大型溶洞储集体模拟结果更好吻合于地质实际；

(3)本发明在垂向分带、平面分区上进行实验变差函数分析，并建立了井孔储集体与地震属性的定量关系，与现有方法的整体分析的变差函数及井震关系相比更加精确，也使模拟结果更加精细。

附图说明

图1是本发明碳酸盐岩缝洞型油藏大型溶洞储集体分布模型建模方法的步骤框图。

图2是本发明实施例中利用本发明方法建立的碳酸盐岩缝洞型油藏岩溶带模型。

图3是本发明实施例中利用本发明方法建立的碳酸盐岩缝洞型油藏岩溶岩溶古地貌单元展布模型。

图4是本发明实施例中利用本发明方法建立的碳酸盐岩缝洞型大型溶洞储集体分布模型。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

本发明方法以单井识别的大型溶洞储集体的发育位置数据作为建模硬数据，以地震波阻抗数据作为建模软数据，辅以岩溶带划分及岩溶古地貌单元展布作为约束条件，在平面上按照岩溶古地貌单元展布、在垂向上按岩溶带分带建立建模目标地层的大型溶洞储集体分布三维模型。所述建模硬数据是指模拟中的已知网格值，所述建模软数据是指模拟中用于预测待估网格值的数据。

下面是利用本发明方法为某油田某区块奥陶系油藏建立大型溶洞储集体三维分布模型的一个实施例，包含以下步骤：

(1)单井上识别大型溶洞储集体发育段，包含以下4个步骤：

第一步，将钻井过程中钻具放空、泥浆漏失严重的层段识别为大型溶洞储集体发育段，该类溶洞储集体未充填，往往无法取心，也无法进行测井施工，因而无法获取岩心及测井资料；

第二步，对有成像测井资料的井，将成像测井图像揭示的发育大于10mm的黑色或暗色区域的层段，识别为大型溶洞储集体发育段；

第三步，对有岩心资料的井，将岩心资料揭示岩溶角砾岩、碎屑岩暗河沉积等具有溶洞充填物特征的层段识别为大型溶洞储集体发育段；

第四步，将第二步、第三步通过成像测井、岩心资料识别出的溶洞标定常规测井曲线，建立常规曲线识别大型溶洞储集体发育段的定量标准，以此在没有成像测井或岩心资料的单井上识别大型溶洞储集体发育段。该实施例中，本区的定量标准为自然伽玛GR＞60API和深侧向电阻率RD＜20Ω·m。

(2)建立岩溶带模型及古地貌单元展布模型，包括以下步骤：

第一步，对单井上识别出的大型溶洞储集体发育段，依据其岩心、测井等特征自上而下划分出表层溶蚀带、垂向渗滤岩溶带、径流溶蚀带，具体划分标准为：表层60m以内的划为表层溶蚀带，具有垂向充填角砾岩的划为垂向渗滤岩溶带，具有暗河砂、泥沉积物或洞穴垮塌角砾岩特征的划为径流溶蚀带；

第二步，单井上拾取岩溶带顶底数据，通过数据插值，建立表层溶蚀带、垂向渗滤岩溶带、径流溶蚀带顶底面三维展布，垂向上将建模目标地层分为不同的岩溶带，建立岩溶带模型，如图2所示；

第三步，将岩溶古地貌图(岩溶古地貌图是现有资料，图中包含3种类型的岩溶古地貌单元：岩溶高地、岩溶斜坡、岩溶洼地)进行数字化，得到各个岩溶古地貌单元的数字化边界；对建模目标地层进行三维网格化，即将建模目标地层分成若干个网格(一般为几百万至几千万个)，得到建模目标地层网格数据体；用所述岩溶古地貌单元的数字化边界将建模目标地层网格数据体划分为若干区域，给每个区域直接赋予不同的古地貌代码(即网格代码)，得到岩溶古地貌单元展布模型(岩溶古地貌图是二维图，建模目标地层网格数据体是三维图)，如图3所示，图中，岩溶高地内的网格代码为1、岩溶斜坡内的网格代码为2、岩溶洼地内的网格代码为3；

(3)分岩溶带、古地貌单元分别模拟大型溶洞储集体三维分布，包括以下步骤：

第一步，在表层溶蚀带、垂向渗滤岩溶带、径流溶蚀带等岩溶带内，分别按地层网格统计单井大型溶洞储集体发育段垂向发育百分比，作为约束大型溶洞储集体发育段模拟的垂向概率条件；

第二步，在岩溶高地、岩溶斜坡、岩溶洼地等岩溶古地貌单元内，分别按地层网格统计单井大型溶洞储集体发育段平面向发育百分比，作为约束大型溶洞储集体发育段模拟的平面概率条件；

第三步，按不同岩溶带、不同岩溶古地貌单元分别进行实验变差函数分析：将大型溶洞储集体发育段定义为一离散变量，对该变量按不同岩溶带和不同岩溶古地貌单元分别进行实验变差函数拟合(请参考DeutschC.VandJournelA.GSL工B：geostatisticalsoftwarelibraryandusersguide，NewYork：OxfordUniversityPress，1992)，得到大型溶洞储集体发育段在不同岩溶带和不同古地貌单元内的变差函数。变差函数是描述区域化变量空间相关性的工具，通过调整参数得到合理的变差函数其中，u是空间中的一个点，h是空间中两点间的距离。

第四步，通过单井大型溶洞储集体发育段波阻抗数据统计，建立大型溶洞储集体发育段与波阻抗属性在不同岩溶带、不同岩溶古地貌单元内的定量井震概率关系，此处的“定量”表示“地震波阻抗数据与大型溶洞储集体”间的相关性，也就是说，在某一特定地震波阻抗数据范围内，大型溶洞储集体发育的概率；之所以选定波阻抗数据是因为：通过优选对大型溶洞储集体响应突出的地震属性，通过不同类型地震资料与单井大型溶洞发育相关性分析，发现波阻抗属性对大型溶洞发育响应最为敏感，所以选定波阻抗数据作为建模软数据。

第五步，以上述四步中所述此垂向概率条件、平面概率条件、变差函数及井震概率关系关系为约束，采用序贯指示模拟算法(请参考DeutschC.VandJournelA.GSLIB：geostatisticalsoftwarelibraryandusersguide，NewYork：OxfordUniversityPress，1992)在不同岩溶带、古地貌单元内分别模拟大型溶洞储集体三维分布，最终建立大型溶洞储集体三维分布模型，如图4所示。图2是岩溶古地貌单元展布模型，图3是岩溶带模型，图4是大型溶洞储集体三维分布模型，图4是在图2与图3建立的框架内间建立的。

三维地质建模是油田开发地质研究的关键，储集体三维分布模型是油藏三维地质模型的核心内容。本发明碳酸盐岩缝洞型油藏大型溶洞储集体分布模型建模方法是揭示该类储集体定量三维空间分布的重要手段，可用于缝洞型油藏储量计算和数值模拟，对于高效开发该类油藏具有重要的指导意义。

本发明是针对缝洞型油藏建模的，适用于缝洞型油藏开发地质研究领域，该方法充分考虑了岩溶发育模式对大型溶洞储集体展布的控制作用，在建模过程中加强了地质规律的约束，分类型建模避免了不同类型储集体在模拟过程中的互相干扰，分区分带建模使结果更吻合于地质实际，提高了碳酸盐岩大型溶洞储集体建模的精度，更加客观地逼近了油藏真实、还原了真实的油藏储层信息，对于大型溶洞储集体三维空间内定量表征，油藏评价和开发管理等都具有重要的实际意义

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (3)

1.一种碳酸盐岩缝洞型油藏大型溶洞储集体分布模型建模方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

(1)在单井上识别大型溶洞储集体发育段；所述大型溶洞储集体发育段是指有大型溶洞储集体的层段；

(2)在垂向上建立岩溶带模型，在平面上建立古地貌单元展布模型；

(3)在不同岩溶带和不同古地貌单元内分别模拟大型溶洞储集体的三维分布，得到建模目标地层的大型溶洞储集体分布三维模型，

其中，所述步骤(1)具体包括以下步骤：

(11)，将钻井过程中钻具放空、泥浆漏失严重的层段识别为大型溶洞储集体发育段；

(12)，对有成像测井资料的井，将成像测井图像揭示的发育大于10mm的黑色或暗色区域的层段，识别为大型溶洞储集体发育段；

(13)，对有岩心资料的井，将岩心资料揭示的具有溶洞充填物特征的层段识别为大型溶洞储集体发育段；所述溶洞充填物包括岩溶角砾岩和碎屑岩暗河沉积；

(14)，用步骤(12)和步骤(13)中识别出的大型溶洞储集体发育段来标定常规测井曲线：对通过步骤(12)和步骤(13)识别出的大型溶洞储集体发育段的常规测井曲线的数值进行统计，所述常规测井曲线包括自然伽马曲线和深侧向电阻率曲线，将统计得到的自然伽马曲线和深侧向电阻率曲线的数值范围作为识别大型溶洞储集体发育段的定量标准，用此定量标准在没有成像测井资料和岩心资料的单井上识别大型溶洞储集体发育段，

其中，所述步骤(2)具体包括以下步骤：

(21)，将单井上识别出的大型溶洞储集体发育段划分出不同的岩溶带；所述岩溶带包括表层溶蚀带、垂向渗滤岩溶带和径流溶蚀带；

(22)，采用径向基函数法对步骤(21)中单井上划分出的不同岩溶带的顶底数据进行井间插值，得到不同岩溶带的顶底面的三维展布，所述不同岩溶带的顶底面将建模目标地层垂向上分为不同的岩溶带，形成所述岩溶带模型；

(23)，将已有的岩溶古地貌图进行数字化，得到各个岩溶古地貌单元的数字化边界；对建模目标地层进行三维网格化，即将建模目标地层分成若干个网格，得到建模目标地层网格数据体；用所述岩溶古地貌单元的数字化边界将建模目标地层网格数据体划分为若干个岩溶古地貌单元，给每个岩溶古地貌单元直接赋予不同的古地貌代码，得到岩溶古地貌单元展布模型。

2.根据权利要求1所述的碳酸盐岩缝洞型油藏大型溶洞储集体分布模型建模方法，其特征在于：所述步骤(21)是这样实现的：

表层60m以内的层段为表层溶蚀带；

具有垂向充填角砾岩的层段为垂向渗滤岩溶带；

具有暗河砂、泥沉积物或洞穴垮塌角砾岩特征的层段为径流溶蚀带。

3.根据权利要求2所述的碳酸盐岩缝洞型油藏大型溶洞储集体分布模型建模方法，其特征在于：所述步骤(3)具体包括以下步骤：

(31)，在所述建模目标地层网格数据体中的不同岩溶带内，分别按地层网格统计单井上大型溶洞储集体发育段的厚度与建模目标地层的总厚度的百分比，以此百分比作为模拟大型溶洞储集体发育段时的垂向概率条件；

(32)，在所述建模目标地层网格数据体中的不同岩溶古地貌单元内，分别按地层网格统计单井上的大型溶洞储集体发育段的厚度与建模目标地层的总厚度的百分比，以此百分比作为模拟大型溶洞储集体发育段时的平面概率条件；

(33)，将大型溶洞储集体发育段定义为一离散变量，对该变量按不同岩溶带和不同岩溶古地貌单元分别进行实验变差函数拟合，得到大型溶洞储集体发育段在不同岩溶带和不同古地貌单元内的变差函数；

(34)，在不同岩溶带和不同岩溶古地貌单元内分别统计单井大型溶洞储集体发育段对应的地震波阻抗数据，统计不同地震波阻抗数值区间内单井大型溶洞储集体发育段厚度与建模目标地层的总厚度的百分比，将此百分比作为对应地震波阻抗区间内的大型溶洞储集体发育概率，得到不同岩溶带和不同岩溶古地貌单元内的地震波阻抗数据与大型溶洞储集体发育段的井震概率关系；

(35)，以步骤(31)至(34)得到的垂向概率条件、平面概率条件、变差函数及井震概率关系为约束，采用序贯指示模拟算法在不同岩溶带和不同岩溶古地貌单元内分别模拟大型溶洞储集体三维分布，最终得到建模目标地层的大型溶洞储集体三维分布模型。