CN105738952B - 一种水平井区储层岩石相建模方法 - Google Patents

一种水平井区储层岩石相建模方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及石油勘探领域，尤其涉及一种水平井区储层岩石相建模方法，包括以下步骤：S1，获取单井的岩石相解释曲线、声波时差测井曲线和密度测井曲线以及该水平井区的三维地震数据体；S2，对岩石相解释曲线进行变差函数分析；S3，利用岩石相解释曲线、声波时差测井曲线、密度测井曲线以及三维地震数据体得到各类岩石相与拟波阻抗相关关系；S4，将三维地震数据体反演得到波阻抗数据体；根据岩石相与拟波阻抗相关关系将波阻抗数据体反演得到岩石相数据体；S5，以单井的岩石相解释曲线为硬数据，在岩石相数据体的约束下，应用变差函数分析的结果，建立水平井区储层三维岩石相模型。本发明适用于水平井区，提高了建立的岩石相模型的准确度。

Description

一种水平井区储层岩石相建模方法
技术领域
本发明涉及石油勘探技术领域，尤其涉及一种水平井区储层岩石相建模方法。
背景技术
储层三维地质建模是近年来发展起来的通过计算机模拟的方法对地下储层地质情况进行数字化表征并使之三维可视化的高新技术。建立储层三维地质模型的内容及流程主要包括：储层构造建模、储层岩石相(沉积相)建模、储层物性建模，因此岩石相建模需要以构造模型为前提。在此基础上，需要提供原始的单井岩石相解释曲线以及高精度地震资料，结合变差函数分析、井震匹配关系分析等数据处理方法以及各类建模算法，建立储层岩石相模型。
常规储层岩石相三维建模技术所涉及的原始资料主要包括直井资料及地震资料，目前国内外尚无应用水平井、直井资料及地震资料建立储层三维地质模型(包括相模型及物性模型)的整套方案或实例。目前国内外关于储层建模的研究中，水平井资料仅在建模过程中某个阶段作为直井资料的辅助，用来对模型进行细微的控制和调节，在水平井区内水平井较多而直井较少的情况下，水平井资料单纯用作“辅助资料”无法满足模型建立需求。并且目前尚无针对水平井数据的变差函数分析方法，常规变差函数分析方法主要应用于直井数据，而其与水平井数据在空间分布形式上差异极大，直井数据在平面上为点数据，在各个方向均有一定数量的井点数据，因此能够进行水平变差函数的求取，而水平井数据为串数据，在特定方向上可能没有任何井点数据，应用常规方法直接对水平井数据进行变差函数分析，无法求取相应的变程。
另外，水平井区井距一般较大，无井控范围也较大，因此仅应用井数据进行建模会导致模型不确定性较大，必须得到岩石相相应于地震波阻抗反演数据体的概率分布函数，从而能够采用地震数据在岩石相建模过程中进行约束。由于常规地质体一般呈片状，即平面上面积相应较大，而厚度相应较小，因此模型网络一般在平面上也较大，可达数十米。而测井解释岩石相曲线的精度一般在分米级，曲线粗化至模型网格后会极大程度地屏蔽曲线的敏感变化信息，导致概率分布函数求取不准确，从而影响模型的准确性。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种水平井区储层岩石相的建模方法，解决了现有技术中以直井资料和地震资料为主，水平井资料为辅建立的水平井区储层岩石相三维模型不准确的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种水平井区储层岩石相建模方法，包括以下步骤：
S1，获取水平井区内直井和水平井单井的岩石相解释曲线、声波时差测井曲线和密度测井曲线以及该水平井区的三维地震数据体；
S2，对所述直井和水平井岩石相解释曲线分别进行变差函数分析，求取水平井区内储层各类岩石相的垂向变程及水平向变程；
S3，利用所述岩石相解释曲线、声波时差测井曲线、密度测井曲线以及三维地震数据体得到水平井区内储层各类岩石相与拟波阻抗相关关系；
S4，将三维地震数据体反演得到波阻抗数据体；根据所述岩石相与拟波阻抗相关关系将所述波阻抗数据体反演得到岩石相数据体；
S5，以单井的岩石相解释曲线为硬数据，在所述岩石相数据体的约束下，应用S2中变差函数分析得到的各类岩石相的垂向变程及水平向变程，建立水平井区储层三维岩石相模型。
根据本发明，所述S2中变差函数分析包括以下步骤：
S21，对直井的岩石相解释曲线做变差函数分析，求取各类岩石相的垂向变程；
S22，根据水平井的岩石相解释曲线，沿每口水平井轨迹求取每口水平井中各类岩石相的一维变差函数，并投影至水平面，得到各类岩石相的单井水平向变程；
S23，以每口水平井各类岩石相的单井水平向变程作为椭圆不同方向上的半径，以该水平井区物源方向为椭圆长轴方向，拟合各类岩石相的最优变差函数椭圆，由所得各类岩石相的变差函数椭圆的半长轴和半短轴得到各岩石相的主变程和次变程。
根据本发明，所述S3中包括以下步骤：
S31，利用所述声波时差测井曲线和密度测井曲线计算拟波阻抗曲线；
S32，以所述三维地震数据体的主频为基准，对所述拟波阻抗曲线进行高频滤波；
S33，将高频滤波后的拟波阻抗曲线与岩石相解释曲线进行相关性分析，得到各类岩石相相应于拟波阻抗的概率分布曲线。
根据本发明，所述S31中计算拟波阻抗曲线的公式如下：
式中AI代表拟波阻抗曲线，单位为m·g/s·m3；DEN代表密度测井曲线，单位为g/m3；AC代表声波时差测井曲线，单位为μs/ft。
根据本发明，所述S5中利用序贯高斯模拟算法建立水平井区储层三维岩石相模型。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明提供的水平井区储层岩石相建模方法以水平井的岩石相解释曲线即水平井数据为基础，以直井的岩石相解释曲线即直井数据为辅助，并且以由三维地震数据体得到的岩石相数据体为约束，实现了水平井区储层精确的岩石相建模，满足了水平井区的生产需要。
(2)本发明提供的水平井区储层岩石相建模方法从变差函数的本质出发引入了变差椭圆拟合的机制，实现了应用大量水平井数据确定水平向变差函数的方法。根据水平井的岩石相解释曲线变差函数分析得到各类岩石相的水平向变程方面，利用水平井在水平向数据点多且密集的优势，结合变差函数的本质(某种属性空间各个方向的变异程度)，引入变差椭圆的概念，创新设计了针对水平井区数据的变差函数分析方法，解决了应用常规的变差函数分析方法分析水平井数据时所产生的滞后距过大、采集样点少、变差函数不收敛以及水平向变程无法确定的问题。
(3)本发明提供的水平井区储层岩石相建模方法通过“拟波阻抗曲线”的求取，井资料和地震资料结合高频滤波、岩石相与拟波阻抗相关关系求取等一系列手段解决了模型网络水平向面积较大、粗化过程中无法保留岩石相曲线的敏感变化信息而导致的岩石相相应于波阻抗概率分布曲线计算不准的问题，从而提高了所建岩石相模型的准确性，从而加强了地震数据对于建模的控制精度。
附图说明
图1是本发明实施例水平井数据空间排布样式图；
图2(a)是本发明实施例泥岩相的变差椭圆；
图2(b)是本发明实施例含砾砂岩相的变差椭圆；
图2(c)是本发明实施例砾质砂岩相的变差椭圆；
图2(d)是本发明实施例砾岩相的变差椭圆；
图3(a)是利用常规方法对各水平井砾质砂岩相进行变差函数分析所的结果图；
图3(b)是本发明实施例的针对水平井227-2HF砾质砂岩相进行变差函数分析方法结果；
图4是本发明实施例各类岩石相相对于拟波阻抗概率分布曲线图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供的一种水平井区储层岩石相建模方法，包括以下步骤：
S1，获取水平井区内直井和水平井单井的岩石相解释曲线、声波时差测井曲线和密度测井曲线以及该水平井区的三维地震数据体；
S2，利用直井和水平井岩石相解释曲线分别进行变差函数分析，求取水平井区内储层各类岩石相的垂向变程及水平向变程；具体地，对各井的岩石相解释曲线进行变差函数分析包括以下步骤：S21，对直井的岩石相解释曲线做变差函数分析，求取岩石相的垂向变程；S22，根据水平井的岩石相解释曲线，沿每口水平井轨迹求取每口水平井各类岩石相的一维变差函数，并投影至水平面，得到各类岩石相的单井水平向变程；S23，以每口水平井各类岩石相的单井水平向变程作为椭圆不同方向上的半径，以该水平井区物源方向为椭圆长轴方向，拟合各类岩石相的最优变差函数椭圆，由所得各类岩石相的变差函数椭圆的半长轴和半短轴得到各岩石相的主变程和次变程，即各类岩石相的水平向变程。对于直井岩石相解释曲线的变差函数分析直接根据现有技术中变差函数分析方法即可得到各类岩石相的垂向变程。根据水平井的岩石相解释曲线变差函数分析得到各类岩石相的水平向变程方面，利用水平井在水平向数据点多且密集的优势，结合变差函数的本质(某种属性空间各个方向的变异程度)，引入变差椭圆的概念，创新设计了针对水平井区数据的变差函数分析方法，解决了应用常规的变差函数分析方法分析水平井数据时所产生的滞后距过大、采集样点少、变差函数不收敛以及水平向变程无法确定的问题。
S3，利用岩石相解释曲线、声波时差测井曲线、密度测井曲线以及三维地震数据体得到水平井区内储层各类岩石相与拟波阻抗相关关系。具体地，S3包括以下步骤：S31，利用声波时差测井曲线和密度测井曲线计算拟波阻抗曲线，计算拟波阻抗曲线的公式如下：
式中AI代表拟波阻抗曲线，单位为m·g/s·m3；DEN代表密度测井曲线，单位为g/m3；AC代表声波时差测井曲线，单位为μs/ft。
S32，以三维地震数据体的主频为基准，对拟波阻抗曲线进行高频滤波；S33，将高频滤波后的拟波阻抗曲线与岩石相解释曲线进行相关性分析，得到各类岩石相相应于拟波阻抗的概率分布曲线。S3中分别根据各井的声波时差测井曲线、密度测井曲线计算得到各井对应的拟波阻抗曲线，并对各拟波阻抗曲线进行高频滤波，经高频滤波后的各拟波阻抗曲线与其对应井的岩石相解释曲线进行相关性分析，得到各类岩石相相应于拟波阻抗的概率分布曲线，也即得到了各类岩石相与拟波阻抗之间的相关关系。
S4，将三维地震数据体反演得到波阻抗数据体；根据岩石相与拟波阻抗相关关系将波阻抗数据体反演得到岩石相数据体；步骤S3中对拟波阻抗曲线以三维地震数据体的主频为基准进行了高频滤波，使拟波阻抗曲线的频率与三维地震数据体反演得到的波阻抗数据体的频率相一致，从而S3中由井资料和地震资料得到的岩石相与拟波阻抗相关关系适用于三维地震数据体进一步由波阻抗数据体反演得到岩石相数据体。
S5，以单井的岩石相解释曲线为硬数据，在岩石相数据体的约束下，应用S2中变差函数分析得到的岩石相的垂向变程及水平向变程，利用序贯高斯模拟算法建立水平井区储层三维岩石相模型。序贯高斯模拟是一种应用广泛的变量模拟方法。高斯随机域是最经典的随机函数，该模型的最大特征是随机变量复合高斯分布(正态分布)。因此在序贯高斯模拟中，首先将条件数据转化为标准高斯值，对转换后数据的变差函数进行随机模拟，然后将高斯模拟结果转换为原始数据空间，得到参数的联系空间分布。
本发明实施例提供的水平井区储层岩石相建模方法以水平井的岩石相解释曲线即水平井数据为基础，以直井的岩石相解释曲线即直井数据为辅助，并且以由三维地震数据体得到的岩石相数据体为约束，实现了水平井区储层精确的岩石相建模，满足了水平井区的生产需要。从变差函数的本质出发引入了变差椭圆拟合的机制，实现了应用大量水平井数据确定水平向变差函数的方法。该建模方法通过“拟波阻抗曲线”的求取，井资料和地震资料结合高频滤波、岩石相与拟波阻抗相关关系求取等一系列手段解决了模型网络水平向面积较大、粗化过程中无法保留岩石相曲线的敏感变化信息而导致的岩石相相应于拟波阻抗概率分布曲线计算不准的问题，从而提高了所建岩石相模型的准确性，从而加强了地震数据对于建模的控制精度。
为了清楚地说明本发明实施例水平井区储层岩石相建模方法的具体步骤以及有益效果，还提供了一个渤海湾盆地胜利油田盐家油田盐227水平井区的具体岩石相建模实施例：
1、前期数据准备。
如图1所示，盐227水平井区共有3口直井及9口水平井，由x0，x1和x2分别表示三口直井，由数字1-9来表示227-1HF、227-2HF、227-2HF、227-3HF、227-4HF、227-5HF、227-6HF、227-7HF、227-8HF和227-9HF各水平井的井眼位置，各井眼位置对应的曲线为各水平井的井轨迹。由图中水平井数据空间排布样式可见，水平井数据为“串数据”。各钻井的岩石相解释曲线、密度测井曲线及声波时差测井曲线齐全，并有一套覆盖全区的主频为25Hz的三维地震数据体。该区沙河街组沙四段发育一套近岸水下扇体沉积，单井共识别4中类型岩石相，分别为泥岩相、含砾砂岩相、砾质砂岩相及砾岩相，盐227水平井区的物源来自北东25°方向。
2、变差函数分析。
(1)对直井的岩石相解释曲线进行变差函数分析，求得盐227水平井区沙四段储层4类岩石相的垂向变程，如下表所示：
岩石相 垂向变程(m)
泥岩相 59
含砾砂岩相 139
砾质砂岩相 118
砾岩相 224
(2)对水平井的岩石相解释曲线进行变差函数分析。首先沿各水平井轨迹，求取每口水平井各类岩石相的一维变差函数，并投影至水平面，得到各类岩石相单井水平向变程。各水平井的水平段井斜角如下表所示：
井名 井斜角(°) 井名 井斜角(°) 井名 井斜角(°)
227-1HF 83 227-4HF 86 227-7HF 88
227-2HF 89 227-5HF 72 227-8HF 82
227-3HF 79 227-6HF 88 227-9HF 78
所得到的各类岩石相单井水平向变程如下表所示：
以上述表中每口井的水平向变程作为椭圆半径，以物源方向北东25°为椭圆长轴方向，做各类岩石相的变差函数椭圆，结果分布如图2(a)、(b)、(c)、(d)所示，各变差函数椭圆的半长轴为各类岩石相的主变程，半短轴为各类岩石相的次变程。各类岩石相主变程和次变程大小如下表所示：
岩石相 主变程(m) 次变程(m) 方位角(°)
泥岩相 825 512 23.4
含砾砂岩相 532 298 25.5
砾质砂岩相 497 305 24.6
砾岩相 855 245 23.0
针对水平井区数据的变差函数分析方法，解决了应用常规的变差函数分析方法分析水平井数据时所产生的滞后距过大、采集样点少、变差函数不收敛以及水平向变程无法确定的问题。具体地，为表示本发明的针对水平井区数据的变差函数分析方法的效果，图3中给出了利用常规方法对各水平井砾质砂岩相进行变差函数分析所的结果(a)和本发明针对水平井227-2HF砾质砂岩相进行变差函数分析方法结果(b)的对比图。
3、岩石相与拟波阻抗相关关系。利用下列公式分别计算3口直井和9口水平井的拟波阻抗曲线：
式中AI代表拟波阻抗曲线，单位为m·g/s·m3；DEN代表密度测井曲线，单位为g/m3；AC代表声波时差测井曲线，单位为μs/ft。
由于地震波的主频为25Hz，因此以25Hz为基准，对上述拟波阻抗曲线进行高频滤波。将高频滤波后的各拟波阻抗曲线与相对应井的岩石相解释曲线进行相关性分析，结果如图4所示。
4、将三维地震数据体反演得到波阻抗数据体；根据图4所表示的岩石相与拟波阻抗相关关系将波阻抗数据体反演得到岩石相数据体。
5、以单井的岩石相解释曲线为硬数据，在岩石相数据体的约束下，应用变差函数分析得到的各类岩石相的垂向变程及水平向变程，利用序贯高斯模拟算法建立水平井区储层三维岩石相模型。
综上所述，本发明实施例提供的水平井区储层岩石相建模方法以水平井的岩石相解释曲线即水平井数据为基础，以直井的岩石相解释曲线即直井数据为辅助，并且以由三维地震数据体得到的岩石相数据体为约束，实现了水平井区储层精确的岩石相建模，满足了水平井区的生产需要。从变差函数的本质出发引入了变差椭圆拟合的机制，实现了应用大量水平井数据确定水平向变差函数的方法。该建模方法通过“拟波阻抗曲线”的求取，井资料和地震资料结合高频滤波、岩石相与拟波阻抗相关关系求取等一系列手段解决了模型网络水平向面积较大、粗化过程中无法保留岩石相曲线的敏感变化信息而导致的岩石相相应于波阻抗概率分布曲线计算不准的问题，从而提高了所建岩石相模型的准确性，从而加强了地震数据对于建模的控制精度。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种水平井区储层岩石相建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，获取水平井区内直井和水平井单井的岩石相解释曲线、声波时差测井曲线和密度测井曲线以及该水平井区的三维地震数据体；
S2，对所述直井和水平井岩石相解释曲线分别进行变差函数分析，求取水平井区内储层各类岩石相的垂向变程及水平向变程；
S3，利用所述岩石相解释曲线、声波时差测井曲线、密度测井曲线以及三维地震数据体得到水平井区内储层各类岩石相与拟波阻抗相关关系；
S4，将三维地震数据体反演得到波阻抗数据体；根据所述岩石相与拟波阻抗相关关系将所述波阻抗数据体反演得到岩石相数据体；
S5，以单井的岩石相解释曲线为硬数据，在所述岩石相数据体的约束下，应用S2中变差函数分析得到的各类岩石相的垂向变程及水平向变程，建立水平井区储层三维岩石相模型。
2.根据权利要求1所述的水平井区储层岩石相建模方法，其特征在于：所述S2中变差函数分析包括以下步骤：
S21，对直井的岩石相解释曲线做变差函数分析，求取各类岩石相的垂向变程；
S22，根据水平井的岩石相解释曲线，沿每口水平井轨迹求取每口水平井各类岩石相的一维变差函数，并投影至水平面，得到各类岩石相的单井水平向变程；
S23，以每口水平井各类岩石相的单井水平向变程作为椭圆不同方向上的半径，以该水平井区物源方向为椭圆长轴方向，拟合各类岩石相的最优变差函数椭圆，由所得各类岩石相的变差函数椭圆的半长轴和半短轴得到各岩石相的主变程和次变程。
3.根据权利要求1所述的水平井区储层岩石相建模方法，其特征在于，所述S3中包括以下步骤：
S31，利用所述声波时差测井曲线和密度测井曲线计算拟波阻抗曲线；
S32，以所述三维地震数据体的主频为基准，对所述拟波阻抗曲线进行高频滤波；
S33，将高频滤波后的拟波阻抗曲线与岩石相解释曲线进行相关性分析，得到各类岩石相相应于拟波阻抗的概率分布曲线。
4.根据权利要求3所述的水平井区储层岩石相建模方法，其特征在于：所述S31中计算拟波阻抗曲线的公式如下：
<mrow> <mi>A</mi> <mi>I</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mn>3.048</mn> <mo>&amp;times;</mo> <msup> <mn>10</mn> <mn>5</mn> </msup> <mo>&amp;times;</mo> <mi>D</mi> <mi>E</mi> <mi>N</mi> </mrow> <mrow> <mi>A</mi> <mi>C</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>
式中AI代表拟波阻抗曲线，单位为m·g/s·m3；DEN代表密度测井曲线，单位为g/m3；AC代表声波时差测井曲线，单位为μs/ft。
5.根据权利要求1所述的水平井区储层岩石相建模方法，其特征在于：所述S5中利用序贯高斯模拟算法建立水平井区储层三维岩石相模型。
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