页岩储层地震预测评价技术研究

地震勘探技术是通过人工方法激发地震波,研究地震波在地层中传播的规律与特点,以查明地下的地质构造、沉积、储层等地质特征,为寻找油气田或其他勘探目的服务的一种物探方法。 页岩气地震解释及预测技术主要借鉴相对成熟的常规油气地震勘探方法,以地质、钻井、测井、岩心分析等资料为基础,应用地震数据进行构造解释、储层反演、裂缝及含气性检测等研究,从而预测页岩气富集有利区。

1)构造精细解释技术

页岩气构造精细解释技术通过制作合成地震记录,骨干剖面网,三维结合时间切片,来了解页岩层段的反射特征、资料品质,分析页岩层段构造形态、断裂特征、构造带的特征及控制因素,制作页岩层段的构造纲要图和断裂系统图。 其工作流程与常规油气地震资料解释没有区别,主要包括层位标定、断层解释和层位追踪。

(1)层位标定

地震层位标定是联系地震与地质的桥梁,是提高构造精细解释精度和开展储层预测的关键。 目前,常用的层位标定方法有两种:一种是用声波合成地震记录与井旁地震道做相关对比进行的层位标定;另一种是用VSP 记录直接进行层位标定。

本次研究在利用电阻率、自然电位、声波、自然伽玛等测井曲线进行全区地层对比的基础上,运用声波时差和密度曲线,精细制作合成记录。 应用Landmark 软件中的合成地震记录的模块,优化了地震子波主频选取,标准层的选择等关键参数的选取,分析各层顶底界面的声波特征,从井旁地震道提取目的层段的子波,保证了目的层段地震信息与井所解释的地质信息最大相关。

(2)断层解释

断裂识别在地震资料解释中比较实用有效的技术包括:一是在常规的数据体上识别断层,二是在相干等属性数据体上和三维可视化状态下识别断层。 在地震资料解释过程中将这几种方法相结合,采用三维解释手段对目的层段进行断裂识别和解释,可进一步提高解释精度。

图4.42　合成地震记录制作及标定

断层解释运用目前最新的立体构造解释方法-断层立体展布法,其做法是首先浏览地震剖面,对断层的展布有初步认识,然后浅、中、深层各做若干张水平切片、相干切片,主测线、联络线先抽稀,后加密,并与切片同步解释、相互参照,实现“切片定走向、剖面定倾向、共同定产状”的“三定”解释原则,确保断层空间位置的正确性。

图4.43　断层立体展示

(3)层位追踪

制作合成地震记录,将地质层位标定在地震剖面上,通过浏览线、道、等时切片地震资料,了解工区内地震反射波的反射特征,主要目的层地层结构,局部构造的时间域剖面、平面形态,确定精细解释的具体思路和方法。 对于连续性较差的反射层,按照由大到小、由粗到细的原则,从标定的过井骨架剖面开始,建立起全区的总体解释框架;对于连续性较好的反射层或局部反射剖面,可采用种子点自动追踪方法解释层位,保证地震波追踪的波峰、波谷、零相位等特征在全区一致。 解释完成后,通过连井线、联络线、任意线的检查,确保层位闭合。 经过层位标定、手动自动联合解释等技术确保反射层的解释合理、精度高。

图4.44　层位的标定、解释

图4.45　新滩组底和五峰组底地震反射界面时间构造图

2)储层反演技术

根据叠后、叠前地震资料的分类可将储层反演技术划分为叠后地震反演技术和叠前地震反演技术两种,其目的是用地震资料反推地下波阻抗或速度分布,估算储层参数,并进行储层预测和油藏描述,为油气勘探提供可靠的基础资料。 目前,常规油气储层反演主要应用叠后反演技术;但对于页岩气勘探,叠后反演技术已不能满足储层描述的需要,应用叠前反演技术精细预测储层脆性、含气性等参数成为一种必然。

对比三种叠后反演技术,基于地震数据的声波阻抗反演技术忠实于地震数据,反映储层的横向变化可靠,但无法识别10 m 以下的储层;基于模型的测井属性反演技术可识别2 ~6 m 的储层,但受初始模型的影响严重,存在多解性;基于地质统计的随机模拟与随机反演技术分辨率高,能较好地反映储层的非均质性,受初始模型的影响小,最终得到多个等概率的随机模拟结果。 由于三维地震工区内只有1 口井参与反演,为了得到较高的分辨率,本次研究采用地震相控非线性随机反演技术,有效综合地质、测井和地震数据,使得反演结果(速度或波阻抗参数)符合地质沉积特征,同时具备较高的分辨率。

叠前反演技术近年来得到了快速的发展,为油气勘探做出了重要的贡献。 在应用较广泛的叠前弹性阻抗反演和叠前弹性多参数同步反演中,后者结果稳定、分辨率高、可控制性强,避免提取角度地震子波,减少了数据转换中的累积误差。 因此,本次研究采用叠前弹性多参数同步反演技术。

图4.46　地震剖面层序解释时间构造图

(1)地震相控非线性随机反演技术

地震相控非线性随机反演是在地震地层学和沉积学的基础上,通过钻井的岩芯观察和岩电标定,建立储层的典型相模式,根据不同沉积相甚至微相在时、空域的展布特征,包括垂相演化与平面分布,通过采用数理统计学方法,总结地质体的长宽比、厚度以及规模,应用某种数学算法定量表征有利相带的空间分布,从而使得物性参数(速度、波阻抗等)反演受沉积的控制,具备地质意义。 然后在沉积相三维模型建立的基础上,首先根据测井资料统计各种沉积相或微相中岩石物性的分布特征,并用一种特定的数学算法来描述储层岩、电等参数的空间分布特征;基于不同沉积相的岩石物性参数特征和扇体储层的空间分布特征模拟井间任一点的初始速度或波阻抗模型。 最后将波阻抗转化为反射系数并与估计的地震子波进行褶积产生合成地震道,通过非线性算法反复迭代直至合成道与原始地震道达到一定程度的匹配。

①地震相控约束外推计算。

在地震相模型的控制下,通过原始数据将各个单个反演问题结合成一个联合反演问题可以降低反演在描述参数几何形态时的单个反演问题的自由度,从本质上提高了地球物理研究的效果。

依据地震相的外部几何形态及其相互关系、内部结构,依据其在区域构造背景的位置,结合井的资料进行相转化,可以在宏观上初步确定其对应的沉积相。 为此,可以在地震剖面上对沉积体系进行宏观划分并确定出相界面或层序界面。

首先利用本区钻井资料、综合录井资料编制多口井层序划分与地层界面解释对比图。利用这个结果,可以在对应的连井地震剖面图上解释出层序界面,建立层序或相控模型,进而可以在平面上和三维空间上勾画出目的层等不同层序间的匹配关系,为地震相控约束反演奠定约束条件。 综合利用钻井资料、录井资料在研究区三维地震剖面上进行层序解释,图4.47 为地震剖面层序时间构造图。 宏观模型最好与构造解释断层、地层起伏特征结合起来。 反演过程中由于采用了随机反演算法,因此,地震相界面的划分和宏观模型的建立允许在纵向上有误差。

考虑地下地质的随机性,相控外推计算中采用多项式相位时间拟合方法建立道间外推关系。 具体做法是在相界面控制的时窗范围内从井出发,将测井资料得到的先验模型参数向量或井旁道反演出的模型参数向量,沿多项式拟合出的相位变化方向进行外推,参与下一地震道的约束反演。

②叠后地震反演的实现过程。

根据图4.47 的储层反演流程,利用地震相控非线性随机反演技术可以得到最终反演速度体。

在用上述方法进行反演处理的过程中,地震子波的确定采用了从井旁地震道直接提取、整形后内插形成空变子波的方法,因此,子波主频和频带宽度与地震资料匹配关系较好,有利于反演算法的快速收敛和反演精度的提高。

③反演适用条件。

叠后地震相控非线性随机反演方法要求地震资料具有较高的信噪比和分辨率,适用于无井区或少井区的反演,在勘探初期,初始模型难以准确求得,可以根据速度谱资料和地震资料以及地震相模型控制得到高精度的反演结果。

在某三维地震工区应用叠后地震相控非线性随机反演技术与基于模型的反演算法进行对比,反演结果如图4.49、图4.50 所示。 叠后相控反演结果分辨率较高,扇体沉积特征清晰,可分辨多个期次,而模型法的反演结果则精度较低,无法准确地分辨扇体沉积模式。

图4.47　测井约束分步化非线性反演流程图

图4.48　叠后相控非线性随机反演结果

图4.49　模型法反演结果

图4.50　反演剖面图

在研究区应用此方法,反演剖面岩性特征明显,对储层岩性进行了有效划分;反演结果精度、分辨率高,可清晰识别5 m 以下薄储层并可以在全区范围内追踪解释,预测储层的空间分布特征。

(2)叠前弹性多参数同步反演技术

叠前地震资料保留了地震反射振幅随偏移距或入射角而变化的特征,可提供更多、更敏感有效的数据体成果。 在测井资料的约束下,开展地震纵、横波速度和密度及其他弹性参数的叠前地震反演研究,得到高精度的、能够反映储层横向变化的多种弹性参数,对于研究复杂油气储层的空间分布、开展对复杂油气藏的精细描述等具有十分重要的意义。

①多角度联合反演算法研究。

由于常规的叠前反演存在计算量大、稳定性差、反演结果不可靠等诸多问题。 2000 年,Whitcombe D N,Connolly P A 和Reagan R L 也提出了有效的改进方法。 他们认为目前可行的办法是对现有水平叠加方法进行改进,可以选择振幅随炮检距线性变化的部分范围或部分角度道集进行动校叠加,形成特定炮检距或角度剖面,比如,可采用5° ~15°、15° ~25°、25° ~35°等临界角范围内不同角度道集进行叠加,来获得多个具有AVO 特性的地震剖面。这种叠加方法保留了地震波振幅随入射角变化的信息,较全角度水平叠加方法有了很大的进步,同时也在一定程度上压制了噪声,解决了叠前反演计算量大、稳定性差的问题。

对于一个地质储层来说,无论反射波的反射角多大,其纵波速度、横波速度和密度等弹性参数应该是一个常数,因此,在有了多组单角度反演结果之后,更希望得到综合的反演结果。 但是,直接利用这些反演结果获得综合的反演结果是困难的。 所以,有必要从反演过程寻找直接反演综合的纵波速度、横波速度和密度的方法,经分析研究,多组部分角度叠加的数据体共同反演是一个行之有效的方法。

②提高参数反演精度的方法研究。

在传统的叠前反演方法中,弹性参数对反射系数贡献的差异很大,从而导致参数对设计的目标函数敏感程度差异很大,这样反演出的各个弹性参数体的精度就存在着很大的差异。 这就要求在原有理论的基础上,探索能够提高弹性参数反演精度的方法,使叠前反演在实际应用中发挥越来越重大的作用。

纵波速度、横波速度和密度是叠前反演中最基本的弹性参数,但它们对反射系数的贡献大小不一,即敏感度不同,导致反演结果中,低敏感度的参数反演的精度低,与实际资料相差较远。 因此,对参数敏感度的模拟分析,有助于探索更加有效的方法来提高反演的精度。

从理论模型研究入手设计如表4. 20 的一个单层模型,进行储层模拟分析,采用Zoeppritz 方程计算PP 波的反射系数,入射角度分别采用100、200 与300,对三个参数的敏感度进行研究。

表4.20　理论模型参数表

从表4.20 和图4.51 中可以看出,给予三个弹性参数相同的变化范围,而反射系数的变化差异却很大,纵波速度变化引起的反射系数变化最大,在小角度时体现得更加明显;随着角度的逐渐增加,横波速度对纵波反射系数的贡献也逐渐增加,30°时这种变化更加明显;对于密度参数,其变化量最小,对反射系数最不敏感。

图4.51　10°(黑色)、20°(红色)与30°(蓝色)入射时三个参数敏感度分析图

这样就可以得到一个结论:如果单纯采用传统的叠前反演方法,纵波速度反演的精度要比另外两个参数高很多,横波速度在高角度的地震资料时才有高精度,而密度反演结果将与真实结果相差很远,不利于储层预测研究。

为深入考察三参数对反射系数的敏感程度,分别按其导致反射系数变化量的百分比来进行统计。 在沉积岩中,纵波速度一般为1 500 ~6 000 m/s,横波速度一般为500 ~4 000 m/s,密度一般为1.5 ~3 g/cm3,分别分析各参数在变化范围的0% ~10%对应反射系数的变化量,作0°、10°、20°、30°等角度进行分析。 同样参考Rutherford 和Williams 所分的三种AVO 模型及Castagna 分类中的第四种,设计四类模型,表4.21 为各模型参数信息。

表4.21　各模型参数信息

对于模型Ⅰ,在达到临界角前,纵波速度和密度对反射系数的敏感度是随角度增大而变低的,横波速度与之相反,在0°和10°,敏感度:纵波速度＞密度＞横波速度;20°,敏感度:横波速度＞纵波速度＞密度;30°达到临界角,敏感度:纵波速度＞横波速度＞密度。

图4.52　模型I 三参数敏感度曲线图

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图4.53　模型Ⅱ三参数敏感度曲线图

对于模型Ⅱ,纵波速度和密度对反射系数的敏感度是随角度增大而变低的,横波速度与之相反,在0°和10°,敏感度:纵波速度＞密度＞横波速度;20°,敏感度:纵波速度＞横波速度＞密度;30°,敏感度:横波速度＞纵波速度＞密度。

图4.54　模型Ⅲ三参数敏感度曲线图

对于模型Ⅲ,纵波速度和密度对反射系数的敏感度是随角度增大而变低的,横波速度与之相反,在0°和10°,敏感度:纵波速度＞密度＞横波速度;20°和30°,敏感度:纵波速度＞横波速度＞密度。

对于模型Ⅳ,纵波速度和密度对反射系数的敏感度是随角度增大而变低的,横波速度与之相反,在0°和10°,敏感度:纵波速度＞密度＞横波速度;20°和30°,敏感度:纵波速度＞横波速度＞密度;纵波速度随角度对反射系数的敏感度变化幅度明显比横波速度和密度低。

由上面分析可知3 个参数对反射系数的敏感度差异较大,总体上纵波速度对反射系数的敏感度要高于其他两个参数,这是造成基于纵波资料利用常规方法实现三参数同步反演时3 个参数反演精度差异较大且总体精度不高的根本原因。 可以用3 个参数的敏感度分析结果为指导,通过对反演算法进行优化来提高反演的稳定性和精度。

③叠前三参数同步反演思路。

为了实现弹性参数的一致性反演,提高反演的精度,针对叠前反演中存在的问题,从以下三个方面展开研究取得了明显的效果。

图4.55　模型Ⅳ三参数敏感度曲线图

a.采用叠前同步反演思路给予计算过程新的推导思路和合理的简化形式,进行提高叠前反演分辨率的研究,有效控制多个参数,同时对多参数同步反演方法加深分析,实现了一致性反演的高效率与高精度。

b.将贝叶斯理论引入叠前反演中,考虑了对目标函数进行泰勒级数展开时的高阶项,结合似然函数及先验随机约束信息,既可以提高反演精度和稳定性,又不会过多地增加计算量。 贝叶斯理论提供了一个相对比较“软”的约束条件,合理调节反演算法的实现,解决了AVO 反演的“病态问题”。

c.建立复杂构造层控制和断层控制下的模型约束机制,实现三维构造断层模型的约束反演处理,使反演结果能够准确反映构造断层特征。

④反演适用条件。

基于叠前地震资料的叠前弹性参数反演方法可反演出多个与气层相关的弹性参数,可与地质资料结合直接判断油气的存在,它要求地震资料具有较高的信噪比和分辨率,但是由于研究区的叠前地震资料信噪比较低,同相轴连续性差,反演成果受资料影响可能存在缺陷。

基于以上原理,同时使用0° ~10°、10° ~18°和18° ~35° 3 个部分角度叠加地震资料进行叠前同步反演。 反演结果如图4.56 所示,纵、横波速度和密度参数反演值基本符合研究区特点。

图4.56　反演的纵波速度、横波速度与密度

由于叠后地震资料信噪比高,反演速度、预测厚度等成果稳定可靠是优质储层评价的重要依据,但由于其参数单一,直接判断气层分布证据不够充分。 因此,叠前与叠后反演成果有机结合,可以互相取长补短,将改善叠前地震资料的应用效果。

3)裂缝检测技术

页岩气赋存介质主要是泥页岩及其砂岩夹层中的裂缝、孔隙、有机质等。 据研究,天然裂缝的发育程度不仅直接影响着页岩气藏的开采效益,而且决定着页岩气藏的品质和产量高低,但是较大的断层对页岩气的保存又有一定破坏,因此天然断裂的预测工作对于页岩气甜点的确定十分重要。

通过裂缝检测地震技术的调研,多分量转换波裂缝检测和纵波方位各向异性检测方法对地震资料的品质要求较高。 重庆地区多山地且灰岩出露较多,对地震资料的品质有一定影响,因此我们选用当前研究的热点-叠后属性分析技术对页岩储层裂缝进行预测。 同时,鉴于叠后三维地震资料的分辨率的限制及裂缝成因的复杂性、裂缝形态的多样性等造成的预测多解性,单一地震属性很难对裂缝做出准确预测,因此利用多属性综合分析提高裂缝检测精度尤其关键。 常用于裂缝检测的属性主要有相干属性、曲率属性和蚂蚁体等。

(1)相干体技术

相干体技术是20 世纪90 年代发展起来的一种用于识别断层、地层特征及其相互关系的信号处理和勘探的方法,其基本原理是在三维数据体中求每一道每一样点处小时窗内分析点所在道与相邻道波形的相似性,形成一个表征相干性的三维数据体,即计算时窗内的数据相干性,把这一结果赋予时窗中心样点。 相干体技术通过分析三维数据体局部地震波形的相似性对数据的不连续性进行成像,当地质平面连续时,道和道之间有高的相关值或相似值;当地层不连续时,相关值或相似值出现低值异常。 然而相干属性预测裂缝的不足之处也异常明显,即难以检测出小尺度裂缝。

(2)曲率分析技术

曲率是用来表征层面上某一点处变形弯曲的程度的几何属性,不受地震反射能量的影响,与地应力有密切的关系,因此更能客观地反映地震几何属性特征,更好地指示断层、大尺度裂缝的发育规律。

层面变形弯曲越厉害,曲率值就会越大。 对于一个二维的曲线而言,曲率可以定义为某一点处正切曲线形成的圆周半径的导数。 如果曲线弯曲褶皱厉害,曲率值就比较大,而对于直线,不管是水平还是倾斜其曲率就是零。 一般背斜特征时定义曲率值为正值,向斜特征定义曲率值为负值。 二维曲线曲率的简单定义方式可以延伸到三维曲面上,此时曲面则由两个互相垂直相交的垂面与曲面相切。 在垂直于层面的面上计算的曲率定义为主曲率,同时可以计算最大和最小曲率,这两种曲率正好是互相垂直的。 通常采用最大曲率来寻找断裂系统。

(3)蚂蚁体分析技术

蚂蚁体分析技术又称断裂系统自动追踪技术,是近年来兴起的一种叠后裂缝预测技术,对小断层及裂缝有很好的预测效果。 该方法模拟蚂蚁在寻找食物过程中发现路径的行为,是一种在图形中寻找并优化路径的概率型选择技术。

该技术的原理就是在地震体中设定大量的电子“蚂蚁”,并让每只“蚂蚁”沿着可能的断层面向前移动,同时发出“信息素”。 沿断层前移的“蚂蚁”应该能够追踪断层面,若遇到预期的断层面将用“信息素”做出非常明显的标记。 而对不可能是断层的那些面将不作标记或只作不太明显的标记。

蚂蚁体分析技术利用边缘探测手段,增强地震资料中的空间不连续性,通过噪声压制技术,预处理地震资料,提高地震数据中的空间地震波速度突变面并通过产状控制(倾角、方位角),完成断裂系统的自动追踪。 该技术提高了构造解释精度,改善了地质细节描述,大大缩短了人工解释时间,能够提供客观、详尽、可重复的地层不连续性构造图。

图4.57　目的层断裂属性分析图

通过对叠后地震属性裂缝预测技术研究分析,相干体技术并不能有效预测页岩气储层裂缝的展布特征,因此最终选取曲率属性和蚂蚁体技术作为此次研究应用的两项关键技术。 基于地震资料本身分辨率的局限性,虽然叠后属性并不能完全定量描述裂缝,但是其对裂缝带展布空间的预测也对钻井部署及水平段的钻进有一定指导意义。

4)叠后流体检测技术

通过对叠后流体检测方法的调研,虽然基于低频阴影具有一定的效果,但低频阴影影响因素较多,理论形成机制复杂,目前仍处于探索研究阶段。 本次研究发现储层物性是产生低频阴影的重要因素之一,储层孔隙中只要含有流体,不论油气水都有响应。 而应用高频衰减的方法,我们发现在高频段包含了较多的噪声,严重影响求取吸收衰减属性的结果。针对研究区的实际情况,采用以下方法:直接在选定的高频段计算地震波谱能量随频率衰减的梯度因子,本次研究在时间-频率联合域提取信号的衰减属性,这样既可以保证提取信号的衰减属性有较强的抗噪能力,又能分析不同尺度上的瞬时属性。

基于叠后流体检测方法的研究,选择合适的时频分析技术是提取地震频率等相关属性的关键。 先进的时频分析技术主要包括广义S 变换(GST)和匹配追踪算法(MP+WVD)等,利用该项技术对目的层段地震波频率成分的变化进行精细表征,得到真实可靠的低频属性及高频成分的衰减属性,为储层进行油气检测创造条件。

(1)广义S 变换(GST)

标准S 变换是以Morlet 小波为母小波的连续小波变换的延续。 S 变换的小波基函数是由简谐波和高斯窗函数的乘积构成,简谐波在时域仅作尺度伸缩不发生平移,而高斯窗函数则进行伸缩和平移变换。

图4.58　S 变换小波函数的振幅包络变化图

与小波变换相比,S 变换的时频谱分辨率与频率有关,且与Fourier 谱保持直接的联系,在实际应用中可以利用快速FFT 提高计算效率。 但由于S 变换的小波函数是以固定的趋势随频率变化(图4.58),缺乏灵活性,在实际应用中效果也不够理想。

(2)匹配追踪时频分析(MP)

匹配追踪时频分析首先将地震信号在完备的时频原子库中自适应地分解为一组时频原子的线性组合,尽可能精确地匹配原信号的局部结构,准确表达信号的内部层次特征;然后基于时频原子的Wigner-Villa 分布映射,既保持了Wigner-Villa 分布时频分辨率高的特点,又避免了直接求原始信号Wigner-Villa 分布的交叉项干扰,从而得到地震信号的高质量时频谱分布。 以下是地震信号匹配追踪的具体流程图:

图4.59　地震信号匹配追踪时频分析的流程图

(3)时频分析应用效果与计算效率对比

①模型信号应用效果对比。

对图4. 60(a)中的模型信号分别利用GST 和MP 算法分析它的谱变化特征,如图4.60(b)所示,GST 能较好地描述模型信号在时间和频率域的分布情况,这主要是上述二种方法能够根据信号的频率和具体形态自适应调整窗函数的宽度,使得低频处有较高频率分辨率,高频处有较高时间分辨率;而MP 算法不受Heisenberg 不确定性原理的制约,无论在时间方向还是在频率方向都具有较高的分辨率,如模型信号在300 ms 存在两个主频分别为15 Hz 和45 Hz 的子波叠加,600 ms 附近存在两个子波干涉的现象,基于MP 计算的时频谱分布[图4.60(c)]能同时精细表征信号在时间和频率方向的变化特征。

图4.60　模型信号时频分析应用效果分析

以上分析表明,GST 和MP 算法均能较精细地表征地震信号的时频谱分布特征,其中MP 算法的精度相对较高,并且具有一定的抗噪能力,更适合定量分析地震信号时频特征。

②计算效率对比。

表4.22 是GST 和MP 算法计算模型信号频谱分布的计算效率,分析可知,MP 算法的效率远不如GST,这主要是因为MP 是一种重复迭代逼近的贪婪算法,当信号的结构相对简单,经过20 次迭代就可以精确地匹配信号的局部结构。 当数据非常复杂时,需要对信号进行多次匹配分解才能准确表达信号的内部层次特征,导致MP 的计算效率要低于GST。

表4.22　模型信号时频分析计算效率分析

5)储层建模技术

油藏模型研究是20 世纪80 年代中后期兴起的一项用于油藏描述和油藏物性分布预测的复合学科理论和方法体系,它集数学地质、地质统计学、油层物理学等方法于一体,最大限度应用计算机技术进行油气藏及内部结构精细解剖,揭示油气分布规律,建立能够描述油气分布状况和流动特征的地质的、岩石物理的等油气参数地质模型,对储层进行有效预测和模拟。

目前,储层建模技术的发展趋势是由定性向定量发展、单学科建模研究向多学科综合建模发展、静态资料建模向动静态资料结合建模发展。 其方法主要分为两类:确定性建模和随机建模。

(1)确定性建模

确定性建模是对井间未知区给出确定性的预测结果,即从已知确定性资料的控制点(井点)出发,推测出点间(井间)确定的、唯一的和真实的储层参数。 目前,常用的确定性建模的储层预测方法主要有以下几种:储层地震学方法、储层沉积学方法、水平井建模、露头原型模型建模、克里金方法。

(2)随机建模

随机建模是利用已知的信息为基础,以随机函数为理论,应用随机模拟方法得到可选的、等概率的和高精度的反映变量空间分布的模型。 随机建模方法可分很多类,Haldorsen等从变量类型角度来分,将随机模型分成了离散模型、连续模型和混合模型。 Deutsch 等根据模拟单元的特征,将随机模型分为基于目标的随机模型和基于象元的随机模型。 其他还有:①从数据分布类型角度分为高斯模拟和非高斯模拟;②从参与模拟的变量数目可分为单变量模拟和多变量模拟;③从模拟结果是否忠实于原始数据的角度分为条件模拟和非条件模拟。

本次研究采用储层地震学方法建立确定性模型。 储层地震学方法应用地震资料研究储层的几何形态、岩性及参数的分布,即从已知点出发,应用地震横向预测技术进行井间参数预测,并建立储层的三维地质模型。 一般精细油气建模在油气田开发后期进行。 目前,本次研究的三维地震工区还处于勘探的初期,建模所需大量井数据严重不足,并不能完成精细的模拟。 因此,本次研究利用构造精细解释成果(层位、断层等)进行构造建模,结合地震反演技术得到储层参数和优质储层分布及裂缝预测结果,建立储层三维模型,对页岩储层进行直观、有效的预测和模拟,如图4.61 所示。

图4.61　三维储层模型

6)小结

针对重庆地区页岩气地震勘探现状,对页岩气地震解释及预测技术进行优选和分析,形成一套符合重庆地区特点的技术方法。 首先从井震联合层位标定入手,分析页岩气目标层及优质页岩储层的地震反射波形特征,采用断层立体展布法进行常规精细资料解释,确定目标页岩层及优质页岩埋深、厚度及分布范围等,并获得页岩层构造形态及断层空间展布等特征;其次,以测井岩-电关系为基础建立页岩气储层特征与地震反射波响应特征及地震反射波敏感动力学参数关系,形成页岩气储层分析技术及解释模型,应用叠后地震相控非线性反演技术预测页岩储层空间展布特征,同时应用叠前地震多参数同步反演技术精细预测优质(含气、高脆)页岩气储层发育有利区;然后,通过裂缝预测技术检测区域裂缝发育情况,选择合理的裂缝发育带,并结合含气性预测技术进一步确定页岩气藏有利聚集区;最后,采用储层地震学方法建立确定性模型对页岩储层进行直观描述和模拟,为预测页岩气富集有利区提供依据。