基于人工裂缝地震预测的储层物性地质建模方法及应用.pdf

2023 年第 10 期2023 年 10 月致密油气是储集在覆压基质渗透率小于或等于0.110-3滋m2的致密砂岩、致密碳酸盐岩等储集层中的非常规油气资源。致密油气资源潜力巨大，但开采困难，通常需要借助储层压裂等储层改造技术改善储层物性，才能实现油气的开发开采。利用人工压裂技术改造储层后，致密储层的孔渗特征发生了显著的变化，改造后致密储层物性的预测是进一步部署井位及剩余油挖潜亟待解决的必要问题。目前地震数据在很多油田剩余油研究中得到广泛应用并取得了良好的效果，但通常是针对未进行储层改造的储层，而针对储层改造后并经过长期开发生产的低渗透油藏，建立地震地质联合的基于人工裂缝的三维地质物性模型的研究较少。本文以鄂尔多斯盆地西峰油田西 41 井区长 81段致密储层为例，研究区天然裂缝不发育，人工压裂后采集的三维地震数据记录了人工压裂的裂缝信息。本研究以压裂前井孔隙度、渗透率等数据作为原始基质物性信息，以人工压裂后三维地震数据、五维地震裂缝预测结果作为裂缝信息，建立压裂后储层物性预测模型。基本的物性模型一般只采用井曲线空间插值建立（克收稿日期：2023-04-21基金项目：重庆市自然科学基金面上项目“基于压裂效果的页岩脆性定量评价方法研究”（cstc2021jcyj-msxmX0984）；重庆科技学院科技创新基金项目“低渗储层物性改造地震预测研究以西峰油田X井区为例”（YKJCX2120118）；重庆科技学院科技创新基金项目“高13 区块扶杨油层致密储层地震预测方法研究”（YKJCX2220120）第一作者简介：张学娟，1979 年生，女，黑龙江大庆人，博士，副教授，主要从事地震资料综合解释、地震资料反演储层预测及地质建模等相关研究。通信作者：冯丽，1998 年生，女，重庆人，在读硕士研究生，主要从事地震资料综合解释、地震资料反演储层预测相关研究。基于人工裂缝地震预测的储层物性地质建模方法及应用张学娟，冯丽，雍丹丹，王涵，冯庭乐，佘海燕（重庆科技学院石油与天然气工程学院，重庆 400000）摘要：西峰油田西 41 井区长 81油层组属于低孔特低渗储层袁 天然裂缝不发育袁 油藏开发已借助压裂技术对储层进行改造袁 为了有效预测研究区目的层剩余油分布袁 需要对压裂后储层物性发生的变化进行精细刻画遥 利用压裂后采集的地震数据袁 采用五维地震裂缝预测技术预测人工压裂后地层裂缝信息曰 以压裂前井数据作为基质模型建立的基础数据袁 以压裂后五维地震裂缝预测结果作为裂缝信息袁 建立人工压裂后储层物性地质模型曰 根据油田动态数据模拟试算拟合度情况分析物性预测建模结果遥 分析结果表明袁 基于人工裂缝地震预测的储层物性建模方法建立的油藏模型袁 全区日产油量指标及全区综合含水指标模拟试算拟合度均较高袁 该方法建立的压裂后储层物性地质模型能够反映地层实际地质情况遥关键词：低渗储层曰 人工压裂曰 裂缝建模曰 物性预测曰 地质模型中图分类号：TE19文献标志码：A文章编号：2095-0802-(2023)10-0014-04Geological Modeling Method and Application of Reservoir Physical PropertiesBased on Artificial Fracture Seismic PredictionZHANG Xuejuan,FENG Li,YONG Dandan,WANG Han,FENG Tingle,SHE Haiyan(School of Petroleum and Natural Gas Engineering,Chongqing Institute of Science and Technology,Chongqing 400000,China)Abstract:The Chang 81oil reservoir group in the West 41 well area of Xifeng Oilfield belongs to a low porosity and ultra-lowpermeability reservoir,with underdeveloped natural fractures.The reservoir development has been transformed using fracturingtechnology.In order to effectively predict the distribution of remaining oil in the target formation in the study area,it is necessaryto finely characterize the changes in reservoir properties that occur after fracturing.In this paper,the seismic data collected afterfracturing were used to predict the fracture information of the artificially fractured formation using five-dimensional seismicfracture prediction technology;the pre-fracturing well data were used as the base data for matrix model establishment,and thefive-dimensional seismic fracture prediction results after fracturing were used as the fracture information to establish a geologicalmodel of the reservoir properties after artificial fracturing;the results of the physical property prediction modeling were analyzedbased on the simulated trial fit of the oilfield dynamic data.The analysis results show that the reservoir model based on theseismic prediction of artificial fractures has a high fit of the daily oil production index and the comprehensive water content indexin the whole area,and the geological model of reservoir properties after fracturing established by this method can reflect the actualgeological conditions of the formation.Key words:low permeability reservoir;artificial fracturing;fracture modeling;physical property prediction;geological model（总第 217 期）能源产业142023 年第 10 期2023 年 10 月里金函数插值）。本研究在基本物性模型的基础上，增加了压裂后的裂缝信息，压裂后裂缝信息对储层渗透率影响较大，加入压裂后裂缝数据使物性建模结果能够更准确地描述压裂后地层物性。1基于人工裂缝地震预测的储层物性地质建模方法研究区具备压裂后三维地震资料，为改造后地震裂缝预测提供必要的基础。本文采用离散裂缝网络建模（DFN 建模）方法进行裂缝物性建模：以压裂前原始物性井数据作为基质模型，结合压裂后三维地震数据、五维地震人工裂缝预测作为裂缝信息，建立物性预测模型。而压裂后裂缝数据是通过五维地震数据裂缝预测技术中的椭圆分析裂缝预测方法得到的。离散裂缝网络建模（DFN 建模），是随机建模和确定性建模相结合的一种裂缝建模方法，最早由 Baecher等引入1。Baecher 模型假设裂缝为一圆盘（圆形或椭圆形），各圆盘之间可以交叉，是一种基于示性点过程的随机建模方法2-3。建模实现过程分为两步点过程、示性过程：点过程确定裂缝的中心位置，而裂缝的中心位置一般通过稳态泊松过程实现，通常有 3 种确定裂缝位置的模型（见图 1）。在增强 Baecher 模型中，裂缝都是从空间均匀分布的中心位置产生的；最近邻模型是相对简单的非平稳模型；Levy-Lee 分形模型分形模式可以分为“自仿射”和“自相似”4。示性过程确定点的属性，主要由随机分布方法和概率来模拟，如裂缝大小、倾角、走向、开度、渗透率等属性3。图 1离散裂缝网络模型(a)增强 Baecher 模型(b)最近邻模型(c)Levy-Lee 分形模型用离散数据的形式来建立裂缝系统，模型主要由形态各异以及大量尺度的裂缝片（有不同的开度、位置和方位等）构成4，使模型更符合实际的地质情况，从而使模型对裂缝系统进行更有效的描述和刻画。五维地震数据较常规叠后数据增加了方位和偏移距维度，蕴含着更加丰富的储层裂缝等各向异性信息5-6。根据裂缝指示因子的差异，目前基于五维地震数据的裂缝预测技术可大致分为基于椭圆分析的裂缝预测方法和基于岩石物理理论的裂缝参数反演方法，本文利用基于椭圆分析的裂缝预测方法7。对于基于椭圆分析的裂缝预测方法，Ruger 推出了各向异性介质反射系数近似公式：Rpp（兹，准）A+Bcos（兹）2准，(1)式中：Rpp为纵波反射系数，兹为入射角，A为与入射角无关的方位 AVO（振幅随炮检距变化）截距，B为方位 AVO 梯度，准为方位角8。式(1)表明，方位各向异性梯度随方位角呈椭圆变化特征，且随着各向异性强度增大，椭圆的扁率增大。因此，可通过分析方位 AVO 梯度的变化特征预测裂缝发育的强度和方向9。2储层物性地质建模方法应用实例2.1工区概况西峰油田西 41 井区长 81段致密储层位于鄂尔多斯盆地，研究区块面积 40 km2，地质储量 1.086107t，动用可采储量 2.23106t，开采层位为长 81，平均有效厚度 12.8 m。储层平均孔隙度 10.2%，平均渗透率为1.12 mD，属于低孔特低渗储层，研究目的层为三角洲前缘沉积亚相，储集层以水下分流河道微相为主。砂体呈南西北东向条带状分布，砂体主体带宽 815 km，地层厚度 40 m 左右，厚度起伏不大，较稳定。2.2人工压裂裂缝地震预测本研究以压裂前原始物性井信息作为基质数据来源，结合压裂后裂缝数据建立物性模型。研究区具备压裂后采集的三维地震数据，研究区天然地震裂缝并不发育，因此压裂后地震数据记录的裂缝信息基本可认为是人工裂缝，本研究利用五维地震裂缝技术中的基于椭圆分析的裂缝预测方法对研究区裂缝进行预测。五维地震裂缝预测通过提取不同方位道集中目的层的最大振幅值、最大均方根振幅或目的层的时差，根据这些振幅值或时差值与方位信息的椭圆拟合，利用椭圆扁率、长轴方向预测裂缝。该方法的关键是要建立一个模板。建立模板时最好利用研究区地质先验信息进行约束，如果模板的预测结果与测井结果一致，说明该模板比较符合工区的实际情况。研究区内人工裂缝的走向为北偏东 75毅左右，采用与实际地质信息相符的裂缝信息定义模板，是地震裂缝预测的可靠基础。张学娟，等：基于人工裂缝地震预测的储层物性地质建模方法及应用152023 年第 10 期2023 年 10 月图 3西 41 井区长 81段五维地震预测裂缝分布图首先选择资料品质较好的一个点的线道位置，再选择方位角和偏移距。利用全方位数据进行裂缝预测，从 0毅180毅对偏移距进行选择。去掉信噪比相对较低的远偏移距道集资料，减少近偏垂直入射的道集资料。本次研究选择 5002 000 m 偏移距范围的道集资料（见图 2）。选取长 81段为目的层，利用叠前地震数据去除异常值，确定方位角及方位角叠加个数等参数，开展叠前地震裂缝预测计算。通过对比分析，用最大振幅进行裂缝预测，最大振幅椭圆拟合方法与实际裂缝方向拟合较好，得到可靠的压裂后裂缝数据。图 3 为西 41 井区长 81段五维地震预测裂缝分布图。从图 3(a)中可以看出，开发区裂缝较为发育，裂缝较发育区密度在 0.7 m-1左右，与实际压裂情况吻合较好；从图 3(b)中可以看出，裂缝方向大部分为近东西向，与实际监测情况较为吻合。图 2西 41 井区长 81段五维地震裂缝偏移距选择及方位角确定(a)裂缝密度(b)裂缝方位角道集振幅切片蛛网拟合玫瑰图偏移距范围：0 2 800 m偏移距范围：500 2 800 m偏移距范围：0 2 000 m偏移距范围：500 2 000 m裂缝密度/m-1162023 年第 10 期2023 年 10 月图 6渗透率动态模型条件下试算指标2.3应用效果分析结合研究区人工裂缝压裂施工参数及地质认识，建立三维裂缝片模型和三维裂缝网格模型，确定裂缝密度趋势面，利用 Petrel 裂缝建模模块建立裂缝模型。裂缝长度平均值按井距的 0.800.85 倍确定，裂缝高度受岩性控制，遇泥岩裂缝延伸中断。通过实现与基质模型合并，将裂缝参数粗化到网格，根据建立的离散裂缝网络模型计算得到裂缝系统孔隙度属性模型及 J 方向的渗透率属性模型10-11，如图 4 所示。在以上数据的基础上，建立精细地质模型。以压裂前原始物性井数据作为基质模型，结合压裂后三维地震数据、五维地震人工裂缝预测作为裂缝信息，建立压裂后渗透率预测模型（见图 5）。图 5压裂后渗透率预测模型全区日产油量指标及全区综合含水指标模拟试算的拟合结果情况对比分析表明（见图 6），基于人工裂缝地震预测的储层物性建模方法建立的油藏模型，全区日产油量指标及全区综合含水指标模拟试算拟合度均较高，该方法建立的压裂后储层物性地质模型与实际地质情况更符合。(a)裂缝孔隙度模型(b)J 方向裂缝渗透率模型图 4西 41 井区长 81段裂缝模型(a)全区日产油量指标(b)全区综合含水指标张学娟，等：基于人工裂缝地震预测的储层物性地质建模方法及应用渗透率/滋m21.100 00.900 00.600 00.300 002011年1月2012年1月2013年1月2014年1月2015年1月2016年1月2017年1月2018年1月2019年1月2020年1月2021年1月日期模型观测值3002502001501005002011年1月2012年1月2013年1月2014年1月2015年1月2016年1月2017年1月2018年1月2019年1月2020年1月2021年1月日期模型观测值0.70.60.50.40.30.20.10（下转第 21 页）172023 年第 10 期2023 年 10 月3结论1)验证了研究区五维裂缝预测技术预测得到的压裂后裂缝数据的可靠性，从而可为后续的裂缝建模提供重要的依据。2)从全区日产油量指标及全区综合含水指标模拟试算的拟合结果情况进行分析，证实基于人工裂缝地震预测的储层物性地质建模符合本研究区油藏实际特征，为后续低渗透油层地震地质联合数值模拟提供了新思路。参考文献：1 董少群，曾联波，XU C S，等.储层裂缝随机建模方法研究进展 J.石油地球物理勘探，2018，53(3)：625-641.2 DOWD P A，XU C S，MARDIA K V，et al.A comparison ofmethods for the stochastic simulation of rock fractures J.Mathematical geology，2007，39(7)：697-714.3 XU C S，DOWD P.A new computer code for discrete fracturenetwork modellingJ.Computers&geosciences，2010，36(3)：292-301.4 向伟.基于井震结合的储层裂缝建模及应用 D.成都：成都理工大学，2020.5 GUO Z，ZHANG X，LIU C.An improved scheme of azimuthallyanisotropic seismic inversion for fractureprediction in volcanicgas reservoirs J.IEEE transactions on geoscience and remotesensing，2022，60：1-12.6 田建锋，刘池阳，张昕，等.西峰油田西 41 井区特低渗油藏油水分布规律 J.西北大学学报（自然科学版），2012，42(5)：794-800.7 印兴耀，张洪学，宗兆云.OVT 数据域五维地震资料解释技术研究现状与进展 J.石油物探，2018，57(2)：155-178.8 孟阳，许颖玉，李静叶，等.OVT 域五维地震数据各向异性分析技术及应用 C/中国地球科学联合学术年会.2021 年中国地球科学联合学术年会论文集（九）：专题二十五应用地球物理前沿，专题二十六 油气田与煤田地球物理勘探，专题二十七水资源地球物理精细探测与多场数据融合.北京：北京伯通电子出版社，2021.9 刘剑锋，王鹏，毛庆辉，等.基于不同尺度的储层裂缝建模方法对比 J/OL.地球物理学进展.2023-04-04.http：/ 唐圣来.基于嵌入式多尺度裂缝模型的地质建模方法及应用J.特种油气藏，2023，30(1)：36-40.11 赵向原，游瑜春，胡向阳，等.基于成因机理及主控因素约束的多尺度裂缝“分级-分期-分组”建模方法：以四川盆地元坝地区上二叠统长兴组生物礁相碳酸盐岩储层为例 J.石油与天然气地质，2023，44(1)：213-225.（编辑：刘晓芳）2)规范项目申报流程，简化审批手续。为解决余电上网困难问题，一方面应出台相关规范，简化申报流程，制定分布式能源上网电价形成机制，鼓励电网企业积极配合，为分布式能源上网并网创造良好的环境；另一方面政府应加快推进电力体制改革，将电网公司的配售业务剥离出来交予市场，实现输配分离，解决利益垄断问题。3)加大技术创新力度。四川省部分企业在燃料电池领域取得标志性成果，应继续加大研发投入，加强技术创新力度，支持发展可再生能源制氢和工业副产氢，建设成渝“氢走廊”，打造成都“绿氢之都”、攀枝花氢能产业示范城市。同时加大其他分布式能源设备领域创新力度，支持硅光伏产业发展，研发小型化分散式风机系统，推进地热发电示范基地建设等。4)因地制宜发展分布式能源，根据全省资源特征合理配置分布式能源电站。川西地区地热资源丰富，加快地热资源勘探工作，推进地热发电试点落地；盆周地区风力资源丰富，应根据实际情况合理配置分散式风电项目，着力推进“水-风-光”多能互补综合能源系统建设；农村地区生物质能丰富，可合理规划生物质能电站，推进“生物质能+天然气”综合利用基地建设；城市地区推进“生活垃圾+天然气”综合利用模式。6结束语发展分布式能源是四川省改善能源结构的重要方式。四川省天然气、生物质等资源丰富，具有发展分布式能源的条件；四川省已建成“五直八交”输电网架，为分布式能源发展提供输电条件；政府相关政策支持分布式能源发展，四川省分布式能源将进入快速发展阶段。为了提高四川省分布式能源发展水平，需推进分布式能源产业激励政策落实，吸引分布式能源产业投资；规范项目实施流程，提高企业自建分布式能源积极性；加大技术创新力度，推进氢燃料等新能源相关研究；因地制宜配置分布式能源，提高四川省资源利用率。分布式能源的发展是实现能源体系“双碳”目标的有效方式，将有效改善四川省电力能源结构，提高四川省能源系统抗风险能力。参考文献：1 李可昕，郭鸿业，陈启鑫.从加州限电事故与美国 WEIM 机制看电力市场的融合协同 J.电力系统自动化，2021，45(10)：1-8.2 钟海旺，张广伦，程通，等.美国得州 2021 年极寒天气停电事故分析及启示 J.电力系统自动化，2022，46(6)：1-9.3 陶凤，吕银玲.追踪东北限电：电力缺口为何这么大 N.北京商报，2021-09-28(2).4 孙曼丽，蒙青山，秦锋，等.中国天然气分布式能源“十四五”前景预测及重点区域分析 J.国际石油经济，2022，30(6)：74-79.5 李欣忆.多措并举推进能源消费转型升级 N.四川日报，2022-05-15(2).6 杨竞，杨继瑞.“供给侧结构性改革”背景下天然气分布式能源发展研究：以四川省为例 J.四川师范大学学报(社会科学版)，2016，43(6)：121-126.（编辑：高志凤）（上接第 17 页）伍学龙，等：极端气候背景下的四川省分布式能源发展21