基于地震相分析的碳酸盐岩渗透率预测

赵荣坤 文晓涛 蒲勇

(1.成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都 610059;2.中石化股份有限公司勘探南方分公司，成都 610041)

储层渗透率的预测一直是油田勘探的难点，但是其非均一性直接影响油田的生产，其原因就在于各个油田由于其油藏形成、构造及地层矿物等属性各异，而没有可借鉴性和移植性。但是对于渗透率的影响因子的探索及渗透率的量化研究一直没有被放弃，2006年，储昭宏等人［1］运用岩石结构控制概念对碳酸盐岩储层渗透率进行研究，该方法是将影响岩石渗透率的粒径和分选性作为研究目标，用岩石结构概念对其进行分类研究，由于岩石结构与沉积条件相关，这样就揭示了渗透率和沉积条件之间的内在联系。2012年，张汉荣等人［2］运用孔隙结构概念对普光气田进行了渗透率预测，该方法主要是通过孔隙结构参数描述孔隙形状和大小，以此来表征渗透率大小。但是前述2种方法都建立在研究地区岩石大量取样的条件下，但在缺乏岩石样本的条件下很难完成上述所需要的数据采集工作，而且需要一定的时间和经济成本。1997年，Salih Saner等人［3］提出运用电阻率测井和饱和度数据估算渗透率。2004年，谢进庄等人［4］利用生产测井资料估算渗透率，2010年，陈刚等人［5］利用斯通利波反演渗透率，这些方法都对渗透率反演提供了理论依据，但是测井的渗透率研究都难以提供油田大面积勘探所需要的横向预测能力。

根据地震属性预测研究表明，岩石渗透率的大小与其孔隙度大小有密切关系。然而在孔隙度不变的情况下，则是岩石孔隙结构对渗透率起着至关重要的控制作用，这一点在SUN氏模型［2］中已经得到了充分说明。本研究目的层是碳酸盐岩地层，碳酸盐岩由于其沉积环境不同，储层孔隙类型也不同，但小区域内同时期同一相带的地层孔隙形成条件较稳定，利用地震波形分类技术识别不同相带，再将地震相类型作为分类计算渗透率的标准来约束渗透率的预测结果。

1 渗透率预测方法

在掌握研究区地质及测井资料的情况下，利用地震相分析技术对属性及其所反映的地质特征和地震响应进行分析解释，得到与地震相对应的沉积相。然后对各相带中的测井资料进行统计，由密度和声波速度得到波阻抗，再拟合波阻抗与渗透率线性回归关系式。将地震反演得到的波阻抗数据代入上述关系式进行计算获得视渗透率数据，该方法的流程图见图1。

图1 渗透率预测流程图

1.1 双相介质地震波传播理论

根据双相介质中地震波传播理论，可将地震记录与双相介质物理参数间的关系记为

式中:U— 地表各观测点的地震记录;φ— 孔隙度;k— 渗透率;η— 流体黏滞系数;b— 衰减系数，b=ηφ2/k;ρs— 固体颗粒骨架密度;ρf— 流体密度;A、N、Q、R— 双相介质弹性参数;f— 震源函数;t—时间。

显然，利用地震数据预测渗透率是可行的。

1.2 地震相分析

由于不同的沉积环境形成不同的沉积体，不同的沉积体在岩性、物性、含油气性方面都各不相同，这反映在地震信息上就是地震波振幅、频率、相位的变化，也就是地震波形的变化［6］。神经网络地震相检测技术就是通过波形分类这一手段来区分不同沉积体从而达到分类指相的目的。

最终通过地质人员提供的地质相带划分结果，对比地震波形分类结果得到了地震相及其对应的地质上的沉积相在所解释的区域的分布。

1.3 波阻抗反演

应用STRATA软件进行模型反演，首先利用井阻抗建立初始分块模型，利用分块模型与子波计算人工合成地震道，再与实际地震道进行比较。通过分析人工合成地震记录与实际地震道的误差修改分块的厚度和振幅值以减少误差，再进行多次迭代直到二者匹配较好时，得到最佳宽频带波阻抗结果。

1.4 测井统计

根据相带划分的结果，统计单一相带区域内的密度ρ、声波时差及中子孔隙度测井曲线资料，根据式Z=ρ*v(v—声波速度)计算得到波阻抗Z，然后统计研究层段波阻抗Z与渗透率k的拟合关系。

图2～图5为研究区各相带区域的33口井的气层测井渗透率与波阻抗交会图，可以看出渗透率与波阻抗成反比关系，其中R2表征相关性。R2越大相关性越好，相带作为分类计算的标准，达到了很好拟合的效果。较之全区预测，基于相带预测的可靠性更强，横向分辨率更高。

图2 开阔台地相渗透率与波阻抗交会图

图3 台地边缘礁滩相渗透率与波阻抗交会图

图4 生物礁相渗透率与波阻抗交会图

图5 全区统计渗透率与纵波阻抗交会图

1.5 计算结果

3口井的测井孔隙度与预测孔隙度统计见表1，全区的预测数据及基于相带的预测数据虽然存在误差，但是基于相带预测的数据更接近测井值。

表1 测井孔隙度与预测孔隙度统计表

图6是全区统计渗透率预测切片，图7是基于相带计算渗透率预测切片。图中标注了该区3口生产井在目的层的投影已供验证，3口井均为直井且稳产。基于相带渗透率预测方法有效的利用了地质解释这一约束因子，从而使得预测结果更真实。

图6 全区统计渗透率预测切片

2 结论

(1)通过对比以上预测结果可以看出，基于相带的渗透率预测能够展现出渗透率在横向上的变化及分布情况，正是由于该方法建立在横向上的地质解释基础上，因此能够结合地质资料进行更精确的横向预测，可以作为孔隙流体预测、储层评价及研究区的进一步勘探开发的依据。

图7 基于相带计算渗透率预测切片

(2)计算采用了测井数据和岩心数据，同一相带上与勘探井临近区域的预测结果更可靠。

(3)存在一个不容忽视的问题，地震相和地质上沉积相的对应问题，所以要有效利用这一分类方法必须要有地质人员的配合才能完成。

［1］褚昭宏，马永生，林畅松.碳酸盐岩储层渗透率预测［J］.地质科技情报，2006，25(4):27-32.

［2］张汉荣，孙跃峰，窦齐丰，等.孔隙结构参数在普光气田的初步应用［J］.石油与天然气地质，2012，33(6):877-882.

［3］Salih Saner，Kissami M.运用电阻率测井和饱和度数据估算渗透率［J］.SPE 地层评价，1997，12(1):27-31.

［4］谢进庄，吴锡令.利用生产测井资料估算油水相对渗透率曲线［J］.石油勘探与开发，2004，31(2):64-66.

［5］陈刚，潘保芝.利用斯通利波反演地层渗透率［J］.吉林大学学报:地球科学版，2010，40(增刊):77-81.

［6］贺振华，蒲勇，熊晓军，等.川东北长兴飞仙关组礁滩储层的三维地震识别［J］.物探化探计算技术，2009，31(1):1-5.