利用地震資料約束小尺度離散裂縫的空間分布

王強(qiáng)，盧泉杰，韓科龍，鄭松青

（中國(guó)石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100191）

利用地震資料約束小尺度離散裂縫的空間分布

王強(qiáng)，盧泉杰，韓科龍，鄭松青

（中國(guó)石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100191）

離散裂縫網(wǎng)絡(luò)模型能夠表征儲(chǔ)層任意尺度上的非均質(zhì)性，已經(jīng)成為裂縫性油藏描述的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)。在離散裂縫網(wǎng)絡(luò)模型建模過(guò)程中，應(yīng)視裂縫尺度不同采用不同的方法：易識(shí)別的大尺度裂縫一般采用確定性建模方法；難以識(shí)別的小尺度裂縫一般采用基于示性點(diǎn)過(guò)程的隨機(jī)建模方法。針對(duì)小尺度裂縫隨機(jī)建模過(guò)程中裂縫片空間位置的確定展開(kāi)研究，提出了一種能夠利用地震資料約束井間裂縫分布的方法。該方法在裂縫密度模型建模的基礎(chǔ)上，先將其轉(zhuǎn)化為概率模型，再以概率模型作“中介”，并同一定的終止條件相結(jié)合，最后確定裂縫片位置，解決了井點(diǎn)處裂縫密度同控制裂縫生成的密度不一致的問(wèn)題。通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證了該方法的可行性。

離散裂縫網(wǎng)絡(luò)模型；裂縫空間分布；地震資料；概率模型

離散裂縫網(wǎng)絡(luò)模型（DFN模型）通過(guò)描述裂縫片的長(zhǎng)度、開(kāi)度、產(chǎn)狀等屬性對(duì)裂縫性儲(chǔ)層進(jìn)行表征，已經(jīng)成為描述裂縫性儲(chǔ)層的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)［1-4］。離散裂縫網(wǎng)絡(luò)模型建模視裂縫尺度的不同應(yīng)采用不同的方法。地震等可識(shí)別的大尺度裂縫采用確定性建模方法［5-7］，小尺度裂縫則采用隨機(jī)建模的方法。小尺度裂縫建模一般基于示性點(diǎn)過(guò)程［8-15］，即先確定裂縫片的位置點(diǎn)，然后模擬裂縫的其他屬性，并將其“標(biāo)注”到該點(diǎn)上完成建模。在此過(guò)程中，裂縫空間位置的確定是決定建模精度的關(guān)鍵。前人對(duì)井間裂縫位置確定方法的研究不多，本文針對(duì)這一問(wèn)題展開(kāi)研究，建立了一種地震資料約束小尺度裂縫空間分布的方法。

1 裂縫位置的確定

目前一般認(rèn)為裂縫在一定區(qū)域內(nèi)均勻、獨(dú)立分布，亦即在一定區(qū)域內(nèi)，裂縫位置坐標(biāo)滿足一定條件［9］。裂縫空間分布的非均質(zhì)性表征是借助網(wǎng)格實(shí)現(xiàn)的，每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)，裂縫均勻、獨(dú)立分布，不同網(wǎng)格間裂縫密度不同。在確定了每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)裂縫密度的基礎(chǔ)上，假設(shè)裂縫均勻分布，即可由Monte Carlo方法很方便地確定裂縫的位置。

裂縫密度有3種表征方式：線密度P10，為單位長(zhǎng)度測(cè)線上裂縫的條數(shù)；面密度P32，為單位體積儲(chǔ)層內(nèi)裂縫的面積；體密度P33，為單位體積儲(chǔ)層內(nèi)裂縫的體積。

在實(shí)際勘測(cè)過(guò)程中，所能獲得的裂縫密度信息多是線密度P10。

2 裂縫密度的井間約束

建模過(guò)程中，受儲(chǔ)層識(shí)別預(yù)測(cè)技術(shù)的制約，很難獲得井間裂縫的準(zhǔn)確信息，但可以獲得同裂縫密度相關(guān)的信息，利用這些信息，可以約束井間裂縫的生成。

具體做法：首先，通過(guò)FMI成像測(cè)井、巖心分析、常規(guī)測(cè)井等得到的井點(diǎn)處裂縫密度離散至網(wǎng)格，作為網(wǎng)格屬性處理，在地震資料約束下，建立整個(gè)區(qū)域裂縫密度模型；然后，利用該數(shù)據(jù)體約束裂縫的隨機(jī)生成。

但是，井點(diǎn)處獲得的裂縫密度是線密度P10，而對(duì)裂縫隨機(jī)生成進(jìn)行約束的應(yīng)該是單位體積內(nèi)裂縫的條數(shù)。針對(duì)這一問(wèn)題，有研究者采用校正的方法解決［4］，即根據(jù)裂縫長(zhǎng)度、產(chǎn)狀等分布特征，確定2種裂縫密度的關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)二者的轉(zhuǎn)化。這種方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常復(fù)雜。本文用裂縫生成概率模型作“中介”，并同一定的終止條件相結(jié)合，成功解決了這一問(wèn)題。

改進(jìn)后的建模流程見(jiàn)圖1，具體步驟如下：

1）通過(guò)巖心分析、測(cè)井、FMI成像測(cè)井等獲得的井點(diǎn)處裂縫密度數(shù)據(jù)離散至網(wǎng)格。

2）在地震資料的約束下，利用插值方法，建立井間裂縫密度模型。

3）將裂縫密度模型轉(zhuǎn)化為概率模型，第i個(gè)網(wǎng)格對(duì)應(yīng)的裂縫生成概率Probi計(jì)算公式為

式中：P10i為網(wǎng)格i中的裂縫線密度；P10max為建模區(qū)域內(nèi)最大裂縫線密度。

4）利用Possion過(guò)程，隨機(jī)生成空間點(diǎn)。在該點(diǎn)處可能生成裂縫（也可能沒(méi)有裂縫），為了表示這種可能性，生成該點(diǎn)的同時(shí)生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)P，且滿足（0，1）的均勻分布。

5）根據(jù)空間點(diǎn)的位置及概率模型δ，確定該點(diǎn)的裂縫生成概率Probi，并同P值比較：

如果δ=1，則記錄該點(diǎn)，作為裂縫的位置點(diǎn)；否則，舍棄該點(diǎn)。

6）確定裂縫的其他屬性。

7）計(jì)算井點(diǎn)處鉆遇裂縫的條數(shù)，如果滿足終止條件，則結(jié)束，否則轉(zhuǎn)至步驟4），進(jìn)行下一次生成。

圖1 利用地震屬性約束裂縫密度流程

該方法有以下優(yōu)點(diǎn)：1）裂縫密度作為網(wǎng)格屬性，同網(wǎng)格的滲透率、孔隙度及其他屬性一樣，可以在地震約束、相控等條件下，通過(guò)插值進(jìn)行建模。這樣，就可以將連續(xù)性建模、離散建模、確定性建模和隨機(jī)建模有機(jī)結(jié)合起來(lái)，拓展了離散模型的隨機(jī)建模方法，提高了離散模型建模的精度。2）以裂縫生成概率模型作“中介”，并以井點(diǎn)處鉆遇裂縫的條數(shù)作為判斷建模是否結(jié)束的條件，解決了井點(diǎn)處裂縫密度的度量方式同約束建模的裂縫密度度量方式不一致的問(wèn)題。

當(dāng)有多口井時(shí)，井點(diǎn)處鉆遇裂縫條數(shù)可能有多個(gè)值，這樣就存在以下3類終止條件：

1）任一口井鉆遇裂縫的條數(shù)同其實(shí)際值相符合時(shí)，建模終止。

2）所有井鉆遇裂縫的條數(shù)都大于或等于實(shí)際值時(shí)，建模終止。

3）所有井鉆遇裂縫條數(shù)的平均值同實(shí)際值相等時(shí)，建模終止。

不同的終止條件建模得到的裂縫條數(shù)是不同的，第一種終止條件裂縫條數(shù)最少，第二種條件裂縫條數(shù)最多。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

3 實(shí)例

利用上述方法，建立塔河油田某裂縫性儲(chǔ)層段離散模型（見(jiàn)圖2a），裂縫密度模型同網(wǎng)格內(nèi)裂縫條數(shù)對(duì)比見(jiàn)圖2b、圖2c。二者基本吻合，說(shuō)明該方法是合理的。

圖2 裂縫性儲(chǔ)層模型

4 結(jié)束語(yǔ)

裂縫空間分布是決定DFN建模精度的關(guān)鍵。建立了利用地震資料約束裂縫空間分布的方法，通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證了用概率模型作“中介”，同適當(dāng)?shù)慕K止條件相結(jié)合，確定裂縫片位置的方法，較好地解決了井點(diǎn)處裂縫密度同控制裂縫生成密度不一致的問(wèn)題。

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（編輯 楊會(huì)朋）

Constraint of spatial distribution of small-scale discrete fractures with seismic data

Wang Qiang,Lu Quanjie,Han Kelong,Zheng Songqing
(Research Institute of Petroleum Exploration&Production,SINOPEC,Beijing 100191,China)

Discrete fracture network(DFN)model can depict the heterogeneity of fractured reservoir on any scale,which has become an advanced technology in reservoir characterization.During reservoir modeling,fractures with different scales are described by different methods.Large-scale fractures which can be identified are described by deterministic modeling method,while small ones which are difficult to identify are described by stochastic method based on marked point process.In this paper,in view of the problem of determination of fracture location during stochastic modeling of small-scale fracture,a new constraining method for fracture spatial distribution was proposed by using seismic data.In this method,fracture density model is transformed into probability model at first, and then probability model combined with termination condition is used to locate the fractures,which resolves the inconsistent problem of the density generated by controlling fracture and fracture density at well point.At last,an example is proposed to verify the method.

discrete fracture network model;spatial distribution of fracture;seismic data;probability model

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973）項(xiàng)目“碳酸鹽巖縫洞型油藏開(kāi)采機(jī)理及提高采收率基礎(chǔ)研究”（2011CB201000）；國(guó)家科技重大專項(xiàng)“碳酸鹽巖油田開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)”（2011ZX05014）

TE132.1+4

A

10.6056/dkyqt201204004

2011-12-11；改回日期：2012-05-12。

王強(qiáng)，男，1982年生，工程師，現(xiàn)從事油氣田開(kāi)發(fā)方面的研究工作。E-mail：521zhsq@163.com。

王強(qiáng)，盧泉杰，韓科龍，等.利用地震資料約束小尺度離散裂縫的空間分布［J］.斷塊油氣田，2012，19（4）：423-425.

Wang Qiang，Lu Quanjie，Han Kelong，et al.Constraint of spatial distribution of small-scale discrete fractures with seismic data［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2012，19（4）：423-425.