河流相致密砂岩平面非均质性的定量地震地貌学表征方法研究

For exploration and development in fluvial tight reservoir, we are often faced with the challenge of reservoir heterogeneity, especially areal heterogeneity, which effects well location, fracturing, and water flooding. Currently, some qualitative or semi-quantitative methods are still used in characterization of areal heterogeneity. Therefore, robust quantitative approach is very urgent. In this study, the key of quantitative areal heterogeneity is abstracted as governing equations of the relationship between sand body morphology and reservoir properties. Accordingly, this study proposes a jointed quantitative approach that is based on seismic geomorphology associated with fractal geometry and geostatistics. With 3D seismic data and attribute data in the tight gas play, the first step is accurately detection of tight sand shape and joint inversion of reservoir properties. And then, geometric parameters are measured on plan-view images of sand body shape and reservoir properties to co-analyzed spatial distribution and dependency relationships. Finally, mathematics equations are established that help to describe the areal heterogeneity mode. Thus, this quantitative approach reveals key geologic information for exploration and development in tight gas play, and provides further confidence in other tight reservoir.

河流相致密砂岩勘探开发中，往往面临储层高度非均质性的问题，尤其是平面非均质性，对井位布署、压裂改造、注水驱动等工作的影响很大。但目前平面非均质性表征，仍然沿用定性或半定量的方法，亟待发展可靠的定量方法。针对平面非均质性的量化问题，本研究将其抽象为砂体形态与储层参数间关系的控制方程建立问题。通过引入分数阶微积分、分形函数和分数维等数学工具，提出以地震地貌学为主，联合分形几何学以及地质统计学的平面非均质性定量表征途径。基于致密砂岩靶区的三维地震数据及衍生属性数据，开展精细刻画砂体形态和精确联合反演多储层参数的研究。在砂体形态和储层参数的高质量平面展布图上实施几何学参数测量，开展砂体形态与储层参数间的空间分布与依赖关系研究，从而建立描述平面非均质性模式的数学控制方程。本研究方法可以为河流相致密砂岩靶区的勘探开发提供关键地质信息支持，同时为类似致密油气勘探开发提供有益示范。

鄂尔多斯盆地的主力构造单元伊陕斜坡的构造形态简单但其黄土和沙漠地表条件复杂，河流-三角洲沉积环境下的主力含气砂岩储层经历了多期河道沉积和后期大规模的成岩改造，表现出了高度的致密性和剧烈的非均质性。致密储层段的上述地质特点，决定了该区域采集地震数据的同向轴比较水平且连续性好，但是地震数据的主频低、带宽窄、信噪比低和非平稳性明显。为了定量化描述该河流相致密砂岩区的平面非均质性，本项目以地震地貌学为主，联合分形几何学与地质统计学，提出了一套基于解析小波变换的相空间地震多属性综合分析为核心的理论方法，利用地震多属性融合来划分有利沉积微相的平面展布，从而定量识别出非均质性分布的地震甜点区，建立含气致密砂岩非均质性分部所满足的幂指数关系。基于该理论方法，本项目研发了适合致密区地震数据特点下列五项关键匹配技术：（1）信赖域的反射系数稀疏反演技术、（2）Rényi散度的子波零相位校正技术、（3）Caputo分数阶属性技术、（4）带同步挤压操作的广义Morse小波变换技术和（5）联合粗糙集和主成分分析的物性预测技术。基于此技术体系流程，本项目采用鄂尔多斯盆地苏里格气田多个井区的上千平方公里三维地震数据、数百口井的测井数据、压裂数据和试井数据的支持下，结合现有区域沉积分析，得到了不同井区的沉积微相与含气储层参数的非均质分布的幂指数规律，成功的指导了致密储层中生产井（尤其是水平井）的井位部署和井轨迹优化。目前，本项目提出的方法和技术已经在中石油长庆油田所属的召30井区、苏156井区、苏194井区、苏176和陕179井区等致密砂岩区块得到了应用，取得了一定的经济效益，并有望在更大范围的致密砂岩储层区推广和完善，具有非常广阔的实用化前景。