一种碳酸盐岩缝洞型储层的建模方法与流程

本发明涉及复杂探区石油和天然气地震勘探，具体涉及一种碳酸盐岩缝洞型储层的建模方法。

背景技术：

1、碳酸盐岩缝洞型油气藏是我国西部主要的油气藏类型之一，储层经过多期构造断裂、破裂、古风化、溶蚀等作用，无论是岩溶储层还是断控储层，在空间上表现为非均质性很强的碳酸盐岩缝洞体系，为油气运聚提供了重要场所。勘探实践表明，缝洞型储层的地震反射特征受储集体外部形状、内部结构、裂缝密度及后期溶蚀改造等作用的影响，储层的地震响应特征表现为沿着断裂带发育的“串珠”、“片状”等强振幅反射。但在埋藏深、低信噪比地区，受地震资料品质的限制，碳酸盐岩储层，尤其在走滑断裂控制的断溶体系下发育的缝洞型储层随形状、结构及规模的不同，其地震响应特征具有多样性和特殊性。因此，在不同地震资料条件下正确识别碳酸盐岩缝洞型储层的地震响应特征，建立地震识别模式，指导并提高缝洞型储层预测的精度成为油气勘探的关键。

2、基于储层模型的数值模拟技术是碳酸盐岩储层地震响应特征研究的重要技术手段，其关键内容是建立与地震响应特征相匹配的储层模型，大致可以分为均匀介质(等效介质)建模和随机介质建模两种。调查研究发现，大多数数值模拟技术是在“均匀介质”模型的基础上，通过井震标定建立不同规模溶洞、不同方位组合溶洞、垂向裂缝、横向裂缝等具有规则分布的缝洞复合体模型，同时也发展了基于混合型、指数型、高斯型椭圆自相关函数的缝洞型储层随机建模技术和缝洞型储层地震响应特征的数值模拟技术，并且研究重点聚焦在数值模拟算法和缝洞体地震响应特征分析上，可归纳以下几个方面：

3、(1)均匀介质(等效介质)建模，储层介质具有规则化外部形状和内部结构。通过手动建立具有规则形状的缝洞型储层，填充等效速度或平均速度、密度参数等，研究缝洞型储层纵横向发育尺度、充填物类型及背景围岩因素对地震响应特征的影响；

4、(2)随机介质模拟，储层介质具有规则化的外部形状和随机的内部结构，通常用椭圆的自相关函数(指数型、高斯型或混合型)来表示随机介质在各个方向上非均匀异常的尺度。具体包括：①根据介质中孔隙面积与总面积比建立基于非均匀随机介质(基于高斯型椭圆自相关函数和地质统计学)的碳酸盐岩缝洞型储层，研究储层目标地震反射波场的运动学和动力学特征；②多尺度随机建模，通过确定随机介质的各参数值构建自相关函数，采用傅里叶变换求出空间随机扰动函数的功率谱密度函数，结合随机相位函数计算随机功率谱函数的反傅里叶变换，规范化空间随机扰动函数，得到离散随机介质模型。③基于随机介质理论，将已知孔洞包含物的弹性参数赋予特定的孔洞区域，得到待分析缝洞型储层的地震数值模型。④将布尔模拟和多点地质统计两种算法结合，得到裂隙网络的随机模模型，并通过与真实裂隙场的迹长、走向等几何参数的对比评价其模拟精度。

5、基于以上模型建立方法的正演模拟分析，有助于对裂缝、缝洞型储层的认识，为该类型油气藏勘探提供帮助和指导，但也存在一定的局限性，主要体现在：

6、①常用的储层建模大部分是确定性建模，即以井点钻遇的储层信息为基础，建立均匀规则的储层介质模型，并不考虑沉积、构造破碎等作用造成的储层非均质性和储层空间轮廓的随机性，同时大部分储层分布都是手动完成，效率低。

7、②随机介质建模是基于混合型、指数型、高斯型椭圆自相关函数的储层建模技术，考虑了井点以外区域储层参数的分布具有不确定性，体现了储层分布的非均质性和随机性，但没有考虑规模缝洞型储集体空间分布形状的随机性和任意性。

8、③沿着复杂走滑断裂面(张性和压扭性质的花状走滑断裂)发育的缝洞型储层的随机性，但对与沿着断裂发育、具有特定分布范围的裂缝发育带或破碎带模型并没有考虑。

9、专利cn104977606a公开了一种缝洞型储层地震数值模型建立方法,该方法包括：孔洞分布模型建立步骤，基于随机介质理论建立待分析缝洞型储层的孔洞分布模型，其包括背景介质区域和孔洞区域；裂缝弹性参数确定步骤，根据待分析缝洞型储层的裂缝的几何参数，确定待分析缝洞型储层的裂缝弹性参数；缝洞型储层模型建立步骤，将裂缝弹性参数赋予背景介质区域，将已知的孔洞包含物的弹性参数赋予孔洞区域，得到待分析缝洞型储层的地震数值模型，体现缝洞型储层的裂缝介质的各向异性特征和随机孔洞的散射特征，该发明是基于随机介质理论在规则的裂缝介质背景下对单一孔洞储集体的形态和位置进行多次随机模拟，最终形成正演模型，不能反映碳酸盐岩缝洞型储层在空间上整个储集体轮廓及储集体内部的随机性。专利cn112782757a将复杂的碳酸盐岩缝洞型储层模型分解为地层格架、储集体(裂缝-孔洞发育带、断裂发育带等)空间结构和储集体内部岩石物理参数分布三部分，利用已有的资料和方法形成复杂模型各组成部分的图像矩阵，通过分析、提取和组合图像矩阵特征，结合随机函数矩阵及相关算法，实现地层格架的精细快速建模和储集体结构、储层内部岩石物理参数的随机模拟，主要有四个步骤：①地层格架的建立；②储集体结构的随机模拟；③裂缝(孔洞)填充参数随机模拟；④储集体复杂介质随机模拟。最终得到用于正演计算的复杂介质模型速度和密度数据。该发明可以通过任何形状的储集体图片(如解释的层位、断裂、不规则的轮廓，甚至是随机游走(布朗运动)、随机介质理论产生的储层模型等图片)的二值数据(“0”，“1”)实现模型相对规模地层框架、储集体随机轮廓和储集体内部所有网格点参数随机。但是这是针对向对于储层物性相对均一的特征(如储层速度时围岩85％-95％之间变化，相对稳定)，更适合小尺度的裂缝、溶孔及孔隙类型的储层，不能够反映塔里木盆地奥陶系良里塔格组和鹰山组发育的规模较大的，非均质性强的，钻井时往往发生漏失大型的裂缝、孔洞类储层的模拟。

10、针对现有技术中碳酸盐岩缝洞型储层建模方法存在的问题，寻找一种符合碳酸盐岩缝洞型储层非均质性，有利于储集体地震响应特征研究的碳酸盐岩缝洞型储层的建模方法十分必要。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种碳酸盐岩缝洞型储层的建模方法，该方法能真实反映碳酸盐岩储层空间的发育特点，能够有效指导地震资料解释、储层预测工作，提高储层识别的精度和质量，为后续的储层分类型评价、储量计算、圈闭识别与评价、目标优选等提供依据和参考。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、本发明提供了一种碳酸盐岩缝洞型储层的建模方法，包括以下步骤：

4、s1：根据实际的地质模型框架中碳酸盐岩随机介质储集体规模及空间位置设定随机游走模型的空间范围、游走的点数m进行随机游走；形成轮廓模型kl，计算储层外部轮廓，并填充速度、密度参数；

5、s2：利用椭圆复指数方程及其对称性的特点，结合均匀分布随机函数模拟裂缝或孔洞的随机分布，形成外部规则内部随机分布的裂缝frac模型或孔洞karst模型；

6、s3：储层内部结构模拟：利用轮廓模型kl约束并截取位于内部的裂缝frac模型和孔洞karst模型，分别生成任意不规则形态下的裂缝frac模型和孔洞karst模型；

7、s4：碳酸盐岩随机介质储集体模拟；

8、s5：生成最终正演模型：将模拟的碳酸盐岩随机介质储集体叠合在速度剖面上。

9、进一步地，步骤s3中所述裂缝frac模型和孔洞karst模型的生成包括以下步骤：

10、通过对裂缝长度a、裂缝宽度b、裂缝倾角裂缝中心点位置p构建平均随机函数r(n)在单位面积裂缝或孔洞相对密度n的约束下，用公式(1)随机椭圆复指数方程进行裂缝或孔洞模拟，并生成裂缝frac模型和孔洞karst模型；

11、公式(1)：

12、其中，a·r(n)·re(e)表征裂缝或孔洞的长度；b·r(n)·im(e)表征裂缝或孔洞的宽度；表征裂缝的倾角；l·r(n)+i·w·r(n)表征裂缝中心点位置p；e＝eiθ，θ＝0-2π；l为储集体横向长度，w为储集体纵向高度，i＝1～n，其中n为非0整数；im(e)为复变函数e的虚部，re(e)为复变函数e的虚部。

13、进一步地，r(n)具体为matlab软件中平均随机函数rand(n)。

14、进一步地，步骤s4中所述碳酸盐岩随机介质储集体模拟包括裂缝型储集体模拟、孔洞型储集体模拟和/或裂缝-孔洞型储集体模拟。

15、进一步地，所述裂缝型储集体模拟具体包括：叠合轮廓模型kl及截取的内部裂缝frac模型。

16、进一步地，所述孔洞型储集体模拟具体包括：叠合轮廓模型kl及截取的内部孔洞karst模型。

17、进一步地，所述裂缝-孔洞型储集体具体包括：叠合轮廓模型kl及截取的内部裂缝frac模型和孔洞karst模型。

18、进一步地，步骤s7中的速度剖面从地震数据处理或反演方式获得。

19、进一步地，所述碳酸盐岩随机介质包括岩石骨架和储集空间。

20、进一步地，所述储集空间包括孔洞、缝洞或裂缝的集合体

21、碳酸盐岩储集体可以分为岩石骨架和储集空间(孔洞、缝洞或裂缝的集合体)两部分，其中储集空间受溶蚀作用的程度、构造挤压或拉张形成的裂缝规模及密度的影响具有随机性，本方法利用均匀分布随机函数(特点：均匀的、无偏的、独立的、互不相关)、椭圆复指数方程和随机游走(布朗运动)模型分别对裂缝的空间分布特征(裂缝长度a、宽度b、角度θ、裂缝中心点位置p)的随机性和溶蚀孔洞储集体的外部形状的随机性进行模拟，可以更加真实反映碳酸盐岩储层空间的发育特点，主要有以下几个方面：

22、(1)岩溶储层外界轮廓模拟，利用微小粒子表现出的无规则运动的游走模型(布朗运动模型)，实现溶蚀孔洞型储层外界轮廓的随机模拟，体现了大气淡水或热液沿着风化壳及裂缝、断裂破碎带溶蚀作用的随机性。

23、(2)裂缝、孔洞型储层模拟，主要利用均匀分布随机函数和椭圆复指数函数来表征裂缝、缝洞空间分布的随机性，根据储集空间规模、单位面积内裂缝(孔洞)的密度、单裂缝(孔洞)最大规模、地质体的速度密度等约束条件，利用椭圆复指数方程及其对称性，实现特定范围内储集空间内部结构的模拟：

24、①裂缝型储层模拟(a>>b)

25、单裂缝长度、宽度、倾角、中心的位置(裂缝分布)的随机模拟，尽可能体现某一区域内裂缝型储层发育的随机性，可生成两种类型的裂缝型储层：一是外形规则内部裂缝发育带随机分布模拟，根据裂缝的密度、储集体规模等直接利用裂缝储层模拟结果，并填充骨架背景及储层的岩石物理参数；二是根据裂缝发育带的任意边界、裂缝发育密度、速度、密度等参数，实现任意不规则形态下内部裂缝发育带模拟，如利用岩溶储层外界轮廓模拟形成的不规则随机多边形、典型花状走滑断裂带等。

26、②溶蚀孔洞模拟(a≈b)

27、模拟孔洞大小、形态、分布位置的随机性，并在储层外界轮廓模拟条件约束下实现储集体内部孔洞的模拟和岩石物理参数的填充。

28、(3)裂缝-孔洞型储层模拟，将孔洞型储层模拟结果和裂缝型储层模拟结果叠加，形成任意轮廓的裂缝-孔洞型储层模型。

29、本发明所取得的技术效果是：

30、与现有的储层随机介质建模方法相比，本发明充分考虑了碳酸盐岩储集体空间受溶蚀、构造挤压或拉张形成等作用形成的裂缝-孔洞型储层在空间形态及规模上的随机性，有助于进一步不同形态、不同规模、不同储层类型、不同内部结构的碳酸盐岩裂缝-孔洞型储集体的地震响应特征分析，有效指导地震资料精细解释和储集体的识别描述，使储层研究更加精细准确，为目标优选和井位部署奠定基础。

31、本发明中的深层碳酸盐岩走滑断裂带解析新思路及其方法体系的优点在于：

32、1)本发明利用均匀分布随机函数、椭圆复指数方程和随机游走模型分别对储集体内部裂缝(孔洞)空间分布特征(如裂缝长度a、宽度b、角度θ、裂缝中心点位置p)的随机性和储集体外部形状的随机性进行模拟，通过两者的结合更加真实的反映碳酸盐岩储层空间的发育特点。

33、2)本发明体现了裂缝、缝洞型储层外部轮廓、内部结构的随机性，体现了碳酸盐岩储层的各向异性特征，为正演模拟提供可靠、符合地质规律的储层模型，有利于各类储层地震响应特征的分析研究和储层地震识别模式的建立。

34、3)本发明能够有效指导地震资料解释、储层预测工作，提高储层识别的精度和质量，为后续的储层分类型评价、储量计算、圈闭识别与评价、目标优选等提供依据和参考。