基于沉积环境和评价尺度的井间砂体静态连通性评价方法与流程

基于沉积环境和评价尺度的井间砂体静态连通性评价方法
1.技术领域：本发明涉及的是石油天然气勘探领域，具体涉及的是一种基于沉积环境和评价尺度的井间砂体静态连通性评价方法。
2.

背景技术：
碎屑岩储层中最主要的储集层是砂岩，砂体既可作为油气运移通道，同时也是良好储集场所，砂体之间的连通程度是油气能否由构造低部位向构造高部位长距离运移的关键因素，而砂岩输导层就是油气运移的主要通道之一，砂岩输导层静态连通性是当今沉积学研究的前沿和薄弱环节，其连通程度影响着油气运移路径和区带评价，是控制油气运聚的关键地质因素。砂岩输导层被定义为：区域盖层之下具有一定厚度的地层单元，为微观上具有孔隙空间和渗流能力的砂岩输导体的总和，这些砂岩输导体在宏观上几何连接，油气运移发生时相互之间具有流体动力学连通性。砂体静态连通性是基于沉积成因单元的砂体在垂向和侧向上相互接触连通的方式和程度。砂体静态连通性通常情况下不考虑构造因素（如断层、裂缝、不整合面等）和砂体内部流体渗流能力的影响，主要描述砂体宏观外部形态及其几何学直接接触的程度。目前国内外学者关于砂岩输导层静态连通性评价在其主控因素和评价方法等方面取得一定的成果，但仍存在以下不足：（1）目前砂岩输导层静态连通性评价对象以简单河流相为主，对沉积相变快、砂体类型多、非均质性强的储层鲜有报道；（2）尽管国外少数学者研究了不同评价尺度的河流相砂体静态连通性，国内学者在开展砂体静态连通性研究时仅考虑了地层砂地比，忽略了评价尺度对井间砂体静态连通性的影响。因此，建立一种基于沉积环境和评价尺度的井间砂体静态连通性评价方法对于研究砂岩输导层静态连通性来说意义重大。
3.

技术实现要素：
本发明的目的是提供一种基于沉积环境和评价尺度的井间砂体静态连通性评价方法，这种基于沉积环境和评价尺度的井间砂体静态连通性评价方法用于解决不同成因类型的井间砂体静态连通性定量评价。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种基于沉积环境和评价尺度的井间砂体静态连通性评价方法包括以下步骤：步骤一、单一砂体输导层进行识别和划分：（1）根据层序地层特征识别单一砂体输导层；（2）明确目的层内部是否存在能阻止油气向上运移的顶底板非渗透性岩层，非渗透性岩层覆盖范围是否具有区域性；（3）基于高分辨率层序地层学理论，以湖侵界面为单一砂体输导层顶底板界限，将目的层段垂向划分为几套单一砂体输导层；（4）每套单一砂体输导层内部砂体具有一定宏观规模，确保砂体在空间上能够长距离连通，使油气长距离运移；（5）每套单一砂体输导层都有统一或者相对统一的油水系统，通过对单一砂体输导层内部油水系统进行界定，验证单一砂体输导层划分的准确性；
步骤二、将地层砂地比、沉积环境、评价尺度、砂体几何学参数作为输导层评价主控因素，以其中某一评价主控因素为对象，采用因素控制法，分别明确另个三个评价主控因素对输导层静态连通性的控制作用；步骤三、建立单一砂体输导层三维静态连通模型，应用petrel地质建模软件实现建模，并实现定量化输出；（1）建立砂岩输导层地层模型：以研究区实际地层数据为基础，忽略断层数据影响，建立理想条件下单一输导层地层模型；首先以大区带地层层面为基础，对其进行三维网格化，将实际地质体按照 x、y、z三个方向划分成一系列大小相等的三维网格，三维网格参数的大小取决于砂体几何参数的下限值，网格精度达到地质建模的合理要求，模拟出最小的砂岩体；以上述输导层评价主控因素的四个参数为基础，考虑到不同评价尺度的影响，分别建立10km2、100km2、1000km2和10000km2四个评价尺度的砂岩输导层模型，模型尺度大于最小砂体宽度的五倍以上；以上述三维网格参数为基础，基于顶底面的砂岩输导层地层模型；（2） 建立砂岩输导层连通性模型：a.首先采用petrel软件scale up well logs 模块对测井曲线数据进行离散化处理；b，设定砂体连通性参数：通过上述设定的四个评价尺度，以砂地比间隔2%为单元，利用变差函数分析反映沉积环境和砂体几何学参数；变程函数大小则取决于研究区砂体几何学规模参数，通过调节沉积微相比例来控制区带砂体整体规模范围；如此，通过设定评价尺度和砂地比固定值，改变沉积环境和砂体几何学参数，明确不同沉积环境和评价尺度的砂体静态连通性结果随砂地比值变化的耦合结果；c，建立砂岩输导层连通性模型：基于 facies modeling 模块的建模功能，通过控制砂地比来实现砂岩输导层连通性建模；建模采用序贯高斯算法，在砂岩输导层连通性建模过程中，建模结果严格遵循井点处砂岩和泥岩岩性数据，确保建模信息在离散井点处信息的真实性；（3）单一砂体输导层三维静态连通模型结果输出：以砂岩输导层地层模型和砂岩输导层连通性模型的建模结果为基础，利用软件connected volumes模块对建模结果实现砂岩连通地质体，并统计输导层静态连通概率数值；对某处指定相类型砂岩网格体周围相邻网格进行扫描，是否存在点连通、线连通和面连通，并跳过非连通网格；对于连通网格，则循环所有对外相邻网格，直到该地质体再也无法连通；基于此，利用 petrel 软件 connected-volumes 模块功能统计最大砂体连通体积网格数、砂体总网格数及砂体连通概率；单一砂体输导层三维静态连通模型建模完成后，明确不同沉积环境和不同评价尺度条件下砂地比与砂体静态连通性的耦合关系；然后分别统计不同评价尺度和不同沉积环境下相同地层砂地比时输导层静态连通概率的最大值，最小值和平均值，考虑到建模随机模型符合正态分布原则，去掉最大值和最小值两个极值之后，重新统计最大值p90、最小值p10和平均值p50，其中p90为乐观条件的输导层静态连通概率，p10为保守条件的输导层静
态连通概率，p50 则为综合考虑砂体几何学参数客观条件下的输导层静态连通概率；重复以上砂岩输导层连通性模型步骤a~b，完成输导层静态连通性的建模工作，通过相关控制因素数据明确不同参数变化条件下的输导层静态连通性变化情况；步骤四、基于砂体静态连通性圈闭类型定量判别：输导层静态连通性既能反映砂体发育程度，同时也能明确砂体对圈闭形成过程中的控制作用；砂体连通性差则意味着砂体之间彼此孤立；砂体连通性好则意味着砂体之间泛连片；砂体连通性对圈闭形成的控制作用在于一定的构造背景下砂体之间是否连通；基于砂岩输导层静态连通性，建立单一输导层静态连通性与圈闭类型之间的定量关系，用于指导地质参数简略的区带评价及目标优选；以砂体静态连通概率p为划分原则，将圈闭划分为以下几类：1、0＜p＜0.2时，圈闭类型为岩性圈闭；2、0.2≤p＜0.5时，圈闭类型为构造-岩性圈闭；3、0.5≤p＜0.8时，圈闭类型为岩性-构造圈闭；4、0..8≤p≤1时，若存在构造背景，圈闭类型为构造圈闭；若无构造背景，则不构成圈闭。
5.上述方案步骤一中根据层序地层特征识别单一砂体输导层的方法：
①
单一砂体输导层顶底板界面为具有一定厚度范围的区域性非渗透性岩石层；
②
单一砂体输导层在一定宏观空间范围内具有几何连通性；
③
单一砂体输导层内部具有统一或相对统一的油水系统。
6.本发明具有以下有益效果：（1）现有技术中关于井间砂体静态连通性做出过诸多研究，研究目标对象主要以理想河流相为主，并未全面考虑陆相湖盆砂体成因类型差异、储层非均质性变化及不同沉积环境之间差异对砂体静态连通性的影响。本发明首次将砂岩输导层静态连通概率评价结果受控于地层砂地比、沉积环境、评价尺度和砂体几何学参数，改进以往仅依靠砂地比评价砂体静态连通性的不足，可实现不同成因类型的砂体静态连通性定量评价。
7.（2）对于少资料、大尺度、多环境的简单斜坡区圈闭类型的划分方法，一直未有报道。本发明提供了一种基于砂体静态连通性圈闭类型定量判别方法，旨在建立一种针对少资料、大尺度及多环境的简单斜破区的圈闭类型划分手段，用于明确研究区带圈闭的主要类型。
8.（3）本发明通过构建不同成因类型的井间砂体静态连通性评价模型，可以快速预测地下油藏注采关系，并指导不同含水阶段剩余油措施挖潜。
9.（4）本发明基于多目标实现的概率评判技术（p10、p50、p90），在国内外首次建立不同沉积环境和不同评价尺度的井间砂体静态连通性评价模型，改进了以往采用单一砂地比厘定井间砂体静态连通性评价方法中存在的不足。
10.附图说明：图1 为基于沉积环境和评价尺度的井间砂体静态连通性评价方法流程图；图2为单一砂体输导层划分原则示例；图3 为砂岩输导层地层模型示例；图4 为齐家地区高台子油层 gⅲ组~gⅳ组南北向油层剖面图；
图 5 为三角洲前缘地层砂地比与砂体静态连通概率变化曲线；图6为砂体几何学参数连通概率曲线；图7 为相同砂地比不同评价尺度输导层静态连通性变化；图 8 为地层砂地比随机建模结果。
11.具体实施方式：下面对本发明做进一步的说明：如图1所示，这种基于沉积环境和评价尺度的井间砂体静态连通性评价方法：综合利用野外露头、现代沉积、岩心、测录井、三维地震等资料并结合室内化验分析结果，首先基于层序地层学理论建立研究区的等时地层格架，并以此为基础分析其沉积环境类型，砂体的沉积特征、规模、平面展展布特征及垂向演化规律；其次，以沉积特征分析结果为基础开展单一砂岩输导层厘定，主要通过层序界面识别、泥岩钻遇特征和油水垂向分布互相验证来明确单一砂岩输导层的顶底板界限，进而开展单一砂岩输导层划分及发育特征研究；再次，开展单一砂岩输导层连通性定量评价，通过控制沉积环境、砂体几何学参数、地层砂地比和评价尺度4方面的评价要素，利用三维定量化地质建模技术开展砂体连通性正演模拟，基于建模结果的大数据统计厘定不同沉积环境下砂地比渗流阈值，并针对研究区砂岩输导层平面连通性特征进行定量评价；最后，结合研究区地质特征，分析砂体连通性对油气分布控制作用，优选油气有利分布区带。具体如下：步骤一、单一砂岩输导层进行识别和划分：（1）根据单一输导层特征识别单一输导层。
①
单一输导层顶底板界面为具有一定厚度范围的区域性非渗透性岩石层；
②
单一砂岩输导层在一定宏观空间范围内具有几何连通性；
③
单一输导层内部具有统一或相对统一的油水系统。
12.（2）明确研究目的层内部是否存在能阻止油气向上运移的顶底板非渗透性岩层，非渗透性岩层覆盖范围是否具有区域性；（3）基于高分辨率层序地层学理论，以湖侵界面为单一输导层顶底板界限，将研究目的层段垂向划分为几套单一输导层；（4）每套单一砂体输导层内部砂体具有一定宏观规模，确保砂体在空间上能够长距离连通，使油气长距离运移；（5）每套单一输导层都有统一或者相对统一的油水系统，通过对单一输导层内部油水系统进行界定，验证单一输导层划分的准确性（如图2）。
13.步骤二、输导层评价主控因素：（1）地层砂地比砂地比是评价砂体间连通性最主要的参数，“逾渗理论”认为，随着砂地比的逐渐增加，砂体静态连通性整体呈“s”形增加，在增加的过程中存在两个关键的砂地比特征门限值，即初始连通临界值c0，又称作“渗流阈值”和完全连通系数c。当砂地比＜c0时，砂体之间不连通；当c0＜砂地比＜c时，砂体之间局部连通；当砂地＞c时，砂体之间完全连通。
14.（2）沉积环境沉积环境是指发生沉积作用的、具有独特的物理、化学和生物特征的地貌单元。在地层砂地比一定的情况下，沉积环境的不同，导致砂体在几何形态及沉积规模上会有较大的差异，进而影响砂体静态连通性。一般认为，河控型砂体展布以条带状为主，平面连片性
差，垂直物源方向，砂体静态连通性整体较差；浪控型砂体主要是连片状分布，平面连片性好，砂体静态连通性整体较高。
15.（3）评价尺度评价尺度也是影响砂体静态连通性评价结果的一个关键性因素。在地层砂地比一定的情况下，尽管评价尺度本身不能影响砂体的实际分布和规模大小，但评价尺度却能影响区带范围内砂体整体的连通结果，区带范围越大，意味着更容易出现孤立砂体，从而降低了范围内砂体静态连通概率。
16.（4）砂体几何学参数砂体几何学特征在平面上和垂向上的非均质性导致了砂体静态连通概率的变化，描述砂体几何学特征一般指的是砂体外部几何学参数，主要包括砂体几何形状、砂体长度、面积、宽度、厚度、宽厚比、长宽比、弯曲度等，其中最直接影响砂体静态连通性的是砂体的长度、面积、宽度和厚度。在沉积环境和评价尺度相同的情况下，对于一个砂地比定值，砂体几何学参数影响砂体静态连通性结果为正态分布的区间范围值。
17.以沉积环境为研究对象，采用因素控制法，分别明确地层砂地比、砂体几何学参数及评价尺度对输导层静态连通性的控制作用。
18.（1）地层砂地比控制输导层静态连通概率；首先固定评价尺度和砂体几何学参数，评价尺度一定，保持沉积微相比例不变。 通过控制地层砂地比增长来研究输导层静态连通性变化规律。
19.（2）砂体几何学参数控制砂体静态连通概率垂向变化范围；固定评价尺度和地层砂地比，通过改变区带内沉积微相比例来明确砂体几何学参数对输导层静态连通性控制作用。
20.（3）评价尺度范围控制输导层静态连通性关键阈值保持地层砂地比和砂体几何学参数范围不变，通过控制评价尺度范围大小，分别建立 3km
×
3km、10km
×
10km、30km
×
30km、100km
×
100km 四个评价尺度，来定量评价输导层静态连通性变化。
21.步骤三、单一输导层砂体三维静态连通模型建立：应用petrel地质建模软件来实现相关建模流程，并实现定量化输出。
22.1.砂岩输导层地层模型建立（如图3）：输导层静态连通性评价模型主要包括2个主要部分，分别为地层模型和连通性模型。以研究区实际地层数据为基础，忽略断层数据影响，建立理想条件下单一输导层地层模型。首先以大区带地层层面为基础，对其进行三维网格化，将实际地质体按照 x、y、z三个方向划分成一系列大小相等的三维网格，三维网格参数的大小取决于砂体几何参数的下限值，网格精度达到地质建模的合理要求，可以有效的模拟出最小的砂岩体。
23.以上述参数为基础，考虑到不同评价尺度的影响，分别建立10km2、100km2、1000km2和10000km2四个评价尺度的砂岩输导层地层模型。
24.2. 砂岩输导层连通性模型建立：首先采用petrel软件scale up well logs 模块对测井曲线数据进行离散化处理。
25.（1）砂体连通性参数设定。
26.通过上述设定的评价尺度，以砂地比间隔2%为单元，利用变差函数分析反映沉积环境和砂体几何学参数。变程函数大小则取决于研究区砂体几何学规模参数，通过调节沉积微相比例来控制区带砂体整体规模范围。如此，通过设定评价尺度和砂地比固定值，改变沉积环境和砂体几何学参数，明确不同沉积环境和评价尺度的砂体静态连通性结果随砂地比值变化的耦合结果。
27.（2）砂岩输导层连通性模型建立。
28.基于 facies modeling 模块的建模功能，通过控制砂地比来实现砂岩输导层连通性建模。
29.3.砂体静态连通性建模结果输出：以建模结果为基础，利用软件connected volumes模块对建模结果实现砂岩连通体地质体，并统计输导层静态连通概率数值。利用 petrel 软件connected-volumes 模块功能统计最大砂体连通体积网格数、砂体总网格数及砂体连通概率。
30.建模完成后，分别统计不同评价尺度和不同沉积环境下相同地层砂地比时输导层静态连通概率的最大值，最小值和平均值，去掉最大值和最小值两个极值，重新统计最大值（p90）、最小值（p10）和平均值（p50）。
31.重复以上砂岩输导层连通性建模步骤即可完成输导层静态连通性的建模工作，通过相关控制因素数据即可明确不同参数变化条件下的输导层静态连通性变化情况步骤四、基于砂体静态连通性圈闭类型定量判别以砂体静态连通概率（p）为划分原则，将圈闭划分为以下几类：1、0＜p＜0.2时，圈闭类型为岩性圈闭；2、0.2≤p＜0.5时，圈闭类型为构造-岩性圈闭；3、0.5≤p＜0.8时，圈闭类型为岩性-构造圈闭；4、0..8≤p≤1时，若存在构造背景，圈闭类型为构造圈闭；若无构造背景，则不构成圈闭。
32.按照本发明对齐家地区高台子油层进行保密性的验证实验，具体如下：步骤一：识别和划分齐家地区高台子油层的单一砂体输导层；以齐家地区高台子油层 gⅲ组~gⅳ组顶底界面及其内部 3 处短期湖侵界面为单一输导层顶底板界限（sf1~sf5），将研究区目的层段垂向划分为 4 套单一砂体输导层，分别为高ⅲ组上砂岩输导层（sc1）、高ⅲ组下砂岩输导层（sc2）、高ⅳ组上砂岩输导层（sc3） 和高ⅳ组下砂岩输导层（sc4）。如图4。
33.步骤二：输导层评价主控因素；以沉积环境为研究对象，采用因素控制法， 分别明确地层砂地比、砂体几何学参数及评价尺度对输导层静态连通性的控制作用。
34.1、地层砂地比控制输导层静态连通概率增长方式首先固定评价尺度和砂体几何学参数，评价尺度为 100km2，三角洲内前缘亚相微相水下分流河道、河口坝和席状砂的整体比例为 1：2：4，三角洲外前缘亚相微相河口坝和席状砂整体比例为 1：2，保持该沉积微相比例不变。如此，通过控制地层砂地比增长来研究输导层静态连通性变化规律。图5为三角洲前缘地层砂地比与砂体静态连通概率变化曲线。
35.2、砂体几何学参数控制砂体静态连通概率垂向变化范围固定评价尺度和地层砂地比，评价尺度为 100km2，设定地层砂地比为 0.2， 通过
改变区带内沉积微相比例来明确砂体几何学参数对输导层静态连通性控制作用。为方便说明问题，选取沉积微相类型相对简单的三角洲外前缘亚相作为研究对象。
36.图 6 展示不同席状砂比例条件下的输导层静态连通性变化，可以看出，当地层砂地比低于 0.4 时，相同地层砂地比条件下，连片状席状砂在砂体比例中越高，输导层静态连通性越好，但随着地层砂地比的逐渐增加，砂体几何学参数的控制作用逐渐减弱。
37.3.评价尺度范围控制输导层静态连通性关键阈值保持当前地层砂地比和砂体几何学参数范围不变，通过控制平面评价尺度范围大小，分别建立10km2、100km2、1000km2和10000km2四个评价尺度的砂岩输导层模型定量评价输导层静态连通性变化。
38.分别绘制 0.1 和 0.3 地层砂地比条件下，输导层静态连通概率随评价尺度变化曲线（图7），可以看出随着评价尺度增加相同地层砂地比输导层静态连通概率呈
‘
滑梯’状下落。地层砂地比数值低值时，输导层静态连通概率随评价尺度变化越明显；当地层砂地比增加，输导层静态连通概率随评价尺度变化减弱。当地层砂地比达到一定数值时，输导层静态连通概率不再随着评价尺度变化。
39.步骤三、建立齐家地区高台子油层单一砂体输导层三维静态连通模型，1.砂岩输导层地层模型建立本次研究以研究区实际地层数据为基础，忽略断层数据影响，建立理想条件下单一输导层地层模型。研究选区以齐家南地区实际地层为例，地层厚度约 30~50m，达到了研究区单一砂体输导层厚度要求；以上述参数为基础，考虑到不同平面评价尺度的影响，分别建立 10km2， 100km2，1000km2和 10000km2四个评价尺度的砂岩输导层模型，模型尺度大于最大砂体宽度（50m）的 5 倍以上， 因此上述 4 个评价尺度满足评价要求。这样，建模工区地层分别由 480000，1200000，2400000 和 6000000 多个网格组成，以上述网格参数为基础，基于顶底层面地层建立简单斜坡输导层模型。
40.2. 砂岩输导层连通性模型建立针对齐家地区高台子油层 gⅲ~gⅳ组三角洲不同沉积环境的特点，分别对水下分流河道带发育的三角洲内前缘亚相和浪控砂体发育的三角洲外前缘亚相沉积环境进行相关参数设置。考虑到三角洲内前缘亚相砂体呈条带状，整体物源呈近南北向或北北东向，在此设置物源方位角为 0~10
°
，三角洲外前缘亚相主要发育席状砂和河口坝，砂体薄层稳定和薄层不稳定均有分布，砂体呈片状或坨状，在此不考虑物源方向，具体参数依旧参考前文研究成果。垂向变差函数则与单砂体厚度分布规律相一致。
41.考虑到地层砂地比和不同沉积微相比例构成对沉积环境整体几何学规模影响，通过调节沉积微相比例来控制区带砂体整体规模范围。如此，通过设定评价尺度和砂地比固定值，改变沉积环境和砂体几何学参数，明确不同沉积环境和评价尺度的砂体静态连通性结果随砂地比值变化的耦合结果。
42.图8 展示了齐家地区单一砂体输导层在序贯高斯模拟下的三角洲内前缘亚相 4 个不同地层砂地比条件下的三维空间相建模结果，可以看出，地层砂地比 0.15 时砂体整体发育较差，当地层砂地比 0.45 时，砂体发育程度明显提高。基于此，以不同沉积环境为基础，以2%为单位分别开展2%~60%条件下砂岩输导层连通性建模工作。
43.3. 砂岩输导层连通性建模结果输出以建模结果为基础，利用软件 connected volumes 模块对建模结果实现砂岩连通地质体，并统计输导层静态连通概率数值。其输出原理，主要对某处指定相类型砂岩网格体周围 26 处相邻网格进行扫描，是否存在点连通、线连通和面连通，并跳过非连通网格。对于连通网格，则循环所有对外相邻网格，直到该地质体再也无法连通。基于上述原理，利用 petrel 软件 connected-volumes 模块功能统计最大砂体连通体积网格数、砂体总网格数及砂体连通概率。
44.重复以上砂岩输导层连通性建模步骤即可完成输导层静态连通性的建模工作， 通过相关控制因素数据即可明确不同参数变化条件下的输导层静态连通性变化情况。
45.步骤四、基于砂体静态连通性圈闭类型定量判别：针对齐家地区高台子油层实际构造背景，建立简单斜坡区单一砂体输导层静态连通性与圈闭类型之间的定量关系。
46.简单斜坡区基本不发育断层，形成圈闭的条件主要取决于岩性遮挡。以砂体静态连通概率（p）为划分原则，将圈闭划分为以下几类：1、0＜p＜0.2时，圈闭类型为岩性圈闭；2、0.2≤p＜0.5时，圈闭类型为构造-岩性圈闭；3、0.5≤p＜0.8时，圈闭类型为岩性-构造圈闭；
·
4、0..8≤p≤1时，若存在构造背景，圈闭类型为构造圈闭；若无构造背景，则不构成圈闭。
47.如上所述，对本发明实施例进行了详细说明，反映了一种基于沉积环境和评价尺度的井间砂体静态连通性评价方法。应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。