基于地震速度構(gòu)建的低頻響應(yīng)在波阻抗反演中的應(yīng)用

張大海

(中國石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司研究院,上海 200120)

基于地震速度構(gòu)建的低頻響應(yīng)在波阻抗反演中的應(yīng)用

張大海

(中國石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司研究院,上海 200120)

以V工區(qū)北部為例,應(yīng)用井?dāng)?shù)據(jù)、速度數(shù)據(jù)和地震屬性共同恢復(fù)低頻響應(yīng)數(shù)據(jù),同時(shí)使用層速度、層位信息(層的深度和厚度)以及反射振幅的信息進(jìn)行反演,結(jié)果顯示可以改善預(yù)測縱波阻抗的結(jié)果,同時(shí)與通常情況下的孔隙度預(yù)測作了對(duì)比,結(jié)果表明孔隙度預(yù)測的可信度得到了一定程度的改善。

低頻響應(yīng);地震速度;孔隙度;波阻抗反演;V工區(qū)

1 背景及分析

聲波阻抗作為一種巖石的物性,可以通過聲波時(shí)差和密度的測井曲線計(jì)算得到,在一定的約束條件下可以由地震數(shù)據(jù)推導(dǎo)得到,同時(shí)為其它儲(chǔ)層參數(shù)(孔隙度、巖性、流體性質(zhì)的量等)的深入分析提供重要基礎(chǔ)。地震反演是一個(gè)將地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為相對(duì)聲波阻抗的過程,結(jié)果是對(duì)遠(yuǎn)離井眼處的相對(duì)聲波阻抗的估計(jì)。假定相對(duì)聲波阻抗中缺失的低頻成分可以通過計(jì)算得到補(bǔ)償?shù)脑?就可以計(jì)算出絕對(duì)聲波阻抗進(jìn)而對(duì)其它遠(yuǎn)離井眼位置的地區(qū)其它物性參數(shù)進(jìn)行預(yù)測[1]。

與井上的聲波阻抗曲線對(duì)比,反演的相對(duì)波阻抗在頻譜的高頻和低頻段均有一定的限制,但也沒有限制相對(duì)波阻抗是一個(gè)有用的地震屬性,有助于更好的定性理解儲(chǔ)層物性,尤其對(duì)于碎屑巖儲(chǔ)層,經(jīng)常被用于其他儲(chǔ)層物性的定量估計(jì)。碳酸巖的巖相比較均一,巖石骨架特征和孔隙之間的關(guān)系清晰,是一個(gè)典型的可以定量預(yù)測的介質(zhì)。但是,碳酸巖的定量儲(chǔ)層預(yù)測受低頻信息缺失的影響很大,聲波阻抗和孔隙度之間的強(qiáng)烈相關(guān)受到低頻趨勢影響很大。

反演的波阻抗數(shù)據(jù)中缺失的低頻成分可以通過多井位置上的波阻抗曲線橫向插值模擬得到補(bǔ)充。通常情況下,井之間的插值受距離影響很大,容易導(dǎo)致假象和非地質(zhì)結(jié)果?；诰嚯x的井資料橫向插值可以通過使用地震速度作為背景資料加以改善,盡管速度的使用是一個(gè)很大的改善,但還是受到隨深度增加分辨率和精度大大降低的影響。速度數(shù)據(jù)僅在低頻范圍部分提供缺失的信息。

圖1顯示了一條地震曲線和它的頻譜。同時(shí)對(duì)波阻抗曲線作了60 Hz以上高切,分辨率明顯降低。

圖1 地震道(左)、及其振幅譜(中)、波阻抗曲線以及其高切濾波曲線(右)Fig.1 Seismic(left)and its amplitude spectrum(middle),impedance log and high-cut filtering curve(right)

圖2是V1井的縱波阻抗曲線,右側(cè)的曲線是縱波阻抗測井曲線和低頻響應(yīng),左側(cè)的曲線是對(duì)應(yīng)的相對(duì)縱波阻抗曲線。相對(duì)縱波阻抗的曲線是由測量得到的縱波阻抗曲線中濾掉低頻響應(yīng)曲線得到的。在縱波阻抗曲線上可以看到深度2 400～2 600 m時(shí)阻抗值的下降趨勢以及2 700 m的跳躍特征,這些特征在相對(duì)阻抗曲線上是看不到的。顯然對(duì)于絕對(duì)縱波阻抗這些特征的識(shí)別,低頻響應(yīng)起著很重要的作用。

圖2 井上相對(duì)波阻抗曲線(左)和波阻抗測井曲線(右)示意Fig.2 Sketch map of relative impedance log(left)and impedance log(right)

2 低頻響應(yīng)的重要性

一般井?dāng)?shù)據(jù)的測量分辨率在0.5英寸,因此測井?dāng)?shù)據(jù)具有很寬的空間頻率響應(yīng),在時(shí)間域上的響應(yīng)對(duì)應(yīng)的范圍從接近于0一直到幾千赫茲。通常的地震反射數(shù)據(jù)是4 ms采樣率其帶寬可達(dá)到125 Hz的數(shù)據(jù),但是有用的信號(hào)帶寬通常不超過6～60 Hz的范圍。實(shí)際的頻帶寬度受到多種因素的影響,如接收器的幾何排列,采樣率,脈沖源(強(qiáng)度和頻率),以及地下介質(zhì)的彈性和阻尼情況等。和井?dāng)?shù)據(jù)相比,地震數(shù)據(jù)缺失低頻和高頻成分[2]。

相對(duì)縱波阻抗盡管本身存在一定的局限性,但是它還是一個(gè)很有用的屬性,因?yàn)樗母叻直媛士梢杂糜谠敿?xì)的地層解釋,并且可以提供儲(chǔ)層性質(zhì)的額外信息。只要能在合適的頻段通過井上交會(huì)分析找到相對(duì)縱波阻抗和其他儲(chǔ)層性質(zhì)之間的關(guān)系,相對(duì)縱波阻抗就可以作為巖性、孔隙度以及含烴指示的量。在比較純凈的石灰?guī)r中由于孔隙和相對(duì)縱波阻抗存在很強(qiáng)的相關(guān),所以可以被用于孔隙預(yù)測,但是當(dāng)存在含烴流體時(shí)它的敏感度受到一定的限制。當(dāng)儲(chǔ)層中含有天然氣或高水平的溶解氣的時(shí)候都會(huì)對(duì)阻抗值在水平上有一定的影響。所以為了從縱波阻抗推導(dǎo)出孔隙度,恢復(fù)低頻響應(yīng)和建立絕對(duì)縱波阻抗顯得尤為重要。

圖3是縱波阻抗與孔隙度曲線的交會(huì)分析,其中顏色代表含水飽和度,暖色調(diào)為高含水飽和度。左面的圖為全帶寬縱波阻抗與孔隙度交會(huì)圖,右面圖為將全帶寬縱波阻抗曲線通過帶寬濾波得到的帶寬縱波阻抗曲線與孔隙度的交會(huì)分析。可以看到左面圖的相關(guān)性明顯較好,且低含水飽和度與低的絕對(duì)縱波阻抗相關(guān),明顯與含烴有關(guān)。同樣含烴的影響在相對(duì)波阻抗與孔隙度的交會(huì)圖中很難被識(shí)別。

圖3 相對(duì)波阻抗、絕對(duì)波阻抗與孔隙度交會(huì)圖Fig.3 Crossplot of relative impedance,absolute impedance and porosity

因此,為了使用反演的波阻抗進(jìn)行孔隙度的預(yù)測,包括全頻段的信息是很重要的,也就是說必須彌補(bǔ)地震數(shù)據(jù)體中缺失的低頻的成分。

3 應(yīng)用實(shí)例

本文以V工區(qū)北部為例,使用層速度、層位信息(層的深度和厚度)以及反射振幅的信息,結(jié)果顯示可以明顯改善預(yù)測低頻響應(yīng)的精度,同時(shí)與通常情況下的孔隙度預(yù)測作了對(duì)比。這樣地震速度(0～2 Hz帶寬)、井?dāng)?shù)據(jù)(2～8 Hz)和地震數(shù)據(jù)(高于8 Hz)共同提供了頻率豐富的資料基礎(chǔ)。

圖4為V工區(qū)北部Dg-I層局部構(gòu)造圖,該地區(qū)為西高東低,地勢落差較大,該構(gòu)造為斷背斜構(gòu)造,構(gòu)造高部位與東部凹陷區(qū)時(shí)間深度相差大約一秒多,凹陷處的縱波阻抗應(yīng)明顯高于構(gòu)造高部位的縱波阻抗,但由于該工區(qū)斷裂系統(tǒng)發(fā)育,且已知井較少,構(gòu)造高部位的V1井很難控制東部凹陷區(qū),因此在由疊后的波阻抗反演數(shù)據(jù)體得到的該層平面展布圖(圖5左)中可以看出東部凹陷區(qū)的縱波阻抗并沒有升高,這與構(gòu)造解釋相矛盾。當(dāng)我們?cè)黾恿擞傻卣鹚俣葮?gòu)建的低頻響應(yīng)到地震反演的波阻抗體中,得到的平面展布圖(圖5右)更加合理,便于解釋,進(jìn)而又從井上的縱波阻抗和孔隙度之間的關(guān)系得到了孔隙度的預(yù)測平面圖。

圖4 V工區(qū)北部Dg-I層局部構(gòu)造圖Fig.4 Local structure map in the north of area V

4 小結(jié)

由于地震頻帶寬度的限制,很難得到全頻帶地震反演數(shù)據(jù)體,這對(duì)儲(chǔ)層物性的預(yù)測帶來了很大的限制,尤其在井比較少的情況下。通過井上分析可知,低頻成分對(duì)物性之間關(guān)系的建立起著很重要的作用。

圖5 疊后波阻抗反演(左)和應(yīng)用地震速度建模(右)的反演結(jié)果Fig.5 Poststack impedance inversion result without(left)and with(right)seismic velocity modeling

本文以V工區(qū)北部為例,在已有低頻響應(yīng)模型基礎(chǔ)上,通過應(yīng)用地震速度構(gòu)建的低頻響應(yīng)模型進(jìn)行反演得到的縱波阻抗數(shù)據(jù)體,改善了波阻抗反演結(jié)果的精度,進(jìn)而增加了孔隙度預(yù)測的可信度。

[1]Jason Geoscience Workbench Manual[M].2001.

[2]Hampson D P,Schuelke J S,QuireinJ A.Use of multiattribute transforms to predict log properties from seismic data[J].Geophysics,2000,66(1):220-236.

The application of low-frequency response model based on seismic velocity to acoustic impedance inversion

Zhang Dahai
(Institute of SINOPEC Shanghai Offshore Oil&Gas Company,Shanghai200120)

Low-frequency response model based on well data,velocity data and seismic attributes was applied to acoustic impedance inversion.For the northern part of area V,inversion was done using interval velocity,horizon information and reflection amplitude information,and the results showed P-impedance prediction and porosity prediction were both improved.

low-frequency response;seismic velocity;porosity;acoustic impedance inversion;area V

book=3,ebook=143

P631.4+2

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.03.015

1008-2336(2010)03-0015-04

2010-04-12;改回日期:2010-06-10

張大海,男,高級(jí)工程師,2001年畢業(yè)于浙江大學(xué)地球科學(xué)系,獲理學(xué)博士學(xué)位,現(xiàn)從事儲(chǔ)層及油氣預(yù)測工作。E-mail:zhangdh @shopc.com.cn。