提高氣田儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度技術(shù)研究

張 燕 ,岳利英 ,于翠格 ,杜曉玲 ,付新新

(中國(guó)石化中原油田分公司天然氣處理廠 ,河南濮陽(yáng) 457062)

儲(chǔ)層預(yù)測(cè)最基本的反演方法可以分為基于道的反演方法和基于模型的方法。基于道的算法是最早研究的波阻抗反演方法,包括基于遞歸或道積分的算法。這些方法中地震道是唯一的輸入,因而計(jì)算簡(jiǎn)單且速度很快。但是其結(jié)果局限于地震數(shù)據(jù)帶寬的范圍內(nèi),因?yàn)殡[含的子波沒(méi)有被消除,調(diào)諧和子波旁瓣效應(yīng)沒(méi)有降低,因而其使用具有很大的局限性。基于模型的波阻抗方法實(shí)際上就是以測(cè)井資料特別是聲阻抗資料 (一般從密度及速度測(cè)井資料獲得)作為約束,以地質(zhì)模型為基礎(chǔ),通過(guò)不斷修改模型,使模型正演合成的地震資料與地震數(shù)據(jù)最佳匹配,所修改的最終模型就是反演結(jié)果。

1 常見(jiàn)的基于模型的反演算法

1.1 地層或塊的反演

這種算法假定地層是由波阻抗和時(shí)間構(gòu)成的層塊結(jié)構(gòu),通過(guò)褶積模型與地震建立聯(lián)系。通過(guò)限制與地震樣點(diǎn)數(shù)目相關(guān)的層數(shù)目來(lái)抵消非唯一性。當(dāng)?shù)貙幼兊帽∮诘卣鸱直媛蕰r(shí),反演結(jié)果變得不唯一,為了降低這種多解性,通常以初始模型作為約束。

1.2 稀疏脈沖反演

這種算法假設(shè)地震反射系數(shù)序列是稀疏的,將地震道數(shù)據(jù)樣點(diǎn)進(jìn)行重新采樣而得到少于地震道樣點(diǎn)數(shù)目的反射系數(shù)序列,與塊反演相同的方法是通過(guò)褶積模型來(lái)與地震相聯(lián)系,并且也可使用外部模型作為約束并用于恢復(fù)高頻及低頻成分,因而稀疏脈沖反演也是寬帶的。

1.3 最小平方反演

這種方法也是建立一個(gè)初始模型并使反演結(jié)果最大限度逼近初始模型,同樣可作地震頻譜以外的頻率補(bǔ)償,因而也是寬帶的。

1.4 地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演

是一種全新的方法,Hass等 (1994)提出了地質(zhì)統(tǒng)計(jì)反演策略。該方法首先在地震時(shí)間域內(nèi)建立儲(chǔ)層的地質(zhì)模型,然后建立三維地層網(wǎng)格,利用井和地震數(shù)據(jù)來(lái)確定地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù),進(jìn)行地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)建模,將生成的可能的波阻抗與地震道進(jìn)行比較。在地質(zhì)統(tǒng)計(jì)反演中,當(dāng)產(chǎn)生井間的儲(chǔ)層參數(shù)的估算值時(shí),模擬算法同時(shí)滿足井和地震數(shù)據(jù)。利用井控和地質(zhì)控制對(duì)波阻抗空間分布的影響,提供了一種強(qiáng)有力的從地震頻帶以外獲得信息的方法。

1.5 非線性反演

非線性方法為模擬退火法,該方法適于解決地震反演中普遍存在的非線性目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)化問(wèn)題,即多極值目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)化問(wèn)題。傳統(tǒng)方法在求解多極值目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)化問(wèn)題時(shí),只能獲取局部最優(yōu)的反演解,而無(wú)法獲取全局最優(yōu)解。模擬退火方法在降溫參數(shù)的控制下,通過(guò)在解空間中的隨機(jī)搜尋,獲得全局最優(yōu)的反演解。與傳統(tǒng)方法比較,模擬退火方法對(duì)初始模型依賴(lài)性低,反演計(jì)算過(guò)程的穩(wěn)定性好。

2 預(yù)測(cè)精度分析

儲(chǔ)層預(yù)測(cè)結(jié)果的精度從反演的方法上來(lái)看,不論是帶限反演、稀疏脈沖反演、基于模型的反演,還是目前還未廣泛推廣的波動(dòng)方程反演,大致主要受以下幾個(gè)方面的限制:①地震資料。用于反演的地震資料必須是高保真度資料,如果資料本身不是保持振幅處理的,那么在進(jìn)行反演時(shí),所得到的波阻抗就反映不了地下地層的信息,也就根本就不能用于儲(chǔ)層預(yù)測(cè)和油藏描述。此外,地震資料還應(yīng)盡量高信噪比、高分辨率、準(zhǔn)確成像,這些都將影響反演的分辨率。②測(cè)井資料。在進(jìn)行反演前必須對(duì)工區(qū)內(nèi)參加反演的測(cè)井曲線進(jìn)行環(huán)境校正,進(jìn)行全區(qū)曲線的歸一化處理。如果測(cè)井曲線沒(méi)有進(jìn)行環(huán)境校正,歸一化處理,在反演時(shí)同樣也反映不了地下地層的地質(zhì)信息。③子波的提取。以褶積模型為基礎(chǔ)的反演方法需要子波來(lái)進(jìn)行反射系數(shù)的提取,如何估算子波?怎樣提取的子波才更適合于反演?才能得到準(zhǔn)確的反射系數(shù)?目前提取子波的方法主要是從地震、測(cè)井或兩者綜合。④合成記錄的標(biāo)定。子波提取的好壞、地震資料極性的判別都需要用合成記錄來(lái)判斷。標(biāo)定的結(jié)果將影響低頻分量及反射系數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系,最終影響波阻抗反演結(jié)果。⑤地質(zhì)模型的構(gòu)建。反演的地震資料必須進(jìn)行精細(xì)的層位、斷層解釋建立合理的地質(zhì)模型,用于約束反演和提供低頻分量。

3 采用的方法

針對(duì)前期儲(chǔ)層反演中存在的問(wèn)題,一是能夠較準(zhǔn)確地反映出較厚的儲(chǔ)層,而對(duì)薄層、儲(chǔ)層較差的Ⅲ類(lèi)識(shí)別率低,二是由于飛仙關(guān)組鮞灘與長(zhǎng)興組礁灘之間巖石結(jié)構(gòu)存在較大差異,地震特征也有較大差異,使長(zhǎng)興組的預(yù)測(cè)精度偏低,本次在子波提取、合成記錄標(biāo)定方面選用基于模型的標(biāo)定方法,地質(zhì)模型構(gòu)建方面考慮了斷層因素。

3.1 準(zhǔn)確的子波提取

在反演過(guò)程中,提取的子波對(duì)反演的結(jié)果和合理性影響非常大。絕大多數(shù)反演技術(shù)假定觀測(cè)到的地震數(shù)據(jù)可以用具有帶寬限制的反射系數(shù)序列與地震子波褶積來(lái)模擬得到。反演過(guò)程首先估算地震子波,當(dāng)估算地震反射系數(shù)時(shí),把子波當(dāng)做已知量,這樣估算的地震反射系數(shù)與子波褶積,產(chǎn)生與原始地震道高度匹配的合成地震記錄。如果子波不準(zhǔn)確,那么反演結(jié)果誤差就比較大。

在以往的反演過(guò)程中,通常采用 Richer子波來(lái)作為初始子波,循環(huán)疊代進(jìn)行標(biāo)定,相關(guān)系數(shù)一般可達(dá) 0.6左右,基本能達(dá)到預(yù)測(cè)要求。為進(jìn)一步提高預(yù)測(cè)精度,本次采用井控制下基于模型的子波相位和幅度譜估算子波。該項(xiàng)技術(shù)是目前較先進(jìn)的方法,采用多種質(zhì)量控制手段,確保了高質(zhì)量的子波。首先在地震體目的層段提取零相位的子波作為初始子波,然后計(jì)算振幅譜,并通過(guò)相位和振幅譜合并求得與地震體相匹配的子波,該方法初始子波基于地震本身,并通過(guò)多種質(zhì)量控制,可進(jìn)一步提高原始地震道匹配的合成地震記錄,一般相關(guān)系數(shù)可達(dá)到0.8左右,大大提高了反演的精度。

3.2 合理的合成地震記錄標(biāo)定

普光氣田探井主要以直井為主,通常情況下合成地震記錄都能達(dá)到一個(gè)合理的結(jié)果。普光 1井為斜井,標(biāo)定結(jié)果誤差較大,相關(guān)系數(shù)低于 0.3,很難保證預(yù)測(cè)結(jié)果。

普光氣田開(kāi)發(fā)井主要以斜井為主,隨著開(kāi)發(fā)井不斷完井,開(kāi)發(fā)井的合成地震記錄標(biāo)定成為難點(diǎn)。通常情況下標(biāo)定斜井相關(guān)系數(shù)都很低,一般低于0.6,預(yù)測(cè)精度相對(duì)較低。為能夠有效利用目前完鉆的開(kāi)發(fā)井,選用基于模型的合成記錄標(biāo)定方法,很好的解決了斜井的標(biāo)定,相關(guān)系數(shù)大大提高,質(zhì)量控制認(rèn)為標(biāo)定結(jié)果比較合理。

3.3 精細(xì)的地質(zhì)模型構(gòu)建

精確的地質(zhì)模型構(gòu)建并非簡(jiǎn)單的構(gòu)造解釋,它是一個(gè)反復(fù)構(gòu)建的過(guò)程,斷層的走向、井的多少、準(zhǔn)確的子波、合理的標(biāo)定結(jié)果都會(huì)對(duì)模型產(chǎn)生很大的影響。首先建立一個(gè)比較粗的框架模型,然后依據(jù)模型提取子波和標(biāo)定合成記錄來(lái)修正模型,不斷疊代直到建立精確的地質(zhì)模型。

逆斷層的模型構(gòu)建是建模的一個(gè)難點(diǎn),在以往的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中,沒(méi)有考慮斷層的影響因素,使得在斷層附近的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度相對(duì)較低。為提高預(yù)測(cè)精度,本次儲(chǔ)層預(yù)測(cè)充分考慮了斷層的影響因素,在建模中加入普光氣田主體兩條主要斷層即普光 7斷層和普光 3斷層,解決了斷層附近預(yù)測(cè)精度低的問(wèn)題。

4 結(jié)論

通過(guò)準(zhǔn)確的子波提取、合理的標(biāo)定和精細(xì)的地質(zhì)模型,反演預(yù)測(cè)精度有較大提高,特別是長(zhǎng)興組生物礁體儲(chǔ)層形態(tài)清楚,更接近氣藏實(shí)際情況。長(zhǎng)興組儲(chǔ)層主要發(fā)育在普光主體南部 301、302、303、304、305、203平臺(tái)附近,呈東西向條帶狀分布,厚度達(dá) 60 m以上,向北逐漸減薄消失。整體形狀看,存在多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的礁體。