分頻反演技術(shù)在準(zhǔn)東XIQ地區(qū)古溝谷薄砂層儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

黃林軍，潘建國(guó)，黃 玉，郭娟娟

蔡 剛，王彥軍，張 寒 （中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院西北分院，甘肅 蘭州730020）

新疆準(zhǔn)噶爾盆地東部XIQ地區(qū)所處的北三臺(tái)凸起是一個(gè)持續(xù)性的古隆起，石炭系經(jīng)歷了長(zhǎng)期的抬升和剝蝕，使石炭系火山巖褶皺基底頂面凹凸不平。在其低洼溝槽處，二疊系梧桐溝組 （P3w）沉積早期具有填平補(bǔ)齊的沉積特征，厚度變化較大；P3w中晚期沉積范圍廣泛而連續(xù)，沉積厚度變化較小，其后沉積了三疊系地層。

二疊系主要含油層為梧桐溝組一段 （P3w1）砂體，縱向上含油砂層組被上、下厚層湖相泥巖所夾（圖1），砂巖的單層厚度一般比較小 （小于10m）。同時(shí)由于斜坡區(qū)地震資料信噪比低，成像效果相對(duì)差，致使砂體難以準(zhǔn)確識(shí)別及連續(xù)追蹤，儲(chǔ)層預(yù)測(cè)成為該區(qū)油藏評(píng)價(jià)的關(guān)鍵。

波阻抗反演是目前應(yīng)用最為廣泛的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)手段之一，對(duì)于XIQ地區(qū)P3w薄砂體儲(chǔ)層，常用的疊后反演方法使用受到一定的限制：以地震主頻控制下的遞推反演技術(shù)，反映不出有效頻帶中的相對(duì)高頻成分，且由于子波很難提準(zhǔn)，它受到標(biāo)定、子波計(jì)算方法、子波時(shí)、空變的影響，反演結(jié)果很難準(zhǔn)確反映出薄層信息；模型反演的關(guān)鍵是建立準(zhǔn)確合理的初始模型，該區(qū)地層接觸關(guān)系復(fù)雜，層位解釋因人而異，沉積模式無(wú)法事先預(yù)知[1～5]，因而其反演結(jié)果很難準(zhǔn)確反映儲(chǔ)層分布規(guī)律。而地震屬性反演和地震特征反演又比較依賴地震資料的品質(zhì)、已有鉆井測(cè)井資料的典型性以及地質(zhì)認(rèn)識(shí)的客觀性[6～8]。為此，筆者引入分頻的思想來(lái)進(jìn)行薄砂層的反演識(shí)別，來(lái)自薄層的反射在頻率域具有指示時(shí)間地層厚度的特征性表現(xiàn)，這種調(diào)諧反射具有獨(dú)特的頻率域響應(yīng)[9]；它的另外一個(gè)特點(diǎn)是不涉及子波提取和模型約束。

1 分頻反演原理及實(shí)現(xiàn)過(guò)程

1.1 振幅隨頻率變化的關(guān)系 （AVF）

對(duì)于一個(gè)楔狀模型，用不同主頻的雷克子波與其褶積，得到一系列合成地震剖面，從而得到不同頻率下振幅與厚度的調(diào)諧曲線 （圖2）；對(duì)圖2進(jìn)行轉(zhuǎn)換，就可以得到在不同時(shí)間厚度下振幅隨頻率變化的關(guān)系 （圖3）。

圖1 XIQ地區(qū)XIQ016井綜合柱狀圖

圖3 不同時(shí)間厚度下振幅隨頻率變化的關(guān)系

圖2 不同頻率下振幅與厚度的調(diào)諧曲線

某一地震波形是波阻抗 （Z）和時(shí)間厚度 （Δth）的函數(shù)，也就是說(shuō)反演時(shí)僅根據(jù)振幅同時(shí)求解Z和Δth，即已知1個(gè)參數(shù)求解2個(gè)未知數(shù)，結(jié)果是多解的。AVF展示了一個(gè)重要規(guī)律：同一地層在不同的主頻頻率子波下會(huì)展現(xiàn)不同的振幅特征。但從圖3中可以看出，AVF非常復(fù)雜，很難用一個(gè)函數(shù)表示，需要用支持向量機(jī) （SVM）非線性映射的方法在測(cè)井和地震子波分解剖面上找到這種關(guān)系，利用AVF信息進(jìn)行反演。

1.2 分頻反演實(shí)現(xiàn)過(guò)程

分頻反演的實(shí)現(xiàn)過(guò)程相對(duì)比較簡(jiǎn)單：①分頻反演首先要對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，確定數(shù)據(jù)的有效頻帶范圍，利用小波分頻技術(shù)將原地震數(shù)據(jù)分成低、中、高頻分頻數(shù)據(jù)體。研究區(qū)有效頻寬為10～60Hz，在頻帶范圍設(shè)計(jì)濾波器：低截頻10Hz，中頻30Hz，高截頻60Hz。②對(duì)每個(gè)頻段的數(shù)據(jù)體分別提取瞬時(shí)振幅、瞬時(shí)頻率、瞬時(shí)相位屬性。③對(duì)分頻后的地震數(shù)據(jù)體利用支持向量機(jī)方法計(jì)算出不同厚度下振幅與頻率之間的關(guān)系，并將此關(guān)系引入反演，建立測(cè)井波阻抗曲線與地震波形間的非線性映射關(guān)系[10]；最終把每個(gè)分頻屬性作為輸入，利用支持向量機(jī)已經(jīng)學(xué)習(xí)好的分頻體與反演體之間的映射關(guān)系，合成最終反演體[11，12]。在分頻反演過(guò)程中，由于加入AVF，有效地降低了反演的自由度。

2 方法應(yīng)用

圖4 XIQ地區(qū)P3w不同反演方法對(duì)比剖面

XIQ地區(qū)P3w溝谷沉積的砂體儲(chǔ)層分布具有 “泥包砂”的特征，砂泥巖特征通過(guò)波阻抗值能較好地區(qū)分出來(lái) （圖4（a））。通過(guò)分頻反演后，砂體發(fā)育特征反映清楚，分辨率得到提高，砂層相對(duì)厚薄及地層接觸關(guān)系清晰。圖4（b）、（c）分別代表模型波阻抗反演和稀疏脈沖反演結(jié)果，由于常規(guī)反演受主頻約束，雖能把砂體發(fā)育區(qū) （阻抗值大于7000（g/cm3）· （m/s））主體反映出來(lái)，但對(duì)薄層的識(shí)別能力較差且對(duì)砂層厚度的變化反映不明顯；由于在分頻反演中 （圖4（d））應(yīng)用了有效頻帶寬度內(nèi)的全頻約束，合理地利用了相對(duì)高頻成分，使得分辨率更高，反演結(jié)果能把XIQ014井5m厚的薄砂層較為清楚地刻畫(huà)出來(lái)，同時(shí)清晰地反映了砂體在溝谷內(nèi)沉積模式主要為填平補(bǔ)齊式，砂體表現(xiàn)為兩端薄，中間較厚的特征。XIQ020井是按照分頻反演預(yù)測(cè)砂層結(jié)果上鉆的一口重點(diǎn)評(píng)價(jià)井，該井實(shí)鉆結(jié)果與分頻反演預(yù)測(cè)結(jié)果符合。

平面上，西泉地區(qū)P3w1砂體發(fā)育主要受到石炭系風(fēng)化殼頂界的古地貌控制并環(huán)北三臺(tái)凸起分布，砂體主要沉積于古溝谷內(nèi)，向地層上傾方向（東面）尖滅。分頻反演平面預(yù)測(cè)結(jié)果與地質(zhì)認(rèn)識(shí)符合 （圖5）且被實(shí)鉆井驗(yàn)證。深灰色高阻抗區(qū)域?yàn)樯绑w的有利發(fā)育區(qū)，面積達(dá)到了62km2。分析結(jié)果為該區(qū)滾動(dòng)評(píng)價(jià)勘探提供了合理的依據(jù)并指導(dǎo)了下步鉆井部署。

圖5 XIQ地區(qū)P3w1平均分頻波阻抗反演平面圖

3 結(jié) 論

1）XIQ地區(qū)P3w1砂層受石炭系頂界風(fēng)化殼古地貌的控制，砂層發(fā)育較薄，具有 “泥包砂”的特征，應(yīng)用分頻反演方法在研究區(qū)薄儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中取得了非常好的效果，結(jié)果較準(zhǔn)確地反映了XIQ地區(qū)溝谷填平補(bǔ)齊的沉積模式以及溝谷控砂，砂體兩端薄、中間厚的發(fā)育特征。

2）基于分頻的反演技術(shù)能得到較原始地震數(shù)據(jù)更加豐富的信息，它克服了受地震主頻控制的各類反演方法的不足，在有效頻帶范圍內(nèi)，利用小波分頻技術(shù)將原地震數(shù)據(jù)分成低、中、高頻分頻數(shù)據(jù)體，用支持向量機(jī)方法建立起不同厚度下振幅與頻率之間的關(guān)系，將此關(guān)系應(yīng)用于反演過(guò)程中，能將不同厚度的儲(chǔ)層較好地反映出來(lái)，特別適用于薄砂層的解釋，研究方法對(duì)薄互層地區(qū)的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)有較好的借鑒意義。

[1]張永剛 .地震波阻抗反演技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展 [J].石油物探，2002，41（4）：385～390.

[2]楊金政，唐小彪 .淺析稀疏脈沖反演與模型反演 [J].內(nèi)蒙古石油化工，2009，19（7）：44～46.

[3]張明振，印興耀，譚明友，等 .對(duì)測(cè)井約束地震波阻抗反演的理解與應(yīng)用 [J].石油地球物理勘探，2007，42（6）：699～702.

[4]白彥彬，楊長(zhǎng)春，井西利 .地質(zhì)規(guī)律約束下的波阻抗反演 [J].石油物探，2002，41（1）：61～64.

[5]沈財(cái)余，崔汝國(guó) .影響測(cè)井約束反演地質(zhì)效果因素的分析 [J].物探與化探，2003，27（2）：123～128.

[6]吳滿生，王志章，沈云發(fā) .井震結(jié)合地震屬性反演方法及應(yīng)用 [J].油氣地球物理，2009，7（2）：22～28.

[7]徐旺林，龐雄奇，高仁安 .儲(chǔ)層測(cè)井特征屬性反演方法 [J].天然氣工業(yè)，2005，25（3）：52～54.

[8]鄭玲，陳發(fā)亮，武曉峰，等 .地震特征反演在錫林好來(lái)地區(qū)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中的應(yīng)用 [J].斷塊油氣田，2009，16（6）：19～21.

[9]周延平，楊靖，蒲仁海 .利用分頻技術(shù)預(yù)測(cè)薄層 [J].海洋地質(zhì)動(dòng)態(tài)，2007，23（9）：30～34.

[10]于建國(guó)，韓文功，劉力輝 .分頻反演方法及應(yīng)用 [J].石油地球物理勘探，2006，41（2）：193～194.

[11]Zeng Hongliu，Charise K.Amplitude versus frequency——applicationto seismic stratigraphy and reservoir characterization [A].Society of Exploration Geophysicists，International Exposition and Seventieth Annual Meeting [C].Calgary，2000－8－6～11.

[12]徐勝峰，劉春園，季玉新，等 .分頻技術(shù)在塔河油田石炭系薄儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中的應(yīng)用 [J].石油天然氣學(xué)報(bào)，2011，33（2）：65～69.