基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的致密砂巖儲(chǔ)層反演——以長(zhǎng)嶺斷陷1 號(hào)氣田登婁庫(kù)組為例

艾 寧，唐 永，楊文龍，沈傳波，王彥卿，黃文芳，尚 婷

［1.西北大學(xué)地質(zhì)系，陜西西安710069; 2.寧夏地質(zhì)調(diào)查院，寧夏銀川750021; 3.浙江大學(xué)地球科學(xué)系，浙江杭州310027;4.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)構(gòu)造與油氣資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430074; 5.中國(guó)石油西部鉆探工程公司蘇里格第一項(xiàng)目經(jīng)理部，內(nèi)蒙古烏審旗173000; 6.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，陜西西安710021; 7.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川750006; 8.延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，陜西西安710069］

隨著我國(guó)油氣勘探開(kāi)發(fā)程度的不斷提高，油氣勘探面臨的地質(zhì)情況越來(lái)越復(fù)雜，為全面了解目標(biāo)地質(zhì)體，地質(zhì)與地球物理緊密結(jié)合，開(kāi)展多學(xué)科綜合研究，是固體地球科學(xué)的基本思路之一［1］?，F(xiàn)階段對(duì)地下巖層結(jié)構(gòu)以及所蘊(yùn)含礦產(chǎn)資源的了解，主要來(lái)源于地球物理觀測(cè)資料的解釋，即利用地球物理反演技術(shù)進(jìn)行資源探查。這一技術(shù)在油氣勘探分析中不乏大量成功的例子，尤其是針對(duì)厚度大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、延伸穩(wěn)定的儲(chǔ)層［2-3］。而對(duì)陸相沉積的薄層砂體，特別是細(xì)、粉砂與泥巖互層的情況，如何減少儲(chǔ)層橫向預(yù)測(cè)的不穩(wěn)定性和不確定性，獲得準(zhǔn)確的砂體厚度及其物性特征，僅僅依靠波阻抗反演顯得相當(dāng)困難。要想取得比較全面的認(rèn)識(shí)，就必須綜合應(yīng)用測(cè)井、地質(zhì)、地震數(shù)據(jù)對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行細(xì)致的刻畫(huà)和描述［4］。測(cè)井約束地震反演技術(shù)能夠充分利用測(cè)井資料垂向分辨率高的特點(diǎn)，彌補(bǔ)和克服復(fù)雜地質(zhì)體地震波反射精度低、信噪比低的不足，結(jié)合模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性算法，對(duì)于解決復(fù)雜地質(zhì)體的儲(chǔ)集層物性分布特征等問(wèn)題將具有很大的潛力。

1 儲(chǔ)層反演方法

隨著油氣勘探的深入，對(duì)儲(chǔ)層反演精度的要求越來(lái)越高，反演技術(shù)在理論基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)的同時(shí)，其應(yīng)用技術(shù)以及結(jié)果的表現(xiàn)形式也呈現(xiàn)出多樣化的特點(diǎn)。現(xiàn)階段相對(duì)比較有特色技術(shù)——儲(chǔ)層(參數(shù))地震反演:即以測(cè)井-地震聯(lián)合反演技術(shù)為工具，將敏感性測(cè)井參數(shù)(自然伽馬、電阻率等)甚至巖相、孔隙度、滲透率等這些儲(chǔ)層參數(shù)加入到反演過(guò)程中，形成伽馬反演、巖性反演、孔隙度反演［5］。儲(chǔ)層地震反演技術(shù)的本質(zhì)是以地震波阻抗反演為基礎(chǔ)，通過(guò)巖石物理分析建立波阻抗和測(cè)井參數(shù)、儲(chǔ)層參數(shù)之間的關(guān)系，利用數(shù)學(xué)手段內(nèi)插、外推，建立時(shí)間域或深度域的地下儲(chǔ)層的三維測(cè)井參數(shù)或儲(chǔ)層參數(shù)模型。目前較為常用的反演方法有兩種，即基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的地震反演和基于地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的地震反演?；谏窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)地震屬性反演，結(jié)果只是多種地震屬性的組合，縱向分辨率尚需要進(jìn)一步提高，地質(zhì)意義也需要進(jìn)一步明確;基于地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的地震反演，很難對(duì)儲(chǔ)層空間結(jié)構(gòu)的變異特征做出合理的解釋。對(duì)于致密砂巖儲(chǔ)層來(lái)說(shuō)，砂巖與泥巖地震波阻抗差異微弱，狹義的波阻抗反演很難有效地識(shí)別有效儲(chǔ)層，為此需要借助測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行精細(xì)預(yù)測(cè)。但如何將測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)和地震屬性數(shù)據(jù)很好的揉合，并統(tǒng)一運(yùn)用到儲(chǔ)層反演計(jì)算中一直是困擾油藏工作者的難點(diǎn)。本文利用模糊化的手段，將不同尺度、不同來(lái)源的數(shù)據(jù)(測(cè)井、地震和鉆井?dāng)?shù)據(jù))，歸一化到統(tǒng)一的數(shù)據(jù)分析平臺(tái)上來(lái)認(rèn)識(shí)分析，達(dá)到不同域數(shù)據(jù)之間的相互補(bǔ)充之目的，從而提高反演結(jié)果的可信度。該方法既降低了參與分析計(jì)算的數(shù)據(jù)量，又較好的保留了數(shù)據(jù)信息的完整性。

1.1 模糊化處理

原始數(shù)據(jù)模糊化處理的核心，在于準(zhǔn)確的確定蘊(yùn)含式——即運(yùn)用模糊集合解決實(shí)際問(wèn)題的基礎(chǔ)，也是耦合不同量綱數(shù)據(jù)體的初始步驟。目前蘊(yùn)含式確定方法大致有3 種:模糊統(tǒng)計(jì)方法、例證法和經(jīng)驗(yàn)法［6］。本次研究將利用模糊統(tǒng)計(jì)方法，結(jié)合測(cè)井和鉆井所獲得目的層巖層屬性，將已知巖層屬性范圍內(nèi)的地震屬性數(shù)據(jù)作為統(tǒng)計(jì)樣本進(jìn)行分析，依據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果選擇適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)表達(dá)式，即得到蘊(yùn)含式。依據(jù)本次研究工區(qū)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，蘊(yùn)含式遵循Cauchy 分布的偏大型和偏小型［6］。然后通過(guò)確定的蘊(yùn)含式獲得地震屬性的模糊指數(shù)，依據(jù)模糊指數(shù)歸并到不同的模糊數(shù)據(jù)域，具體模糊化操作(圖1a)。其中，x1i為地震屬性數(shù)據(jù)，通過(guò)蘊(yùn)含式μA(x)計(jì)算獲得的值12730 的隸屬度為0.73，根據(jù)結(jié)果該屬性值歸于模糊域A1。模糊域所確定的范圍依照油氣生產(chǎn)的實(shí)際確定。例如對(duì)于砂巖厚度預(yù)測(cè)時(shí)，我們可以依據(jù)下式將模糊域劃為兩類(lèi){泥巖，砂巖}，如果模糊計(jì)算后某一地震屬性或者測(cè)井值砂巖隸屬度大于0.6 或者泥巖隸屬度小于0.3，則判斷為砂巖，該值應(yīng)納入到砂巖厚度計(jì)算中。

式中:α 和β 均為大于0 的常數(shù)，無(wú)量綱，根據(jù)屬性訓(xùn)練數(shù)據(jù)獲得;a 為模糊域劃分界線值，常數(shù)，單位與選擇地震或者測(cè)井屬性相同，其大小需要由經(jīng)驗(yàn)或者油田實(shí)際情況來(lái)確定。

1.2 模糊推理系統(tǒng)

圖1 模糊化及模糊運(yùn)算示意圖Fig.1 Diagrammatic sketch of fuzzy and fuzzy operation

模糊集理論最有價(jià)值的地方在于模糊推理系統(tǒng)構(gòu)建，它能夠利用模糊邏輯將非線性、不同來(lái)源變量耦合在一起形成一個(gè)“模糊輸出”映射集合。假設(shè)有2 個(gè)地震屬性，在分析時(shí)窗內(nèi)有n 個(gè)采樣值{x1i，x2i，Li}，其中:{x1i，x2i}為每一個(gè)樣本的地震屬性，Li為每個(gè)樣本對(duì)應(yīng)的測(cè)井值，模糊推理系統(tǒng)按照以下3 條規(guī)則進(jìn)行建立［7-8］。

①如果x1i屬于A1，x2i屬于B1，且Li屬于C1那么

②如果x1i屬于A2，x2i屬于B2，且Li屬于C2那么

③如果x1i屬于A3，x2i屬于B3，且Li屬于C3那么

式中:A1，A2，A3，B1，B2，B3，C1，C2，C3分別為x1i，x2i，Li的模糊域，無(wú)量綱;x1i，x2i，Li單位與所選擇的地震屬性或測(cè)井屬性單位相同;a1，b1，c1，a2，b2，c2，a3，b3，c3分別為第一、第二、第三條規(guī)則計(jì)算參數(shù)，依據(jù)屬性訓(xùn)練數(shù)據(jù)特征確定，無(wú)量綱。3 個(gè)樣本組合屬于每條規(guī)則的權(quán)值可以利用模糊操作中的“and”運(yùn)算來(lái)獲得:

式中:μAi(x1)是x1對(duì)模糊域A 的隸屬度;μBi(x2)是x2對(duì)模糊域B 的隸屬度;μCi(L)是L 對(duì)模糊域C 的隸屬度;wi為每條規(guī)則權(quán)值，也稱為每條規(guī)則的激勵(lì)強(qiáng)度;“∧”為模糊運(yùn)算中的“and”運(yùn)算(圖1b)。將所有的規(guī)則綜合，模糊推理系統(tǒng)的最終輸出可以表示為:

式中:wi，fi均為無(wú)量綱。

同時(shí)可以增加方差和均值來(lái)表達(dá)新數(shù)據(jù)與培訓(xùn)樣本之間的變化量的大小，當(dāng)然其具體數(shù)據(jù)的大小則可以根據(jù)實(shí)際操作的需求調(diào)整平滑參數(shù)進(jìn)行比例化(拉伸/壓縮)，不同屬性的數(shù)據(jù)特征是不一樣的，其平滑參數(shù)是不同的，一般由訓(xùn)練數(shù)據(jù)依據(jù)梯度下降法來(lái)確定最小誤差來(lái)獲得。

1.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

圖2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)格架Fig.2 Framework of the neural network

建立不同的數(shù)據(jù)層、神經(jīng)單元以及數(shù)據(jù)傳遞函數(shù)，經(jīng)過(guò)多次試算，遴選出最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有一個(gè)輸入層、兩個(gè)中間層、一個(gè)輸出層(圖2)。中間層利用對(duì)數(shù)變換函數(shù)連接所有的神經(jīng)單元，現(xiàn)針對(duì)前面假設(shè)數(shù)據(jù)描述整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，兩個(gè)中間層均有3 個(gè)神經(jīng)單元，這些神經(jīng)單元除了接受所有的輸入數(shù)據(jù)以外，還接受一個(gè)誤差系數(shù)控制整個(gè)數(shù)據(jù)運(yùn)算的質(zhì)量。輸出層僅僅有一個(gè)神經(jīng)單元，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)格架共有21 個(gè)數(shù)據(jù)傳遞節(jié)點(diǎn)來(lái)調(diào)整研究數(shù)據(jù)的形成。

本次研究的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由4 層組成。第一層為輸入層，x1i，x2i，x3i(i=1，2，3，…，n)表示輸入項(xiàng)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)直接與輸入項(xiàng)連接，將輸入值傳遞到下一層，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中可以選擇振幅、頻率和自然伽馬為輸入值;中間層Ⅰ為模糊化層，每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)模糊化的變量值，其作用是計(jì)算各輸入分量屬于各個(gè)模糊域的隸屬度，前面已經(jīng)提到模糊域的劃分要依據(jù)實(shí)際油氣藏特征來(lái)劃分;中間層Ⅱ?yàn)橄到y(tǒng)推理層，每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一條模糊規(guī)則，用來(lái)匹配模糊規(guī)則的前件，計(jì)算每條規(guī)則的適用度;輸出層為精確化計(jì)算，該層同時(shí)還有誤差檢驗(yàn)功能，依據(jù)誤差的可容忍度，反回中間層Ⅰ對(duì)數(shù)據(jù)模糊域范圍進(jìn)行調(diào)整。

2 致密砂巖儲(chǔ)層地震反演方案

圖3 儲(chǔ)層反演流程Fig.3 Reservoir inversion process

儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)中使用地震屬性分析存在的主要問(wèn)題，是由原始地震數(shù)據(jù)帶來(lái)的分辨率較低、多解性強(qiáng)、預(yù)測(cè)結(jié)果缺乏明確的地質(zhì)含義［9］。單純的利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)地震屬性反演，結(jié)果只是多種地震屬性的組合，縱向上的分辨率尚需要進(jìn)一步提高，地質(zhì)意義也需要進(jìn)一步明確。由此應(yīng)該在單一地震屬性的基礎(chǔ)上，選擇對(duì)砂體物性敏感較強(qiáng)測(cè)井曲線，引入鉆井測(cè)試分析數(shù)據(jù)，運(yùn)用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，將鉆井測(cè)試資料和測(cè)井曲線作為學(xué)習(xí)目標(biāo)，進(jìn)行多種地震屬性優(yōu)化，通過(guò)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)地震反演獲得明確的儲(chǔ)層地震反演結(jié)果。

儲(chǔ)層反演流程圖(圖3)，很好的展現(xiàn)了地震數(shù)據(jù)分析處理，與鉆井、測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)揉合過(guò)程，分析數(shù)據(jù)的質(zhì)量和多源上得到了很好的保證，既表現(xiàn)出了結(jié)果整體可靠性，又較好的刻畫(huà)了局部細(xì)節(jié)。整個(gè)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)層反演主要分為原始數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果檢驗(yàn)、數(shù)據(jù)調(diào)整四部分。原始數(shù)據(jù)處理部分主要是針對(duì)地震屬性數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、有效性進(jìn)行分析，保證后期數(shù)據(jù)計(jì)算的穩(wěn)健。數(shù)據(jù)模糊化和模糊推理系統(tǒng)的構(gòu)建是數(shù)據(jù)分析的核心塊，這其中還包括測(cè)井和鉆井?dāng)?shù)據(jù)耦合起來(lái)的模糊計(jì)算。結(jié)果檢驗(yàn)部分主要是針對(duì)模糊計(jì)算結(jié)果結(jié)合實(shí)際所有的測(cè)井解釋、實(shí)鉆數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析獲得巖性解釋及孔隙度值進(jìn)行對(duì)比，并依據(jù)計(jì)算結(jié)果誤差的可容忍程度對(duì)參與分析計(jì)算的數(shù)據(jù)集、計(jì)算截?cái)嗉安介L(zhǎng)進(jìn)行調(diào)整，直到整個(gè)分析結(jié)論與實(shí)際地質(zhì)認(rèn)識(shí)相符合。

3 實(shí)例應(yīng)用

3.1 工區(qū)概況

長(zhǎng)嶺1 號(hào)氣田位于長(zhǎng)嶺斷陷中部凸起帶東南部，為松遼盆地南部面積最大、資源最豐富的斷陷，斷陷面積1.3 ×104km2［10］。受斷陷強(qiáng)烈拉張期控盆斷裂的發(fā)育作用，長(zhǎng)嶺斷陷表現(xiàn)為雙斷式的凹陷構(gòu)造格局。長(zhǎng)嶺斷陷的演化經(jīng)歷了晚侏羅世火石嶺組—早白堊世營(yíng)城組沉積時(shí)的斷陷期、早白堊世登婁庫(kù)組—白堊紀(jì)末期的拗陷期以及古近紀(jì)至今的反轉(zhuǎn)期三大階段，地層厚度及埋深變化較大［11-12］。長(zhǎng)嶺1 號(hào)氣田登婁庫(kù)組儲(chǔ)層為辮狀河三角洲平原沉積，主要發(fā)育一套砂泥巖，以長(zhǎng)石巖屑砂巖為主，儲(chǔ)層巖性細(xì)、相變快、砂體橫向連序性較差是其主要特征［13］。在其內(nèi)部以較穩(wěn)定的泥巖隔夾層和沉積旋回特征為依據(jù)，劃分了D1—D8共8 個(gè)砂層組，其中D3 砂層組、D4 砂層組是登婁庫(kù)組主要的儲(chǔ)層發(fā)育段，為開(kāi)發(fā)的主力層位。根據(jù)試氣試采結(jié)果，產(chǎn)氣層D3 砂層組、D4 砂層組巖性粒度相對(duì)較粗、孔隙度相對(duì)較高的細(xì)砂巖和粉細(xì)砂巖。

3.2 測(cè)井曲線的合理優(yōu)化與選取

利用測(cè)井多井分析系統(tǒng)對(duì)多口井的自然伽馬曲線與波阻抗資料進(jìn)行交匯分析，結(jié)果表明，研究區(qū)致密砂巖與泥巖波阻抗沒(méi)有明顯的分異，二者數(shù)值分布范圍相互重疊，說(shuō)明利用波阻抗反演信息進(jìn)行巖性解釋與識(shí)別難度較大，多解性較強(qiáng)。砂巖、泥巖在自然伽馬信息域重疊區(qū)域較小，存在明顯的差異(圖4)。依據(jù)交匯分析結(jié)果，選取自然伽馬曲線進(jìn)行電性特征曲線重構(gòu)。

3.3 登婁庫(kù)組層位標(biāo)定

圖4 登婁庫(kù)組波阻抗-自然伽馬交匯圖Fig.4 Cross plot of wave impedance and GR of the Denglouku Formation

圖5 長(zhǎng)嶺1 號(hào)氣田登婁庫(kù)組地震及反演剖面Fig.5 Seismic section and inversion profile of the Denglouku Formation in the Changling-1 gas field

登婁庫(kù)組沉積時(shí)期，工區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育淺水湖泊背景下的辮狀河三角洲平原亞相沉積，砂體厚度小，巖性相變快，橫向連通性差，為此在地震波子波提取時(shí)采用單井反射系數(shù)分別提取子波然后再平均的方法［14］，這樣不但保證單井的合成記錄匹配，而且反演時(shí)保持了子波的穩(wěn)定性，同時(shí)保證了人工合成記錄和地震井旁道吻合率較高。

3.4 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)屬性優(yōu)化反演

應(yīng)用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行儲(chǔ)層屬性反演中，以重構(gòu)的自然伽馬曲線為目標(biāo)測(cè)井曲線，對(duì)地震屬性進(jìn)行了屬性優(yōu)化的相關(guān)分析，反演了波阻抗、自然伽馬、孔隙度3 個(gè)數(shù)據(jù)體(圖5)。在反演初期，選擇37 個(gè)數(shù)據(jù)組進(jìn)行了學(xué)習(xí)訓(xùn)練，并依據(jù)訓(xùn)練的結(jié)果對(duì)12 個(gè)已知數(shù)據(jù)孔隙度進(jìn)行測(cè)試預(yù)測(cè)。結(jié)果顯示，這12 個(gè)數(shù)據(jù)誤差平均為3.6%，最高誤差為15.3%，最小的為0.3%，測(cè)試準(zhǔn)確率在85%以上，說(shuō)明研究區(qū)模糊網(wǎng)絡(luò)格架的可靠性程度較高(圖6)。

3.4.1 砂體平面展布

通過(guò)自然伽馬曲線重構(gòu)反演，對(duì)長(zhǎng)嶺1 號(hào)氣田登婁庫(kù)組上段的4 個(gè)研究單元砂體分布進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，即D1 砂層組、D1 +D2 砂層組、D3 砂層組、D4 砂層組。

1)D1 砂層組砂體分布規(guī)律

圖6 初步預(yù)測(cè)與實(shí)際孔隙度比較Fig.6 Comparison of preliminary forecasted and actual porosity

登婁庫(kù)組主要發(fā)育一套辮狀河三角洲平原的分流河道砂體，登婁庫(kù)組D1 砂層組砂巖厚度顯示:工區(qū)內(nèi)D1 砂層組砂巖厚度分布在8～40 m，總體上砂體相對(duì)較厚部位主要位于工區(qū)中西部，厚度一般大于25 m，砂巖最厚部位出現(xiàn)在長(zhǎng)深103 井附近，厚度大于32 m;而工區(qū)東部砂體相對(duì)較薄，主要目標(biāo)區(qū)長(zhǎng)深105 井附近砂體厚度相對(duì)較薄，通常小于16 m;工區(qū)東南部砂體厚度小于8 m，工區(qū)的北部也相對(duì)較薄，厚度范圍在16 m 以下。整個(gè)工區(qū)砂體厚度與構(gòu)造和地層有一定的關(guān)系，構(gòu)造相對(duì)高部位地層變薄，砂體厚度卻相應(yīng)增加(圖7a)。

2)D1 + D2 砂層組砂體分布規(guī)律

圖7 登婁庫(kù)組各砂層組砂體厚度分布Fig.7 Isopach of each sand layer in the Denglouku Formation

從登婁庫(kù)組D1 +D2 砂層組砂體厚度預(yù)測(cè)圖上可以看出(圖7b):工區(qū)內(nèi)D1 +D2 砂層組砂體厚度范圍在20～60 m，總體特征是構(gòu)造頂部高部位砂巖厚度較大，低部位砂巖厚度較小。砂體相對(duì)較厚部位主要位于工區(qū)中部和西北部，而工區(qū)東部和北部砂體相對(duì)較薄，其中長(zhǎng)深103 井附近砂體厚度最大，預(yù)測(cè)砂巖厚度大于56 m，工區(qū)西北部長(zhǎng)深107 井附近砂巖厚度也達(dá)到40 m 以上;工區(qū)東部長(zhǎng)深105 井附近砂體厚度最薄，預(yù)測(cè)砂體厚度小于20 m。工區(qū)內(nèi)砂體厚度與構(gòu)造和地層有一定關(guān)系，構(gòu)造相對(duì)高部位地層變薄，砂體厚度卻相對(duì)較厚，說(shuō)明D1 與D2砂層組沉積時(shí)具有一定的繼承性。

3)D3 砂層組砂體分布規(guī)律

從登婁庫(kù)組D3 砂層組砂體厚度預(yù)測(cè)圖上可以看出(圖7c):工區(qū)內(nèi)D3 砂層組砂體厚度范圍在8～44 m，變化比較大。砂體相對(duì)較厚部位主要位于工區(qū)中西部，長(zhǎng)深103 與長(zhǎng)深107 井之間的部位砂體最發(fā)育，砂巖厚度大于32 m;砂體較薄的區(qū)域位于工區(qū)的北部，預(yù)測(cè)砂巖厚度均小于16 m，長(zhǎng)深105 井附近砂體發(fā)育最差，砂巖厚度在8 m 以下，工區(qū)的東南部長(zhǎng)深1 井附近的砂體厚度也相對(duì)較小。結(jié)合地層來(lái)看，構(gòu)造較高的部位，砂體厚度較小，在構(gòu)造相對(duì)較低的部位，砂體厚度較大(長(zhǎng)深107 井附近)。

4)D4 砂層組砂體分布規(guī)律

從登婁庫(kù)組D4 砂層組砂體厚度預(yù)測(cè)圖上可以看出(圖7d):工區(qū)內(nèi)D4 砂層組砂體厚度變化范圍在4～28 m，在構(gòu)造高部位長(zhǎng)深1 井附近厚度較大，砂體較發(fā)育，主要是構(gòu)造高部位D5-D8 砂層組缺失造成的;長(zhǎng)深1 區(qū)塊向四周呈現(xiàn)砂體厚度減薄的展布特征，砂體較薄部位主要位于工區(qū)西北部和北部，長(zhǎng)深102井西南部砂巖厚度也比較小。

整體上，研究區(qū)砂巖的展布具有構(gòu)造高部位砂巖厚度較大，呈現(xiàn)東北薄、向中西部厚度增大的展布規(guī)律。砂巖厚度最大的區(qū)域位于工區(qū)中部，最高達(dá)到140.6 m。工區(qū)北部砂巖偏薄，主要是由于登婁庫(kù)組沉積時(shí)期，由斷陷向坳陷轉(zhuǎn)換，早期裂谷封閉，斷陷湖盆逐漸淤淺，區(qū)域上地形反差變小，坡度變緩，物源區(qū)向遠(yuǎn)離湖盆方向轉(zhuǎn)移的結(jié)果。

3.4.2 孔隙度平面分布預(yù)測(cè)

依據(jù)砂體擴(kuò)展范圍以及發(fā)育厚度的引導(dǎo)，在早期初步反演格架基礎(chǔ)上，將模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反演擴(kuò)展到整個(gè)工區(qū)。對(duì)登婁庫(kù)組兩個(gè)主要含氣及產(chǎn)氣砂層組(D3和D4 砂組)孔隙度進(jìn)行了反演計(jì)算。

1)D3 砂層組孔隙度分布規(guī)律

長(zhǎng)嶺1 號(hào)氣田D3 砂層組孔隙度展布顯示，長(zhǎng)深1井附近砂體的孔隙度最高，可達(dá)9%左右，物性較好，推測(cè)應(yīng)該處于水動(dòng)力條件較強(qiáng)的分支河道沉積相帶中;長(zhǎng)深1-1、長(zhǎng)深102、長(zhǎng)深103 和長(zhǎng)深1-3 井附近孔隙度為5%左右;而長(zhǎng)深104、長(zhǎng)深105 和長(zhǎng)深107井附近砂巖則不能作為有效儲(chǔ)層(圖8a)。D3 砂層組平均孔隙度圖高值區(qū)比較零星，規(guī)律性不強(qiáng)，說(shuō)明厚砂巖中存在比較多的隔夾層，儲(chǔ)層的非均質(zhì)性較強(qiáng)，有效儲(chǔ)層的平面連續(xù)性差。

2)D4 砂層組孔隙度分布規(guī)律

D4 砂組儲(chǔ)層平均孔隙度分布顯示，長(zhǎng)深1 井附近平均孔隙度最高可達(dá)10%以上，是工區(qū)內(nèi)物性最好的部位;長(zhǎng)深103 井附近次之，孔隙度達(dá)到5%～6%，物性較好;長(zhǎng)深104 和長(zhǎng)深105 井附近，D4 砂組的孔隙度小于4%，基本上不能構(gòu)成有效儲(chǔ)層?？傮w上看，D4砂層組物性較好的部位主要位于長(zhǎng)深1—長(zhǎng)深102—長(zhǎng)深1—2—長(zhǎng)深103—長(zhǎng)深1—3 井附近，孔隙度基本大于5%;長(zhǎng)深107 井北西方向孔隙度也在5%左右，其它部位孔隙度均較低，其中的相對(duì)高值區(qū)零星分布(圖8b)。

登婁庫(kù)組儲(chǔ)層精細(xì)預(yù)測(cè)結(jié)果表明，砂體的展布特征主要受沉積相帶的控制［15］，分支河道微相砂體較為發(fā)育，河道間砂體不發(fā)育。砂體的孔隙度除受沉積相帶的控制之外，成巖作用對(duì)其有重要影響。

3.4.3 反演結(jié)果驗(yàn)證

根據(jù)鉆井情況，依據(jù)抽稀方法對(duì)儲(chǔ)層地震反演結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。將長(zhǎng)深1-1、長(zhǎng)深1-3、長(zhǎng)深105 井預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)與鉆井測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，砂體厚度的絕對(duì)誤差為0.76～2.50 m，其中以1.0～1.5 m 居多，占整個(gè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的42%，相對(duì)誤差分布于3.27%～13.30%。孔隙度數(shù)據(jù)顯示，D3 和D4 砂層組絕對(duì)誤差為0.14%～0.49%，相對(duì)誤差位于10.50%以內(nèi)(表1)。單就砂層組來(lái)看，砂體厚度絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差較高值主要集中在D1 和D2，這說(shuō)明孔隙度的大小對(duì)砂、泥巖的甑別還是會(huì)有一定的影響。從整個(gè)誤差統(tǒng)計(jì)來(lái)看，利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法反演致密砂巖儲(chǔ)層具有較好的可靠性。

4 結(jié)論

1)開(kāi)發(fā)程度較低，井網(wǎng)密度較稀，巖性較為致密區(qū)域，利用鉆井資料進(jìn)行層位劃分和儲(chǔ)層預(yù)測(cè)難度一般都較大，尤其是砂體厚度小，巖性相變快，橫向連通性差的儲(chǔ)集層，更是難于預(yù)測(cè)?；谀：窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的反演方法，將不同類(lèi)型、尺度的數(shù)據(jù)(測(cè)井、地震、鉆井測(cè)試)模糊化，按照一定的計(jì)算規(guī)則將其很好的揉合在一起，這樣既充分利用了測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的垂向分辨率高，地震數(shù)據(jù)橫向連片性好的特點(diǎn)，也綜合了鉆井測(cè)試分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性的有點(diǎn)，同時(shí)也擯棄了不同類(lèi)型數(shù)據(jù)較難耦合的缺陷，反演結(jié)果更符合宏觀地質(zhì)規(guī)律，反演過(guò)程中的多解性現(xiàn)象得到顯著改善。

圖8 登婁庫(kù)組各砂層組平均孔隙度分布Fig.8 Average porosity of each sand layer in the Denglouku Formation

表1 反演結(jié)果與實(shí)際資料對(duì)比分析Table 1 Comparison of inversion results with actual data

2)針對(duì)長(zhǎng)嶺1 號(hào)氣田砂巖儲(chǔ)層較為致密特點(diǎn)，利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，結(jié)合測(cè)井、鉆井分析測(cè)試以及地震數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明長(zhǎng)嶺1 號(hào)氣田砂體呈現(xiàn)東北薄、向中南西部厚度增大的展布規(guī)律，并且高孔儲(chǔ)層主要集中于D3 和D4 砂層組，集中分布與工區(qū)的中南部。工區(qū)東北部砂巖偏薄，孔隙物性小，主要是由于登婁庫(kù)組沉積時(shí)期，由斷陷向坳陷轉(zhuǎn)換，早期裂谷封閉，斷陷湖盆逐漸淤淺，區(qū)域上地形反差變小，坡度變緩，物源區(qū)向遠(yuǎn)離湖盆方向轉(zhuǎn)移的結(jié)果，進(jìn)而影響研究區(qū)砂體的展布及孔隙度特征的發(fā)育。

［1］楊立強(qiáng).測(cè)井約束地震反演綜述［J］.地球物理學(xué)進(jìn)展，2003，18(3):530-534.Yang Liqiang.A review of well log constrained seismic inversion［J］，Progress in Geophysics，2003，18 (3):530-534.

［2］Wyllie M R J，Gregory A R，Gardner G H F.An experimental investigation of factors affecting elastic wave velocities in porousmedia［J］.Geophysics，1958，23:459-493.

［3］Nur A，Mavko G，Dvorkin J，et al. Critical porosity:a key to relating physical properties to porosity in rocks［J］.The Leading Edge，1998，17:357-362.

［4］馬勁風(fēng)，王學(xué)軍，鐘俊，等.測(cè)井資料約束的波阻抗反演中的多解性問(wèn)題［J］.石油與天然氣地質(zhì)，1999，20(1):7-10.Ma Jinfeng，Wang Xuejun，Zhong Jun，et al.Multiple roots in well-restricted impedance inversion［J］.Oil ＆ Gas Geology，1999，20(1):7-10.

［5］劉振峰，董寧，張永貴，等.致密碎屑巖儲(chǔ)層地震反演技術(shù)方案及應(yīng)用［J］.石油地球物理勘探，2012，47(2):298-304.Liu Zhenfeng，Dong Ning，Zhang Yonggui，et al. Seismic inversion program for tight clastic reservoir and its application［J］. Oil Geophysical Prospecting，2012，47(2):298-304.

［6］Pejman Tahmasebi，Ardeshir Hezarkhani. A hybrid neural networksfuzzy logic-genetic algorithm for grade estimation［J］. Computers ＆Geosciences，2012，42:18-27.

［7］Jang J S R，Sun C T，Mizutani E. Neuro-fuzzy and soft computing:a computational approach to learning and machine intelligent［M］.Prentice-Hall International，1997:614.

［8］Kim J，Kasabov N.HyFIS:adaptive neuro-fuzzy inference systems and their application to nonlinear dynamical systems［J］.Journal of Neural Network，1999，12:1301-1319.

［9］黃捍東，張如偉，趙迪，等.地震反演與屬性耦合檢測(cè)薄層含氣砂巖［J］.石油地球物理勘探，2009，44(2):185-189.Huang Handong，Zhang Ruwei，Zhao Di，et al.Seismic inversion and detection of thin-layer gas bearing sandstone by attributes coupling［J］.Oil Geophysical Prospecting，2009，44(2):185-189.

［10］艾寧，張春生，唐永，等.長(zhǎng)嶺1 號(hào)氣田登婁庫(kù)組儲(chǔ)層成巖作用及儲(chǔ)集空間類(lèi)型［J］.新疆石油地質(zhì)，2008，4(2):34-37.Ai Ning，Zhang Chunsheng，Tang Yong，et al.Research on diagenesis and reservoir characteristic of Denglouku formation in Changling first gas field［J］.Xinjiang Oil ＆ Gas，2008，4(2):34-37.

［11］李君，黃志龍，劉寶柱，等.伸展構(gòu)造與反轉(zhuǎn)構(gòu)造對(duì)油氣分布的控制作用——以松遼盆地東南隆起區(qū)為例［J］. 新疆石油地質(zhì)，2008，29(1):19-21.Li Jun，Huang Zhilong，Liu Baozhu，et al.Control effects of spreading structure and reversal structure on hydrocarbon distribution—an example from Dongnan uplift in Songliao basin［J］. Xinjiang Oil ＆Gas，2008，29(1):19-21.

［12］馬杏垣，劉和甫，王維襄，等.中國(guó)東部中、新生代裂陷作用和伸展構(gòu)造［J］.地質(zhì)學(xué)報(bào)，1983，1:22-32.Ma Xingyuan，Liu Hefu，Wang Weixiang，et al. Meso-Cenozoic taphrogeny and extensional tectonics in eastern China［J］.Acta Geologica Sinica，1983，1:22-32.

［13］王鍵，賈愛(ài)林，魏鐵軍，等.長(zhǎng)嶺氣田登婁庫(kù)組低滲砂巖儲(chǔ)層控制因素分析［J］.天然氣地球科學(xué)，2011，22(5):827-833.Wang Jian，Jia Ailin，Wei Tiejun，et al.Controlling factors of low permeability sandstone reservoirs in Denglouku formation of Changling gas field［J］.Natural Gas Geoscience，2011，22(5):827-832.

［14］孫學(xué)凱，馮世民.地震反演系統(tǒng)中的子波提取方法［J］.物探化探計(jì)算技術(shù)，2010，32(2):120-125.Sun Xuekai，F(xiàn)eng Shimin.Wavelet extraction methods in seismic inversion system［J］.Computing Techniques for Geophysical and Geochemical Exploration，2010，32(2):120-125.

［15］葛巖，黃志龍，宋立忠，等.松遼盆地南部長(zhǎng)嶺斷陷登婁庫(kù)組致密砂巖有利儲(chǔ)層控制因素［J］.中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2012，43(7):2691-2699.Ge Yan，Huang Zhilong，Song Lizhong，et al. Controlling factors on high quality reservoir of tighe sandstone of Denglouku formation in Changling fault sag，southern part of Songliao basin［J］. Journal of Central South University(Science and Technology Edition)2012，43(7):2691-2699.