多參數(shù)巖性地震反演在塔河油田薄儲層預(yù)測中的應(yīng)用

文山師，蔣海軍，陳俊安 （中石化西北油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 烏魯木齊 830011）

塔河油田碎屑巖油氣勘探始于20世紀(jì)80年代，在志留系、石炭系、三疊系、白堊系、古近系均發(fā)現(xiàn)油氣藏，形成了多套層系立體含油的格局。2005年開始，該區(qū)進(jìn)入以勘探非構(gòu)造油氣藏為主的階段。雖然利用地震多屬性分析及切片技術(shù)成功預(yù)測了三疊系阿克庫勒組四段 （T2a4）河道砂巖油氣藏，但是一些薄儲層的預(yù)測及圈閉落實(shí)仍然是研究區(qū)勘探的難點(diǎn)［1］?；诖?，筆者針對三疊系薄儲層預(yù)測進(jìn)行了深入研究，通過模型正演及多參數(shù)巖性地層反演方法在該區(qū)的實(shí)踐，旨在為該區(qū)的非構(gòu)造油氣藏勘探和儲量持續(xù)增長提供技術(shù)參考。

1 反演方法原理

多參數(shù)巖性地震反演，又稱為基于模型的測井屬性反演，它綜合了地震、地質(zhì)、測井等各類信息，是一套基于模型的多參數(shù)地震反演技術(shù)。除了和常規(guī)反演方法一樣可以得到聲波時(shí)差、密度和波阻抗3種信息外，還可以反演得到電阻率、自然電位、泥質(zhì)含量、孔隙度等地質(zhì)信息，可以更加有效地進(jìn)行儲層預(yù)測和描述。

除了日常生活化的細(xì)節(jié)加持，作者將細(xì)膩的筆觸還伸向了專業(yè)性知識領(lǐng)域。為了使小說更具有專業(yè)性、紀(jì)實(shí)性，作者在敘述中不時(shí)的加入專業(yè)名詞或定理，例如薛定諤的貓、莫拉維克悖論、哥德爾定理等等，這使得這部充斥著數(shù)字、物理等專業(yè)名詞、以科學(xué)家創(chuàng)業(yè)者為描寫對象的筆記，避免流入枯燥生硬的怪圈。

多參數(shù)巖性地震反演有3種反演模式：①基于褶積模型的地質(zhì)反演；②基于地震樣本的地震特征反演；③基于地質(zhì)地震特征的聯(lián)合反演。其核心思想是：地震道數(shù)據(jù)之間是彼此相關(guān)的，在同一模型層內(nèi)，任何一道數(shù)據(jù)都可以通過樣本道的數(shù)據(jù)加權(quán)得到［2］。

反演過程主要分為地質(zhì)模型建立、主成分分析、模型估算3個(gè)部分。主成分分析的主要目的是優(yōu)選出參與反演過程中的樣本井曲線中對巖性變化特征敏感的成分。模型估算從初始地質(zhì)模型出發(fā)，根據(jù)褶積原理，不斷調(diào)整各個(gè)樣本井的合成曲線之間的空間權(quán)值分配關(guān)系，使模型合成地震數(shù)據(jù)與原始地震數(shù)據(jù)殘差最小，迭代出含有各樣本井測井屬性特征或地震樣本特征的權(quán)值分布關(guān)系的權(quán)系數(shù)數(shù)據(jù)體，用該權(quán)系數(shù)數(shù)據(jù)體得到表征儲層展布和含油氣性等特征的測井屬性體。

T2a2地層厚度50m左右，巖性為深灰、棕褐色泥巖，是較好的蓋層，局部夾一套薄層砂巖，為良好的儲層，該套儲層在局部含油氣。T208井位于鹽邊艾協(xié)克2號構(gòu)造北，出油砂體為T2a2泥巖背景下的一套薄層砂體，測井解釋為6m油氣層，2006年至今已累計(jì)產(chǎn)油超過4×104t。通過連井對比發(fā)現(xiàn)，該套薄層砂體在多井均有鉆遇，其中TK203井僅有2.5m砂層，已累計(jì)產(chǎn)油4.1×104t。T2a2砂體埋藏深、規(guī)模小、厚度薄、頻帶窄，地震資料分辨率低，砂體展布范圍很難確定。同時(shí)該套薄層砂體與下部T2a1巨厚砂體只有約10m的泥巖隔層，地震標(biāo)定和下部砂體都位于強(qiáng)波峰同相軸上，地震相上沒有明顯特征，因此通過地震屬性預(yù)測難度很大。圖5為連井地震剖面，圖中標(biāo)注的曲線是自然電位曲線，可見砂巖儲層厚度與地震反射特征無明顯關(guān)系。

2 正演模擬分析

塔河油田三疊系是在阿克庫勒凸起經(jīng)海西晚期構(gòu)造運(yùn)動改造之后披覆沉積在其上的一套陸相砂泥巖互層地層，之后受印支－燕山和喜馬拉雅構(gòu)造運(yùn)動的改造，最終形成現(xiàn)今北低南高的北傾單斜構(gòu)造格局。在沉積特征上，塔河油田三疊系主要為一套辮狀河、沖積扇、濱淺湖、半深湖－深湖及湖底扇相組成的沉積體系，局部發(fā)育三角洲相。地層縱向上由上三疊統(tǒng)哈拉哈塘組 （T3h）砂泥巖沉積旋回、中三疊統(tǒng)阿克庫勒組 （T2a）2套砂泥巖沉積旋回和下三疊統(tǒng)柯吐爾組 （T1k）泥巖組成，其中3套砂體分別為上、中、下油組，分別與其上部厚層泥巖構(gòu)成較好的儲蓋組合配置。

穿孔問題在深水鉆孔樁施工過程中較為常見，其主要是指樁基鉆進(jìn)工作進(jìn)行中，鋼護(hù)筒內(nèi)部泥漿以較快速度流失，孔內(nèi)的水位高度出現(xiàn)了明顯的下降，嚴(yán)重情況下會下降到正常水面之下的現(xiàn)象。經(jīng)過對11#-1鉆孔樁出現(xiàn)穿孔問題的原因進(jìn)行了認(rèn)真地分析，主要是由于11#-1鉆孔樁鋼護(hù)筒在埋設(shè)工作中，存在著明顯的傾斜問題，鋼護(hù)筒底部的偏位情況較為明顯，護(hù)筒的半徑無法滿足實(shí)際需求。鉆孔工作過程中，鉆頭和鋼護(hù)筒的底腳部位摩擦較為明顯，導(dǎo)致鋼護(hù)筒埋設(shè)深度范圍內(nèi)的砂層穩(wěn)定性減弱，進(jìn)而導(dǎo)致穿孔問題的出現(xiàn)[1]。

張連長:“你腳上磨出了這么多泡,自己怎么走?這塔頭甸子里的水,是各種細(xì)菌的大本營。五八年,我們那批轉(zhuǎn)業(yè)兵來的時(shí)候,一個(gè)戰(zhàn)友腳上的泡也破了,可他偏要強(qiáng)……結(jié)果得了敗血癥,死啦。我不能忽視那種教訓(xùn),盡管我背的是資本家的女兒?！?/p>

在研究區(qū)中，由于存在大套泥巖，在水基泥漿浸泡下，發(fā)生井眼垮塌和泥漿侵入，導(dǎo)致測出的速度和密度明顯偏低，需要進(jìn)行環(huán)境校正。統(tǒng)計(jì)測井資料表明：砂巖段井徑正常，聲波時(shí)差、密度曲線穩(wěn)定；泥巖段井徑擴(kuò)大，聲波時(shí)差、密度曲線畸變嚴(yán)重。砂巖段和井徑穩(wěn)定泥巖段的聲波時(shí)差與電阻率、中子孔隙度、密度呈現(xiàn)出較好的線性關(guān)系，分別統(tǒng)計(jì)其線性關(guān)系擬合式，對偏差較大的聲波時(shí)差進(jìn)行校正。在一定的擴(kuò)徑范圍內(nèi)，垮塌泥巖段的聲波時(shí)差與井徑有明顯的線性關(guān)系，可以先根據(jù)聲波時(shí)差與井徑的關(guān)系擬合式進(jìn)行校正；然后考慮中子孔隙度和密度是否準(zhǔn)確；再利用穩(wěn)定泥巖段統(tǒng)計(jì)的聲波時(shí)差與深感應(yīng)電阻率的相關(guān)性進(jìn)行校正；最后井徑穩(wěn)定泥巖段聲波時(shí)差隨深度的遞歸關(guān)系作為參考用于聲波時(shí)差非系統(tǒng)校正。密度測井曲線采用Gardner公式校正。

表1 地質(zhì)模型測井屬性參數(shù)

從圖2中可以看出，地震波場總體上能夠反映地質(zhì)構(gòu)造變化，但是無法區(qū)分巖性信息。如圖2中的橢圓圈所示，1號砂體和3號砂體均為復(fù)合波特征，若根據(jù)常規(guī)地震屬性或者波形分類，則無法判斷該復(fù)合波代表含油砂巖還是含水砂巖，所以2號砂體是否為含油儲層很難確定。因此，采用3口井作為樣本井，用聲波時(shí)差、密度、電阻率、自然伽馬和自然電位創(chuàng)建合成曲線，對圖2地震數(shù)據(jù)進(jìn)行多參數(shù)巖性地震反演。

3個(gè)薄砂體與砂體A底界面和砂體B頂界面距離為15m左右。設(shè)計(jì)觀測系統(tǒng)排列長度為5000m，道間距和炮間距為25m，地質(zhì)模型具體參數(shù)見表1，數(shù)據(jù)為根據(jù)工區(qū)實(shí)際測井資料統(tǒng)計(jì)所得。采用褶積算法正演，假設(shè)地震波傳播過程中不考慮衰減，正演出的地震剖面為零偏移距剖面。

圖1 根據(jù)工區(qū)情況設(shè)計(jì)的地質(zhì)模型

圖2 零偏移距剖面

從反演出的自然電位屬性 （圖3）上看，2號砂體基本上能夠較清晰地刻畫出來；在反演出的電阻率剖面 （圖4）上，則可以看出2號砂體的電阻率和1號砂體的電阻率基本一致，可判斷為含油砂體。同時(shí)在地質(zhì)模型的反演結(jié)果中，砂體的厚度基本準(zhǔn)確，相較于常規(guī)約束稀疏脈沖反演和遞歸反演方法，薄層預(yù)測精度得到了提高，可用于儲層的精細(xì)描述。

圖3 反演出的自然電位屬性

圖4 反演出的電阻率屬性

3 應(yīng)用實(shí)例

根據(jù)塔河油田三疊系阿克庫勒組二段 （T2a2）的地層展布特征，設(shè)計(jì)了地質(zhì)模型 （圖1）。該模型泥巖背景中發(fā)育2套厚砂體，分別對應(yīng)阿克庫勒組三段 （T2a3）厚砂體 （砂體A）和阿克庫勒組一段（T2a1）厚砂體 （砂體B）。在2套厚砂體間的泥巖段中夾雜3個(gè)薄砂體：從左至右依次為1號砂體，巖性為含油砂巖，最大厚度為9m，假設(shè)已鉆遇B井；2號砂體為含油砂巖，最大厚度10m，假設(shè)未鉆遇井，為需要通過反演確定儲層厚度及含油氣性的砂體；3號砂體為含水砂巖，最大厚度為10m，假設(shè)已鉆遇C井；假設(shè)A井在目的層段鉆遇泥巖。

由于該方法通過反演權(quán)重把未知區(qū)域的砂體屬性特征用實(shí)鉆井測井屬性來表征，所以適用于井網(wǎng)密度高、分布均勻，且測井曲線特征明顯 （即工區(qū)內(nèi)實(shí)鉆井分別鉆遇多種巖性）的開發(fā)工區(qū)，這樣才能更好地通過控制權(quán)值來預(yù)測未知區(qū)域的砂體屬性。

通過對測井資料進(jìn)行交會分析發(fā)現(xiàn)，自然伽馬、自然電位、深感應(yīng)電阻率和波阻抗相關(guān)性較好，同時(shí)工區(qū)內(nèi)井分布比較密集，分布較均勻。綜合考慮，可以采用多參數(shù)巖性地震反演來預(yù)測砂體展布范圍及厚度變化。為便于后期儲層預(yù)測，根據(jù)基線校正和歸一化處理后的自然電位求取泥質(zhì)含量，最終反演結(jié)果為泥質(zhì)含量數(shù)據(jù)體。

醫(yī)院單純追求費(fèi)用控制，降低成本，會導(dǎo)致對醫(yī)療質(zhì)量的影響，削弱臨床醫(yī)療效果，易造成醫(yī)患關(guān)系矛盾突出，不利于醫(yī)院管理部門對醫(yī)生的醫(yī)療活動的監(jiān)管，不利于提高醫(yī)院管理水平。針對這種情況，要將成本控制的內(nèi)涵，延伸、擴(kuò)展到醫(yī)院的管理之中，讓成本控制在日常工作中持續(xù)應(yīng)用和發(fā)展，完善預(yù)算執(zhí)行和成本核算的考核體系，建立健全完整有效的成本控制系統(tǒng)。

3.1 測井資料預(yù)處理

當(dāng)你把克什米爾藍(lán)寶石用顯微鏡放大30-50倍，你會看到雪片狀的內(nèi)含物和乳白色的條帶，也正是因?yàn)樗鼈?，克什米爾藍(lán)寶石才會有獨(dú)特的“天鵝絨”效應(yīng)。

圖5 連井地震剖面

3.2 多參數(shù)巖性地震反演

根據(jù)建立的初始模型，采用聲波時(shí)差、泥質(zhì)含量、自然伽馬、電阻率 （中感應(yīng)電阻率和深感應(yīng)電阻率）和孔隙度曲線創(chuàng)建樣本井的合成曲線，考慮到井旁地震記錄同相軸連續(xù)、信噪比較高的特點(diǎn)，所以在合成曲線中加入井旁地震道，進(jìn)行奇異值分解，保留對儲層敏感的信息，運(yùn)用地質(zhì)地震特征反演出泥質(zhì)含量數(shù)據(jù)體。在反演過程中需要測試幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)：①聲波速度的修改范圍；②主成分分析中截?cái)嗳哂嘈畔⒌谋戎?；③?quán)重修改范圍。在這3個(gè)參數(shù)中權(quán)值修改范圍很重要，修改動態(tài)范圍過小，則反演結(jié)果平均效應(yīng)過大，儲層測井屬性特征不明顯；修改動態(tài)范圍過大，容易造成反演結(jié)果的不連續(xù)性。

3.3 砂體預(yù)測效果分析

通過在T208井區(qū)的實(shí)踐，反演得到泥質(zhì)含量剖面 （圖6）。圖6中，投影井的測井曲線為泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù) （φ（sh））曲線。該反演剖面清楚地反映出了T2a2的含油砂體，除TK203井2.5m砂體反演厚度偏大外，砂體橫向厚度變化情況得到了清晰的表征。

圖6 連井泥質(zhì)含量反演連井剖面 （深度域）

圖6和圖5相比，分辨率有了極大提高。在圖5上，TK7210井比T208井的砂體位置高；但在圖6上可以看到，T208井相比TK7210井明顯處于構(gòu)造高部位。T208井從2002年開始生產(chǎn)，至今已經(jīng)累計(jì)產(chǎn)油4.4×104t，目前日產(chǎn)油約8t；TK203井2007年開始生產(chǎn)，累計(jì)產(chǎn)油4.1×104t，目前日產(chǎn)量18t；而TK7210井僅僅累計(jì)產(chǎn)油616t，已停產(chǎn)。所以，泥質(zhì)含量反演結(jié)果更符合開發(fā)認(rèn)識。S7201井為2套砂體疊置，也能在圖6中清晰反映。通過后期對砂體頂?shù)椎淖粉?，利用泥質(zhì)含量清楚地預(yù)測了有利砂體發(fā)育區(qū) （圖7）。

圖7 T2a2泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)反演平面分布圖

4 結(jié)論與認(rèn)識

1）多參數(shù)巖性地震反演在塔河油田三疊系儲層預(yù)測中的應(yīng)用表明，該技術(shù)通過反演權(quán)重把未知區(qū)域砂體屬性特征用實(shí)鉆井測井屬性來表征，在井網(wǎng)密度高、地震資料信噪比高、測井屬性特征明顯的地區(qū)可以用于儲層精細(xì)描述。該方法相比常規(guī)疊后反演方法，除有較高的薄層預(yù)測精度外，還可以提供多種屬性。

2）塔河油田T2a2儲層成藏受控于構(gòu)造背景，需進(jìn)一步刻畫該區(qū)微幅度構(gòu)造，利用構(gòu)造疊合砂體有利發(fā)育區(qū)落實(shí)目標(biāo)靶點(diǎn)。

［1］石玉，李宗杰 .塔河油田三疊系非構(gòu)造圈閉識別與評價(jià)技術(shù) ［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2008，29（1）：53～61.

［2］張永升，李家蓉，潘新志 .地震和測井聯(lián)合反演技術(shù)在塔河油田碳酸鹽巖儲層預(yù)測中的應(yīng)用 ［J］.勘探地球物理進(jìn)展，2002，25（4）：46～48.

［3］蔣進(jìn)勇，樊懷陽，劉麗 .子波反褶積在塔河油田地震解釋中的應(yīng)用 ［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2003，24（1）：55～57.

［4］漆立新 .塔河油田深層碎屑巖非構(gòu)造圈閉地震勘探技術(shù) ［J］.新疆石油地質(zhì)，2009，30（4）：515～518.

［5］林忠民，石媛媛 .塔河油田三疊系復(fù)雜圈閉勘探難點(diǎn)及對策 ［A］.中國西部復(fù)雜油氣藏地質(zhì)與勘探技術(shù)研討會論文集 ［C］.長沙：2006－05－14.

［編輯］ 龔丹