二維三維聯(lián)合偽井反演技術(shù)的應(yīng)用

劉云竹,張致付 (地下信息探測技術(shù)與儀器教育部重點實驗室 (中國地質(zhì)大學(xué) (北京)),北京100083)

二維三維聯(lián)合偽井反演技術(shù)的應(yīng)用

劉云竹,張致付 (地下信息探測技術(shù)與儀器教育部重點實驗室 (中國地質(zhì)大學(xué) (北京)),北京100083)

地震反演利用地震數(shù)據(jù)獲得巖性和儲層信息,是研究儲層發(fā)育的一個重要手段。井資料是減少地震反演多解性的重要約束條件,但當大部分工區(qū)井資料缺失時,研究地震反演約束條件具有重要的實用價值和現(xiàn)實意義?；诩s束稀疏脈沖原理,充分利用過三維工區(qū)的二維測線和井資料進行約束,實現(xiàn)了無井資料工區(qū)的反演工作。通過鉆井驗證,該方法的定性預(yù)測結(jié)果可靠,與實際情況差異較小。相較于傳統(tǒng)方法,該方法理論依據(jù)充分,反演結(jié)果可靠性高,具有一定的推廣價值。

反演;偽井;儲層預(yù)測;約束稀疏脈沖

已知地下模型,根據(jù)地震波反射原理求取地下模型的地震響應(yīng),就是地震正演技術(shù)。實際工作過程中,通過地震技術(shù),得到了地震反射特征,再根據(jù)地球物理原理,求取未知的地下模型的過程就是地震反演技術(shù)。地震反演經(jīng)歷了道積分、遞歸反演、基于模型的寬帶反演、約束稀疏脈沖反演、基于地質(zhì)統(tǒng)計的隨機模擬和隨機反演等階段[1]。在反演工作中,利用反演軟件求取地下真實模型,查清儲層的發(fā)育規(guī)律,為生產(chǎn)提供了較大的技術(shù)支持,但也存在一些亟待解決的問題。如在勘探程度低、地質(zhì)資料缺失、井資料缺乏的區(qū)塊,如何進行地震反演便是其中之一。從反演的算法以及軟件的可操作性考慮,對資料的要求較為嚴格,研究區(qū)井分布比較均勻、地震資料為純波資料是最基本的要求。但在實際生產(chǎn)過程中,特別是新區(qū)塊,資料缺失情況較為普遍。從前人的研究成果來看,針對無井資料的三維地震工區(qū)進行儲層研究主要使用的方法有2種:①直接利用地震資料提取均方根、最大振幅、瞬時頻率、甜點等多種屬性,用于預(yù)測儲層平面展布和空間分布狀態(tài);②選取工區(qū)周邊井,通過直接改變井坐標的方式,將井引入工區(qū),之后直接進行反演工作。但上述2種方法分別存在使用數(shù)據(jù)單一、信息量小和未考慮地層橫向非均質(zhì)性的弊端。為此,筆者針對井資料缺乏地區(qū),調(diào)整反演思路,充分利用周邊井和地震數(shù)據(jù),采用約束稀疏算法,充分考慮儲層的橫向非均質(zhì)性,實現(xiàn)對該區(qū)塊的儲層預(yù)測,是較為先進的反演思路。

1 方法原理概述

1.1 反演原理分析

約束稀疏脈沖反演是現(xiàn)在較為普遍的一種使用模型的反演方法[2],其原理是:在地震的褶積模型理論中,假設(shè)反射系數(shù)是白噪的,即為隨機的和無窮多的。該假設(shè)與地震數(shù)據(jù)的實際情況是不符的。因為在地震剖面上,由于它是有限帶寬的數(shù)據(jù),所以只能觀察到有限的波阻抗界面反射,而看不到無窮多個反射系數(shù)界面。約束稀疏脈沖反演算法就是設(shè)法找到可觀察到的有限的稀疏脈沖,其假設(shè)前提是地下的反射系數(shù)序列是由一系列大的或較大的反射系數(shù)疊加在高斯分布的小反射系數(shù)背景上。

通過調(diào)節(jié)控制稀疏脈沖因子λ,來調(diào)節(jié)稀疏脈沖的個數(shù):λ高,脈沖個數(shù)多;λ低,脈沖個數(shù)少。當λ=1,在地震道數(shù)據(jù)上找到最大一級的振幅值 (包括正負振幅),得到最少的反射系數(shù)1,反射系數(shù)1與子波褶積,得到模型1,模型1與地震數(shù)據(jù)的差值為誤差1,誤差較大;當λ=2,在地震道數(shù)據(jù)上找到次一級的振幅值 (包括正負振幅),得到小一些的反射系數(shù)2,反射系數(shù)2與子波褶積,得到模型2,模型2與地震數(shù)據(jù)的差值為誤差2,誤差減少;如此疊代,直至所找到的稀疏脈沖與子波褶積的結(jié)果與地震數(shù)據(jù)的差值極小,即找到的有限多的稀疏脈沖為止;然后根據(jù)有限的稀疏脈沖 (反射系數(shù)序列)計算相對波阻抗;最后把地震缺少的低頻信息通過井數(shù)據(jù)來補充,得到絕對波阻抗。

從約束稀疏脈沖的原理上分析,該反演過程是在應(yīng)用井資料的情況下,以井上波阻抗的變化趨勢來控制反演體波阻抗的變化趨勢,得到絕對波阻抗。

1.2 建立偽井思路及基礎(chǔ)工作

通過對反演原理進行分析可以看出:只有井數(shù)據(jù)參與了反演過程,才能確保絕對波阻抗的準確性與合理性。選取過井且過三維工區(qū)的多條二維測線,利用該井對多條二維測線進行反演;再在二維反演的數(shù)據(jù)體上,選擇與三維工區(qū)重合的地方提取波阻抗曲線;最后進行偽井約束的三維波阻抗反演。具體流程如圖1所示。

該方法因同時使用了二維和三維地震資料,因此要注意以下環(huán)節(jié),以確保結(jié)果的可靠性:①二維及三維資料首先要做好閉合差校正;②通過重新采樣使二維及三維資料具有相同的采樣間隔;③偽井井點要選擇在地震資料品質(zhì)較好的位置;④各個偽井在三維工區(qū)內(nèi)要均勻分布,不要過于集中。

1.3 偽井的曲線提取

在基礎(chǔ)工作完成之后,利用反演軟件的相關(guān)模塊在二維反演體上提取縱波阻抗曲線?？v波曲線的提取時窗要包含三維反演時窗,以保證提取的曲線能對三維反演體起到約束作用。反演體要選擇補充了低頻的反演體 (絕對波阻抗體),這樣提取的曲線才能包含低頻 (8Hz以下)和地震頻帶的信息,才能起到更好的約束作用。由于二維反演體是在測井標定的基礎(chǔ)上進行測井約束的,并且補充了低頻模型。因此該反演體包含了時深關(guān)系,同時是絕對波阻抗體。通過該體建立的偽井提取的波阻抗曲線,是符合三維工區(qū)地層埋深變化、巖性變化規(guī)律的,更接近真實地質(zhì)情況。利用該偽井對三維工區(qū)進行反演,其結(jié)果更加合理、有效。

1.4 關(guān)鍵過程質(zhì)量控制

從理論上分析,使用該方法建立的偽井包含了時深關(guān)系,同時二維測線與三維工區(qū)地震數(shù)據(jù)僅在資料品質(zhì)上存在差異,所以利用偽井制作合成記錄時,產(chǎn)生的地震道與實際三維資料具有良好的匹配關(guān)系,不需要、也不能大范圍地調(diào)整時深,僅需適當微調(diào)就可以取得良好的標定效果。

從實際工作結(jié)果來看,運用該方法提取的偽井,在三維工區(qū)的標定結(jié)果與前期分析的情況符合,井震匹配關(guān)系良好,可用于后續(xù)的反演工作。

圖1 二維三維聯(lián)合建立偽井流程圖

2 實例應(yīng)用與分析

研究區(qū)現(xiàn)今構(gòu)造特征為由南向北抬升的單斜,目的層段為侏羅紀沉積的齊古組 (J3q)和頭屯河組(J2t)。物源方向主要來自北東方向的山區(qū),砂體類型為三角洲前緣水下分流河道及河道間、河口壩等砂體。研究區(qū)地震資料為2001年采集的50m×100m大面元,覆蓋次數(shù)為60次,滿覆蓋面積為114km2。三維工區(qū)內(nèi)大部分區(qū)域的地震資料信噪比較低,表現(xiàn)為白堊系底部附近波組能量弱,波組同相軸頻率低、連續(xù)性差,多為半連續(xù)或雜亂反射,對于不整合面上下的砂層識別追蹤及尋找地層巖性圈閉目標極為困難。

充分利用研究區(qū)周邊T2井、T1井、G16井、H35井和過井二維測線,以三維資料為基礎(chǔ),進行了時差校正和重采樣。采樣間隔為2ms。在資料處理基礎(chǔ)上,經(jīng)過合成記錄標定,建立了井震關(guān)系,落實了J3q和J2t的地震反射特征。在標定的基礎(chǔ)上,展開二維測線的反演工作。在三維反演之前對二維反演結(jié)果進行了仔細檢查,確保反演結(jié)果與實鉆結(jié)果的符合度較高,能有效識別儲層,為三維反演奠定良好的資料基礎(chǔ)。

在二維反演基礎(chǔ)上,再在二維測線上,同時在三維工區(qū)范圍內(nèi),均勻地選取了3口井位 (圖2中A井、B井、C井),確定了坐標,用于建立偽井。

圖2 偽井平面分布圖

最后,利用提取的偽井曲線,展開了三維工區(qū)的反演工作。同時根據(jù)周邊井的巖石物理分析結(jié)果(低阻抗砂巖),對研究區(qū)反演體進行了儲層的識別與刻畫工作。在剖面上刻畫出了河道砂體的空間及平面展布規(guī)律,河道砂體邊界清晰,特征明顯 (圖3中點線框區(qū)域為低阻抗砂巖發(fā)育區(qū))。根據(jù)周邊井的交會分析結(jié)果,利用門檻值,可以刻畫出目的層每條河道的儲層發(fā)育情況。

圖3 研究區(qū)J2 q波阻抗反演剖面圖

利用反演體對儲層平面展布進行了預(yù)測,研究區(qū)物源主要來自北東方向,在工區(qū)范圍內(nèi)呈東西向展布 (圖4),與區(qū)域認識符合,且與沉積演化規(guī)律符合;同時該區(qū)儲層主要為河道砂體,平面河道特征清楚。

圖4 目的層段波阻抗平面展布圖

通過最終的鉆井結(jié)果來看,利用該方法預(yù)測儲層發(fā)育規(guī)律可靠性高,但是由于埋深不同及壓實作用的影響,研究區(qū)三維地震工區(qū)的波阻抗門檻值與周邊井分析確定的波阻抗門檻值有少許差異,因此儲層預(yù)測厚度與實鉆厚度稍有差異。

3 結(jié)語

通過二維測線反演結(jié)果,在三維工區(qū)提取偽井的方法,較其他方法而言,充分考慮了由于構(gòu)造、地層厚度變化、儲層非均質(zhì)性引起的曲線特征的變化,充分考慮了無井區(qū)的實際地質(zhì)情況。并通過鉆井資料的驗證,該方法的定性預(yù)測結(jié)果可靠,定量預(yù)測結(jié)果與實際情況差異較小,是能夠滿足勘探初期研究需要的一種方法。使用該方法時需要注意,二維和三維地震數(shù)據(jù)閉合差要調(diào)整為0,且采樣間隔要保持一致。

[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):386～389.

[2]胡浩,汪敏,張津韜.淺析幾種地震反演技術(shù)[J].油氣地球物理,2013,11(1):48～50.

[編輯] 龔丹

P631.44

A

1000-9752(2014)12-0090-04

2014-10-16

劉云竹(1985-),男,2007年大學(xué)畢業(yè),碩士生,現(xiàn)主要從事物探解釋與儲層的學(xué)習(xí)與研究工作。