基于地震屬性差異的地層空間轉(zhuǎn)換函數(shù)計(jì)算方法

聶 妍，范廷恩，王宗俊，張雨晴，劉向南

(中海油研究總院 開發(fā)研究院，北京 100028)

在油田開發(fā)階段，地質(zhì)模型的建立對(duì)部署井位，制定有效的開發(fā)方案和措施具有重要意義?；诘卣饠?shù)據(jù)的建模方法為重要的建模方法之一，前人已經(jīng)有一些研究，如地震巖石物理建模方法[1]，為模擬實(shí)際巖石彈性模量提供一個(gè)等效的介質(zhì)模型。多層位約束的地震數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)建模方法，將地震解釋得到的層位建立地層格架，在層位的約束下對(duì)該地層進(jìn)行網(wǎng)格化，建立在多層位約束下的模型網(wǎng)格表征油藏模型格架。根據(jù)所建立的非均勻采樣的模型網(wǎng)格，將地震數(shù)據(jù)和測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)重采樣之后離散化到模型網(wǎng)格里，分層位求取地層空間轉(zhuǎn)換函數(shù)[2-4]。

地震數(shù)據(jù)是一個(gè)空間變化關(guān)系的數(shù)據(jù)載體，反映了地質(zhì)體在空間上的變化。以地震信息為主體，以井信息為條件，基于地震信息本身所具有的確定的空間變化關(guān)系即空間轉(zhuǎn)換函數(shù)，在已知空間轉(zhuǎn)換函數(shù)的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出儲(chǔ)層空間物性的變化特征，從而得出儲(chǔ)層的物性參數(shù)數(shù)據(jù)，建立儲(chǔ)層物性的高分辨率模型的確定性地質(zhì)建模方法[5]。在已知地震數(shù)據(jù)的前提下，可得到它的空間變化特征，從而反推出地質(zhì)儲(chǔ)層的空間變化規(guī)律。地層空間轉(zhuǎn)換函數(shù)代表了地震數(shù)據(jù)的空間變化特征，是地震信息驅(qū)動(dòng)的確定性建模方法的核心[6-7]。因此，本文對(duì)如何基于地震屬性差異求取地層空間轉(zhuǎn)換函數(shù)開展了深入的研究。

1 基本原理

地震數(shù)據(jù)的變化反映了地質(zhì)體在空間上的變化，在已知的石油或水資源井點(diǎn)位置，測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)和地震數(shù)據(jù)反映的是同一地下情況，只是兩者的數(shù)據(jù)形式不同。兩者之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系可以用地層空間轉(zhuǎn)換函數(shù)來表達(dá)。在已知地震數(shù)據(jù)和測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的前提下，可以得到地層空間轉(zhuǎn)換函數(shù)，從而反推出未知點(diǎn)的地質(zhì)儲(chǔ)層的空間變化規(guī)律[8-10]。

若地震數(shù)據(jù)與測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)相關(guān)性好，與測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的變化保持一致，則地震屬性差異與測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)差異也有一致性，即若待估點(diǎn)和井點(diǎn)地震屬性差異性小，待估參數(shù)與井點(diǎn)參數(shù)差異也小，說明待估點(diǎn)和井點(diǎn)的物性較為相似，建模時(shí)此井的地層空間轉(zhuǎn)換函數(shù)應(yīng)給予較大值，反之亦然。

另外，由于反映地質(zhì)體的地震屬性和儲(chǔ)層參數(shù)有很緊密的聯(lián)系[11]，因此儲(chǔ)層狀況的變化可以通過儲(chǔ)層參數(shù)敏感的地震屬性來分析[12]，若能聯(lián)合已知井可定量預(yù)測(cè)儲(chǔ)層參數(shù)值。

假設(shè)已知有n口井，Li為已知井的物性參數(shù)值，Si為井旁道地震屬性。Snew為待估點(diǎn)的地震屬性，為了計(jì)算待估點(diǎn)的物性參數(shù)值Lnew，先根據(jù)地震屬性差異求取各井地層空間轉(zhuǎn)換函數(shù)φi,利用各井物性參數(shù)值權(quán)重ωi,計(jì)算待估點(diǎn)的物性參數(shù)值：

(1)

(2)

通過類似的迭代計(jì)算，可以計(jì)算出一系列物性參數(shù)值。基于地震屬性差異的地層空間轉(zhuǎn)換原理就基于此[13]。利用此算法計(jì)算的物性參數(shù)值與待估點(diǎn)地震屬性差異較小的井點(diǎn)物性參數(shù)相近，從而建立的模型與地震屬性的分布較為一致，便于后期分析實(shí)際的儲(chǔ)層特征。

2 模型仿真與測(cè)試

對(duì)基于地震屬性差異計(jì)算地層空間轉(zhuǎn)換函數(shù)的可行性，根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)建立一個(gè)二維模型進(jìn)行試驗(yàn)。模型參數(shù)見表1。

模型主要有兩個(gè)砂體組成，其余部分是泥巖，將砂泥巖的分界線作為層位進(jìn)行約束，一共劃分4個(gè)層位，并在層位的約束下進(jìn)行模型網(wǎng)格化，建立了深度域的網(wǎng)格模型，模型的波阻抗分布見圖1，孔隙度分布及井位分布見圖2。

表1 模型參數(shù)

圖1 模型波阻抗分布Fig.1 Map of impedance distribution

圖2 模型孔隙度分布及井位分布Fig.2 Map of porosity distribution and well location

采用基于地震屬性差異求取加權(quán)系數(shù)的方法計(jì)算地層空間轉(zhuǎn)換函數(shù)，并通過建立孔隙度模型來檢查方法的準(zhǔn)確性?；诘卣饘傩圆町愑?jì)算地層空間轉(zhuǎn)換函數(shù)建立的孔隙度模型見圖3。由圖3可見，通過與圖1和圖2對(duì)比，采用本文提出的基于地震屬性差異方法建立的孔隙度模型與在模型低孔隙度值的位置估計(jì)誤差非常小。為了進(jìn)一步分析所提方法的優(yōu)越性，筆者從盲井檢驗(yàn)分析?；诘卣饘傩圆町愑?jì)算地層空間轉(zhuǎn)換函數(shù)建立孔隙度模型的盲井檢驗(yàn)方法見圖4。由圖4可見，與常規(guī)模型方法[11]比較，本方法建立的孔隙度模型更接近理論模型的孔隙度，精度更高。

圖3 基于地震屬性差異計(jì)算地層空間轉(zhuǎn)換函數(shù)建立的孔隙度模型Fig.3 Porosity models obtaining by formation space conversion functions based on the difference of seismic attributes

圖4 地層空間轉(zhuǎn)換函數(shù)建立孔隙度模型的盲井檢驗(yàn)Fig.4 Blind wells check by formation space conversion functions

基于地震屬性差異計(jì)算地層空間轉(zhuǎn)換函數(shù)的誤差分析見圖5。由圖5可見，誤差控制在極小的范圍內(nèi)。其主要原因是基于地震屬性差異的地層空間轉(zhuǎn)換函數(shù)能更好地反映儲(chǔ)層物性的變化，轉(zhuǎn)換過程中引入誤差更小，模型刻畫精度更高，因此，基于地震屬性差異的方法計(jì)算地層空間轉(zhuǎn)換函數(shù)建立的孔隙度模型準(zhǔn)確度較高。

3 實(shí)際應(yīng)用與分析

通過以上的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ头治?，基于地震屬性差異?jì)算地層空間轉(zhuǎn)換具有較好的精度和準(zhǔn)確度。筆者對(duì)Q油田進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用開發(fā)分析?；赒油田的實(shí)際資料，采用基于地震屬性差異求取加權(quán)系數(shù)的方法計(jì)算地層空間轉(zhuǎn)換函數(shù)，并建立孔隙度模型。Q油田應(yīng)用地層空間轉(zhuǎn)換函數(shù)建立的孔隙度模型見圖6。

圖5 基于地震屬性差異計(jì)算地層空間轉(zhuǎn)換函數(shù)誤差分析Fig.5 Error analysis of formation space conversion based on the difference of seismic attributes

圖6 基于地震屬性差異計(jì)算地層空間轉(zhuǎn)換函數(shù)建立的孔隙度模型Fig.6 Porosity model obtaining by formation space conversion functions

由圖6可見，基于地震屬性差異求取地層空間轉(zhuǎn)換函數(shù)建立的模型孔隙度在砂體位置孔隙度值較高，孔隙度高值的分布較廣，與測(cè)井孔隙度的分布一致。為了評(píng)價(jià)基于地震屬性差異求取地層空間轉(zhuǎn)換函數(shù)及建立的孔隙度模型是否合理、穩(wěn)定，抽取評(píng)價(jià)井，利用評(píng)價(jià)井檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷暮侠硇浴＝＿^程中以A4井作為盲井，即A4井不參與建模，利用剩下的井建立孔隙度模型，再將在A4井處的模型孔隙度與A4井孔隙度進(jìn)行對(duì)比，分析模型孔隙度與測(cè)井孔隙度的誤差，據(jù)此評(píng)價(jià)該方法求取地層空間轉(zhuǎn)換函數(shù)的精度。在A4井的井點(diǎn)處基于地震屬性差異的模型孔隙度與A4井的測(cè)井孔隙度基本吻合，分辨率較高，證明該方法的建模效果較好?；诘卣饘傩圆町惽笕〉牡貙涌臻g轉(zhuǎn)換函數(shù)分辨率較高，包含的信息比較豐富，說明該函數(shù)能夠很好地表征物性參數(shù)的空間變化規(guī)律。

為了進(jìn)一步量化分析地層空間轉(zhuǎn)換的精度，對(duì)基于地震屬性差異計(jì)算地層空間轉(zhuǎn)換模型與實(shí)際對(duì)比，計(jì)算的誤差見表2。誤差變化曲線見圖7。

表2 基于地震屬性差異計(jì)算地層空間轉(zhuǎn)換誤差

圖7 Q油田地層空間轉(zhuǎn)換誤差變化曲線Fig.7 Error variance of formation space conversion applied on Q oil field

由圖7可見，基于地震屬性差異計(jì)算地層空間轉(zhuǎn)換誤差能控制在一個(gè)很小的范圍內(nèi)。地層空間轉(zhuǎn)變方法，可以推廣應(yīng)用于其它地質(zhì)相關(guān)問題的研究中，如地下資源分析及地質(zhì)災(zāi)害分析等[14-15]。

4 結(jié) 論

本文提出一種基于地震屬性差異求取地層空間轉(zhuǎn)變函數(shù)的方法。通過模型測(cè)試及實(shí)際應(yīng)用證實(shí)，基于地震屬性差異求取加權(quán)系數(shù)的方法計(jì)算地層空間轉(zhuǎn)換函數(shù)建立的孔隙度模型精度較高，包含信息較豐富，其穩(wěn)定性也較好，能較好地表征物性參數(shù)的空間變化規(guī)律。本方法作為地震信息驅(qū)動(dòng)的確定性建模方法的核心，有效應(yīng)用該轉(zhuǎn)換函數(shù)可以更精確進(jìn)行儲(chǔ)層表征。在今后油田開發(fā)階段的建模過程中，利用該方法計(jì)算地層空間轉(zhuǎn)換函數(shù)，對(duì)地質(zhì)建模意義重大。

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