曲線(xiàn)重構(gòu)技術(shù)在渤海Q油田儲(chǔ)層精細(xì)預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

秦 童， 蔡紀(jì)琰， 李德郁， 汪 晶， 陳文雄

(中海石油(中國(guó))有限公司 天津分公司渤海石油研究院，天津 300459)

0 引言

地震反演是尋找有利儲(chǔ)層的重要手段之一，充分利用各種技術(shù)提高地震資料反演的可靠性一直是地震反演的努力方向之一。而實(shí)際地層的波阻抗差異極大地影響了地震反演的效果，當(dāng)儲(chǔ)層和圍巖的實(shí)測(cè)波阻抗曲線(xiàn)差異不明顯或部分疊置時(shí)，參與反演的波阻抗曲線(xiàn)不能很好地反映巖性或物性差異，這種反演結(jié)果會(huì)給儲(chǔ)層預(yù)測(cè)帶來(lái)一定的風(fēng)險(xiǎn)[1-2]?？碧诫A段的反演對(duì)儲(chǔ)層的刻畫(huà)精度較低，而開(kāi)發(fā)階段對(duì)砂體描述的精度進(jìn)一步提高，需要更加精細(xì)研究砂體物性及展布規(guī)律，儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的不確定性將凸顯。

針對(duì)這一問(wèn)題，研究者們通過(guò)分析各測(cè)井曲線(xiàn)的特征以及對(duì)目標(biāo)儲(chǔ)層的相關(guān)性，提出了利用曲線(xiàn)重構(gòu)技術(shù)的地震反演方法[3-6]。曲線(xiàn)重構(gòu)技術(shù)以實(shí)測(cè)波阻抗曲線(xiàn)為基礎(chǔ)，綜合自然電位、自然伽瑪、電阻率等各條測(cè)井曲線(xiàn)所反映的信息，利用信息融合技術(shù)統(tǒng)一到一條曲線(xiàn)上，實(shí)現(xiàn)各種信息的有機(jī)融合和有效控制，從而把對(duì)儲(chǔ)層變化比較敏感的測(cè)井信息融入波阻抗曲線(xiàn)中。與實(shí)測(cè)曲線(xiàn)相比，重構(gòu)曲線(xiàn)能更好地反映儲(chǔ)層與圍巖的波阻抗差異。

筆者針對(duì)Q油田的特定情況進(jìn)行分析，得到了可以有效反映目標(biāo)儲(chǔ)層的特征曲線(xiàn)。利用特征曲線(xiàn)重構(gòu)波阻抗曲線(xiàn)，使圍巖段波阻抗基本保持不變，而砂巖段波阻抗更加突出，再進(jìn)行地震反演。反演結(jié)果表明，引入曲線(xiàn)重構(gòu)后的結(jié)果與開(kāi)發(fā)井實(shí)鉆吻合更好，可以滿(mǎn)足更精細(xì)的砂體描述要求。

1 曲線(xiàn)重構(gòu)原理

常規(guī)的曲線(xiàn)重構(gòu)方法主要有兩類(lèi)：①公式計(jì)算，即通過(guò)Faust公式、Archie公式、Gardner公式等，將特征曲線(xiàn)換算成波阻抗曲線(xiàn)[7-10]；②通過(guò)數(shù)理統(tǒng)計(jì)和回歸，即通過(guò)交會(huì)分析特征曲線(xiàn)與實(shí)測(cè)波阻抗曲線(xiàn)的映射關(guān)系，再將特征曲線(xiàn)映射到波阻抗曲線(xiàn)的量綱上[11-12]。這些方法的局限在于，重構(gòu)過(guò)程中過(guò)多側(cè)重于特征曲線(xiàn)，重構(gòu)曲線(xiàn)在形態(tài)上與特征曲線(xiàn)非常貼近，而地層的真實(shí)波阻抗信息沒(méi)有得到充分利用(圖1)。

圖1 統(tǒng)計(jì)回歸重構(gòu)結(jié)果Fig.1 The reconstruction result of statistical regression

筆者應(yīng)用曲線(xiàn)重構(gòu)，是利用小波多分辨率分解和信息融合處理等技術(shù)將非波阻抗類(lèi)測(cè)井曲線(xiàn)融入波阻抗曲線(xiàn)中。自然電位、自然伽馬、電阻率、中子孔隙度等非波阻抗類(lèi)曲線(xiàn)與地震反射雖沒(méi)有直接對(duì)應(yīng)關(guān)系，但可直接反應(yīng)地層的巖性和含油性，利用這些曲線(xiàn)對(duì)波阻抗曲線(xiàn)進(jìn)行重構(gòu)處理，可在一定程度上引入地層巖性和含油性信息，相當(dāng)于在反演中加入了先驗(yàn)認(rèn)識(shí)。其基本原理如圖2所示，主要通過(guò)以下四步實(shí)現(xiàn)：①通過(guò)交匯分析等手段找到能夠更敏感反映儲(chǔ)層變化的特征曲線(xiàn)；②將特征曲線(xiàn)與實(shí)測(cè)波阻抗曲線(xiàn)融合成具有波阻抗量綱的新曲線(xiàn)；③對(duì)這兩條曲線(xiàn)進(jìn)行小波分解，分別得到高頻信息和低頻信息；④將實(shí)測(cè)波阻抗的低頻信息與新曲線(xiàn)的高頻信息進(jìn)行融合，得到重構(gòu)的波阻抗曲線(xiàn)。該曲線(xiàn)既能反映地層波阻抗變化，又能反映巖性的細(xì)微差異。

圖2 曲線(xiàn)重構(gòu)原理示意圖Fig.2 The principle diagram of curve reconstruction

圖3 曲線(xiàn)重構(gòu)理論試驗(yàn)Fig.3 The theoretical test of curve reconstruction

理論曲線(xiàn)的重構(gòu)試驗(yàn)(圖3)表明：與原始曲線(xiàn)相比，重構(gòu)曲線(xiàn)在特征曲線(xiàn)所指示的井段幅度增大，而在其余井段，重構(gòu)前、后曲線(xiàn)基本保持不變。因此，重構(gòu)的曲線(xiàn)在形態(tài)上與實(shí)測(cè)曲線(xiàn)基本一致，只在儲(chǔ)層段特征更加突出。即以地層實(shí)際波阻抗為基礎(chǔ)，在盡可能不破壞原始波阻抗信息的前提下，進(jìn)一步融合了能更好反映儲(chǔ)層巖性、物性、含油性的其他測(cè)井曲線(xiàn)的信息。

2 應(yīng)用實(shí)例

Q油田目標(biāo)層系表現(xiàn)為的欠壓實(shí)砂泥巖剖面響應(yīng)特征，砂巖段表現(xiàn)為低密度、低自然伽馬，油氣層電阻率明顯高于水層。依據(jù)鉆井取心和井壁取心資料分析，巖性、物性具有正相關(guān)關(guān)系：即砂巖粒度粗，泥質(zhì)含量較低，物性較好；砂巖粒度細(xì)，泥質(zhì)含量相應(yīng)增加，物性變差。根據(jù)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，本區(qū)目標(biāo)層系砂巖的實(shí)測(cè)聲波速度與圍巖相差不大，密度比圍巖低，砂巖與泥巖相比表現(xiàn)為低波阻抗，但有部分重疊。在重疊區(qū)儲(chǔ)層與圍巖差異不明顯，常規(guī)地震反演結(jié)果對(duì)儲(chǔ)層的預(yù)測(cè)存在一定風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)常規(guī)反演結(jié)果設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)井B1井為A砂體及其下部的B砂體同時(shí)注水，但實(shí)鉆結(jié)果并未鉆遇A砂體(圖4)。因此為達(dá)到油田開(kāi)發(fā)對(duì)砂體描述精度的要求，開(kāi)展了曲線(xiàn)重構(gòu)反演研究。

分析本區(qū)巖石物理特征，將能反映儲(chǔ)層物性的自然伽瑪曲線(xiàn)和能反映儲(chǔ)層含油氣性的電阻率曲線(xiàn)與實(shí)測(cè)波阻抗曲線(xiàn)進(jìn)行重構(gòu)，突出儲(chǔ)層特征以利于砂體描述。對(duì)Q油田3口探井進(jìn)行曲線(xiàn)重構(gòu)的結(jié)果如圖5所示。P-Imp為重構(gòu)前后兩波阻抗曲線(xiàn)的疊合。重構(gòu)曲線(xiàn)在儲(chǔ)層段波阻抗數(shù)值更低，與圍巖差別更加突出，而在非儲(chǔ)層段基本保持不變，曲線(xiàn)重構(gòu)達(dá)到預(yù)期效果。

對(duì)波阻抗進(jìn)行重構(gòu)后需再次質(zhì)控各井的井間一致性。從重構(gòu)后3口探井的波阻抗曲線(xiàn)直方圖(圖6)可確定各井仍具有良好的井間一致性關(guān)系，重構(gòu)曲線(xiàn)可用于后續(xù)地震反演。

圖4 常規(guī)反演剖面與B1井實(shí)鉆結(jié)果Fig.4 The conventional inversion profile and B1 well drilling result(a)過(guò)B1井常規(guī)反演剖面;(b)B1井實(shí)鉆結(jié)果

圖5 Q油田3口探井曲線(xiàn)重構(gòu)結(jié)果Fig.5 The 3 wells curve reconstruction results of Q oilfield(a)1井 ；(b)3井 ；(c)4井

圖6 重構(gòu)后3口探井波阻抗直方圖Fig.6 The p-impedance histograms of 3 wells after reconstruction

由于開(kāi)發(fā)井測(cè)井系列不全，僅應(yīng)用3口探井參與運(yùn)算，并進(jìn)行引入曲線(xiàn)重構(gòu)技術(shù)反演。圖7為過(guò)B1井的兩次反演剖面，引入曲線(xiàn)重構(gòu)技術(shù)的反演結(jié)果表明，B1井軌跡并未鉆遇A砂體，與實(shí)鉆結(jié)果吻合，證實(shí)了該技術(shù)的可靠性。圖8為過(guò)A1h井的兩次反演剖面，鉆前預(yù)測(cè)該井水平段為一整套砂體，而實(shí)鉆揭示的儲(chǔ)層物性較差：其砂體高部位在垂向上依次鉆遇3 m儲(chǔ)層、3 m泥巖和2 m儲(chǔ)層。在曲線(xiàn)重構(gòu)反演結(jié)果上，該砂體在高部位振幅明顯減弱，且不連續(xù)性增加。因此可較清楚地判斷砂體物性變差的風(fēng)險(xiǎn)，再次證實(shí)了反演結(jié)果較為準(zhǔn)確。

根據(jù)曲線(xiàn)重構(gòu)反演成果，對(duì)設(shè)計(jì)井軌跡進(jìn)行調(diào)整并成功鉆探了B6h井。過(guò)B6h井的兩次反演剖面對(duì)比表明(圖9)，該砂體展布范圍有所減少，開(kāi)發(fā)井隨之進(jìn)行優(yōu)化。鉆后證實(shí)了曲線(xiàn)重構(gòu)反演準(zhǔn)確性，實(shí)鉆砂體邊界與反演結(jié)果基本一致。

圖10為過(guò)B4h井的兩次反演剖面，根據(jù)常規(guī)反演結(jié)果預(yù)測(cè)在水平段砂體巖性可能發(fā)生變化，可能鉆遇泥巖約40 m。而曲線(xiàn)重構(gòu)反演結(jié)果能更清晰地表明砂體內(nèi)部的巖性變化，預(yù)測(cè)鉆遇泥巖段長(zhǎng)度可能顯著增加，并為開(kāi)發(fā)隨鉆做了充分的預(yù)案。鉆后證實(shí)了該井水平段鉆遇了140 m泥巖，與預(yù)測(cè)相符。

圖7 過(guò)B1井反演剖面Fig.7 The inversion profile of B1 well(a)常規(guī)反演 ；(b)曲線(xiàn)重構(gòu)反演

圖8 過(guò)A1h井反演剖面Fig.8 The inversion profile of A1h well(a)常規(guī)反演 ；(b)曲線(xiàn)重構(gòu)反演

圖9 過(guò)B6h井反演剖面Fig.9 The inversion profile of B6h well(a)常規(guī)反演 ；(b)曲線(xiàn)重構(gòu)反演

圖10 過(guò)B4h井反演剖面Fig.10 The inversion profile of B4h well(a)常規(guī)反演 ；(b)曲線(xiàn)重構(gòu)反演

圖11 C砂體平均波阻抗屬性Fig.11 The average p-impedance property of sand C(a)常規(guī)反演 ；(b)曲線(xiàn)重構(gòu)反演

圖11為C砂體兩次反演結(jié)果的平均波阻抗屬性，曲線(xiàn)重構(gòu)反演結(jié)果確認(rèn)了該砂體中部?jī)?chǔ)層不連通的風(fēng)險(xiǎn)。為開(kāi)發(fā)井的進(jìn)一步實(shí)施提供了有效的依據(jù)。

3 結(jié)論

根據(jù)在生產(chǎn)油田的具體情況，有針對(duì)性的將巖性、物性、電性等測(cè)井曲線(xiàn)引入波阻抗曲線(xiàn)以實(shí)施反演，可有效突出目標(biāo)儲(chǔ)層，增加反演結(jié)果的可靠性，對(duì)精細(xì)研究砂體物性和展布等有重要的意義。

借助小波多分辨率分解和信息融合技術(shù)進(jìn)行曲線(xiàn)重構(gòu)，可使重構(gòu)曲線(xiàn)以原始波阻抗曲線(xiàn)為基礎(chǔ)，僅在儲(chǔ)層段特征更加突出，能最大限度地減小重構(gòu)對(duì)原始曲線(xiàn)的影響。因此，該技術(shù)可在不破壞地層原始物性信息的同時(shí)，將其他測(cè)井曲線(xiàn)所反映的有效信息引入其中，使重構(gòu)的曲線(xiàn)既能反映地層的波阻抗變化，又能反映巖性、物性和含油性的細(xì)微差異。

對(duì)渤海Q油田的曲線(xiàn)重構(gòu)反演表明，砂體展布更加清晰，砂體內(nèi)部巖性和物性變化更加敏感，該技術(shù)對(duì)開(kāi)發(fā)井的鉆探提供了借鑒。

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