基于孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)的相控滲透率地震預(yù)測(cè)方法

甘利燈，王峣鈞，羅賢哲，張明，李賢斌，戴曉峰，楊昊

（1.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.電子科技大學(xué)，成都 611731）

0 引言

滲透率是刻畫儲(chǔ)集層特征和地下流體流動(dòng)性的重要參數(shù)，對(duì)開發(fā)方案設(shè)計(jì)、地下流體特征研究均具有重要作用，因此對(duì)地下滲透率參數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)具有重要意義[1]。目前，石油工業(yè)界儲(chǔ)集層滲透率預(yù)測(cè)仍主要以測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)和巖心分析為主，方法包括壓汞實(shí)驗(yàn)分析、核磁共振分析等，但是這些實(shí)驗(yàn)手段相對(duì)昂貴且觀測(cè)數(shù)據(jù)所覆蓋儲(chǔ)集層范圍有限，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)集層滲透率大尺度橫向分布規(guī)律的研究。地震數(shù)據(jù)提供了豐富的地層橫向展布信息，利用地震數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)集層滲透率預(yù)測(cè)，可為儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)提供有效的滲流場(chǎng)信息，對(duì)儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)和油氣藏開發(fā)具有重要意義。

利用地震數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)集層滲透率預(yù)測(cè)一直是儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)的前沿和難點(diǎn)問題，眾多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了諸多研究[2]，主要技術(shù)方法有經(jīng)驗(yàn)法、地震屬性分析法[3-4]和地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)模擬法等。經(jīng)驗(yàn)法即通過井中實(shí)測(cè)孔隙度和滲透率散點(diǎn)交匯圖進(jìn)行擬合，將擬合公式應(yīng)用于實(shí)際地震數(shù)據(jù)中。在巖石孔隙較為復(fù)雜時(shí)，往往很難得到孔隙度與滲透率的線性回歸關(guān)系，導(dǎo)致該二元線性回歸方法存在較大誤差[2]。地震屬性分析法即采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法將地震屬性與滲透率建立非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系，然后將空間分布的地震屬性體轉(zhuǎn)換為滲透率體[5]，該技術(shù)可能存在因滲透率樣本較少導(dǎo)致神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)過擬合現(xiàn)象。地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)模擬方法即采用協(xié)克里金插值方法，以井點(diǎn)滲透率為主變量，通過次變量地震屬性趨勢(shì)約束對(duì)滲透率曲線進(jìn)行插值，該方法要求井資料豐富，而且要求井在平面上分布較均勻[5]。

綜上所述，目前采用地震數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)滲透率仍存在諸多難點(diǎn)，究其原因，主要是滲透率與孔隙度不是單純的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，還受到孔隙結(jié)構(gòu)的影響。不同孔隙結(jié)構(gòu)的巖石，孔隙度與滲透率對(duì)應(yīng)關(guān)系存在明顯差異，只有結(jié)合儲(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行滲透率預(yù)測(cè)才能降低多解性，提高預(yù)測(cè)精度[6]。

前人研究表明，儲(chǔ)集層彈性參數(shù)可以用于儲(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)，比如通過彈性參數(shù)和巖石物理模型可以反演孔隙縱橫比[7]，通過彈性參數(shù)和巖石物理模型反演骨架柔度因子（frame flexibility factor）[8]。近年來，有研究人員探索了將孔隙度和骨架柔度因子結(jié)合進(jìn)行滲透率預(yù)測(cè)的新思路，在美國(guó)德克薩斯、四川盆地普光氣田等碳酸鹽巖儲(chǔ)集層中取得了較為成功的應(yīng)用[8-9]。該方法首先在測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)中計(jì)算得到骨架柔度因子，結(jié)合骨架柔度因子和巖石薄片對(duì)巖石進(jìn)行分類，然后在每一類巖石中進(jìn)行孔隙度和滲透率的回歸計(jì)算[8,10-12]。該技術(shù)通過結(jié)合孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)有效降低了滲透率預(yù)測(cè)的多解性，但實(shí)際應(yīng)用過程中仍然存在諸多問題，主要表現(xiàn)在：①現(xiàn)有方法采用骨架柔度因子數(shù)據(jù)直接分段進(jìn)行巖石分類過于簡(jiǎn)單，實(shí)際在巖石分類過程中有必要綜合考慮孔隙度、速度等信息，提高巖相分類準(zhǔn)確性；②現(xiàn)有方法僅通過孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行分類，在分類后直接采用孔隙度對(duì)滲透率進(jìn)行線性回歸過于簡(jiǎn)單，沒有考慮到孔隙結(jié)構(gòu)和速度信息對(duì)滲透率預(yù)測(cè)的影響；③現(xiàn)有基于孔隙柔度的滲透率預(yù)測(cè)大多僅限于測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，目前利用地震數(shù)據(jù)進(jìn)行空間滲透率預(yù)測(cè)的研究較少；④現(xiàn)有研究利用巖心薄片對(duì)柔度因子分類準(zhǔn)則進(jìn)行標(biāo)定，實(shí)際應(yīng)用過程中可能存在巖心薄片數(shù)量有限等問題，亟需探索采用其他數(shù)據(jù)進(jìn)行分類預(yù)測(cè)的方法。針對(duì)以上問題，本文在數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上探索出一套基于地震數(shù)據(jù)和測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的滲透率空間分布預(yù)測(cè)新方案，即采用儲(chǔ)集層段孔隙度、彈性參數(shù)及骨架柔度因子進(jìn)行巖相分析，在每類巖相中采用孔隙度、縱橫波速度及骨架柔度因子進(jìn)行多元回歸得到預(yù)測(cè)滲透率，實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證了該方法的有效性，為儲(chǔ)集層滲透性參數(shù)空間分布預(yù)測(cè)提供了可行思路。以上研究方案突出了“相”控和孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)在儲(chǔ)集層滲透率預(yù)測(cè)中的重要作用，這也是當(dāng)前復(fù)雜儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)重要的發(fā)展方向。

1 方法與原理

本文中使用方法主要涉及骨架柔度因子計(jì)算、巖相分類和多元回歸方法。由于多元回歸方法較為常見不再贅述，下面僅對(duì)骨架柔度因子和基于集成學(xué)習(xí)（Adaboost）的巖相分類方法進(jìn)行介紹。

1.1 骨架柔度因子計(jì)算

骨架柔度因子是 Sun[13]推導(dǎo)的新的巖石物理模型中引入的參數(shù)，主要包含體骨架柔度因子（γ）和剪切骨架柔度因子（γμ）[13]。這些骨架柔度因子參數(shù)可以用于描述不同形狀和大小孔隙對(duì)地層彈性屬性的影響，其中體骨架柔度因子解釋了在應(yīng)力條件下的體應(yīng)變，剪切骨架柔度因子解釋了剪切形變[11]。主要公式如下：

通常流體對(duì)體積模量影響較大，導(dǎo)致實(shí)際體骨架模量難以計(jì)算，而剪切模量不受流體影響，此時(shí)可將干巖石剪切模量近似等價(jià)為巖石總體剪切模量，即μ=μd。有研究表明，在低孔隙度區(qū)域，不同孔隙類型的縱波速度差異相對(duì)較小，此時(shí)剪切柔度因子對(duì)于孔隙形態(tài)變化有更加明顯的響應(yīng)[11]；因此在本文研究中主要采用剪切柔度因子?；谝陨瞎?，可以得到剪切柔度因子計(jì)算公式：

式中孔隙度可以通過密度計(jì)算得到，也可以通過計(jì)算巖石總孔隙度獲得，基質(zhì)剪切模量可以通過實(shí)驗(yàn)室?guī)r心測(cè)試獲得。通常在地震數(shù)據(jù)中可以先進(jìn)行疊前反演得到縱橫波速度、密度，采用巖石物理約束反演或地震屬性預(yù)測(cè)方法得到孔隙度，帶入上述公式中即可算出剪切柔度因子。

1.2 基于集成學(xué)習(xí)方法的巖相分類

巖相分類是測(cè)井解釋中的一項(xiàng)基本工作，人工解釋工作量大，因此采用機(jī)器學(xué)習(xí)方法進(jìn)行分類成為當(dāng)前巖相分類發(fā)展的重要趨勢(shì)。目前實(shí)際應(yīng)用比較多的是支持向量機(jī)（SVM）巖相分類方法，該方法核心思想是找到一個(gè)超平面將數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)分，但是實(shí)際應(yīng)用過程中數(shù)據(jù)復(fù)雜度較高，單純采用SVM方法很難實(shí)現(xiàn)巖相準(zhǔn)確分類，本文采用集成學(xué)習(xí)方法進(jìn)行巖相分類。

集成學(xué)習(xí)方法是一種自適應(yīng)權(quán)重更新算法，該算法首先訓(xùn)練一些基本分類器，然后給訓(xùn)練樣本賦予權(quán)重，每次訓(xùn)練新分類器時(shí)，會(huì)利用當(dāng)前分類器處理結(jié)果更改訓(xùn)練樣本權(quán)重，使被正確分類樣本權(quán)重減小，錯(cuò)誤分類樣本權(quán)重增加，使分類器模型更為關(guān)注那些錯(cuò)誤分類的樣本，循環(huán)迭代即可有效提升普通分類器分類效果，其具體算法流程見圖1[14]。為表明應(yīng)用效果，筆者利用研究區(qū)FUD7井和 FUD6井進(jìn)行了巖相分類測(cè)試，并與SVM分類效果進(jìn)行了對(duì)比（見圖2），圖2中巖相分類數(shù)為兩類，分別代表砂巖（黃色）和泥巖（藍(lán)色）。從分類精度對(duì)比可見，SVM 分類精度（FUD7井為92.18%，F(xiàn)UD6井為89.43%）要高于SVM方法（FUD7井為70.78%，F(xiàn)UD6井為64.63%），因此后文均采用集成學(xué)習(xí)方法進(jìn)行巖相分類。

圖1 集成學(xué)習(xí)算法流程圖

圖2 研究區(qū)FUD7井（訓(xùn)練數(shù)據(jù)）與FUD6井（測(cè)試數(shù)據(jù)）SVM及集成學(xué)習(xí)巖相分類對(duì)比

2 測(cè)井資料滲透率預(yù)測(cè)

2.1 研究區(qū)概況及儲(chǔ)集層地球物理特征分析

研究區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地中央坳陷帶東部的阜東斜坡區(qū)，油藏類型主要為巖性-地層油氣藏，侏羅系自下而上可劃分為八道灣組（J1b）、三工河組（J1s）、頭屯河組（J2t）和齊古組（J3q）等，頭屯河組底界向東逐漸抬升、尖滅，與上覆白堊系礫巖不整合接觸。該區(qū)主要勘探目的層為頭屯河組，整體為水退沉積，以河流-三角洲沉積為主。巖性為灰色、灰綠色、褐色中厚層細(xì)砂巖、粉砂巖與褐色、淺紫色中厚層泥巖互層，砂巖孔隙度為3.00%～30.25%，平均為16.65%，滲透率為（0.017～696.610）×10-3μm2，平均為 4.13×10-3μm2。

該工區(qū)典型井FUD7井測(cè)井曲線如圖3所示。巖石物理分析表明，研究區(qū)頭屯河組砂巖與泥巖縱波速度和密度差異小，波阻抗疊置嚴(yán)重，疊后反演難以區(qū)分巖性，而縱橫波速度比差異較大，可以較好區(qū)分；與致密干砂巖相比，高孔隙度砂巖表現(xiàn)為低縱波阻抗、低縱橫波速度比特征。由圖3測(cè)井滲透率和剪切柔度因子曲線對(duì)比可發(fā)現(xiàn)，孔隙度和滲透率對(duì)應(yīng)關(guān)系不明顯，但是滲透率與剪切柔度因子具有一定對(duì)應(yīng)關(guān)系，高滲層段基本對(duì)應(yīng)低剪切柔度因子，反之則不一定成立，即低剪切柔度因子層段不一定是高滲的。

圖3 研究區(qū)FUD7井頭屯河組上部測(cè)井曲線圖

在Huang等提出的基于柔度因子的測(cè)井滲透率預(yù)測(cè)中[11]，其采用柔度因子與巖石薄片建立聯(lián)系，然后通過柔度因子硬閾值劃分區(qū)域，最后在每一個(gè)劃分區(qū)域中進(jìn)行孔隙度-滲透率關(guān)系擬合。以FUD7井為例，采用孔隙度-滲透率-柔度因子交會(huì)圖方式分析該方法可行性。圖4為FUD7井頭屯河組上部孔隙度-滲透率-剪切柔度因子交會(huì)圖，由于該對(duì)應(yīng)井段沒有巖心薄片，因此將柔度簡(jiǎn)單劃分為 8段進(jìn)行顯示。可以發(fā)現(xiàn)，整體上單個(gè)孔隙度可能和多個(gè)量級(jí)滲透率存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，孔隙度和滲透率單一線性關(guān)系不明顯；結(jié)合剪切柔度因子來看，剪切柔度因子對(duì)孔隙度-滲透率具有一定區(qū)別但不夠明顯，直接采用硬閾值方法很難實(shí)現(xiàn)區(qū)域劃分。從該井孔隙度-滲透率-巖性交會(huì)圖（見圖5）分析可以發(fā)現(xiàn)，滲透率和孔隙度在不同巖相上分布存在重疊。從剪切柔度因子-滲透率-巖性交會(huì)圖（見圖6）分析可以發(fā)現(xiàn)，柔度和滲透率關(guān)系在不同巖相上也存在重疊，如果不區(qū)分巖相，也很難有效分析柔度因子與滲透率的關(guān)系。由此可以初步可以判定，單純采用柔度因子劃分區(qū)域后進(jìn)行孔隙度-滲透率回歸或者單純采用孔隙度-滲透率經(jīng)驗(yàn)關(guān)系進(jìn)行滲透率預(yù)測(cè)都很難取得好的效果。由于儲(chǔ)集層巖相對(duì)孔隙度-滲透率-剪切柔度因子關(guān)系影響較大，因此本論文擬采用剪切柔度因子與巖相相結(jié)合的滲透率預(yù)測(cè)新方案。

圖4 目標(biāo)工區(qū)FUD7井頭屯河組上部孔隙度-滲透率-剪切柔度因子交會(huì)圖

圖5 目標(biāo)工區(qū)FUD7井頭屯河組上部孔隙度-滲透率-巖性交會(huì)圖

圖6 目標(biāo)工區(qū)FUD7井頭屯河組上部剪切柔度因子-滲透率-巖性交會(huì)圖

2.2 基于剪切柔度因子的多元回歸分析

由以上分析可知，滲透率與孔隙度之間相關(guān)性差，為此嘗試引入其他彈性參數(shù)來改善它們之間的線性回歸關(guān)系，并探討柔度因子對(duì)滲透率預(yù)測(cè)的影響。為了將該方法能應(yīng)用于地震數(shù)據(jù)，筆者選擇縱波速度、縱橫波速度比、剪切柔度因子和孔隙度用于滲透率預(yù)測(cè)（由于密度反演可靠性低，在此不予考慮），進(jìn)行如下幾類測(cè)試：①孔隙度對(duì)滲透率回歸；②孔隙度加剪切柔度因子對(duì)滲透率進(jìn)行多元回歸，然后將剪切柔度因子依次替換為縱波速度、縱橫波速度比，對(duì)滲透率進(jìn)行多元回歸，分析剪切柔度因子對(duì)滲透率回歸的影響；③利用孔隙度、縱波速度、縱橫波速度比對(duì)滲透率進(jìn)行預(yù)測(cè)；④孔隙度、縱波速度、縱橫波速度比和剪切柔度因子對(duì)滲透率進(jìn)行多元回歸預(yù)測(cè)。此處筆者選擇FUD7井作為訓(xùn)練井，F(xiàn)UD6井作為測(cè)試驗(yàn)證井。表1為以上測(cè)試計(jì)算曲線的均方誤差（MSE）和決定系數(shù)（R2），其中決定系數(shù)為相關(guān)系數(shù)的平方，決定系數(shù)越大表示預(yù)測(cè)結(jié)果與真實(shí)結(jié)果相關(guān)程度越高?？梢园l(fā)現(xiàn)，單純采用孔隙度進(jìn)行滲透率預(yù)測(cè)誤差較大，加入縱波速度、縱橫波速度比和剪切柔度因子后可以有效改善預(yù)測(cè)精度，但是剪切柔度因子與孔隙度結(jié)合對(duì)滲透率預(yù)測(cè)精度提高更為明顯（加入剪切柔度因子后預(yù)測(cè)誤差為0.776 5，要小于其他方法計(jì)算結(jié)果）；如果將孔隙度、縱波速度、縱橫波速度比和剪切柔度因子都用于多元回歸誤差最低，預(yù)測(cè)誤差為0.742 1。從以上分析可以得出結(jié)論，即采用彈性參數(shù)、剪切柔度因子多元回歸可以提高滲透率預(yù)測(cè)精度，剪切柔度因子相比縱波速度、縱橫波速度比等常規(guī)彈性參數(shù)對(duì)滲透率更加敏感，對(duì)于提高滲透率預(yù)測(cè)精度意義更大。圖7顯示了以上方法在FUD7井和 FUD6井預(yù)測(cè)的滲透率與真實(shí)滲透率對(duì)比，其中圖7a、圖7b為單純采用孔隙度預(yù)測(cè)滲透率結(jié)果，圖7c、圖7d為孔隙度+剪切柔度因子預(yù)測(cè)滲透率結(jié)果，圖7e、圖7f為孔隙度+縱波速度+橫縱波速度比+剪切柔度因子滲透率預(yù)測(cè)結(jié)果。

進(jìn)一步分析圖7可以發(fā)現(xiàn)，預(yù)測(cè)結(jié)果在部分區(qū)域仍存在較大誤差，分析該誤差段巖相發(fā)現(xiàn)其主要是非儲(chǔ)集層的泥巖段（FUD6井2 320～2 350 m深度段），在泥巖段，滲透率普遍較小，但剪切柔度因子與砂巖段有重疊，這是導(dǎo)致多元回歸存在誤差的主要原因，因此在滲透率預(yù)測(cè)中應(yīng)該考慮巖相變化對(duì)滲透率預(yù)測(cè)的影響。

表1 多元回歸均方誤差及決定系數(shù)統(tǒng)計(jì)

圖7 訓(xùn)練井（FUD7井）和測(cè)試井（FUD6井）滲透率預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)比圖

2.3 基于剪切柔度因子的相控多元回歸分析

在前述實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，筆者對(duì)巖相變化對(duì)滲透率預(yù)測(cè)的影響進(jìn)行了分析，為避免巖相預(yù)測(cè)誤差的影響，先直接利用錄井獲得的真實(shí)巖相。此次仍采用 FUD7井進(jìn)行訓(xùn)練，F(xiàn)UD6井進(jìn)行預(yù)測(cè)。具體步驟為：對(duì)于訓(xùn)練井中不同巖相對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)分別計(jì)算回歸關(guān)系，然后將訓(xùn)練得到的對(duì)應(yīng)巖相回歸關(guān)系應(yīng)用到預(yù)測(cè)井中獲得滲透率預(yù)測(cè)結(jié)果。圖8為僅采用孔隙度進(jìn)行相控訓(xùn)練和預(yù)測(cè)獲得的滲透率與測(cè)井滲透率的對(duì)比圖；圖9為利用孔隙度、縱波速度、縱橫波速度比等 3種參數(shù)進(jìn)行相控回歸訓(xùn)練和預(yù)測(cè)獲得的滲透率和測(cè)井滲透率對(duì)比圖，圖10為利用孔隙度、縱波速度、縱橫波速度比和剪切柔度因子等 4個(gè)參數(shù)進(jìn)行相控回歸訓(xùn)練和預(yù)測(cè)獲得的滲透率與測(cè)井滲透率對(duì)比圖。以上相控滲透率預(yù)測(cè)均方誤差及決定系數(shù)見表1。與前面不分相多元回歸預(yù)測(cè)誤差和決定系數(shù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，相控前后預(yù)測(cè)誤差有不同程度減少，決定系數(shù)有不同程度提高，而且回歸參數(shù)包含剪切柔度因子后，預(yù)測(cè)誤差減少幅度和相關(guān)系數(shù)提高幅度都是最大的，也即巖相控制下的包含彈性參數(shù)和剪切柔度因子的多元回歸是儲(chǔ)集層滲透率預(yù)測(cè)的可行方案。

圖8 僅采用孔隙度進(jìn)行相控訓(xùn)練（FUD7井）和預(yù)測(cè)（FUD6井）獲得的滲透率與測(cè)井滲透率的對(duì)比圖

圖9 采用孔隙度+縱波速度+縱橫波速度比訓(xùn)練（FUD7井）和預(yù)測(cè)（FUD6井）獲得的滲透率與測(cè)井滲透率的對(duì)比圖

圖10 采用孔隙度+縱波速度+縱橫波速度比+剪切柔度因子訓(xùn)練（FUD7井）和預(yù)測(cè)（FUD6井）獲得的滲透率與測(cè)井滲透率的對(duì)比圖

前述分析中所使用的是真實(shí)巖相，但實(shí)際應(yīng)用時(shí)只能通過已知彈性數(shù)據(jù)進(jìn)行巖相劃分。為了評(píng)價(jià)巖相分類誤差對(duì)滲透率預(yù)測(cè)的影響，筆者設(shè)計(jì)如下 3種參數(shù)組合：①孔隙度；②孔隙度+縱波速度+縱橫波速度比；③孔隙度+縱波速度+縱橫波速度比+剪切柔度因子?；?3種參數(shù)組合，利用支持向量機(jī)方法進(jìn)行巖相劃分，在巖相劃分基礎(chǔ)上利用各自參數(shù)組合進(jìn)行相控多元滲透率回歸和預(yù)測(cè)。同樣采用 FUD7井作為訓(xùn)練井，F(xiàn)UD6井作為測(cè)試井。表2為錄井巖相分類基礎(chǔ)上滲透率回歸和預(yù)測(cè)結(jié)果與常規(guī)方法（支持向量機(jī)方法）巖相分類后滲透率回歸和預(yù)測(cè)的誤差對(duì)比。從巖相分類效果看，剪切骨架柔度因子對(duì)巖相劃分的精度影響不大，因此在滲透率預(yù)測(cè)時(shí)可以先采用常規(guī)彈性參數(shù)對(duì)巖相進(jìn)行分類，但前面已經(jīng)指出，巖相分類方法對(duì)結(jié)果影響很大。從滲透率預(yù)測(cè)誤差對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，采用SVM方法獲得的巖相分類精度較低（約70%），此時(shí)無論增加常規(guī)彈性參數(shù)還是剪切柔度因子進(jìn)行訓(xùn)練和預(yù)測(cè)，滲透率預(yù)測(cè)的誤差改善很小（見表2），即巖相劃分精度對(duì)滲透率預(yù)測(cè)精度影響很大。將表2中基于SVM分相的預(yù)測(cè)結(jié)果與表1不分相預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，分相預(yù)測(cè)結(jié)果甚至比不分相時(shí)預(yù)測(cè)結(jié)果誤差更大（FUD6井不分相預(yù)測(cè)誤差為0.935 6，采用SVM分相后預(yù)測(cè)誤差為2.062 7），由此可見，可靠的巖相分類是滲透率預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)，增加縱橫波速度等彈性參數(shù)可以提高巖相劃分精度，但巖相分類方法選擇尤為重要。在高精度巖相劃分的基礎(chǔ)上，增加縱波速度、縱橫波速度比等常規(guī)彈性參數(shù)可以提高相控滲透率預(yù)測(cè)的精度，但不如增加剪切柔度因子效果明顯。

表2 巖相劃分精度對(duì)相控滲透率預(yù)測(cè)的影響

3 地震資料滲透率預(yù)測(cè)

3.1 預(yù)測(cè)過程

經(jīng)過上述分析可以得到利用地震資料進(jìn)行滲透率預(yù)測(cè)的方案：先利用疊前地震反演結(jié)果計(jì)算孔隙度和剪切柔度因子，再利用疊前反演結(jié)果、孔隙度、剪切柔度因子進(jìn)行儲(chǔ)集層巖相劃分，在分類基礎(chǔ)上利用以上幾種屬性進(jìn)行多元回歸，實(shí)現(xiàn)滲透率預(yù)測(cè)。圖11為計(jì)算得到的剪切柔度因子連井剖面，圖12為巖相分類剖面，圖13為對(duì)數(shù)滲透率連井剖面。

圖11 研究工區(qū)頭屯河組下段剪切柔度因子連井剖面

3.2 預(yù)測(cè)效果分析

為了驗(yàn)證上述預(yù)測(cè)方法的有效性，筆者仍以FUD7為訓(xùn)練井，選擇 FUD071井和FUD6井進(jìn)行驗(yàn)證，從剖面與嵌入的測(cè)井滲透率對(duì)比來看，對(duì)數(shù)滲透率符合程度較高（見圖13），預(yù)測(cè)誤差在2個(gè)色標(biāo)以內(nèi)，即滲透率預(yù)測(cè)誤差基本可以控制在1個(gè)數(shù)量級(jí)以內(nèi)。

由圖13可見，F(xiàn)UD7井產(chǎn)油層與FUD071井水層孔隙度高，滲透性好，兩口井間砂體是連通的，因此處于低部位的FUD071井產(chǎn)水，而處于高部位的FUD7井產(chǎn)油，同時(shí)，該套砂體向東高部位逐漸減薄，并尖滅于FUD7井和FUD6井之間，因此FUD6井干層與FUD7井產(chǎn)油層屬于不同期次沉積的砂體。FUD7井低產(chǎn)油層雖然砂體物性好，但由于砂體較薄、分布范圍小，導(dǎo)致產(chǎn)量低。

圖12 研究工區(qū)頭屯河組下段巖相分類連井剖面

圖13 研究工區(qū)頭屯河組下段對(duì)數(shù)滲透率連井剖面

4 結(jié)論

通過測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)滲透率預(yù)測(cè)試驗(yàn)表明，與常規(guī)彈性參數(shù)相比，表征孔隙結(jié)構(gòu)的剪切骨架柔度因子對(duì)滲透率更加敏感，可以更好地用于滲透率預(yù)測(cè)；巖相分類準(zhǔn)確性對(duì)滲透率預(yù)測(cè)精度影響很大，是滲透率預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上形成的基于剪切骨架柔度因子的相控滲透率地震預(yù)測(cè)方法可以將滲透率預(yù)測(cè)精度控制在一個(gè)數(shù)量級(jí)內(nèi)，為利用地震資料開展?jié)B透率空間預(yù)測(cè)提供了一種有效方法。下一步需要研究更高精度的巖相分類方法，以及對(duì)滲透率更加敏感的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)提取方法。

符號(hào)注釋：

MSE——均方誤差，無因次；K——滲透率，10-3μm2；Kd——干巖石體積模量，GPa；Ks——基質(zhì)體積模量，GPa；vp——縱波速度，m/s；vs——橫波速度，m/s；p——體積模量，GPa；R2——決定系數(shù)，無因次；T——算法迭代次數(shù)，無因次；ρ——密度，g/cm3；γ——體骨架柔度因子，無因次；γμ——剪切柔度因子，無因次；φ——孔隙度，%；μ——彈性模量，GPa；μd——干巖石彈性模量，GPa；μs——基質(zhì)彈性模量，GPa。