地震波形指示反演在深層儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中的應(yīng)用
——以L64 井區(qū)湖底扇預(yù)測(cè)為例

王 海

（中國(guó)石化勝利油田魯明油氣勘探開發(fā)有限公司，山東 東營(yíng)257000）

隨著油田勘探工作的不斷深入，深層油氣勘探增儲(chǔ)能力逐步提升， 儲(chǔ)層描述技術(shù)也不斷完善，但深層儲(chǔ)層受到埋深大的影響存在地震資料品質(zhì)差，砂泥巖壓實(shí)作用大速度不易區(qū)分等問題，這些都導(dǎo)致儲(chǔ)層“定性”、“定量”預(yù)測(cè)難度增大。 目前深儲(chǔ)層描述的地球物理手段主要?dú)w為疊前、疊后兩類。 鐘俊義通過對(duì)均方根振幅、最大頻率等地震屬性提取及優(yōu)選，對(duì)安棚深儲(chǔ)層進(jìn)行了定性描述，取得了良好的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)效果［1］；李宗杰、張會(huì)卿、周宗良等通過疊后地震資料拓頻處理，進(jìn)行屬性分析及地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)隨機(jī)反演， 對(duì)反演數(shù)據(jù)體進(jìn)行砂體展布刻畫，取得良好應(yīng)用效果［2-4］；葉泰然利用多波勘探優(yōu)勢(shì)，開展縱波及轉(zhuǎn)換橫波聯(lián)合反演，首選開展巖石物理參數(shù)敏感性研究，進(jìn)而優(yōu)選泊松比、縱波阻抗參數(shù)可以識(shí)別目標(biāo)砂體，最終得到泊松比和縱波阻抗反演體［5］；李愛山、高剛、劉建輝等通過疊前多參數(shù)優(yōu)選并反演目標(biāo)儲(chǔ)層，取得相比較疊后反演更優(yōu)的儲(chǔ)層描述結(jié)果［6-8］。

地震屬性提取、聚類分析等是儲(chǔ)層預(yù)測(cè)主要的“定性手段”，但是由于沒有實(shí)鉆井參與計(jì)算，無法對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行“定量”描述；多波多分量聯(lián)合反演技術(shù)受限于采集工區(qū)少的影響， 目前多為實(shí)驗(yàn)性研究；疊前反演技術(shù)由于有了橫波資料相比較疊后反演在地震信息上更豐富， 但疊前反演對(duì)地震道集質(zhì)量、反演算法要求高，實(shí)現(xiàn)難度大；稀疏脈沖反演、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演等疊后反演技術(shù)往往不能夠很好的對(duì)深層儲(chǔ)層進(jìn)行識(shí)別［9］。相比上述技術(shù)，地震波形指示反演是近年來發(fā)展起來的一種地震反演技術(shù)，算法核心是將地震數(shù)據(jù)體高頻段的波形信息代替變差函數(shù)，這樣使得反演流程及結(jié)果體現(xiàn)出“相控”的概念，較常規(guī)疊后隨機(jī)反演能夠有效提升儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的縱向分辨率及橫向精度。 當(dāng)前地震波形指示反演在薄儲(chǔ)層預(yù)測(cè)得到了廣泛的應(yīng)用，取得了相比較常規(guī)反演更好的效果［10-13］，但在深層薄儲(chǔ)層預(yù)測(cè)應(yīng)用相對(duì)較少［14］。 本文嘗試對(duì)L64井區(qū)深層湖底扇進(jìn)行地震波形指示反演應(yīng)用，并且通過增加井曲線優(yōu)選及曲線重構(gòu)技術(shù)，在扇體形態(tài)、規(guī)模及演化規(guī)律上都取得了良好的反演預(yù)測(cè)效果，證實(shí)了該反演方法在深儲(chǔ)層預(yù)測(cè)，特別是在深儲(chǔ)層縱、橫向分辨率提升上的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

1 深層儲(chǔ)層標(biāo)準(zhǔn)定義

受到目標(biāo)儲(chǔ)層層系不同、地溫梯度不同等多因素影響，國(guó)內(nèi)對(duì)深儲(chǔ)層沒有統(tǒng)一定義標(biāo)準(zhǔn)。

按照東西部區(qū)域劃分，中國(guó)油氣勘探將東部地區(qū)埋深3 500～4 500 m定義為深層， 大于4 500 m為超深層， 西部地區(qū)將埋深4 500～6 000 m定義為深層，大于6000 m定義為超深層；石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DZ/T 0217-2005《石油天然氣儲(chǔ)量計(jì)算規(guī)范》對(duì)東西部深層的劃分統(tǒng)一為3 500～4 500 m， 大于4 500 m均稱之為超深層［15］。 本文技術(shù)方法實(shí)驗(yàn)區(qū)域位于濟(jì)陽坳陷東營(yíng)凹陷，參照中國(guó)石油勘探對(duì)東部地區(qū)深層定義以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)深層的定義，L64井區(qū)目的層埋深大于3 700 m，屬于深層儲(chǔ)層。

2 波形指示反演原理及優(yōu)勢(shì)

地震波形指示反演算法基礎(chǔ)是地震波的波形信息， 整個(gè)反演是一個(gè)反射系數(shù)尋優(yōu)組合的過程，相比較傳統(tǒng)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演， 該算法在縱向厚度薄、橫向變化快、非均質(zhì)性強(qiáng)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)上更有優(yōu)勢(shì)。算法理論基礎(chǔ)是地震數(shù)據(jù)體在空間上密集分布的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)體，反映的是地下沉積特征和巖性組合特征的空間變化。 算法的理論核心是借助不同地震道地震波形信息相似性優(yōu)選出井樣本，按照樣本空間分布距離和井曲線特征建立地質(zhì)模型，這一過程取代傳統(tǒng)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演算法中的變差函數(shù)分析空間變異結(jié)構(gòu)，同時(shí)對(duì)地震體高頻部分進(jìn)行無偏最優(yōu)估計(jì)。 地震波形指示反演結(jié)果在空間受到地震相的約束使得平面上更符合地質(zhì)沉積規(guī)律，很好的體現(xiàn)出“相控”的思想。 （圖1）。

圖1 樣本統(tǒng)計(jì)示意

深儲(chǔ)層預(yù)測(cè)往往存在如下問題：受到壓實(shí)埋深影響，砂泥速度接近，波阻抗差異??；深層地震資料信噪比低、縱向分辨率低，無法滿足深層尤其是深層薄儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度要求； 深儲(chǔ)層往往實(shí)鉆井?dāng)?shù)少，分布零散，不易開展精確的儲(chǔ)層反演。

地震波形指示反演技術(shù)優(yōu)勢(shì)可以很好應(yīng)用在深儲(chǔ)層： 由于用地震信息對(duì)井信息進(jìn)行高頻模擬，最大程度上提高了反演結(jié)果的信噪比；在地震高頻段使用波形信息代替?zhèn)鹘y(tǒng)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演里的變差函數(shù)， 使得目標(biāo)儲(chǔ)層在提高縱向分辨率的同時(shí)，在橫向分辨率上也得到了很好的提升，這樣就對(duì)平面地質(zhì)沉積規(guī)律吻合度更高；反演算法對(duì)井位分布位置無要求，增加了反演目標(biāo)的適用面。

3 深層湖底扇反演實(shí)例

3.1 工區(qū)概況

L64區(qū)塊處于濟(jì)陽坳陷東營(yíng)凹陷的東部， 屬于東營(yíng)凹陷的一個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元——青南洼陷，區(qū)塊東部為青東凹陷，西部為牛莊洼陷，北部為青坨子凸起，南臨廣饒凸起。 該區(qū)L64井目的層沙四上純上6段， 試油3 789～3 798 m， 獲油5.2 t/d， 綜合含水22.9%。 目的層巖性主要為深灰色泥巖及白云質(zhì)泥巖、灰色白云質(zhì)粉砂巖、褐色細(xì)砂巖，砂巖類型為巖屑長(zhǎng)石砂巖，分選中等，可見泥礫、重荷模、沖刷面，反遞變，分析該段為深水濁積扇沉積（圖2）。 結(jié)合該區(qū)地質(zhì)特點(diǎn)， 開展儲(chǔ)層預(yù)測(cè)存在以下三個(gè)難點(diǎn)：一是儲(chǔ)層埋深大導(dǎo)致砂泥巖受到壓實(shí)作用速度差異小，波阻抗不易區(qū)分；二是目標(biāo)儲(chǔ)層厚度薄，地震資料縱向分辨率低（目的層主頻23 Hz，縱向分辨率40 m）不能直接識(shí)別10 m目標(biāo)儲(chǔ)層；三是湖底扇體存在由湖底向湖岸厚度減薄特點(diǎn)，精確反演儲(chǔ)層平面厚度變化難度大。 為更好的“定性”、“定量”識(shí)別扇體，借助地震波形指示反演技術(shù)在儲(chǔ)層縱向及橫向識(shí)別能力強(qiáng)的算法優(yōu)勢(shì)，在該區(qū)嘗試對(duì)深薄湖底扇儲(chǔ)層進(jìn)行預(yù)測(cè)。

圖2 L64井單井相分析綜合柱狀圖

3.2 L64井區(qū)波形指示反演可行性分析

波形指示反演精度往往取決于地震資料品質(zhì)、參與運(yùn)算井?dāng)?shù)、巖石物理基礎(chǔ)等。 L64井區(qū)存在以下兩個(gè)問題：L64井區(qū)只有一口探井，無法滿足反演對(duì)井?dāng)?shù)及井的分布盡可能分布在多個(gè)不同沉積相帶的要求；L64井及周邊井砂泥巖波阻抗不易區(qū)分。 下步需要開展井樣本點(diǎn)優(yōu)選及波阻抗曲線重構(gòu)。

3.2.1 井樣本點(diǎn)優(yōu)選

通過巖心觀察，L64井區(qū)發(fā)育深層湖底扇，其東部L87井區(qū)發(fā)育近岸水下扇，西部L78井區(qū)同樣發(fā)育近岸水下扇。 為更好的刻畫L64井區(qū)湖底扇體展布，同時(shí)補(bǔ)充L64井區(qū)井少的問題， 反演過程中在工區(qū)東西兩側(cè)各選取了5口井參與運(yùn)算， 保證了足夠井?dāng)?shù)，也保證了多沉積相帶均有井參與，提高了反演的精確程度。

3.2.2 波阻抗曲線重構(gòu)

通過巖石物理分析，L64井區(qū)深層湖底扇受埋深大影響， 砂泥巖儲(chǔ)層在壓實(shí)作用下速度差異變小，波阻抗不易區(qū)分，為提高反演結(jié)果對(duì)深儲(chǔ)層識(shí)別精度，需對(duì)該區(qū)首先進(jìn)行曲線重構(gòu)。 自然電位、自然伽馬等曲線雖然和地震資料沒有直接對(duì)應(yīng)關(guān)系，但是卻能很好反映地層的巖性。 將這些曲線與速度類曲線進(jìn)行重構(gòu)反演，相當(dāng)于在反演中加入了地質(zhì)先驗(yàn)信息的控制，能夠達(dá)到更有效“定量”識(shí)別儲(chǔ)層的目的［16］。

L64井區(qū)測(cè)井曲線重構(gòu)低頻信息由縱波阻抗獲取，高頻信息由對(duì)砂泥巖儲(chǔ)層識(shí)別敏感的自然電位曲線獲取。 根據(jù)該區(qū)地震資料品質(zhì)特征，地震最大有效頻率設(shè)定為60 Hz， 即60 Hz以下由縱波阻抗提供信息，60 Hz以上由自然電位提供信息。 這樣最終得到的重構(gòu)曲線既能反映地層的速度變化，又能反映巖性的細(xì)微差別。 圖3為重構(gòu)前后目的層段波阻抗分布直方圖，重構(gòu)前砂巖波阻抗高值，泥巖低值，但重合面積大，最終可導(dǎo)致反演結(jié)果不能很好區(qū)分砂泥巖； 重構(gòu)后波阻抗對(duì)砂泥巖區(qū)分相對(duì)明顯，更有利提升反演結(jié)果對(duì)儲(chǔ)層識(shí)別精度。

圖3 L64井區(qū)波阻抗及重構(gòu)波阻抗直方圖

3.3 反演效果分析

通過對(duì)全區(qū)參與反演井進(jìn)行重構(gòu)波阻抗直方圖綜合分析，反演砂泥巖門檻值為1 003 g/（cm2·s）。由于重構(gòu)曲線對(duì)砂泥巖區(qū)分仍存在重合區(qū)域，對(duì)反演門檻值附近選取漸變過渡色，反演結(jié)果大于1 003 g/（cm2·s）為砂巖儲(chǔ)層為主，低于1 003 g/（cm2·s）則為泥巖為主。 圖4所示過L64井-L871井近西東向地震波形指示反演剖面， 井旁曲線為自然電位曲線，通過反演剖面可以得出： 在L64與L871井之間沙四上純上6段發(fā)育上下兩套儲(chǔ)層，下邊一套為L(zhǎng)64井出油砂體，同時(shí)反演得到的兩套儲(chǔ)層均呈現(xiàn)出在構(gòu)造最深處砂體最厚，向周緣逐漸減薄趨勢(shì)。 圖5為近東西向地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演剖面，采用與波形指示反演相同色標(biāo)、相同軟件顯示，可以發(fā)現(xiàn)其縱向分辨率相對(duì)較低， 同時(shí)由于參數(shù)設(shè)定追求縱向高分辨率，在L871井東部出現(xiàn)了橫向儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的間斷失真。 兩組地震反演剖面一定程度上表明了地震波形指示反演在深薄儲(chǔ)層預(yù)測(cè)上的優(yōu)勢(shì)。

圖4 過L64井-L87井近西東向波形指示反演剖面

圖5 過L64井-L87井近西東向地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演剖面

為更好識(shí)別反演體平面效果，將反演得到的兩套砂體自下至上進(jìn)行地層切片。 圖6為圖7中不同切片縱向所在位置示意圖。 通過切片（圖7）可以得出：L64井區(qū)發(fā)育湖底扇， 切片得到的扇體平面從無到有的演化符合地質(zhì)沉積規(guī)律。 通過反演剖面及反演切片綜合分析得出以下結(jié)論：L64井東部沙四上純上6段存在兩套由北部隆起滑塌入湖形成的扇體，其滑塌溝道及扇體形態(tài)特征清晰，扇體發(fā)育演化符合沉積規(guī)律，為有利井位論證部署區(qū)帶；L64井區(qū)深層薄湖底扇體的預(yù)測(cè)表明地震波形指示反演基于自身算法的優(yōu)勢(shì)可以很好的對(duì)深層、薄層儲(chǔ)層進(jìn)行預(yù)測(cè)。

圖6 波形指示反演體地層切片位置示意

圖7 反演L64井出油砂體自下至上地層切片

4 結(jié)論

通過地震波形指示反演技術(shù)在L64井區(qū)深薄湖底扇體預(yù)測(cè)中的應(yīng)用，得到以下認(rèn)識(shí)：

（1）地震波形指示反演將地震波形信息代替?zhèn)鹘y(tǒng)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演中的變差函數(shù)在地震高頻段進(jìn)行反演計(jì)算，很好的體現(xiàn)了“沉積相控”概念，是一種新的針對(duì)儲(chǔ)層厚度小、橫向變化快、非均質(zhì)性強(qiáng)的井震結(jié)合反演方法，對(duì)深、薄儲(chǔ)層預(yù)測(cè)存在技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

（2）深層目標(biāo)受埋深大影響，砂泥巖在壓實(shí)作用下速度差異變小，波阻抗不易區(qū)分，導(dǎo)致地震波阻抗反演結(jié)果不能很好反映儲(chǔ)層巖性，可將自然電位、伽馬等巖性敏感曲線與速度類曲線進(jìn)行重構(gòu)地震波形指示反演，達(dá)到有效“定量”識(shí)別儲(chǔ)層的目的。