曲線重構(gòu)技術(shù)在煤系地層地震反演中的應(yīng)用

楊爽 霍晗勇 董旭光

摘?要： 地震反演是了解工區(qū)地質(zhì)構(gòu)造的有力手段之一，然而當(dāng)實際井曲線的信息不足以支撐地震反演對于波阻抗差異的要求時，就需要曲線重構(gòu)來改善儲層預(yù)測的誤差，提高儲層與圍巖之間的物性差異，使砂體展布更加直觀可靠。而改善后的地震反演結(jié)果可以更好的識別地層的巖性變化、煤體物性差異，這對于煤層氣勘探有著不容忽視的重要意義。

關(guān)鍵詞： 儲層預(yù)測;地震反演;曲線重構(gòu);小波分解

【中圖分類號】P631.44?【文獻標識碼】A?【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.34.159

1?引言

在煤層氣勘探中，煤層既是儲集層又是生氣層，煤層的頂?shù)装鍘r性對于煤層氣的儲集具有重要意義。通常我們對于三維地震數(shù)據(jù)均是利用反演來尋找儲層，但是對于煤層來說儲層和圍巖的實測曲線差異不大，有部分重疊區(qū)域，無法直接利用波阻抗數(shù)據(jù)體進行儲層的精細預(yù)測。因此，本文中提出了利用曲線重構(gòu)技術(shù)改善波阻抗反演結(jié)果，使其能夠更加準確地識別出煤儲層以及其他相應(yīng)的巖性類型。

2?方法

2.1?曲線重構(gòu)的基本原理

常規(guī)的曲線重構(gòu)方法主要有兩種：一種是通過經(jīng)驗公式計算波阻抗曲線，例如Faust公式、Archie公式、Gardner公式等;另一種是通過數(shù)理統(tǒng)計和回歸，利用交匯分析特征曲線與實際波阻抗曲線之間的線性關(guān)系，將特征曲線映射到波阻抗曲線上。相較于前者，后者得到的波阻抗數(shù)據(jù)體靈活性更強，更加接近真實地層情況，通過對自然電位、自然伽馬、密度曲線的特征分析，對波阻抗曲線進行重構(gòu)，可以給該曲線附上更多的巖性以及物性信息，在一定程度上引入了地層巖性含油性屬性，即為反演提供了先驗信息。首先通過交匯圖分析找到對于巖性最為敏感的特征曲線;將特征曲線與已有的波阻抗曲線融合，形成具有與原波阻抗曲線有相同變化趨勢的新曲線;將新曲線中的高頻信息利用小波分解提取出來;最后將這些高頻信息與原始波阻抗數(shù)據(jù)體相融合，形成最終的數(shù)據(jù)體。此時該數(shù)據(jù)體即可以反映波阻抗的變化，又包含有反映巖性差異的特征，除了可以保證忠于原始數(shù)據(jù)，又進一步融合了儲層巖性物性等測井信息。

2.2?測井曲線標準化

本次試驗全部采用數(shù)字測井，由于工區(qū)內(nèi)并不存在大的斷層以及特殊的地質(zhì)構(gòu)造，因此地層沉積較穩(wěn)定，自然伽馬曲線中包含著大量的沉積信息。自然伽馬曲線不僅可以揭示巖性粒度變化，還可以精細描述沉積微相特征。目的層變質(zhì)程度較低，相對于圍巖來說，煤層具有低密度、中高電阻率、低伽馬值特征，物性差異非常明顯。在散射伽馬和視電阻率曲線上呈現(xiàn)高幅值，在天然伽馬曲線上呈現(xiàn)低幅值多為煤層的分界面。

為了避免環(huán)境因素以及儀器刻度對于測井?dāng)?shù)據(jù)的影響，需要對測井曲線進行標準化。利用直方圖平移法對密度、聲波、中子等曲線進行標準化。分析全工區(qū)內(nèi)的所有井，選擇測井曲線特征與真實巖層巖性響應(yīng)最好井位作為標準井，其他的井以此進行標準化處理。

2.3?新曲線重構(gòu)

根據(jù)實際測井?dāng)?shù)據(jù)與鉆井取心資料對比，巖性與物性之間有良好的線性關(guān)系，根據(jù)交匯結(jié)果分析可知散射伽馬曲線對于巖性的敏感度最好。相較于經(jīng)過約束稀疏脈沖反演之后的波阻抗數(shù)據(jù)體，散射伽馬更能區(qū)分出各類不同儲層。因此需要對波阻抗曲線進行重構(gòu)，將散射伽馬這一特征曲線的巖性信息融合到具有波阻抗量綱的新曲線中。

利用小波頻率分解技術(shù)，對散射伽馬進行頻率分解以及低頻信息提取。因為散射伽馬曲線對于巖性的敏感度較為突出，從交匯圖中可以分析得到巖性的粒度隨著散射伽馬值增大而逐漸減小，巖性由礫到砂再到泥。將該特征曲線的低頻信息與波阻抗曲線融合，賦予其識別巖性的趨勢變化。與原始曲線相比，重構(gòu)曲線在特征曲線所顯示的巖性突變處，幅值會有大幅度的變化，其余位置則保持原有幅度不變，實現(xiàn)了不改變實際情況又可以識別巖性變化，在儲層特征處更為突出的目的。

3?結(jié)果

利用原始波阻抗曲線的低頻信息與對巖性較為敏感的散射伽馬曲線的高頻信息進行曲線重構(gòu)，得到新的與原始波阻抗曲線量綱一致的曲線。從測井曲線出發(fā)，以層位和井分層為約束，根據(jù)測井?dāng)?shù)據(jù)沿層進行內(nèi)插和外推，產(chǎn)生一個平滑且閉合的初始波阻抗模型。在此基礎(chǔ)上選定時窗，采用基于模型的方法進行反演。對反演結(jié)果進行分析，反復(fù)調(diào)整參數(shù)，并多次反演，使得最終的反演結(jié)果更加接近真實情況。利用煤層在波阻抗上表現(xiàn)為異常低值，針對剩余的砂泥巖混合體，從而區(qū)分砂巖和泥巖，實現(xiàn)了煤層頂?shù)装鍘r性的準確預(yù)測。

通過對重構(gòu)的測井曲線進行波阻抗反演，與原始測井曲線進行對比，反演過程中的質(zhì)量控制比較好，在沒有進行曲線重構(gòu)反演得到的數(shù)據(jù)體顏色漸變存在誤差，而曲線改善后，很大程度上避免了該問題的產(chǎn)生，同時波阻抗數(shù)據(jù)體已基本能夠反映出研究區(qū)地層的特征變化，經(jīng)過曲線重構(gòu)之后的波阻抗反演剖面與地震數(shù)據(jù)吻合度較高。由現(xiàn)有資料表明，砂巖相較于礫巖波阻抗值較大，根據(jù)此信息進行層位追蹤，沿層提取屬性平面圖，進行頂?shù)装鍘r性預(yù)測，可以大致確定出砂體分布情況，這對儲層分析起到了指導(dǎo)意義。

4?結(jié)論

由于散射伽馬對于巖性的敏感度較高，因此將該曲線的高頻信息與原始波阻抗數(shù)據(jù)體的低頻趨勢融合起來，構(gòu)成新的波阻抗數(shù)據(jù)體。這樣一來保留了原始的地層地質(zhì)信息，同時有利于砂泥巖的識別。將已有的波阻抗曲線進行重構(gòu)后進行約束稀疏脈沖反演，還可以有效的解決反演數(shù)據(jù)體與已知測井曲線數(shù)值差異較大的問題，大大減少了反演結(jié)果與實際情況不匹配問題的產(chǎn)生。

參考文獻

[1]?秦勇.中國高煤級煤的顯微巖石學(xué)特征及結(jié)構(gòu)演化[D].中國礦業(yè)大學(xué)，1992.

[2]?傅雪海，秦勇.多相介質(zhì)煤層氣儲層滲透率預(yù)測理論與方法[M].中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

[3]?邵林海.基于三維地震資料的煤層氣富集區(qū)預(yù)測[D].西北大學(xué)，2016.

[4]?于文芹，鄧葆玲，周小鷹.巖性指示曲線重構(gòu)及其在儲層預(yù)測中的應(yīng)用[J].石油物探，2006，45（5）：482-486.

[5]?楊少虎，黃玉生，彭文緒，等.聲波重構(gòu)技術(shù)在儲層反演中的應(yīng)用[J].石油地球物理勘探，2006，41（2）：171-176.