迭代法建立的低頻模型在儲(chǔ)層反演中的應(yīng)用

王偉， 李炳穎， 黃鑫， 陳易周

(中海石油(中國)有限公司上海分公司，上海 200335)

0 引言

地震記錄頻帶范圍較測井?dāng)?shù)據(jù)窄，缺少低頻和高頻信息，特別是低頻段，由于受到激發(fā)、接收條件的限制，很多地震記錄10 Hz以下的信息都是不準(zhǔn)確的[1-3]。然而，缺失了低頻信息，會(huì)造成速度分析質(zhì)量差、深部地層成像差、反演結(jié)果不穩(wěn)定等不利影響。因此要進(jìn)行儲(chǔ)層精細(xì)描述，必須補(bǔ)全地震低頻信息，而低頻模型的建立就成為確定性反演的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。低頻模型可以通過提高砂體橫向分辨率來提高儲(chǔ)層定量預(yù)測的精度[3-6]。

目前在確定性反演中建立的初始低頻模型大都直接用測井曲線數(shù)據(jù)內(nèi)插而成，但一般會(huì)存在以下常見3大問題： 一是井資料質(zhì)量不高，如井眼垮塌造成的異常段多、井間一致性差等； 二是壓實(shí)作用影響較大，特別是目的層在深層，直接導(dǎo)致模型質(zhì)量差，反演結(jié)果失真； 三是研究區(qū)特殊地質(zhì)情況影響，如火成巖、煤層、鈣質(zhì)層等特殊巖性體，井上直接插值的初始模型不能真實(shí)反映特征巖性體的范圍，儲(chǔ)層預(yù)測出的巖性不準(zhǔn)。因此，建立一個(gè)高質(zhì)量的低頻模型必須處理好每個(gè)環(huán)節(jié)，而針對研究區(qū)特殊地質(zhì)情況影響，本文采用了迭代法建模，在考慮壓實(shí)和特殊巖性的基礎(chǔ)上建立初始模型，然后根據(jù)初始反演的結(jié)果，補(bǔ)充特殊巖性并更新低頻模型，最終進(jìn)行儲(chǔ)層反演得到質(zhì)量較高的儲(chǔ)層精細(xì)描述資料，有效指導(dǎo)了氣田井位部署及優(yōu)化。

1 研究區(qū)概況

W氣田位于東海西湖凹陷中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶南部[7-8](圖1)，構(gòu)造總體表現(xiàn)為被一系列斷層復(fù)雜化的、呈“S”形展布的NNE向大型擠壓反轉(zhuǎn)背斜，平面上可劃分為北斷背斜、南斷背斜和東斷塊3個(gè)局部構(gòu)造，其中W氣田東斷塊為深部勘探及淺層調(diào)整的重要靶區(qū)。東斷塊火成巖和煤系地層較發(fā)育，導(dǎo)致深部地震資料品質(zhì)變差，儲(chǔ)層預(yù)測難度增加。W氣田已鉆遇地層自上而下依次為： 新生界第四系全新統(tǒng)—更新統(tǒng)東海群，新近系上新統(tǒng)三潭組，中新統(tǒng)柳浪組、玉泉組、龍井組，古近系漸新統(tǒng)花港組和始新統(tǒng)平湖組，其中平湖組未穿。目前已發(fā)現(xiàn)的含油氣層段主要集中在漸新統(tǒng)花港組和始新統(tǒng)平湖組[9-10]。本次儲(chǔ)層預(yù)測評價(jià)目的層為深層平湖組，平湖組細(xì)分為P1—P7小層,均屬于低孔低滲甚至特低孔低滲儲(chǔ)層，其地震響應(yīng)較淺層常規(guī)儲(chǔ)層更加復(fù)雜，地震屬性分析存在難度，尋找有效的儲(chǔ)層預(yù)測手段是識(shí)別儲(chǔ)層及含氣性的關(guān)鍵，而低頻建模是研究區(qū)儲(chǔ)層反演的基礎(chǔ)。

圖1 研究區(qū)地理位置[8]

2 迭代法建模

圖2為建立反演低頻模型的工作流程。首先，將測井曲線縱波阻抗、縱橫波速比(VP/VS)及密度進(jìn)行去壓實(shí)處理，迭代去壓實(shí)趨勢后的測井曲線，再利用迭代后曲線進(jìn)行插值建模得到三維體模型，再將壓實(shí)趨勢補(bǔ)充到該三維體模型上，得到最終初始低頻模型； 其次，利用該初始低頻模型進(jìn)行第一次反演，得到縱波阻抗體，然后基于該反演結(jié)果解釋特殊異常體，因特殊巖性體與其他巖性在縱波阻抗上存在明顯差異，可以在三維空間中雕刻出其展布范圍，進(jìn)而更新原始低頻模型，進(jìn)行第二次反演。以此類推，直到建立一個(gè)穩(wěn)定、可靠、準(zhǔn)確的帶有壓實(shí)趨勢及異常體的反演低頻模型。

圖2 用迭代法建立低頻模型的流程

3 應(yīng)用及效果

3.1 建立初始模型

因研究區(qū)構(gòu)造特征復(fù)雜，首先需建立符合構(gòu)造和沉積特征、能基本反映研究區(qū)地層層序關(guān)系的地質(zhì)框架模型，以此來約束反演低頻模型。儲(chǔ)層沉積穩(wěn)定地區(qū)，地層繼承關(guān)系一般選擇頂?shù)灼叫薪佑|模式，再依據(jù)地震解釋層位和斷層在空間上的接觸關(guān)系，搭建一個(gè)能反映研究區(qū)的地質(zhì)框架模型(圖3)，最后，在地質(zhì)格架內(nèi)對測井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行空間插值。

圖3 氣田地質(zhì)框架模型

在建立反演低頻模型過程中，需考慮本地區(qū)強(qiáng)烈的壓實(shí)趨勢和特殊巖性體。地層壓實(shí)造成斷層上下盤相同地層的阻抗值不同，而且火成巖不均勻分布，井插值方法有其局限性，所以在建模時(shí)利用井上波阻抗曲線擬合出研究區(qū)的壓實(shí)趨勢(圖4)，隨埋深增大，波阻抗值逐漸增大。

對測井曲線進(jìn)行去壓實(shí)和剔除火成巖等特殊巖性處理后，基于地質(zhì)框架模型再次進(jìn)行井插值并建立模型(圖5)，最后補(bǔ)充研究區(qū)壓實(shí)趨勢，建立第一輪反演所需的初始低頻模型(圖6)。初始低頻模型充分考慮了地層壓實(shí)和特殊巖性的影響。

圖4 氣田壓實(shí)趨勢

圖5 去壓實(shí)后井插值模型

圖6 縱波阻抗的初始低頻模型

3.2 低頻模型迭代優(yōu)化

基于巖石物理分析[11](圖7)，在初始模型得到縱波阻抗反演體上對火成巖異常體進(jìn)行解釋?；鸪蓭r的彈性參數(shù)特征表現(xiàn)為極高阻抗，能夠與其他巖性很好區(qū)分，所以利用反演得到的縱波阻抗就可以很好地識(shí)別火山巖，取縱波阻抗門檻值13 kg·m-3·m·s-1為限，阻抗大于該門檻值的數(shù)據(jù)均為火成巖的反映?；诨鸪蓭r的巖石物理特征在三維空間中雕刻出相應(yīng)高阻抗特征的展布范圍(圖8)，該套火成巖主要發(fā)育在研究區(qū)的東南部，斷層上升盤，縱向上主要發(fā)育在平湖組P4層?；诮忉尳Y(jié)果對原始低頻模型進(jìn)行更新，進(jìn)行下一輪反演，最終迭代出最佳的縱波阻抗低頻模型(圖9)。

圖7 研究區(qū)巖石物理量圖

圖8 火成巖連井剖面

圖9 縱波阻抗的最終低頻模型

構(gòu)建的低頻模型主要針對反演絕對波阻抗模型中頻率為0～10 Hz部分的信息[12-14]，在研究中，利用上述的流程建立縱波阻抗低頻模型。另外，由于疊前反演需要3個(gè)反演低頻模型： 縱波阻抗、VP/VS和密度[15-17]，因而利用去壓實(shí)趨勢的方法建立了VP/VS及密度低頻模型。圖10為最終的反演低頻模型(進(jìn)行10 Hz低通濾波)。

圖10 最終低頻模型

3.3 模型應(yīng)用效果

圖11、圖12為利用初始模型反演及最終低頻模型疊前反演得到的縱波阻抗聯(lián)井剖面。利用優(yōu)化后的低頻模型得出的反演剖面中火成巖的阻抗特征表現(xiàn)更加明顯，細(xì)節(jié)更加豐富，與井點(diǎn)阻抗的變化趨勢更加吻合。圖13、圖14為利用初始模型反演及最終低頻模型疊前反演得到的VP/VS反演剖面，優(yōu)化后的低頻得出的反演剖面信噪比更高，分辨率明顯提高，而且與實(shí)鉆井上巖性更吻合，低VP/VS值表示砂巖，與低伽馬值對應(yīng)。

圖11 初始低頻反演縱波阻抗連井剖面

圖12 最終低頻反演縱波阻抗連井剖面

圖13 初始低頻反演VP/VS連井剖面

圖14 最終低頻反演VP/VS連井剖面

根據(jù)儲(chǔ)層評價(jià)結(jié)果，對W10水平井井位進(jìn)行了優(yōu)化(圖15)。圖中背景為P1儲(chǔ)層段VP/VS平面圖。紫色線為原設(shè)計(jì)開發(fā)井軌跡。靶點(diǎn)1原為P1層設(shè)計(jì)位置，藍(lán)色實(shí)線為優(yōu)化后水平井軌跡； 靶點(diǎn)2為優(yōu)化后P1層位置。從本次反演結(jié)果分析，原設(shè)計(jì)井位水平段的儲(chǔ)層發(fā)育較差，風(fēng)險(xiǎn)較大，故根據(jù)儲(chǔ)層預(yù)測結(jié)果，結(jié)合地質(zhì)認(rèn)識(shí)，對原水平井井軌跡進(jìn)行了優(yōu)化。W10井實(shí)鉆表明，優(yōu)化后的水平段鉆遇了較好的儲(chǔ)層，砂巖鉆遇率高達(dá)90%以上，從而降低了開發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)了該氣田經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)的目的。

圖15 W10水平井井位優(yōu)化圖

4 結(jié)論

(1)選擇合適的低頻建模方法是改善反演質(zhì)量的關(guān)鍵，常規(guī)的測井曲線內(nèi)插低通濾波建模方法難以表征復(fù)雜地質(zhì)背景下的低頻模型，利用迭代建模法可以建立準(zhǔn)確反映不同巖性(包含火山巖)的反演低頻模型，剔除特殊巖性對反演質(zhì)量的影響。

(2)對比常規(guī)低頻建模法和迭代建模法反演的結(jié)果得出，改進(jìn)后的迭代建模方法明顯提高了反演效果，充分提供了儲(chǔ)層精細(xì)描述的資料基礎(chǔ)，有效指導(dǎo)了氣田井位部署及優(yōu)化。迭代法建低頻模型為復(fù)雜地質(zhì)背景地區(qū)儲(chǔ)層預(yù)測提供了一種新的有效建模方法。