地震波形指示反演在敖南油田T區(qū)塊黑帝廟油層儲(chǔ)層預(yù)測中的應(yīng)用

王一寒

（大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠，黑龍江大慶163515）

敖南油田黑帝廟油層的油氣資源主要儲(chǔ)集在河道砂、席狀砂等儲(chǔ)層中，儲(chǔ)層砂體厚度薄，分布零散，縱向疊置關(guān)系復(fù)雜，橫向非均質(zhì)性強(qiáng)等特點(diǎn)，同時(shí)受地震資料分辨率的影響，儲(chǔ)層定性定量預(yù)測難度加大。而傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演是一種將隨機(jī)模擬理論和地震反演相結(jié)合的反演方法，由于其結(jié)果存在多解性，而且變差函數(shù)在井位不均勻的情況下很難準(zhǔn)確建立，導(dǎo)致在儲(chǔ)層橫向變化快的地區(qū)預(yù)測精度較低。

地震波形指示反演是在傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來新技術(shù)。該方法充分利用了地震波形的橫向變化。由于地震波形特征和沉積環(huán)境密切相關(guān)，因此利用地震波形橫向變化特征取代變差函數(shù)來表征儲(chǔ)層的空間變化規(guī)律，完全可以反映出沉積要素的影響，實(shí)現(xiàn)相控條件下的隨機(jī)反演，提高高頻成分的確定性。疊前波形指示反演利用道集波形和AVO特征，基于道集波形相似性、AVO特征和空間距離三變量作為指示變量，提取道集特征相似的井作為空間估值樣本，并以統(tǒng)計(jì)的彈性阻抗作為先驗(yàn)信息，應(yīng)用地震波形指示反演得到高精度的疊前彈性參數(shù)反演成果。

本文通過疊加角度優(yōu)選，橫波曲線預(yù)測，儲(chǔ)層敏感參數(shù)計(jì)算，確定了最佳參數(shù)組合——密度與拉梅阻抗，進(jìn)行高分辨率疊前波形指示反演，預(yù)測砂體空間分布，效果較好。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于敖南油田南部，整體上看是一個(gè)向東南傾沒的斜坡，東部緩、西南部陡，西南部和東南部在研究區(qū)邊部發(fā)育小型隆起，從黑帝廟HⅠ1頂面構(gòu)造來看，構(gòu)造深度在-450～-250m之間（圖1）。

圖1 T121-4區(qū)塊HⅠ1頂面構(gòu)造圖

2 疊前波形指示反演

地震波形指示反演是在地震波形特征指導(dǎo)下對反射系數(shù)組合尋優(yōu)的過程，是傳統(tǒng)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)上衍生出的一種新的針對儲(chǔ)層縱向厚度薄、橫向變化快、非均質(zhì)性強(qiáng)的反演方法[1]。該方法的原理認(rèn)為三維地震是分布密集的空間結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，可以揭示沉積環(huán)境和巖性組合的空間變化規(guī)律；該方法的核心算法理論是地震波形指示反演利用地震波形相似性優(yōu)選相關(guān)井樣本，參照樣本空間分布距離和曲線分布特征建立初始模型，代替變差函數(shù)分析空間變異結(jié)構(gòu)，對高頻成分進(jìn)行無偏最優(yōu)估計(jì)。地震波形指示反演地質(zhì)思想是反演結(jié)果在空間上體現(xiàn)了地震相的約束，平面上更符合沉積規(guī)律。

疊前波形指示反演實(shí)現(xiàn)流程為：

①生成角度道集，進(jìn)行部分角度疊加；

②分別提取每個(gè)部分角度疊加體對應(yīng)井旁道子波；

③用地震解釋層位和測井資料作為約束生成彈性阻抗（EI）模型；

④進(jìn)行地震波形指示彈性阻抗反演，得到不同角度的EI結(jié)果；

⑤進(jìn)行計(jì)算，得到縱、橫波阻抗和密度體，進(jìn)而得到其它彈性參數(shù)體[2-3]。

2.1 部分疊加角度分選

疊前反演就是在部分角道集疊加基礎(chǔ)上進(jìn)行的，因此要進(jìn)行角度劃分，確定部分角道集疊加剖面。在實(shí)際處理中，為了能改善AVO道集記錄的信噪比和提高一定的橫向分辨率，可以選擇每個(gè)角度道集中達(dá)到三次或者三次以上覆蓋的記錄做疊加[4-6]。

通過對CRP道集分析認(rèn)為，研究區(qū)黑帝廟油層有效偏移距為90～630m，利用疊前時(shí)間偏移速度建立層速度場，將CRP道集由偏移距域轉(zhuǎn)化為角度域，對應(yīng)目的層段有效入射角范圍在6°～32°。

本次利用AVO響應(yīng)特征來對劃分結(jié)果進(jìn)行監(jiān)控，保證劃分出的部分角道集疊加剖面能夠比較好的體現(xiàn)出與井點(diǎn)一致的AVO響應(yīng)。經(jīng)過對比分析，南242-320井所對應(yīng)的近、中和遠(yuǎn)部分角度疊加剖面信噪比較高，保留了儲(chǔ)層的AVO響應(yīng)特征。這樣確定的角度段，可以使得疊前反演結(jié)果能反映出儲(chǔ)層物性及含流體性的變化。所以最終確定以6°～16°、16°～24°和24°～32°三個(gè)角度道集進(jìn)行疊加，應(yīng)用于疊前反演。

2.2 巖石物理建模及橫波曲線預(yù)測

準(zhǔn)確的橫波測井速度是進(jìn)行疊前彈性參數(shù)反演的必要參數(shù)，但是實(shí)際生產(chǎn)中由于各種原因往往缺乏橫波速度信息，為此橫波速度的估算成為疊前反演的必要步驟。目前橫波估算主要有經(jīng)驗(yàn)公式法、統(tǒng)計(jì)法、直接測定法和巖石物理模型法等技術(shù)方法[7-9]。

經(jīng)驗(yàn)公式法往往精度很低，統(tǒng)計(jì)法需要很多的實(shí)測橫波速度樣本，直接測定法現(xiàn)場條件不允許，而巖石物理模型法不僅具備估算準(zhǔn)確，還綜合考慮各種因素，因此選擇其作為橫波速度估算的方法。本文選取Xu-White法（1996）進(jìn)行橫波速度計(jì)算，該方法結(jié)合Gassmann方程和Kuster-Toksoz方程及差分等有效介質(zhì)理論（DEM）提出了一種利用孔隙度和泥質(zhì)含量估算泥質(zhì)砂巖縱橫波速度。

研究區(qū)黑帝廟油層屬于高孔隙度儲(chǔ)層，固結(jié)程度較低。筆者通過對比多種巖石物理模型，認(rèn)為Pride模型較適合研究區(qū)黑帝廟油層特征，采用該模型進(jìn)行巖石物理建模預(yù)測橫波曲線。由于研究區(qū)內(nèi)黑帝廟油層沒有實(shí)測橫波井，只能利用工區(qū)附近P179-121井作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行參數(shù)測試，最終確定黑帝廟油層骨架和粘土的縱波速度、橫波速度和密度以及巖石的固結(jié)系數(shù)等參數(shù)。預(yù)測的橫波速度曲線與實(shí)測橫波曲線非常接近，相關(guān)系數(shù)大于0.85，能夠滿足疊前反演的精度要求。

2.3 儲(chǔ)層敏感參數(shù)分析與選取

黑帝廟油層厚砂巖具有低速度、低密度、低阻抗、低伽馬、低自然電位和高電阻的特征。薄砂巖與泥巖阻抗值重疊嚴(yán)重，不能反演波阻抗預(yù)測研究區(qū)黑帝廟油層砂巖分布情況。

通過對研究區(qū)黑帝廟油層組砂泥巖的密度、橫波阻抗、縱波阻抗、拉梅阻抗、剪切阻抗及縱橫波速度比等彈性參數(shù)直方圖分析可以看出，密度區(qū)分砂、泥巖能力最好，其次是拉梅阻抗和縱橫波速度比，但都有較大部分重疊。因此單一彈性參數(shù)難以有效區(qū)分砂、泥巖。通過將各彈性參數(shù)交匯分析，密度與拉梅阻抗交匯結(jié)果砂、泥巖重疊最少，且分布較為集中，能夠較好地區(qū)分砂、泥巖。砂巖具有低拉梅阻抗和低密度特征。

3 反演結(jié)果分析

經(jīng)過精細(xì)調(diào)整、優(yōu)化反演關(guān)鍵參數(shù)，疊前波形指示反演可以同時(shí)得到不同的巖石彈性參數(shù)體，如縱波阻抗體、橫波阻抗體、密度體、縱波速度體、橫波速度體、縱橫波速度體、剪切阻抗體和拉梅阻抗體等。厚砂巖表現(xiàn)為低縱波阻抗，薄層以高縱波阻抗為主，橫波阻抗特征與縱波阻抗相同。密度和拉梅阻抗反演縱向分辨率較高，與井上測井解釋結(jié)果吻合的較好。

通過前述儲(chǔ)層敏感彈性參數(shù)分析，認(rèn)為研究區(qū)密度曲線識別儲(chǔ)層最好，其次是拉梅阻抗和縱橫波速度比，但都有較大部分重疊。所以，本次儲(chǔ)層預(yù)測利用疊前反演得到的密度和拉梅阻抗，進(jìn)行體交會(huì)定量預(yù)測儲(chǔ)層分布。

3.1 反演剖面分析

疊前地震波形指示反演密度連井剖面顯示，反演結(jié)果分辨率較高，空間變化自然，與測井解釋結(jié)果吻合較好。拉梅阻抗反演剖面縱向分辨率也較高，空間變化自然，與井上測井解釋結(jié)果吻合的較好，厚層砂巖具有明顯的低拉梅阻抗特征。

3.2 反演平面分析

從疊前反演切片和地震屬性切片對比結(jié)果看，疊前波形指示密度與拉梅阻抗反演切片都能較好地刻畫河道展布形態(tài)，拉梅阻抗切片橫向分辨率更高，河道特征更明顯，連續(xù)性更好，邊界刻畫也更加清晰，與區(qū)域地質(zhì)特征趨勢更相符，更適合研究區(qū)河道砂體刻畫研究（圖2）。

黑Ⅰ1油層各小層河道砂體發(fā)育，連續(xù)性較好；黑Ⅱ油層各小層砂體發(fā)育較零散，連續(xù)性較差。

3.3 后驗(yàn)井預(yù)測符合率分析

圖2 黑Ⅰ1小層疊前疊前拉梅阻抗切片

從前面分析可知，拉梅阻抗與密度交會(huì)可以較好地識別巖性，將疊前反演出拉梅阻抗體和密度體進(jìn)行體交會(huì)，獲得巖性剖面。

巖性剖面與測井解釋成果吻合情況較好（圖3），統(tǒng)計(jì)20口后驗(yàn)井，共發(fā)育2m以上砂巖251層，預(yù)測符合199層，預(yù)測符合率79.3%。

圖3 彈性參數(shù)體交會(huì)預(yù)測巖性分布

4 結(jié)論

（1）近、中和遠(yuǎn)部分角度疊加剖面信噪比較高，保留了儲(chǔ)層的AVO響應(yīng)特征；優(yōu)選了6°～16°、16°～24°和24°～32°三個(gè)角度道集進(jìn)行疊加，應(yīng)用于疊前反演。

（2）運(yùn)用巖石物理模型法對橫波曲線進(jìn)行了預(yù)測，預(yù)測結(jié)果和實(shí)測相關(guān)系數(shù)大于0.85，能夠滿足疊前反演的精度要求。

（3）單一彈性參數(shù)難以有效區(qū)分砂、泥巖，密度與拉梅阻抗交匯結(jié)果顯示砂、泥巖重疊最少，且分布較為集中，能夠較好地區(qū)分砂、泥巖。

（4）疊前波形指示密度與拉梅阻抗反演切片都能較好地刻畫河道展布形態(tài)，拉梅阻抗與密度交會(huì)可以較好地識別巖性，巖性反演剖面與實(shí)鉆井吻合情況較好，預(yù)測符合率達(dá)79.3%。