基于地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演技術(shù)的W油田濁積砂體描述

楊國杰

（中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東東營 257000）

W 油田沙三下段油藏類型以巖性油藏為主，隨著油田的不斷勘探開發(fā)，油水矛盾問題越來越嚴(yán)重，儲層的預(yù)測與描述已成為W 油田下步勘探開發(fā)必須要解決的關(guān)鍵問題。W 油田沙三下儲層類型為大型三角洲前緣的滑塌濁積砂體，砂體厚度薄、連續(xù)性差，不同期次砂體間的垂向疊置、橫向接觸等關(guān)系復(fù)雜，地震資料難以有效刻畫砂體邊界。

隨著勘探程度提高，面臨的勘探對象逐漸變?yōu)殡[蔽性強(qiáng)的薄層砂體及砂泥巖的薄互層，常規(guī)地震反演技術(shù)的適用性大大降低。地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演作為一種地震資料和測井資料有機(jī)結(jié)合高分辨的儲層預(yù)測方法，受到越來越多的關(guān)注和應(yīng)用。地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演于20 世紀(jì)90 年代由Bortoli、Haas 和Dubrule（1994）等提出，并由Dubrule（1998）等和Rothman（1998）等發(fā)展。隨著油氣勘探開發(fā)的需求越來越迫切，加之計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的快速發(fā)展，該方法在近年來的應(yīng)用更加廣泛。蔡偉祥、沈洪濤、朱可丹、王雅春等利用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演方法預(yù)測薄儲層[1-5]，取得了較好的應(yīng)用效果。但是地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演也存在一定的適用性，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)很高的縱向分辨率，但是與此同時(shí)會(huì)損失橫向分辨率，降低儲層的橫向識別能力[6]。

為了更好的綜合利用地震資料和鉆井資料在提高縱向分辨率的同時(shí)保護(hù)橫向分辨率不受損失，從而精準(zhǔn)識別砂體邊界，研究通過改進(jìn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演的流程，優(yōu)化關(guān)鍵參數(shù)，使反演結(jié)果在提高與地震資料和鉆井資料吻合程度的條件下，對砂體間關(guān)系和橫向分布進(jìn)行了預(yù)測和識別，為研究區(qū)巖性油藏的勘探開發(fā)提供了重要的依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

W 油田位于濟(jì)陽坳陷沾化凹陷東北部的孤北洼陷內(nèi)，主力含油層段為沙河街組三段下亞段的Ⅰ油層組，埋深在3 100～3 450 m。沙三下亞段沉積時(shí)期物源主要來自南部的孤島潛山，儲層類型主要是夾于湖相泥巖中的透鏡狀濁積砂體，砂體被巨厚的湖相生油巖包圍，形成了極為有利的巖性圈閉及油氣聚集條件，油藏類型為受斷層控制的構(gòu)造巖性油藏，儲層發(fā)育程度控制著W 油田的成藏規(guī)模。

z66 區(qū)塊位于W 油田的北部，該區(qū)塊油層多以Ⅰ油組為主，為W 洼陷形成晚期沉積的濁積砂體。W 洼陷形成晚期，孤島凸起北斜坡提供充足的物源，近物源處發(fā)育扇三角洲沉積，遠(yuǎn)物源處的z66 塊發(fā)育大面積的滑塌濁積砂體沉積[7]。由于物源主要來自南部，因此在東西方向廣泛存在砂體尖滅現(xiàn)象。砂體單層厚度在3～10 m，巖性以淺灰、灰白色中砂巖、粉細(xì)砂巖為主，成分以長石為主，石英次之。物性較好，平均孔隙度為17.4%，平均滲透率為184.2 mD。該區(qū)地震資料較好，信噪比較高，目的層段頻帶寬度為15～50 Hz，主頻為25 Hz，相對較低。

2 儲層地震反射特征

z66 塊是一個(gè)油氣富集、高勘探程度的含油氣構(gòu)造單元，探井密度較高。由于濁積砂體的不連續(xù)性，導(dǎo)致該塊油水關(guān)系復(fù)雜，存在低部位出油、高部位出水的油水矛盾（見圖1），說明油藏受巖性控制作用明顯。井間濁積砂體的變化較快，砂體邊界的描述是重點(diǎn)也是難點(diǎn)。探井密度雖高，但是仍無法解決井間砂體描述問題，必須借助三維地震資料開展井間儲層預(yù)測。

圖1 z66 塊沙三段下亞段Ⅰ油組砂體地震反射特征

三維地震資料縱向分辨率遠(yuǎn)低于鉆井，但是橫向的高采樣率是鉆井無法比擬的，利用三維地震資料刻畫井間砂體的分布是目前最現(xiàn)實(shí)有效的方法。從地震剖面來看，目的層的砂體（藍(lán)色虛線處）都表現(xiàn)為中強(qiáng)反射的特點(diǎn)。低部位的z66-1 井上砂體測井解釋為油層，試油獲得高產(chǎn)工業(yè)油流，中間的z72 井上的砂體測井解釋為水層，說明兩井之間不是同一套砂體，存在砂體尖滅。但是從地震反射來看，兩井之間表現(xiàn)為中強(qiáng)振幅、較為連續(xù)的特點(diǎn)，無法刻畫砂巖尖滅點(diǎn)。這表明，在z66 塊直接利用常規(guī)地震資料仍然難以滿足砂體精細(xì)刻畫的需求。需要綜合利用測井信息、地震信息和生產(chǎn)信息實(shí)現(xiàn)井間砂體預(yù)測。地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演可以較好地綜合利用這些信息，通過數(shù)據(jù)分布概率分析和變差函數(shù)分析的方法將這些信息進(jìn)行有效融合，獲得一個(gè)與鉆井匹配的高分辨率反演結(jié)果。但是常規(guī)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)無法識別每種信息的特點(diǎn)以賦予不同的權(quán)重，往往會(huì)導(dǎo)致過高的分辨率而伴生一些高頻隨機(jī)噪聲，不利于反演結(jié)果的解釋。

3 基于特征曲線構(gòu)建的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演

3.1 特征曲線構(gòu)建

地震反射特征包括振幅、頻率等屬性的變化，根本原因是由巖石物理性質(zhì)決定的。對于疊后地震資料來說，縱波阻抗的變化決定了地震反射特征的變化。利用地震反演技術(shù)求解地層縱波阻抗，進(jìn)而利用縱波阻抗數(shù)據(jù)刻畫砂體是利用反演技術(shù)進(jìn)行儲層預(yù)測的一種最重要的方法。因此，縱波阻抗對不同巖性的區(qū)分能力關(guān)系到反演結(jié)果的成敗。

統(tǒng)計(jì)z66 塊沙三段下亞段砂巖與泥巖的縱波阻抗分布得知，泥巖的縱波阻抗為6 000～10 000 g/cm3*m/s，砂巖的縱波阻抗為7 000～12 000 g/cm3*m/s，砂巖的縱波阻抗整體高于泥巖的縱波阻抗，但是兩者之間存在較大的重疊區(qū)（見圖2）。在重疊區(qū)間內(nèi)，利用縱波阻抗數(shù)據(jù)體開展儲層預(yù)測仍然會(huì)存在多解性。

圖2 z66 塊砂巖與泥巖的縱波阻抗分布

為了解決這一問題，研究從敏感巖性曲線分析入手，將敏感巖性曲線與縱波阻抗曲線進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，來提高縱波阻抗的巖性敏感性[8-10]。通過分析、優(yōu)選，認(rèn)為該區(qū)GR 曲線對巖性變化的反映最為敏感，因此選用GR 曲線與縱波阻抗曲線進(jìn)行有機(jī)融合。具體做法是將GR 曲線進(jìn)行濾波，取其高頻；將縱波阻抗進(jìn)行濾波，取其低頻；然后將GR 的高頻與縱波阻抗的低頻進(jìn)行頻率域融合，得到一條新的擬波阻抗曲線。這條曲線在與地震主頻相當(dāng)?shù)念l率范圍內(nèi)也就是低頻段為真實(shí)的波阻抗曲線，因此保留了原始縱波阻抗曲線的值域分布和縱向變化特征，且與地震資料的匹配性并未改變。與此同時(shí)，該曲線在超出地震頻率的高頻段有效利用了GR 信息，對巖性的區(qū)分能力有了很大提高（見圖3）。

圖3 z66 塊砂巖與泥巖的擬波阻抗分布

3.2 反演方法優(yōu)選

目前，利用地震資料進(jìn)行高精度儲層預(yù)測的方法有兩大類：地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演和波形指示反演。地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演是利用變差函數(shù)表征地質(zhì)體的空間變化程度，在對鉆井資料進(jìn)行變差分析的基礎(chǔ)上給出預(yù)測點(diǎn)的估計(jì)值，由此可以得出一個(gè)三維地質(zhì)模型體，然后進(jìn)行地震正演并與實(shí)際地震資料進(jìn)行對比，不斷迭代直至兩者誤差達(dá)到最小，預(yù)測出的三維地質(zhì)模型體即為最終反演結(jié)果；波形指示反演是根據(jù)波形反映沉積環(huán)境和巖性組合的變化基礎(chǔ)上，利用地震波形相似性優(yōu)選樣本，結(jié)合樣本空間分布距離和曲線特征建立初始模型，代替變差函數(shù)分析。

筆者對比兩種高分辨率地震反演方法的原理和實(shí)際應(yīng)用情況，認(rèn)為雖然每種方法都有自己局限性，兩者之間并無顯著孰好孰壞之分，更多的是適用性差別的問題。地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演方法對解釋層位或者說地質(zhì)框架模型依賴嚴(yán)重，在地層厚度變化大，地質(zhì)結(jié)構(gòu)變化快的地區(qū)應(yīng)用效果較差；波形指示反演一定程度上克服了這種問題，但是由于對波形分析的依賴較強(qiáng)，在地震波形反映沉積環(huán)境和巖性組合存在較強(qiáng)的多解性時(shí)，其應(yīng)用效果不太理想。

W 油田沙三段地層厚度變化不大，橫向分布穩(wěn)定，而且不同巖性組合的地震波形比較相似，根據(jù)上述分析，較為適合采用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演的方法。

3.3 反演關(guān)鍵技術(shù)

由于從井出發(fā)，利用測井曲線及根據(jù)測井曲線統(tǒng)計(jì)出的變差函數(shù)建立初始地質(zhì)模型，使得地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演結(jié)果為了尋求與實(shí)際鉆井的一致性，往往具有非常高的分辨率，與主頻低、分辨率低的地震資料匹配性差，即地震數(shù)據(jù)的橫向約束能力減弱，從而影響了反演結(jié)果的可信度。

為了使地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演結(jié)果能夠最大程度克服自身缺陷，更好的與鉆井及地震數(shù)據(jù)匹配，從而反映地下儲層的真實(shí)展布規(guī)律，本次研究在開展地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演過程中，舍棄了反演本身所能達(dá)到的分辨率，尋求一個(gè)合理描述地質(zhì)體的最大分辨率。為此，研究采用的方法如下：（1）對測井曲線進(jìn)行濾波處理，去掉一些特別高的頻率段，以消除反演過程中的模型化現(xiàn)象；（2）利用濾波之后的測井曲線上開展變差函數(shù)分析；（3）降低地層框架的采樣率，加大地震資料的約束力度，以消除層位解釋精度對高分辨率反演結(jié)果的影響。

通過不斷調(diào)整參數(shù)并實(shí)驗(yàn)反演結(jié)果，最終選擇去掉原始測井曲線200 Hz 以上的高頻信息；變差函數(shù)分析得到的地質(zhì)體縱向變程為24 ms，橫向變程為960 ms；利用6 ms 的采樣率建立地層結(jié)構(gòu)模型。上述參數(shù)因地區(qū)、地質(zhì)條件、勘探目標(biāo)而異，需不斷測試，反復(fù)與井、地震對比來獲取。

4 反演效果分析

在上述研究的基礎(chǔ)上，開展基于敏感曲線重構(gòu)的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演，獲得了一個(gè)與鉆井、地震匹配俱佳的反演結(jié)果。

高分辨率反演剖面上暖色調(diào)所指示的砂體橫向變化自然合理（見圖4），橫向連續(xù)性差，符合濁積砂體的沉積特點(diǎn)。該反演結(jié)果剖面上砂體縱向、橫向疊置關(guān)系清楚，而且與鉆遇儲層吻合較好。從反演結(jié)果來看，z66-1 井鉆遇一套規(guī)模較大的濁積砂體，產(chǎn)能非常好，初期日產(chǎn)油超過50 t，該油層向高部位減薄尖滅；高部位的z72 井實(shí)際鉆遇的是另一套濁積砂體，且位于該巖性油藏的低部位，儲層含水。

圖4 改進(jìn)的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)擬波阻抗反演儲層預(yù)測剖面

在地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演結(jié)果之上，沿z66-1 井油層頂面解釋層位向下開10 ms 時(shí)提取的最大波阻抗屬性（見圖5）。該圖清晰的反映了濁積砂體的平面展布，南部近物源的z50、z52 井區(qū)砂體規(guī)模較大，向北濁積砂體的規(guī)模變小。同時(shí)也可以明顯的看出油藏邊界受巖性控制，西邊z66-1 井與東邊b97 井屬于不同濁積砂體形成的巖性油藏；z72 井與b97 井屬于同一套濁積砂體，但是構(gòu)造位置偏低，位于油水界面之下，所以儲層不含油。

圖5 油層頂向下10 ms 最大波阻抗屬性

5 結(jié)論

基于地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演的高分辨率儲層預(yù)測技術(shù)，通過舍棄一定的高頻信息，降低約束模型的采樣率，能在一定程度上克服地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演結(jié)果模型化較重、地震資料約束性差的問題；反演結(jié)果能夠在與井匹配的基礎(chǔ)上反映砂體的垂向疊置關(guān)系及橫向變化特征，對于儲層非均質(zhì)性強(qiáng)但是地震反射波形差異不大的地區(qū)具有較好的應(yīng)用效果。