方中于, 朱江梅, 李 勇, 黄丽娜, 李佳胜

(1.成都理工大学 地球物理学院,成都 610059; 2.中海油能源发展物探技术研究所，广东 湛江 524027)

W地区珠海组储层砂岩内部物性、含油气性变化快，这些变化制约了该地区的开发，因此开展储层物性预测尤为重要。叠前地震反演的目的是为了获得可靠的纵波速度(波阻抗)、横波速度(波阻抗)及密度等弹性参数，以预测储层的岩性特征和流体特征。这个问题在国外有多位专家进行过讨论，Simmons和Backus在1996年对P波反射系数(RP)、横波反射系数(RS)和密度反射系数进行了反演研究[1]，Buland和More在2003年使用了Bayesian AVO反演方法[2]。Rasmussen和Daniel P. Hampson等人建立了叠前地震反演新方法[3,4]，它直接反演纵波阻抗(速度)、横波阻抗(速度)及密度，并试图将其方法扩展到转换波数据反演方面。叠前地震反演在国内有专家开展了一定程度研究[5-8]，但仍处于单参数反演阶段。由单纯叠后反演转入叠前反演，提高了反演结果的可信度和精度，并取得一些成果。

叠前地震同步反演方法是利用不同检距道集数据以及测井数据的叠前、叠后联合反演方法，可同时得到纵横波速度(波阻抗)及密度等参数，这种新方法在反演过程中考虑了vP、vS和密度之间的关系，提高了储层岩性和流体的识别能力。本文将叠前地震同步反演方法应用于W地区珠海组储层的物性及含油气性预测中，利用获得的地震特征参数对珠海组储层进行综合判别，取得了较好的效果。

1 储层地震特征参数叠前同步反演方法

叠前地震同步反演方法是一种基于模型的叠前反演方法，叠前地震同步反演可获得可靠的P波速度(vP)、S波速度(vS)和密度(ρ)等参数，以达到直接预测储层的岩性特征和流体特征的目的。

1.1 叠前地震同步反演中的正演模型

在零偏移距情况下，反射系数Ri近似式可写为[4]

(1)

式中:ZP为P波阻抗,ZP=ρvP;RP,i为第i层和第i+1层之间分界面的反射系数。式(1)可写成矩阵形式

(2)

式中：LP,i=ln(ZP,i)为P波阻抗的自然对数。

褶积模型可表示为下面的矩阵形式

(3)

式中:Ti为地震道的第i个样值，Wj为地震子波的第j个样值。联合(2)式和(3)式，可得叠前地震同步反演中的正演模型，即

(4)

式中:W为式(3)中的地震子波矩阵，D为式(2)中的导数矩阵或微分算子。

1.2 叠前地震同步反演方法

J.L.Fatti在G.C.Smith等人研究的基础上，将Aki-Richards公式改写为[9]

RPP(θ)=C1RP+C2RS+C3RD(5)

式中:C1=1+tan2θ;C2=-8r2tan2θ;r=vS/vP;C3=-0.5tan2θ+2r2sin2θ;θ为入射角。

式(5)中P波、S波和密度反射系数可表示为

(6)

(7)

RD=Δρ/ρ(8)

联合式(4)与式(5)，得到

W(θ)C3DLD(9)

式中:LS=lnZS=ln(ρvS),LD=lnρ,W(θ)依赖于入射角度。

考虑到LP与LS以及LP与LD之间的关系

lnZS=klnZP+KC+ΔLS(10)

lnZD=mlnZP+mC+ΔLD(11)

则式(9)变为

W(θ)C3ΔLD(12)

(13)

由式(13)可知，ΔLS和LD是希望的流体异常。为了解式(12),求得LP,ΔLS和ΔLD，首先建立初始化的解。

[LPΔLSΔLD]T=[lnZP00 0]T(14)

式中ZP0是初始波阻抗模型。然后，采用共轭梯度法即可求解。

叠前地震同步反演主要技术环节包括：测井岩石物理分析，层位标定，分角度子波提取，不同子波均衡角度部分叠加数据体之间振幅、频率和相位差异，叠前初始模型建立以及叠前同步反演等。叠前同步反演流程如图1所示。

2 W地区珠海组储层地震特征参数剖面与可靠性评价

图2是应用地震叠前同步反演方法所获得的珠海组储层地震特征参数剖面，它们分别是P波阻抗(速度)剖面、S波阻抗剖面、密度剖面及vP/vS剖面(图中色标标出了各参数值的变化范围)。图3是叠前地震同步反演的P波阻抗、S波阻抗、密度与验证井W9-1-1测井相应曲线对比图。图中红色曲线和蓝色曲线分别为反演的曲线和测井曲线。由图3可看出，反演的曲线在形态、变化特征和分辨率等方面均可与测井曲线相对比，具有较好的一致性，其相关系数最低值为0.820，最高值为0.940。与W9-3-1、W9-1-1和W9-6-1井测井参数值及变化范围对比可以发现，珠海组储层P波阻抗值变化范围为9 700～10 450，表现为中高值；S波阻抗值变化为6 350～5 200，表现为中高值；密度<2.5，其变化范围为2.42～2.45，密度偏低；vP/vS<1.70，其变化范围为1.60～1.66，vP/vS偏低。这种储层地震特征参数特征揭示了珠海组储层的品质。

图1 叠前同步反演流程图Fig.1 The pre-stacked simultaneous inversion flowchart

图2 珠海组储层地震特征参数剖面Fig.2 The seismic characteristic parameter profile of the Zhuhai Formation reservoir(A) 连井叠前P波阻抗预测剖面; (B)连井叠前S波阻抗预测剖面;(C)连井叠前S波密度预测剖面; (D)连井叠前vP/vS预测剖面

3 W地区珠海组储层预测

图4是在井控(W9-3-1,W9-1-1和W9-6-1井)下将反演的地震特征参数剖面(图2)转换成珠海组岩性剖面。对比图4与图2可看出，珠海组储层砂岩具有相对高的横波速度、低密度和低vP/vS值等特征，储层砂岩发育，形成了良好的储集空间。

图5是利用图4与图2预测出的珠海组有利储层剖面。依据在该地区砂岩越发育储层品质越好，在图5上可划出珠海组储层有利优质储层段，如表1所示。由表1可知,珠海组第二段有利优质储层层段多于珠海组第三段的有利优质储层层段。在W9-2-1井和W9-1-1井珠海组有利优质储层段日产天然气分别为0.72×106m3和0.46×106m3，也为W9-1-3新井证实。

表1 珠海组有利储层段表Table 1 Favourable reservoir of the Zhuhai Formation

图3 叠前反演的纵波、横波阻抗和W9-1-1井上纵波、横波阻抗比较图Fig.3 Comparison between P and S wave impedance of the pre-stacked inversion and P and S wave impedance of Well W9-1-1

图4 珠海组储层岩性预测剖面Fig.4 Lithologic prediction profile of the Zhuhai Formation reservoir

图5 珠海组有利储层预测剖面Fig.5 Favorable reservoir prediction profile of Zhuhai Formation

4 结束语

叠前地震同步反演方法是一种新的反演方法，可同时反演多种参数，具有多功能的特点，这是对叠前反演的一种新发展。叠前同步反演方法又是一种联合反演方法与技术，它充分发挥了叠前、叠后的各自优势，增强了反演方法的适应性和稳定性，有效地提高了所反演参数的可靠性和精度。应用这种反演方法获得的地震特征参数对W地区珠海组储层的岩性和有利储层段进行的预测与评价，其预测结果与实钻结果比较吻合，揭示出储层的砂岩发育与储层品质之间的关系，为W地区珠海组储层预测提供了技术支撑和科学依据。

[参考文献]

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