施尚明,　王　杰,　段彦清

(1.东北石油大学 地球科学学院, 黑龙江 大庆 163318; 2.大庆油田井下作业分公司, 黑龙江 大庆 163511)



测井约束地震反演在储层预测中的应用

施尚明1,王杰1,段彦清2

(1.东北石油大学 地球科学学院, 黑龙江 大庆 163318; 2.大庆油田井下作业分公司, 黑龙江 大庆 163511)

常规储层预测方法的精确度和分辨率已无法满足实际生产需要。针对这一情况,从测井约束地震反演的基本原理出发,结合某油田研究区块的实际地质资料和地质特点,对储层的分布规律和砂体厚度进行预测,并讨论反演过程中的关键技术。结果表明:反演剖面具有较高的分辨率,能够识别厚度较薄的砂体;研究区碎屑流砂体主要分布在南西部和中部地区。反演结果与实际钻井资料具有良好的一致性,为研究区下一步的油气开发指明了方向。

测井约束地震反演; 波阻抗; 地震子波; 储层预测

随着油田勘探开发程度的不断深入,许多油田的勘探目标已经由寻找构造油气藏逐渐向隐蔽的岩性油气藏转移,由寻找厚度大、连续性好的储层逐渐向厚度较小、横向连续性差的储层过渡[1]。对地震技术的要求也从不仅能够解释地下地层的构造形态,过渡到能够描述地层的物理性质,并进一步研究储层的厚度和砂体的展布规律[2-4]。普通的地震资料通常受到地震频带宽度的限制,反演结果往往难以识别厚度较薄、横向连续性较差的砂体,其精确度和分辨率都不能满足油田在实际生产中的需要。为了满足油田勘探开发的需求,要求我们提高地震储层预测技术,使其不断向高精度和高分辨率的方向发展。目前,测井约束地震反演是储层预测技术中比较适用和有效地提高地震分辨率的方法。该技术突破了地震频带的限制,可以充分利用测井资料丰富的高频信息和完整的低频成分,弥补地震资料有限带宽的不足;以地质钻井和测井信息资料为约束条件,达到提高反演结果的精确度和分辨率的目的,为薄层砂体储层的预测和精细描述提供有利条件[5]。

文中阐述了测井约束地震反演技术的基本原理,在对研究区块所获得的实际地质资料综合分析的基础上,应用JASON软件中的测井约束稀疏脉冲反演技术进行储层反演,希望其反演结果与实际的钻井情况具有较好的一致性,达到预期效果,为研究区块的油气开发指明方向。

1　测井约束波阻抗反演技术原理

利用地震资料进行储层预测的方法较多,其中波阻抗反演是目前应用最广泛的方法之一。常见的反演软件主要有JASON、STRATER、EPS、ISIS、RICH和GEOBENCH等。JASON软件主要包括测井约束稀疏脉冲反演和模型约束反演两种方法。

研究中储层预测方法采用的是JASON软件中的测井约束稀疏脉冲反演。它的基本思路是假设地下地层的强反射系数是稀疏分布的,即地层反射系数是在高斯分布的一系列弱反射系数的背景上,叠加了一些稀疏分布的强反射系数。通过对每一道逐点增加脉冲,反射系数被逐渐改变,直到找到合适的位置,使该反射系数序列合成的地震道和实际地震道的误差达到最小。这时的反射系数序列模型就是最终的反射系数序列[6]。当反射系数求出后,利用反射系数序列,再根据井点处波阻抗曲线的趋势和约束,求得与地震剖面配套的反映地下岩性变化的波阻抗模型。约束稀疏脉冲反演的核心是优化如下目标函数:

E=∑(ri)p+λq∑(di-si)q+a2∑(ti-zi)2，

式中:ri——反射系数序列;

di——地震道序列;

si——合成地震道序列;

ti——用户提供的趋势序列;

zi——声阻抗序列;

λ——残差权重因子;

α——趋势权重因子;

p、q——L模因子。

在质量控制下可以找到一个合适的λ值,在一定的可信度下提高剖面的分辨率。

2　地震反演储层预测与分析

经钻探证实,研究区下第三系沙河街组一段(Es1)是主要的含油层段,也是研究的目的层。其中,沙一段可细分为沙一上段和沙一下段两个亚段,油层主要分布在沙一上段。研究区目的层沙一段上部的块状砂岩属于深水重力流沉积,具有典型的砂质碎屑流沉积特征。为了预测储层在空间上的展布规律以及砂体的形态特征,根据研究区块的实际资料和地质情况，以及油田勘探开发的需要,以测井约束地震反演为技术手段,对该区主要发育的砂质碎屑流储层进行波阻抗反演,并在此基础上,进行地震反演储层预测效果分析。

2.1反演砂岩分布

对比波阻抗反演的结果与井信息,不仅可以对反演工作的效果进行评价,还可以通过剖面分析,更为直观地识别研究区富砂区域的剖面分布特征。

图1a为过M井的顺物源稀疏脉冲反演剖面,其中，高波阻抗值为砂体发育部位;低波阻抗值对应于泥岩。从图1a可以看出,反演剖面具有较高的分辨率,能够识别厚度较薄的砂体,且可以清晰地界定地层的边界。剖面中,在M井处单个砂体呈蠕虫状、透镜状结构以及上倾、下倾岩性尖灭现象,砂体呈现明显的多期性,且多期砂体为相互叠置关系。图中B井刚好处于大套砂体发育的边缘。反演结果表明,研究区沙一段砂质碎屑流砂体发育,但每套砂体厚度不均一、横向连续性较差。局部发育的砂体呈孤立状,外延较少。另外,砂体尖灭点明显,砂体之间隔、夹层识别较清楚。笔者对未参加反演且过剖面的A井、N井资料进行分析,以此验证反演剖面对井间砂体的预测作用。结果显示,井间预测砂体与单井砂体较好地吻合。图1b为垂向剖面,高值区域延伸较远,砂体在剖面上亦有较好显示。该反演结果与测井解释相符。

图1　过M井反演剖面

2.2反演砂岩厚度预测

砂体厚度是储层评价的重要参数,采用测井约束波阻抗反演技术,落实有利储层优势砂体分布规律,对储层进行定量化预测[7]。

求取物性参数的方法:首先,提取工区井旁反演波阻抗的数值,其次,统计井中物性预测层段的物性参数,然后,应用地质统计学的原理,求取井旁反演波阻抗的数值和井中统计的物性数值的对应关系和相关性,计算全区在某一层段的物性变化范围。这一过程实际也相当于用井资料物性参数进行约束,参考反演资料和井中物性参数的对应关系,得到物性参数的相应结果。

根据砂泥岩与波阻抗之间的对应关系,利用测井约束反演,能够实现储层物性数据由有井区到无井区的外推。由此,绘制研究区沙一段砂岩等厚图,见图2。

由图2可知,砂质碎屑流砂体主要分布在研究区南西部和中部地区,全区最大累计厚度220 m,最小厚度12 m;砂体厚度多集中于50～110 m。其中,在M井处砂体累计厚度120 m,测井解释累计厚度115 m,误差4%。统计分析研究区没有参加反演的井资料,共13个样点,研究资料表明,沙一段反演砂体厚度预测效果较好,大部分井点的预测结果与实际厚度值误差较小,最大误差为9.5 m。预测精度相对较高,平均预测精度为81.6%。反演结果基本能够反映研究区砂体分布情况。砂体厚度实测与预测值见表1。

图2　沙一段反演砂岩厚度等值线

Table 1Measured and predicted sand body thickness in well point of Es1

样本d/m实测预测误差144.039.05.0241.440.41.0380.676.73.9476.466.99.558.012.2-4.2671.869.82.0794.692.71.9863.871.1-7.39109.6118.4-8.81049.245.63.61187.279.08.21279.285.5-6.313101.095.16.9

3　反演过程的关键技术

波阻抗反演结果的准确度和精确性不仅有赖于研究区的储层特征、钻井资料、地震资料的主频、井位信息等,同时,还取决于是否采取了合适的工作方法、原始基础数据的准确性以及人为分析的因素等[8]。为了得到高质量、可靠的反演结果,在研究中,必须处理好反演过程中的关键技术:

(1)基础数据资料一定要准确、可靠。在进行地震反演之前,必须对研究区的基础数据资料进行标准化处理,对测井曲线一定要进行环境校正,去除异常值。特别是声波和密度测井资料,它们是建立初始波阻抗模型的基础资料,它们的精确与否对初始波阻抗模型的精度影响较大。在实际生产中,声波测井通常会受到井壁坍塌、泥浆浸泡等环境因素的干扰，产生较大误差,这些误差对于波阻抗的求取甚至可能出现与实际情况完全相反的结果[9]。因此,为了得到高精度的波阻抗资料,用于制作初始波阻抗模型的测井资料必须经过环境校正。

(2)综合分析和总结现有的研究数据资料,针对研究区的实际情况,选用最为合适、最为可靠的反演方式,使建立的波阻抗模型尽可能地符合实际的地层条件,从根本上降低反演结果的多解性。

(3)制作精准的合成地震记录,完成层位的准确标定,尽量将误差控制在半个相位以内。合成地震记录是地震资料和测井资料之间联系的桥梁,它最终将抽象的地震资料与实际的地质模型结合起来。合成地震记录的精确度对层位标定结果的准确性有着直接关系。图3是研究区M井的地震合成记录,其井旁地震道与合成记录之间的拟合相关系数大于0.85,为研究区取得正确的时深转换关系提供了有力的依据。

图3　M井地震合成记录

(4)测井约束反演的效果不仅依赖于地震资料的质量和地震子波的精确程度,还取决于波阻抗模型的准确性[10]。要得到高精度的储层反演结果,除了要求高信噪比的地震资料和精确的地震子波以外,还需要根据研究区的实际地质资料,以地质理论为指导,建立符合地质规律的波阻抗模型,尽可能地提高波阻抗模型的准确性,从而提高反演效果。

4　结　论

运用测井约束地震反演对研究区块进行储层预测,并在分析储层反演效果的基础上,得出如下结论:

(1)地震反演技术是储层预测的一种重要技术手段。在应用测井约束稀疏脉冲反演技术对研究区有利储层研究的基础上,结合钻井等地质资料的分析,明确了研究区目的层沙一段地层中砂质碎屑流储层发育的有利区带。

(2)采用测井约束波阻抗反演技术,能将测井信息的垂向高分辨率特性与地震数据横向预测的优势有效地结合起来,形成具有高分辨率的融合数据体,有利于落实储层优势砂体分布规律,对储层进行定量化预测。

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(编辑徐岩)

Application of logging constrained seismic inversion in reservoir prediction

SHIShangming1,WANGJie1,DUANYanqing2

(1.School of Geosciences, Northeast Petroleum University, Daqing 163318, China; 2.Downhole Operation Branch of Daqing Oilfield, Daqing 163511, China)

This paper is a study in response to a need for an improved alternative to conventional reservoir prediction methods unable to meet production needs due to the lower accuracy and resolution inherent in them. This study builds on the basic principle of logging constrained seismic inversion, is combined with the actual geological data and characteristics of study area in an oilfield, and involves predicting the distribution regularities of reservoir and the thickness of sand body, and discussing the key techniques in inversion procedure. The result shows that the inversion profile with a higher resolution has a demonstrated ability to identify the sand body of a smaller thickness and the debris flow sand body in research area is mainly distributed in the south western and central regions. The inversion results have a better consistency with the actual drilling data, opening up the direction for oil and gas development in the study area.

log-constrained seismic inversion; wave impedance; seismic wavelet; reservoir prediction

2015-08-14

施尚明(1956-),男,辽宁省铁岭人,教授,博士,研究方向:油气田开发地质和地热资源勘探开发,E-mail:ssm@nepu.edu.cn。

10.3969/j.issn.2095-7262.2015.05.015

TE122.2

2095-7262(2015)05-0537-04

A