李杰，贺川航，彭才，吴战培，李雯琪，邓瑛，王通

（中国石油东方地球物理公司，河北 涿州 072050）

0 引言

四川盆地龙女寺地区龙王庙组气藏成藏条件优良，资源勘探开发潜力巨大。龙王庙组碳酸盐岩储层的基本特征为：1）原生孔隙、渗透率较低，有效储层空间以岩溶产生的孔洞、裂缝为主；2）储层孔洞长轴直径为0.2～20.0 mm，主要为 4.0～10.0 mm，属于小尺度缝洞；3）储层空间非均质性较强，优质储层分布规律较复杂；4）储层埋深均在5 000 m以上，且上覆地层岩性与储层厚度、分布组合多样，储层地震响应特征复杂，储层预测难度较大［1-3］。

前人多利用常规波阻抗反演技术对缝洞型储层开展预测工作［4-5］，通过井点储层波阻抗信息引导井间储层的预测，寻找厚度较大区域为储层发育有利区，该方法在储层分布均匀的区域较适用。研究区深部碳酸盐岩储集空间为小尺度缝洞，非均质性较强，因此，孔隙连通性是一个重要的储层评价指标。

阵列声波测井是研究区应用较为广泛的测井信息，对地震缝洞连通性较为敏感［6-7］。因此，本文利用阵列声波测井得到的声波能量衰减信息来定量描述储层连通性特征，并刻画缝洞纵向分布位置。以此为约束，开展地质统计学反演，将纵向分辨率高的连通性曲线与横向分辨率高的地震数据紧密结合，同时对测井资料校正等关键技术步骤进行质控，确保了反演结果具有较高的空间识别精度。

1 方法原理

阵列声波测井可以采集在地层中传播的纵波、横波、斯通利波等能量信息。其中，斯通利波是一种管波，在井筒中以活塞运动形式传播，垂直于井壁，产生交替的压力和张力，使得井壁在垂向上发生膨胀和收缩。地层中的缝洞空间与井壁连通，斯通利波通过井壁传播到缝洞空间，消耗了能量，降低了幅度［8］。总之，地层缝洞连通性越强，地层渗透性也越强，声波能量衰减也越强，因此，声波能量衰减大小可以反推地层整体的缝洞发育情况与连通性。高产井M16井岩心图片及试气资料显示孔洞、裂缝发育段的面孔率较高，声波能量衰减量也表现较高值（见图1）。

图1 M16井测井解释柱状图

声波能量衰减曲线不仅能够定性描述缝洞发育位置，还可以定量表征缝洞大小以及连通性，因此，优选该曲线作为缝洞型储层地震反演预测的基础。基于地震与阵列声波地质统计学的反演主要分为2个部分：随机模拟，优化模拟结果。

运算过程中，可采用综合不同尺度数据的随机模拟技术。随机反演不按固定路线进行，不同的路线得到不一样的结果，这样的差异就代表地层空间分布的各向异性。差异越大，各向异性越强［9-10］。综合不同井的声波能量衰减值来评价反演结果的可靠性，这也是对反演结果的有效质控。

2 井震联合地质统计学反演

2.1 反演流程

井震联合地质统计学反演基本流程见图2。一般根据地层地震响应特征，基于岩性差异建立不同条件的概率分布函数和变差函数，得到储层岩性初始地质模型。利用初始地质模型开展正演分析，反复与原始地震迭代以达到信噪比要求。

图2 地质统计学反演基本流程

利用研究区内单井测井结果开展反演结果质控，最终得到的储层反演三维数据体在井点与单井结论吻合［11-12］。为提高井震联合地质统计学反演的质量，在反演过程中还进行的关键技术流程包括声波能量曲线预处理、岩石物理分析和模型构建等。

2.2 声波能量曲线预处理

储层反演过程中，测井曲线是基础，所用井资料的准确性尤为重要。测井数据常存在以下问题：单井测井仪器系列不统一，测井时间间隔较大，不同井的测井资料存在取值范围的差异，以及井眼垮塌导致测井值不符合地质规律。

声波能量衰减与储层渗透性有着较密切的关系，为了更好地反映地层的渗透性，须进行声波能量值的预处理，以消除非地层因素的影响。单井斯通利波能量进行直方图统计分析，选取最大值作为斯通利波能量的基值，将目的层段的斯通利波能量值分别除以基值，将得到的数值作为归一化后的斯通利波能量值。归一化处理后的能量值基本上消除了测井仪器或测量方式不同造成的能量值的差别，从而将斯通利波能量值统一到0～1。同时，也进行了井眼校正，消除了非地层因素的影响。准确的声波能量衰减曲线能够为储层岩石物理分析提供可靠的支撑［13］。

2.3 岩石物理分析

研究区为复杂碳酸盐岩储层，本次研究在测井资料分析的基础上（见图3），将岩心、成像测井资料获得的单井缝洞发育区位置作为约束条件，对目的层开展了纵波波阻抗与声波能量衰减曲线的岩石物理分析。

分析认为，基于密度、声波曲线计算出的纵波波阻抗曲线对缝洞型储层的识别能力有限，且缝洞段与致密层段重叠区域达到25%，对于缝洞发育特征却没有明显响应；因此，单独利用波阻抗曲线预测缝洞发育型储层难以达到开发生产的要求（见图3）。

缝洞段与致密层段声波能量衰减曲线重叠区域只有6%，当声波能量衰减值大于20%时为缝洞发育有利区，提高了缝洞型储层的分辨能力，因此，采用声波能量衰减曲线开展地质统计学反演预测缝洞展布，有利于精细刻画缝洞型储层（见图3）。

图3 纵波波阻抗曲线与声波能量衰减曲线岩石物理分析对比

声波能量地质统计学反演基于常规纵波波阻抗反演，是利用声波能量衰减曲线和纵波波阻抗曲线的相关性进行的，所以较高的相关性是进行声波能量地质统计学反演的基础。本次开展的声波能量衰减曲线和纵波阻抗曲线的相关性分析结果见图4。由图4可知，相关系数为0.72，满足本次研究需求。

图4 声波能量衰减曲线与纵波波阻抗相关性分析

2.4 模型构建

地质统计学反演需要构建针对目标层段的高精度地质模型，这是保证真实反演结果的重要步骤。模型构建可以利用测井资料、井震标定、岩心、录井成果对研究区内开展井震合成记录精确标定，以此为基础，应用地层地震资料响应特征，在纵向上针对目标层段开展加密网格精细解释，再结合区域地质背景、断裂发育特征的研究成果，对地层模型进行修正。这样建立的模型，符合地质规律，可以提高反演精度［14-15］。

3 应用效果

四川盆地深部碳酸盐岩岩性致密，波阻抗值较高，储层储集空间以缝洞为主。当缝洞沟通气源、连通性较好时，波阻抗值会降低，更会影响声波能量的变化。基于研究区沉积特点和小尺度缝洞预测要求，在地震资料分辨率不高的背景下，本文利用碳酸盐岩储层低声波能量层段开展缝洞发育区的精细解释，以获得的高精度缝洞识别模板为约束，开展基于声波能量衰减的地质统计学反演，实现了对小尺度缝洞有利区的预测。

本次研究中，在参与反演运算的28口井中，预测结果与实钻解释吻合较高的占85.3%，在作为论证井的5口井中，吻合度较高的占75%。本次研究认为，斯通利波测井可以定量描述缝洞发育尺度，应用地质统计学模拟得到的声波能量衰减反演数据体，可精细刻画缝洞发育空间展布特征。

川中龙王庙组气田开发井井型以大斜度井和水平井为主。地质统计学反演较好地刻画了缝洞的空间展布，有效地指导了开发井位部署，准确定位钻井轨迹，提高了储层钻遇率和钻井成功率。X29井为一口新开发井（见图5），钻前声波能量衰减反演预测：该区域缝洞较发育，储层连通性较好，在储层中部有缝洞发育有利区，顶部储层缝洞较发育。实钻后测井解释储层厚度389.1 m（斜厚），显示产气段为中部，与预测结果相吻合。最终获得高产，日产气量为141×104m3。

图5 过X29井轨迹声波能量反演剖面

X206井的声波能量衰减反演预测结果与实钻解释结论一致（见图6）。

图6 反演预测结果过井剖面

X41井为验证井，反演结果显示该区域缝洞不发育、地层连通性较差。实钻解释为干井，缝洞不发育，反演结果与实钻解释结论一致。在缝洞预测成果的基础上设计了X23井，实钻结果表明，顶部储层裂缝发育，预测结果与实钻成果一致。X206，X41，X23井缝洞与声波能量衰减曲线的情况为：X206井缝洞较发育，声波能量衰减值为18.2%；X41井缝洞不发育，声波能量衰减值为3.8%；X23井缝洞发育，声波能量衰减值为28.0%。试气结果，X23井、X206井日产气量分别为114×104，20×104m3，X23 井储层优于 X206 井，单井缝洞发育情况与声波能量衰减预测值吻合度较好。

4 结论

1）通过测井曲线预处理、多井一致性处理、归一化处理以突出地层缝洞特征的研究，准确地提取声波能量衰减曲线上的缝洞信息，形成了统一的缝洞解释图版，提高了研究区缝洞解释精度。

2）基于测井缝洞解释模型为约束的声波能量地质统计学反演预测技术，能较好地把井资料的高分辨率与随机模拟理论、反演方法紧密结合起来，明显提高了对小尺度缝洞的纵向识别能力，对四川盆地碳酸盐岩小尺度缝洞预测有较好的推广价值。