提高气田储层预测精度技术研究

张 燕 ,岳利英 ,于翠格 ,杜晓玲 ,付新新

(中国石化中原油田分公司天然气处理厂 ,河南濮阳 457062)

储层预测最基本的反演方法可以分为基于道的反演方法和基于模型的方法。基于道的算法是最早研究的波阻抗反演方法,包括基于递归或道积分的算法。这些方法中地震道是唯一的输入,因而计算简单且速度很快。但是其结果局限于地震数据带宽的范围内,因为隐含的子波没有被消除,调谐和子波旁瓣效应没有降低,因而其使用具有很大的局限性。基于模型的波阻抗方法实际上就是以测井资料特别是声阻抗资料 (一般从密度及速度测井资料获得)作为约束,以地质模型为基础,通过不断修改模型,使模型正演合成的地震资料与地震数据最佳匹配,所修改的最终模型就是反演结果。

1 常见的基于模型的反演算法

1.1 地层或块的反演

这种算法假定地层是由波阻抗和时间构成的层块结构,通过褶积模型与地震建立联系。通过限制与地震样点数目相关的层数目来抵消非唯一性。当地层变得薄于地震分辨率时,反演结果变得不唯一,为了降低这种多解性,通常以初始模型作为约束。

1.2 稀疏脉冲反演

这种算法假设地震反射系数序列是稀疏的,将地震道数据样点进行重新采样而得到少于地震道样点数目的反射系数序列,与块反演相同的方法是通过褶积模型来与地震相联系,并且也可使用外部模型作为约束并用于恢复高频及低频成分,因而稀疏脉冲反演也是宽带的。

1.3 最小平方反演

这种方法也是建立一个初始模型并使反演结果最大限度逼近初始模型,同样可作地震频谱以外的频率补偿,因而也是宽带的。

1.4 地质统计学反演

是一种全新的方法,Hass等 (1994)提出了地质统计反演策略。该方法首先在地震时间域内建立储层的地质模型,然后建立三维地层网格,利用井和地震数据来确定地质统计学参数,进行地质统计学建模,将生成的可能的波阻抗与地震道进行比较。在地质统计反演中,当产生井间的储层参数的估算值时,模拟算法同时满足井和地震数据。利用井控和地质控制对波阻抗空间分布的影响,提供了一种强有力的从地震频带以外获得信息的方法。

1.5 非线性反演

非线性方法为模拟退火法,该方法适于解决地震反演中普遍存在的非线性目标函数的最优化问题,即多极值目标函数的最优化问题。传统方法在求解多极值目标函数的最优化问题时,只能获取局部最优的反演解,而无法获取全局最优解。模拟退火方法在降温参数的控制下,通过在解空间中的随机搜寻,获得全局最优的反演解。与传统方法比较,模拟退火方法对初始模型依赖性低,反演计算过程的稳定性好。

2 预测精度分析

储层预测结果的精度从反演的方法上来看,不论是带限反演、稀疏脉冲反演、基于模型的反演,还是目前还未广泛推广的波动方程反演,大致主要受以下几个方面的限制:①地震资料。用于反演的地震资料必须是高保真度资料,如果资料本身不是保持振幅处理的,那么在进行反演时,所得到的波阻抗就反映不了地下地层的信息,也就根本就不能用于储层预测和油藏描述。此外,地震资料还应尽量高信噪比、高分辨率、准确成像,这些都将影响反演的分辨率。②测井资料。在进行反演前必须对工区内参加反演的测井曲线进行环境校正,进行全区曲线的归一化处理。如果测井曲线没有进行环境校正,归一化处理,在反演时同样也反映不了地下地层的地质信息。③子波的提取。以褶积模型为基础的反演方法需要子波来进行反射系数的提取,如何估算子波?怎样提取的子波才更适合于反演?才能得到准确的反射系数?目前提取子波的方法主要是从地震、测井或两者综合。④合成记录的标定。子波提取的好坏、地震资料极性的判别都需要用合成记录来判断。标定的结果将影响低频分量及反射系数的对应关系,最终影响波阻抗反演结果。⑤地质模型的构建。反演的地震资料必须进行精细的层位、断层解释建立合理的地质模型,用于约束反演和提供低频分量。

3 采用的方法

针对前期储层反演中存在的问题,一是能够较准确地反映出较厚的储层,而对薄层、储层较差的Ⅲ类识别率低,二是由于飞仙关组鲕滩与长兴组礁滩之间岩石结构存在较大差异,地震特征也有较大差异,使长兴组的预测精度偏低,本次在子波提取、合成记录标定方面选用基于模型的标定方法,地质模型构建方面考虑了断层因素。

3.1 准确的子波提取

在反演过程中,提取的子波对反演的结果和合理性影响非常大。绝大多数反演技术假定观测到的地震数据可以用具有带宽限制的反射系数序列与地震子波褶积来模拟得到。反演过程首先估算地震子波,当估算地震反射系数时,把子波当做已知量,这样估算的地震反射系数与子波褶积,产生与原始地震道高度匹配的合成地震记录。如果子波不准确,那么反演结果误差就比较大。

在以往的反演过程中,通常采用 Richer子波来作为初始子波,循环叠代进行标定,相关系数一般可达 0.6左右,基本能达到预测要求。为进一步提高预测精度,本次采用井控制下基于模型的子波相位和幅度谱估算子波。该项技术是目前较先进的方法,采用多种质量控制手段,确保了高质量的子波。首先在地震体目的层段提取零相位的子波作为初始子波,然后计算振幅谱,并通过相位和振幅谱合并求得与地震体相匹配的子波,该方法初始子波基于地震本身,并通过多种质量控制,可进一步提高原始地震道匹配的合成地震记录,一般相关系数可达到0.8左右,大大提高了反演的精度。

3.2 合理的合成地震记录标定

普光气田探井主要以直井为主,通常情况下合成地震记录都能达到一个合理的结果。普光 1井为斜井,标定结果误差较大,相关系数低于 0.3,很难保证预测结果。

普光气田开发井主要以斜井为主,随着开发井不断完井,开发井的合成地震记录标定成为难点。通常情况下标定斜井相关系数都很低,一般低于0.6,预测精度相对较低。为能够有效利用目前完钻的开发井,选用基于模型的合成记录标定方法,很好的解决了斜井的标定,相关系数大大提高,质量控制认为标定结果比较合理。

3.3 精细的地质模型构建

精确的地质模型构建并非简单的构造解释,它是一个反复构建的过程,断层的走向、井的多少、准确的子波、合理的标定结果都会对模型产生很大的影响。首先建立一个比较粗的框架模型,然后依据模型提取子波和标定合成记录来修正模型,不断叠代直到建立精确的地质模型。

逆断层的模型构建是建模的一个难点,在以往的储层预测中,没有考虑断层的影响因素,使得在断层附近的储层预测精度相对较低。为提高预测精度,本次储层预测充分考虑了断层的影响因素,在建模中加入普光气田主体两条主要断层即普光 7断层和普光 3断层,解决了断层附近预测精度低的问题。

4 结论

通过准确的子波提取、合理的标定和精细的地质模型,反演预测精度有较大提高,特别是长兴组生物礁体储层形态清楚,更接近气藏实际情况。长兴组储层主要发育在普光主体南部 301、302、303、304、305、203平台附近,呈东西向条带状分布,厚度达 60 m以上,向北逐渐减薄消失。整体形状看,存在多个相对独立的礁体。