基于曲线重构的测井约束反演在中生界储层预测中的应用

2013-08-20刘金萍王嘹亮广州海洋地质调查局海洋矿产地质调查所广东广州510760

石油天然气学报 2013年2期

刘金萍，王嘹亮（广州海洋地质调查局海洋矿产地质调查所，广东广州510760）

李洋，毛传龙，杨瑞召（中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院，北京100083）

万晓明，简晓玲（广州海洋地质调查局海洋矿产地质调查所，广东广州510760）

北黄海盆地东部坳陷某区块主要勘探目的层为中生界上侏罗统和下白垩统储层。这两套地层均为陆相地层，沉积环境为湖泊－三角洲沉积体系，主要的储集相带为三角洲平原、冲积扇、近岸水下扇等，具有储层纵横向变化快、非均质性强等特点。由于东部坳陷面积不大，沉积物搬运距离有限，因而储层岩性较为混杂，砂砾岩、中粗砂岩、细砂岩、粉砂岩均有，储层物性又以中粗砂岩为最好，粉砂岩最差；受机械压实作用和后期成岩作用改造的影响，又因为次生孔隙不发育，所以储层较致密，物性普遍较差，属于低孔低渗型储层；中生界两套主要目的层埋藏较深，多数在3000m以下，砂泥岩速度接近，造成砂泥岩波阻抗存在叠置问题，单纯依靠声波时差曲线不能有效区分研究区的砂泥岩，也就无法完成储层预测工作，这给该区的储层综合描述带来了很大难度。研究区尚处于勘探早期，通过反演寻找有利储层发育区具有现实意义。因此，针对研究区储层的上述特点，探讨通过曲线重构的方法，采用波阻抗稀疏脉冲反演技术对研究区主要目的层进行储层预测，为综合研究该区的油气地质条件提供有力支撑。

1 岩石物理分析

岩石物理分析是储层反演预测的基础，通过对测井曲线进行交会分析，得到反映储层的地球物理响应特征。在研究区，从多口井的原始声波时差曲线及原始纵波（P波）阻抗随深度变化关系及其值域分布范围图（图1）上可见，原始声波时差曲线及原始P波阻抗曲线区分砂泥岩效果不理想，不能很好地分辨出砂岩和泥岩。因此，利用原始声波时差和P波阻抗曲线进行反演预测，无法解释研究区的砂泥岩分布特征。

图1 研究区钻井原始声波时差曲线和P波阻抗曲线与双程旅行时交会分析图

2 岩性曲线重构

近年来，随着勘探程度的加深，深层目的层受到越来越多的关注，致使传统的波阻抗反演技术已不能有效解决储层预测的精度和多解性，重构反演得到了越来越多的重视，应用也日趋广泛[1]。

储层特征曲线重构前提是原始声波时差测井资料不能很好地反映地层岩性的变化规律，而其他系列测井曲线能更好地指示岩性变化规律，且与声波时差测井曲线有很好的相关性。储层特征曲线重构方法同时具有一定的局限性，必须根据地质背景、测井响应特征及其相互关系、对岩性（或反演目标）变化规律的指示程度，优选重构方法[2，3]。重构的目的是充分利用各种测井曲线，将反映地层细微差别的非声波曲线信息融合到声波曲线中去，合成拟声波曲线以提高地震储层反演的精度和分辨率。用重构后的速度类测井资料进行反演，相当于在反演中加入了岩石物性及地质先验知识的控制，这与测井约束反演处理的根本宗旨是一致的[4]。

根据研究区岩石物理分析结果，并且研究区内各井自然伽马曲线、电阻率曲线分辨砂泥岩依然有限的情况下，如果想利用现有测井资料和叠后地震数据，通过 “反演”的方法区分砂泥岩，尝试采用录井岩性重构声波时差曲线的方法。

如何充分利用各种测井曲线的信息提高地震反演的分辨率和精度，提高测井资料在进行地震层位标定和储层反演中的作用，一直是油气勘探中的研究重点。传统的岩性 “反演”是在测井曲线转换成岩性曲线的基础上进行的。如用自然伽马或电阻率转换成岩性曲线等，它只是地下岩层的某一种属性的反映，并非真岩性，这样的反演只能称为准岩性 “反演”。而直接将录井岩性资料数字化，转换成真岩性曲线，进行真岩性 “反演”则是一种新的岩性 “反演”方法[5]。

岩性数据来源为录井岩性，相对比较可靠，首先将岩性数字化，即将录井时的岩性资料转化成数值。按照油气最优原则，将其分为4类，用阿拉伯数字编号：1为其他岩类；2为灰岩类；3为变质岩类；4为砂岩类。实际转换时定义10～19为泥岩类；20～29为灰岩类；30～39为变质岩类；40～49为砂岩类。再将其细化为：10为泥岩、砂质泥岩、灰质泥岩、玄武质泥岩等；11为煤层；12为砾岩、砾石层；20为白云岩、灰质白云岩；21为灰岩、白云质灰岩、泥质灰岩；30为安山岩；31为玄武岩、花岗岩；32为凝灰岩；40为泥质粉砂岩、粉砂岩；41为细砂岩；42为含砾不等粒砂岩、中砂岩；43为粗砂岩；45为荧光粉砂岩、荧光细砂岩、油迹粉砂岩、油斑细砂岩、油斑细砾岩等。这样可以得到一条新的测井曲线－岩性曲线（图2），即真岩性曲线，真实反映砂泥岩变化。

其次，同样利用加权系数法进行岩性曲线重构。将岩性曲线信息加入到原始声波时差曲线中。经过反复试验确定岩性值基值为25，比例因子为1×10－6s/m，得到生成重构声波时差曲线公式：

图2 研究区某井录井岩性转换的岩性曲线

式中：Δtlith为岩性重构后的声波时差曲线；Δtori为原始声波时差曲线；Lith为之前数字化好的岩性曲线。

图3为利用岩性曲线重构后的声波时差曲线。可以看出，重构后的声波时差曲线能有效地区分砂泥岩，因而采用这一曲线进行测井约束稀疏脉冲波阻抗反演，P波阻抗可有效分辨砂泥岩，得到的结果能够真实地反映研究区砂泥岩分布。

图3 研究区钻井重构后声波时差曲线和P波阻抗曲线与双程旅行时交会分析图

3 基于曲线重构的波阻抗约束稀疏脉冲反演

地震反演是进行储层预测的一种较为有效的方法[6，7]，利用声波时差测井曲线进行波阻抗反演已成为地震勘探开发的重要技术。Jason软件是目前较常用的地震反演软件，而井约束波阻抗稀疏脉冲反演是Jason软件中较常用的模块。波阻抗稀疏脉冲反演具有如下特点：①反演结果与地震资料所具有的振幅、频率、相位等特征都有较好的对应关系；②对测井资料多少、均匀程度没有明确的要求；③地震噪声对反演结果会有影响，反演结果受地震资料影响比较大。波阻抗稀疏脉冲反演的基本流程如图4。

图4 波阻抗稀疏脉冲反演流程图

3.1 提取子波

子波是做好地震反演的重要参数之一。子波估算得合适与否，直接影响地震反演的结果。同样的地下模型，子波的相位不同，地震响应也就不同。在实际工作中，地震数据是已知的，子波是未知的，子波的相位也是未知的，需要去估算。利用研究区已知井的合成记录标定，提取其目的层段的子波进行估算。经过反复试验调整，得到较为理想的平均子波（图5）。

3.2 带断层的模型的建立

为了便于进行全区连井分析，在层位模型基础上，根据断层和层位的接触关系，加入断层参与模型建立（图6），确保约束井模型合理，使得二维反演效果更加符合实际地质，也为三维反演打下坚实的基础。

3.3 低频阻抗体的建立

由于野外采集时，检波器的接收频带就是有限带宽，所以经过数据处理后，地震数据的频带也为有限带宽，一般为10～50Hz。研究区目的层段为18Hz左右。通过约束稀疏脉冲反演得到的相对阻抗，其频带略有拓宽；当利用井数据把地震数据缺少的0～10Hz的信息补充进去后，得到绝对阻抗，其频宽拓展为0～50Hz。由此可见，地震反演的结果，其频带比地震数据略宽，其分辨率也比地震数据略高一些。因此，从某种意义来说，利用井曲线进行稀疏脉冲波阻抗反演，低频比高频重要。为此，建立了研究区的低频阻抗体二维剖面（图7）。

图5 研究区用于稀疏脉冲反演的子波提取

图6 研究区构造模型

3.4 相对阻抗体

得到相对阻抗体是稀疏脉冲反演的核心环节。通过确定控制稀疏脉冲因子（λ）值来得到带限的，相对的反演数据体。经过反复调试，得到的λ值为12。图8为连井相对带限阻抗体剖面。可以看出，相对阻抗数据体与地震符合度较高，在利用重构井P波阻抗曲线的前提下，可反映真实岩性特征。

3.5 绝对阻抗体

图7 研究区低频阻抗体剖面

图8 研究区相对带限波阻抗剖面

图9 研究区绝对波阻抗剖面

最后进行道合并，将相对阻抗体和低频阻抗体合并，得到最终的绝对波阻抗体，即为约束稀疏脉冲波阻抗反演的最终结果。图9为绝对阻抗体的连井剖面，可见，重构后稀疏脉冲反演可反映砂泥岩发育区，并在井点处与岩性符合。同时，反演成果既反映低频趋势，又反映岩性变化为最终反演数据体，值是绝对的，可确定砂泥岩门槛值在1×107kg/（m2·s）。根据该成果数据，对目标区砂体进行了刻画。

3.6 目标区砂体刻画

通过重构后稀疏脉冲反演的结果，可确定在波阻抗大于1×107kg/（m2·s）的区域即为砂岩发育区。由于该反演方法较为忠实于地震数据，但不具有高分辨率，只能识别出大套砂岩以及砂岩较多的砂泥岩互层段，但已能够满足勘探初期的目的需要。根据反演结果，在A目标区中生界上侏罗统（J3）和下白垩统（K1）主要目的层中发现较为明显的2套砂体（图10中砂体1和砂体2）。这2套砂体厚度在40～50m，且与构造圈闭叠合良好。据此，完成对目标区目的层砂体的精细刻画。