多参数岩性地震反演在塔河油田薄储层预测中的应用

2014-03-03文山师蒋海军陈俊安中石化西北油田分公司勘探开发研究院新疆乌鲁木齐830011

石油天然气学报 2014年7期

文山师，蒋海军，陈俊安（中石化西北油田分公司勘探开发研究院，新疆乌鲁木齐 830011）

塔河油田碎屑岩油气勘探始于20世纪80年代，在志留系、石炭系、三叠系、白垩系、古近系均发现油气藏，形成了多套层系立体含油的格局。2005年开始，该区进入以勘探非构造油气藏为主的阶段。虽然利用地震多属性分析及切片技术成功预测了三叠系阿克库勒组四段（T2a4）河道砂岩油气藏，但是一些薄储层的预测及圈闭落实仍然是研究区勘探的难点［1］。基于此，笔者针对三叠系薄储层预测进行了深入研究，通过模型正演及多参数岩性地层反演方法在该区的实践，旨在为该区的非构造油气藏勘探和储量持续增长提供技术参考。

1 反演方法原理

多参数岩性地震反演，又称为基于模型的测井属性反演，它综合了地震、地质、测井等各类信息，是一套基于模型的多参数地震反演技术。除了和常规反演方法一样可以得到声波时差、密度和波阻抗3种信息外，还可以反演得到电阻率、自然电位、泥质含量、孔隙度等地质信息，可以更加有效地进行储层预测和描述。

除了日常生活化的细节加持，作者将细腻的笔触还伸向了专业性知识领域。为了使小说更具有专业性、纪实性，作者在叙述中不时的加入专业名词或定理，例如薛定谔的猫、莫拉维克悖论、哥德尔定理等等，这使得这部充斥着数字、物理等专业名词、以科学家创业者为描写对象的笔记，避免流入枯燥生硬的怪圈。

多参数岩性地震反演有3种反演模式：①基于褶积模型的地质反演；②基于地震样本的地震特征反演；③基于地质地震特征的联合反演。其核心思想是：地震道数据之间是彼此相关的，在同一模型层内，任何一道数据都可以通过样本道的数据加权得到［2］。

反演过程主要分为地质模型建立、主成分分析、模型估算3个部分。主成分分析的主要目的是优选出参与反演过程中的样本井曲线中对岩性变化特征敏感的成分。模型估算从初始地质模型出发，根据褶积原理，不断调整各个样本井的合成曲线之间的空间权值分配关系，使模型合成地震数据与原始地震数据残差最小，迭代出含有各样本井测井属性特征或地震样本特征的权值分布关系的权系数数据体，用该权系数数据体得到表征储层展布和含油气性等特征的测井属性体。

T2a2地层厚度50m左右，岩性为深灰、棕褐色泥岩，是较好的盖层，局部夹一套薄层砂岩，为良好的储层，该套储层在局部含油气。T208井位于盐边艾协克2号构造北，出油砂体为T2a2泥岩背景下的一套薄层砂体，测井解释为6m油气层，2006年至今已累计产油超过4×104t。通过连井对比发现，该套薄层砂体在多井均有钻遇，其中TK203井仅有2.5m砂层，已累计产油4.1×104t。T2a2砂体埋藏深、规模小、厚度薄、频带窄，地震资料分辨率低，砂体展布范围很难确定。同时该套薄层砂体与下部T2a1巨厚砂体只有约10m的泥岩隔层，地震标定和下部砂体都位于强波峰同相轴上，地震相上没有明显特征，因此通过地震属性预测难度很大。图5为连井地震剖面，图中标注的曲线是自然电位曲线，可见砂岩储层厚度与地震反射特征无明显关系。

2 正演模拟分析

塔河油田三叠系是在阿克库勒凸起经海西晚期构造运动改造之后披覆沉积在其上的一套陆相砂泥岩互层地层，之后受印支－燕山和喜马拉雅构造运动的改造，最终形成现今北低南高的北倾单斜构造格局。在沉积特征上，塔河油田三叠系主要为一套辫状河、冲积扇、滨浅湖、半深湖－深湖及湖底扇相组成的沉积体系，局部发育三角洲相。地层纵向上由上三叠统哈拉哈塘组（T3h）砂泥岩沉积旋回、中三叠统阿克库勒组（T2a）2套砂泥岩沉积旋回和下三叠统柯吐尔组（T1k）泥岩组成，其中3套砂体分别为上、中、下油组，分别与其上部厚层泥岩构成较好的储盖组合配置。

穿孔问题在深水钻孔桩施工过程中较为常见，其主要是指桩基钻进工作进行中，钢护筒内部泥浆以较快速度流失，孔内的水位高度出现了明显的下降，严重情况下会下降到正常水面之下的现象。经过对11#-1钻孔桩出现穿孔问题的原因进行了认真地分析，主要是由于11#-1钻孔桩钢护筒在埋设工作中，存在着明显的倾斜问题，钢护筒底部的偏位情况较为明显，护筒的半径无法满足实际需求。钻孔工作过程中，钻头和钢护筒的底脚部位摩擦较为明显，导致钢护筒埋设深度范围内的砂层稳定性减弱，进而导致穿孔问题的出现[1]。

张连长:“你脚上磨出了这么多泡,自己怎么走?这塔头甸子里的水,是各种细菌的大本营。五八年,我们那批转业兵来的时候,一个战友脚上的泡也破了,可他偏要强……结果得了败血症,死啦。我不能忽视那种教训,尽管我背的是资本家的女儿。”

在研究区中，由于存在大套泥岩，在水基泥浆浸泡下，发生井眼垮塌和泥浆侵入，导致测出的速度和密度明显偏低，需要进行环境校正。统计测井资料表明：砂岩段井径正常，声波时差、密度曲线稳定；泥岩段井径扩大，声波时差、密度曲线畸变严重。砂岩段和井径稳定泥岩段的声波时差与电阻率、中子孔隙度、密度呈现出较好的线性关系，分别统计其线性关系拟合式，对偏差较大的声波时差进行校正。在一定的扩径范围内，垮塌泥岩段的声波时差与井径有明显的线性关系，可以先根据声波时差与井径的关系拟合式进行校正；然后考虑中子孔隙度和密度是否准确；再利用稳定泥岩段统计的声波时差与深感应电阻率的相关性进行校正；最后井径稳定泥岩段声波时差随深度的递归关系作为参考用于声波时差非系统校正。密度测井曲线采用Gardner公式校正。

表1 地质模型测井属性参数

从图2中可以看出，地震波场总体上能够反映地质构造变化，但是无法区分岩性信息。如图2中的椭圆圈所示，1号砂体和3号砂体均为复合波特征，若根据常规地震属性或者波形分类，则无法判断该复合波代表含油砂岩还是含水砂岩，所以2号砂体是否为含油储层很难确定。因此，采用3口井作为样本井，用声波时差、密度、电阻率、自然伽马和自然电位创建合成曲线，对图2地震数据进行多参数岩性地震反演。

3个薄砂体与砂体A底界面和砂体B顶界面距离为15m左右。设计观测系统排列长度为5000m，道间距和炮间距为25m，地质模型具体参数见表1，数据为根据工区实际测井资料统计所得。采用褶积算法正演，假设地震波传播过程中不考虑衰减，正演出的地震剖面为零偏移距剖面。

图1 根据工区情况设计的地质模型

图2 零偏移距剖面

从反演出的自然电位属性（图3）上看，2号砂体基本上能够较清晰地刻画出来；在反演出的电阻率剖面（图4）上，则可以看出2号砂体的电阻率和1号砂体的电阻率基本一致，可判断为含油砂体。同时在地质模型的反演结果中，砂体的厚度基本准确，相较于常规约束稀疏脉冲反演和递归反演方法，薄层预测精度得到了提高，可用于储层的精细描述。

图3 反演出的自然电位属性

图4 反演出的电阻率属性

3 应用实例

根据塔河油田三叠系阿克库勒组二段（T2a2）的地层展布特征，设计了地质模型（图1）。该模型泥岩背景中发育2套厚砂体，分别对应阿克库勒组三段（T2a3）厚砂体（砂体A）和阿克库勒组一段（T2a1）厚砂体（砂体B）。在2套厚砂体间的泥岩段中夹杂3个薄砂体：从左至右依次为1号砂体，岩性为含油砂岩，最大厚度为9m，假设已钻遇B井；2号砂体为含油砂岩，最大厚度10m，假设未钻遇井，为需要通过反演确定储层厚度及含油气性的砂体；3号砂体为含水砂岩，最大厚度为10m，假设已钻遇C井；假设A井在目的层段钻遇泥岩。

由于该方法通过反演权重把未知区域的砂体属性特征用实钻井测井属性来表征，所以适用于井网密度高、分布均匀，且测井曲线特征明显（即工区内实钻井分别钻遇多种岩性）的开发工区，这样才能更好地通过控制权值来预测未知区域的砂体属性。

通过对测井资料进行交会分析发现，自然伽马、自然电位、深感应电阻率和波阻抗相关性较好，同时工区内井分布比较密集，分布较均匀。综合考虑，可以采用多参数岩性地震反演来预测砂体展布范围及厚度变化。为便于后期储层预测，根据基线校正和归一化处理后的自然电位求取泥质含量，最终反演结果为泥质含量数据体。

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3.1 测井资料预处理

当你把克什米尔蓝宝石用显微镜放大30-50倍，你会看到雪片状的内含物和乳白色的条带，也正是因为它们，克什米尔蓝宝石才会有独特的“天鹅绒”效应。

图5 连井地震剖面

3.2 多参数岩性地震反演

根据建立的初始模型，采用声波时差、泥质含量、自然伽马、电阻率（中感应电阻率和深感应电阻率）和孔隙度曲线创建样本井的合成曲线，考虑到井旁地震记录同相轴连续、信噪比较高的特点，所以在合成曲线中加入井旁地震道，进行奇异值分解，保留对储层敏感的信息，运用地质地震特征反演出泥质含量数据体。在反演过程中需要测试几个关键参数：①声波速度的修改范围；②主成分分析中截断冗余信息的比重；③权重修改范围。在这3个参数中权值修改范围很重要，修改动态范围过小，则反演结果平均效应过大，储层测井属性特征不明显；修改动态范围过大，容易造成反演结果的不连续性。

3.3 砂体预测效果分析

通过在T208井区的实践，反演得到泥质含量剖面（图6）。图6中，投影井的测井曲线为泥质体积分数（φ（sh））曲线。该反演剖面清楚地反映出了T2a2的含油砂体，除TK203井2.5m砂体反演厚度偏大外，砂体横向厚度变化情况得到了清晰的表征。

图6 连井泥质含量反演连井剖面（深度域）

图6和图5相比，分辨率有了极大提高。在图5上，TK7210井比T208井的砂体位置高；但在图6上可以看到，T208井相比TK7210井明显处于构造高部位。T208井从2002年开始生产，至今已经累计产油4.4×104t，目前日产油约8t；TK203井2007年开始生产，累计产油4.1×104t，目前日产量18t；而TK7210井仅仅累计产油616t，已停产。所以，泥质含量反演结果更符合开发认识。S7201井为2套砂体叠置，也能在图6中清晰反映。通过后期对砂体顶底的追踪，利用泥质含量清楚地预测了有利砂体发育区（图7）。