分频重构反演及在薄互层储层预测中的应用*

2014-06-07赵继龙王俊鹏刘玲利

西南石油大学学报(自然科学版) 2014年4期

关键词：砂体声波薄层

赵继龙，熊冉，陈戈，王俊鹏，刘玲利

1.中国地质大学（武汉）资源学院，湖北武汉 430074；2.中国石油杭州地质研究院，浙江杭州 310023

分频重构反演及在薄互层储层预测中的应用*

赵继龙1，2，熊冉2，陈戈2，王俊鹏2，刘玲利2

1.中国地质大学（武汉）资源学院，湖北武汉 430074；2.中国石油杭州地质研究院，浙江杭州 310023

塔北隆起却勒—羊塔地区古近系底砂岩段发育一套扇三角洲前缘砂、泥薄互层储层，通过对薄互层储层的钻井岩芯、录测井分析，探讨了常规曲线分频分量的储层地质含义，优选了薄互层岩性敏感曲线和地层平均速度敏感曲线。在曲线预处理、标准化处理等前提下，利用小波分频分解的原理和方法，分频提取储层岩性敏感伽马曲线的中频分量和地层平均层速度敏感声波曲线的低频分量。统计回归，建立伽马曲线与声波曲线的转换模型，模型法将伽马曲线转换为声波曲线量纲。小波分频重构融合伽马曲线中频分量和声波曲线低频分量信息，构建具有声波量纲的拟声波曲线。利用拟声波曲线约束地震反演，提高地震频带宽度和地震资料分辨率，预测了薄互层砂岩的分布区，薄层砂岩主要分布于北部的QL1井和东部的YT5井附近。

却勒—羊塔地区；薄互层储层；敏感性分析；分频重构；拟声波反演

赵继龙，熊冉，陈戈，等．分频重构反演及在薄互层储层预测中的应用[J]．西南石油大学学报：自然科学版，2014，36（4）：47–54．

Zhao Jilong,Xiong Ran,Chen Ge,et al．Seismic Inversion of Frequency Divisions Reconstruction and Its Application Thin Interbedded Sand Reservoir Prediction[J]．Journal of Southwest Petroleum University：Science&Technology Edition，2014，36（4）：47–54．

随着塔北隆起油气勘探程度的深入及QL1、YT5井的成功钻探，古近系底砂岩段薄互层储层逐步成为塔北隆起西段碎屑岩黑油勘探的主要层位之一。薄互层储层砂岩分布预测成为了目前塔北西段古近系薄互层勘探的主要研究对象。受薄互层储层埋深较大、厚度较薄、储层非均质性强以及复杂地表滤波、浅部高速异常体影响和深部膏盐岩屏蔽等条件的限制，一方面薄互层的岩石物理参数差异较小，地震资料达不到薄互层砂岩预测要求；另一方面测井声波难以反映薄互层岩性变化。薄互层砂岩的反演预测受控于地震资料和测井声波，薄互层之间的岩石物理参数差异越大，反演效果越好，砂岩储层预测越准确[1]。为提高地震反演的分辨率，突出薄互层与围岩的岩石物理差异，预测砂岩分布，需要对声波曲线进行重构，以提高反演分辨率和砂岩预测准确度。

国内外学者对声波曲线重构方法进行了讨论，取得了一定进展。陈钢花等用Faust公式讨论了利用电阻率曲线重构声波[2]；王遂正等用Gardner公式讨论了常规曲线重构声波[3]；文献[4-8]讨论了测井序列统计拟合重构声波；郑四连、牟智全等分析了多尺度曲线分解重构声波[9-10]；贺懿等讨论了测井多曲线与原始声波统计加权重构声波[11-12]。笔者分析继承前人的方法和思路，根据薄互层储层的地质特点，利用小波分频分解的原理，分频提取岩性敏感曲线和地层层速度敏感曲线重构拟声波，用拟声波约束却勒—羊塔的地震资料并反演，预测了底砂岩薄层砂岩的分布，效果良好。

1 理论基础与方法流程

1.1 分频重构基础

储层赋存于地下是一种固有存在，测井曲线是以岩石物理学为基础的对地下储层固有存在的影射，测井曲线从不同角度描述储层的岩石物理性质。所以，测井序列各曲线之间彼此互相关，互相关暗示测井曲线之间可以相互重构[13]。储层的岩石物理性质相对复杂，其复杂性与测井曲线的频率密切相关，一般来说，曲线的高频分量体现了薄层或层内信息、低频分量体现了宏观地层信息[14]。分析测井曲线各频率分量所体现储层的地质含义，对曲线进行分频提取并重构，以重构曲线对地震资料进行约束反演，可以提高反演分辨率，突出储层地质特征。

1.2 方法流程

测井曲线的分频分解重构流程如图1所示。

图1 拟声波分频重构流程图Fig.1 Quasi-acoustic frequency divisions reconstruction flow chart

关键步骤包括：

（1）测井曲线预处理

对测井数据进行环境校正、深度校正、奇异值校正等曲线应用前的处理操作，消除非地质因素的影响。

（2）测井曲线标准化

消除勘探过程中不同阶段、不同仪器测量造成的系统误差，使区域内不同井、同一层系测井响应特征值具有统一刻度，横向具有一致性和可对比性，能用统一解释模式和解释标准进行有效解释。

（3）曲线敏感性分析

分析测井曲线序列中对储层特征反映明显的曲线，优选对岩性、速度敏感的测井曲线。

（4）曲线分频提取

分频提取薄互层中尺度的岩性敏感曲线及地层大尺度的层速度敏感曲线。

（5）统计拟合与匹配计算

建立分频岩性敏感曲线与声波曲线的统计模型，将岩性敏感曲线量纲转换到声波量纲。

（6）信息融合重构拟声波

采用信息融合技术将换算后的中频岩性敏感曲线与低频声波曲线融合,构建成具有声波量纲的拟声波曲线。

2 薄互层储层预测应用

2.1 地质背景分析

实验区位于塔北隆起西段的却勒—羊塔地区，目标层位是古近系底砂岩段的薄互层储层。古近系底砂岩段是一套源于西部温宿凸起的扇三角洲前缘的砂、泥薄互层细粒沉积，当前勘探的主要任务是预测薄层砂体分布。钻井岩芯、测井及连井地层对比分析表明，底砂岩段薄互层主要发育有水下分流河道、河口砂坝、席状砂等[15]沉积微相的砂体（图2），薄互层垂向上单砂体厚度小于10 m，砂体累积厚度20～40 m，从却勒—羊塔的连井对比剖面上看井间砂体连通性较差，砂体横向相变较快，砂体由北部却勒地区向南相变减薄，在羊塔地区相变为另一套扇三角洲前缘沉积（图3）。

图2 YT5井测井与沉积特征Fig.2 YT5 logging curves and sedimentary characteristics

图3 却勒—羊塔地区砂体连井对比剖面Fig.3 Quele–Yangta Area thin interbedded sand contrast sectionn

2.2 曲线敏感性分析

对却勒—羊塔地区钻探到古近系底砂岩5口探井的测井曲线进行交会统计和储层敏感性分析（图2，图4），研究发现：声波曲线呈指状、微齿化、较平直，储层段声波幅值150～250µs/m，声波对层速度比较敏感，对薄层岩性变化不敏感，薄层的泥岩、粉砂岩、细砂岩完全分不开；双侧向曲线微齿化，幅值0.2～200.0 Ω·m，对薄层物性比较敏感，薄层岩性不敏感；自然电位曲线平直，幅值–50～0mV，对大套砂岩层、泥岩层和膏盐岩层岩性比较敏感，对薄层不敏感；自然伽马曲线齿化、指状，幅值10～120 API，对薄层的泥岩、粉砂岩、细砂岩的岩性很敏感，幅值大于62 API为泥岩，幅值小于62 API为粉砂岩和细砂岩。通过上述分析，优选伽马曲线为薄层岩性敏感曲线，声波曲线为层速度敏感曲线。

图4 却勒—羊塔地区储层敏感性分析曲线Fig.4 Quele–Yangta Area logging reservoir sensitivity analysis

对上述优选的伽马曲线和声波曲线进行小波分频分解（图5），分析敏感曲线不同频率分量的地质含义。可以看出：DTL为声波低频分量，分辨率较低，主要体现了地层平均层速度变化；DTH为声波高频分量，分辨率较高，主要体现了薄层内的物质扰动；GRL为伽马低频分量，分辨率较低，主要体现了地层的岩性变化，对薄层作用较小；GRM为伽马中频分量，分辨率较高，主要体现了薄层的岩性变化，对薄层有利。GRH为伽马高频分量，分辨率很高，比较紊乱无规律，主要体现了薄层内物质的扰动，对薄层贡献不大。

图5 YT5井敏感曲线分频分解与重构Fig.5 YT5 sensitive curves frequency division decomposition and reconstruction

2.3 曲线分频重构

作却勒—羊塔地区薄层岩性敏感曲线GRM分频分量与DT曲线交会图如图6所示。

统计法建立GRM与DT的回归模型，将伽马曲线转换为与声波同量纲的曲线，转换回归模型如下

式中：

GRDT—声波量纲的伽马，µs/m；GRM—伽马中频分量，API；λ—转换系数；C0—校正常数，API。

用小波分频重构技术[16-17]将GRDT与DTL分频分量信息融合，重构拟声波曲线QDT（图5），重构过程如下

式中：QDT—重构的拟声波，µs/m；DTL—声波低频分量，µs/m；h(k)—滤波器低通响应；g(k)—滤波器高通响应；n—平移参数；k—尺度参数。

重构的拟声波曲线对薄层岩性的变化很敏感，且具有地层平均层速度的含义，满足却勒—羊塔地区薄互层反演和薄层砂体预测要求。

图6 却勒—羊塔地区GR–DT转换模型Fig.6 Quele–Yangta Area GR–DTcurve transformation model

2.4 底砂岩段储层反演

以拟声波曲线代替原始声波曲线，对古近系底砂岩段薄互层储层约束反演，提高地震资料的薄互层砂岩分辨能力，预测薄层砂体分布。

反演实现过程中有以下几个关键步骤：（1）地层划分对比、构造解释；（2）层位标定、子波提取估算，交互迭代获得最佳层位和子波；（3）建立低频模型，充分利用钻井、测井和地震信息，把各类信息融合到初始低频模型中；（4）约束反演计算，给定最佳层位、子波、约束参数和反演算法，对初始模型迭代修正，使目标函数F得到最小化[18-19]，获得高分辨的反演结果。

式中：

F—目标函数；r—反射系数；Z—声波阻抗，kg·m−2·s−1；s—原始地震数据；d—合成地震数据；ω—地震子波；p，q—系数因子；Lp—反射系数绝对值的求和；Lq—s与d的差；L1—匹配误差；a，βin，βx—不确定因子；in—主测线；x—联络线。

2.5 反演分析

从却勒—羊塔地区过QL1—YT5—YT8井的底砂岩段薄互层反演剖面上看，拟声波反演剖面（图7）具有较高的分辨率，反演波阻抗与薄互层匹配良好，波阻抗高亮区体现了薄层砂岩的分布。薄层砂岩垂向上多期叠置发育一个高亮轴，横向上由北QL1向南减薄相变，到YT5相变为另一个砂体，并向YT8减薄相变。原始声波反演剖面（图8）分辨率较低，剖面上波阻抗与薄互层吻合度较差，垂向上砂岩难以从阻抗剖面上分辨出来，横向上波阻抗变化不大，砂岩的相变点和厚度变化点不能确定。

图7 QL1—YT5—YT8拟声波反演剖面Fig.7 QL1—YT5—YT8 quasi-acoustic inversion section

图8 QL1—YT5—YT8声波反演剖面Fig.8 QL1—YT5—YT8 acoustic inversion section

对却勒—羊塔地区的拟声波反演数据体沿薄互层底面向上提取地层切片，利用地层切片地震资料横向密集性识别垂向上难以分辨的地质体。图9为拟声波反演切片，切片从下到上展示了薄互层砂体的沉积规律、发育规模和分布范围。切片分析表明薄层砂体源于QL1附近及以北，随物源供给的充足，砂体从QL1、YT5两个方向分别向南、向西进积，随后退缩于QL1、YT5附近，最后仅在QL1附近发育。切片上砂岩呈北部QL1、东部YT5两个明显的扇形，分流河道、河口砂坝、分流间湾等沉积微相清晰。

图9 却勒—羊塔地区薄层砂岩反演切片Fig.9 Quele–Yangta Area inversion slices of thin interbedded section

2.6 薄互层砂岩预测

对拟声波反演数据体薄互层顶底重新精细解释，给定波阻抗门槛值计算薄层砂岩累积时间厚度，声波低频分量换算地层平均层速度，时间厚度与地层平均层速度乘积计算薄层砂岩累积厚度。结合拟声波反演波阻抗地层切片、地震属性分析等技术[20]，预测了却勒—羊塔地区薄层砂岩分布及发育情况如图10。

图10 却勒—羊塔地区薄互层砂体预测厚度图Fig.10 Quele–Yangta Area thin interbedded sand thickness prediction

预测结果表明，北部QL1井附近砂体厚度最大，砂岩累积厚度超过23 m，以发育水下分流河道砂体为主；东部YT5井附近砂体厚度较大，砂岩累积厚度超过18 m，以发育河口砂坝和水下分流河道砂体为主；YT8井附近砂岩累积厚度最小，砂岩累积厚度10 m左右，砂体相对不发育，以发育分流间湾为主。

3 结论

（1）拟声波小波分频重构反演预测薄互层砂岩分布有两个关键因素：一是薄互层岩性敏感曲线选取，却勒—羊塔地区伽马曲线对薄互层岩性敏感；二是敏感曲线的频率分量尺度，针对薄层厚度提取合适的分频分量，却勒—羊塔地区薄互层中频分量最适合。

（2）反演预测却勒—羊塔地区的薄层砂岩主要分布于北部QL1井附近和东部YT5井附近；北部QL1井附近砂体最厚，发育水下分流河道砂体；东部YT5井附近砂体较厚，发育河口砂坝和水下分流河道砂体。

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编辑：张云云

编辑部网址：http：//zk.swpuxb.com

Seismic Inversion of Frequency Divisions Reconstruction and Its Application Thin Interbedded Sand Reservoir Prediction

Zhao Jilong1，2,Xiong Ran2,Chen Ge2,Wang Junpeng2,Liu Lingli2
1.Faculty of Earth Resources，China University of Geosciences（Wuhan），Wuhan，Hubei 430074，China 2.Hangzhou Research Institute of Petroleum Geology，PetroChina，Hangzhou，Zhejiang 310023，China

In Quele–Yangta Area of Tabei Uplift，the Palaeogene lower sand section is fan-delta front facie and the stratigraphic is sand-shale thin interbedded reservoirs.In this paper，we analyzed the core and logging of thin interbedded reservoirs，discussed the geology significance of the reservoir by different curve frequency division component，and optimized the thin interbedded reservoirs lithology sensitive logging and stratigraphic average velocity sensitive logging.On the basis of curve foreprocessing and normalization，we exteacted the middle frequency component of reservoirs lithology sensitive logging（GR），and the low frequency component of stratigraphic average velocity sensitive logging（DT），with the principle of wavelet frequency division and decomposition.Based on the Statistic method of the statistic regression.Based on the method of the statistic regression，the transformation model with GR–DTcurve was established，and this statistical model will converse GRcurve to DT curve dimension.According to the technology of wavelet logging frequency division reconstruct，we construct quasi acoustic logging combined with the middle frequencies GRcurves information and low frequencies acoustic logging information，which are extracted by wavelet decomposition.Using quasi acoustic logging constraint seismic inversion，the inversion methods can improve seismic resolution and frequency band，and the inversion impedance results predict the thin interbedded reservoir sand is mainly distribute in the north of the research area near Well QL1，and distribute in the east of the research area near Well YT5.

Quele–Yangta Area；thin interbedded reservoir；sensitivity analysis；frequency division reconstruction；quasiacoustic inversion

http：//www.cnki.net/kcms/doi/10.11885/j.issn.1674-5086.2012.11.19.06.html