二维三维联合伪井反演技术的应用

刘云竹,张致付 (地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室 (中国地质大学 (北京)),北京100083)

二维三维联合伪井反演技术的应用

刘云竹,张致付 (地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室 (中国地质大学 (北京)),北京100083)

地震反演利用地震数据获得岩性和储层信息,是研究储层发育的一个重要手段。井资料是减少地震反演多解性的重要约束条件,但当大部分工区井资料缺失时,研究地震反演约束条件具有重要的实用价值和现实意义。基于约束稀疏脉冲原理,充分利用过三维工区的二维测线和井资料进行约束,实现了无井资料工区的反演工作。通过钻井验证,该方法的定性预测结果可靠,与实际情况差异较小。相较于传统方法,该方法理论依据充分,反演结果可靠性高,具有一定的推广价值。

反演;伪井;储层预测;约束稀疏脉冲

已知地下模型,根据地震波反射原理求取地下模型的地震响应,就是地震正演技术。实际工作过程中,通过地震技术,得到了地震反射特征,再根据地球物理原理,求取未知的地下模型的过程就是地震反演技术。地震反演经历了道积分、递归反演、基于模型的宽带反演、约束稀疏脉冲反演、基于地质统计的随机模拟和随机反演等阶段[1]。在反演工作中,利用反演软件求取地下真实模型,查清储层的发育规律,为生产提供了较大的技术支持,但也存在一些亟待解决的问题。如在勘探程度低、地质资料缺失、井资料缺乏的区块,如何进行地震反演便是其中之一。从反演的算法以及软件的可操作性考虑,对资料的要求较为严格,研究区井分布比较均匀、地震资料为纯波资料是最基本的要求。但在实际生产过程中,特别是新区块,资料缺失情况较为普遍。从前人的研究成果来看,针对无井资料的三维地震工区进行储层研究主要使用的方法有2种:①直接利用地震资料提取均方根、最大振幅、瞬时频率、甜点等多种属性,用于预测储层平面展布和空间分布状态;②选取工区周边井,通过直接改变井坐标的方式,将井引入工区,之后直接进行反演工作。但上述2种方法分别存在使用数据单一、信息量小和未考虑地层横向非均质性的弊端。为此,笔者针对井资料缺乏地区,调整反演思路,充分利用周边井和地震数据,采用约束稀疏算法,充分考虑储层的横向非均质性,实现对该区块的储层预测,是较为先进的反演思路。

1 方法原理概述

1.1 反演原理分析

约束稀疏脉冲反演是现在较为普遍的一种使用模型的反演方法[2],其原理是:在地震的褶积模型理论中,假设反射系数是白噪的,即为随机的和无穷多的。该假设与地震数据的实际情况是不符的。因为在地震剖面上,由于它是有限带宽的数据,所以只能观察到有限的波阻抗界面反射,而看不到无穷多个反射系数界面。约束稀疏脉冲反演算法就是设法找到可观察到的有限的稀疏脉冲,其假设前提是地下的反射系数序列是由一系列大的或较大的反射系数叠加在高斯分布的小反射系数背景上。

通过调节控制稀疏脉冲因子λ,来调节稀疏脉冲的个数:λ高,脉冲个数多;λ低,脉冲个数少。当λ=1,在地震道数据上找到最大一级的振幅值 (包括正负振幅),得到最少的反射系数1,反射系数1与子波褶积,得到模型1,模型1与地震数据的差值为误差1,误差较大;当λ=2,在地震道数据上找到次一级的振幅值 (包括正负振幅),得到小一些的反射系数2,反射系数2与子波褶积,得到模型2,模型2与地震数据的差值为误差2,误差减少;如此叠代,直至所找到的稀疏脉冲与子波褶积的结果与地震数据的差值极小,即找到的有限多的稀疏脉冲为止;然后根据有限的稀疏脉冲 (反射系数序列)计算相对波阻抗;最后把地震缺少的低频信息通过井数据来补充,得到绝对波阻抗。

从约束稀疏脉冲的原理上分析,该反演过程是在应用井资料的情况下,以井上波阻抗的变化趋势来控制反演体波阻抗的变化趋势,得到绝对波阻抗。

1.2 建立伪井思路及基础工作

通过对反演原理进行分析可以看出:只有井数据参与了反演过程,才能确保绝对波阻抗的准确性与合理性。选取过井且过三维工区的多条二维测线,利用该井对多条二维测线进行反演;再在二维反演的数据体上,选择与三维工区重合的地方提取波阻抗曲线;最后进行伪井约束的三维波阻抗反演。具体流程如图1所示。

该方法因同时使用了二维和三维地震资料,因此要注意以下环节,以确保结果的可靠性:①二维及三维资料首先要做好闭合差校正;②通过重新采样使二维及三维资料具有相同的采样间隔;③伪井井点要选择在地震资料品质较好的位置;④各个伪井在三维工区内要均匀分布,不要过于集中。

1.3 伪井的曲线提取

在基础工作完成之后,利用反演软件的相关模块在二维反演体上提取纵波阻抗曲线。纵波曲线的提取时窗要包含三维反演时窗,以保证提取的曲线能对三维反演体起到约束作用。反演体要选择补充了低频的反演体 (绝对波阻抗体),这样提取的曲线才能包含低频 (8Hz以下)和地震频带的信息,才能起到更好的约束作用。由于二维反演体是在测井标定的基础上进行测井约束的,并且补充了低频模型。因此该反演体包含了时深关系,同时是绝对波阻抗体。通过该体建立的伪井提取的波阻抗曲线,是符合三维工区地层埋深变化、岩性变化规律的,更接近真实地质情况。利用该伪井对三维工区进行反演,其结果更加合理、有效。

1.4 关键过程质量控制

从理论上分析,使用该方法建立的伪井包含了时深关系,同时二维测线与三维工区地震数据仅在资料品质上存在差异,所以利用伪井制作合成记录时,产生的地震道与实际三维资料具有良好的匹配关系,不需要、也不能大范围地调整时深,仅需适当微调就可以取得良好的标定效果。

从实际工作结果来看,运用该方法提取的伪井,在三维工区的标定结果与前期分析的情况符合,井震匹配关系良好,可用于后续的反演工作。

图1 二维三维联合建立伪井流程图

2 实例应用与分析

研究区现今构造特征为由南向北抬升的单斜,目的层段为侏罗纪沉积的齐古组 (J3q)和头屯河组(J2t)。物源方向主要来自北东方向的山区,砂体类型为三角洲前缘水下分流河道及河道间、河口坝等砂体。研究区地震资料为2001年采集的50m×100m大面元,覆盖次数为60次,满覆盖面积为114km2。三维工区内大部分区域的地震资料信噪比较低,表现为白垩系底部附近波组能量弱,波组同相轴频率低、连续性差,多为半连续或杂乱反射,对于不整合面上下的砂层识别追踪及寻找地层岩性圈闭目标极为困难。

充分利用研究区周边T2井、T1井、G16井、H35井和过井二维测线,以三维资料为基础,进行了时差校正和重采样。采样间隔为2ms。在资料处理基础上,经过合成记录标定,建立了井震关系,落实了J3q和J2t的地震反射特征。在标定的基础上,展开二维测线的反演工作。在三维反演之前对二维反演结果进行了仔细检查,确保反演结果与实钻结果的符合度较高,能有效识别储层,为三维反演奠定良好的资料基础。

在二维反演基础上,再在二维测线上,同时在三维工区范围内,均匀地选取了3口井位 (图2中A井、B井、C井),确定了坐标,用于建立伪井。

图2 伪井平面分布图

最后,利用提取的伪井曲线,展开了三维工区的反演工作。同时根据周边井的岩石物理分析结果(低阻抗砂岩),对研究区反演体进行了储层的识别与刻画工作。在剖面上刻画出了河道砂体的空间及平面展布规律,河道砂体边界清晰,特征明显 (图3中点线框区域为低阻抗砂岩发育区)。根据周边井的交会分析结果,利用门槛值,可以刻画出目的层每条河道的储层发育情况。

图3 研究区J2 q波阻抗反演剖面图

利用反演体对储层平面展布进行了预测,研究区物源主要来自北东方向,在工区范围内呈东西向展布 (图4),与区域认识符合,且与沉积演化规律符合;同时该区储层主要为河道砂体,平面河道特征清楚。

图4 目的层段波阻抗平面展布图

通过最终的钻井结果来看,利用该方法预测储层发育规律可靠性高,但是由于埋深不同及压实作用的影响,研究区三维地震工区的波阻抗门槛值与周边井分析确定的波阻抗门槛值有少许差异,因此储层预测厚度与实钻厚度稍有差异。

3 结语

通过二维测线反演结果,在三维工区提取伪井的方法,较其他方法而言,充分考虑了由于构造、地层厚度变化、储层非均质性引起的曲线特征的变化,充分考虑了无井区的实际地质情况。并通过钻井资料的验证,该方法的定性预测结果可靠,定量预测结果与实际情况差异较小,是能够满足勘探初期研究需要的一种方法。使用该方法时需要注意,二维和三维地震数据闭合差要调整为0,且采样间隔要保持一致。

[1]张永刚.地震波阻抗反演技术的现状和发展[J].石油物探,2002,41(4):386～389.

[2]胡浩,汪敏,张津韬.浅析几种地震反演技术[J].油气地球物理,2013,11(1):48～50.

[编辑] 龚丹

P631.44

A

1000-9752(2014)12-0090-04

2014-10-16

刘云竹(1985-),男,2007年大学毕业,硕士生,现主要从事物探解释与储层的学习与研究工作。