一种基于地震波形指示的反演方法研究

2016-11-26冉令

中国石油大学胜利学院学报 2016年3期

关键词：波阻抗岩性反演

冉令

(中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院西部分院,山东东营 257000)

一种基于地震波形指示的反演方法研究

冉令

(中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院西部分院,山东东营 257000)

随着油田勘探开发工作的推进,高精度储层反演技术成为精细勘探和开发的关键,常规反演方法已无法满足高精度储层预测的要求。地震波形特征指示反演以地质统计学反演为基础,采用波形相控反演思想,反演结果在空间上体现了地震相的约束,平面上更符合沉积规律。介绍该反演方法的原理及步骤,并在哈山地区白垩系清水河组储层预测中进行应用,取得了较好的反演效果。

高精度储层反演;地震波形指示反演;波形相控

波阻抗反演技术在勘探开发中的应用已有20多年的历史,但是,随着油田勘探、开发工作的进展,目标越来越精细,对储层预测的精度要求也越来越高,高精度储层反演技术成为精细勘探和开发的关键传统的稀疏脉冲反演是最简单和最常用的反演方法,但反演结果分辨率低,而且模型化比较严重,不适合预测薄层及横向变化快的储层[1]。地质统计学反演,也称“随机反演”,反演效果较好,但是该方法横向分辨率低,变差函数尤其是变程的确定难度大,无法预测横向变化快的砂体(平均宽度小于井距),平面上的地质规律性也比较差[2]。地震波形特征指示反演是在地质统计学反演的基础上,突破了传统基于空间域插值算法的限制,充分发挥井、震的优势,反演结果确定性强,随机性小,且采用波形相控反演思想,能够解决井位不均匀反演问题,横向分辨率高且更符合平面地质规律。笔者以哈山地区白垩系清水河组储层预测为例,在介绍地震波形特征指示反演方法的基础上,对其应用效果进行分析。

1 反演方法原理及步骤

1.1 反演原理

理想的波阻抗反演的频谱主要有三部分构成——低频成分、中频成分和高频成分。其中,低频成分(0～10 Hz)横向分布比较稳定,变化较缓慢,可以利用井插值模型获得;中频成分(10～80 Hz)可以利用地震数据求取相对波阻抗获得;高频成分利用井插值模拟获得,关键是如何保证井间模拟的高频是合理且接近真实的。

地震波形特征指示反演的理论基础是:虽然地震有效频带窄,无法直接获取高频成分,但地震的横向变化反映了沉积环境的变化,而相似的沉积环境具有可类比的沉积组合结构,这些组合结构的变化和波形密切相关,因此可以充分利用地震波形的横向变化开展高频成分估计。基于以上理论基础,以传统地质统计学为基础,统计样本时参照波形相似性和空间距离两个因素,在保证样本结构特征一致性的基础上按照分布距离对所有井按关联度排序,优选与预测点关联度高的井作为初始模型对高频成分进行无偏最优估计,并保证最终反演的地震波形与原始地震一致,空间上体现了地震相的约束,平面上更符合沉积规律[3]。

1.2 反演步骤

基于以上反演原理,该方法的反演步骤如下:

第一步:按照地震波形特征对已知井进行分析,优选与待判别道波形关联度高的井样本建立初始模型,并统计其纵波阻抗作为先验信息。在已知井中利用波形相似性和空间距离双变量优选低频结构相似的井作为空间估值样本。

第二步:将初始模型与地震频带阻抗进行匹配滤波,计算得到似然函数。通过滤波可以发现:地震波形相似的测井曲线的相关性程度与频带宽度相关,频带越窄,相关性越强。如果两口井的地震波形相似,表明这两口井的沉积环境是相似的,虽然其高频成分可能来自不同的沉积微相、差异较大,但其低频具有共性,且经过井曲线统计证明其共性频带范围大幅度超出了地震有效频带。利用这一特性可以增强反演结果低频段的确定性,同时约束了高频的取值范围,使反演结果的确定性更强。

第三步:在贝叶斯框架下联合似然函数分布和先验分布得到后验概率分布,并将其作为目标函数,不断扰动模型参数,使后验概率分布函数最大时的解作为有效的随机实现,取多次有效实现的均值作为期望值输出。

第四步:频率域合并。不同反演方法可以得到不同的反演结果,每种反演方法的优势频段不同,可以利用频率域数据体合并功能,将不同数据体各自的优势频段合并在一起,提高反演质量和效果。

2 效果分析

哈山地区位于准噶尔盆地西北缘,是油气的主要聚集区之一,该区多层系立体含油,目前在哈德构造带油气勘查区块及其周边已发现了百口泉、乌尔

禾、风城、夏子街、春晖、阿拉德等多个油气田。近几年,中石油对白垩系油砂矿进行了勘探和试验,在DF241井区进行热试,新落实储量3 000余万吨;中石化工区内钻遇白垩系的钻井共36口,其中17口井见油气显示,且与邻区突破井埋深条件相当、油性相近,表明区内白垩系的勘探潜力也比较大。

通过对区内的探井进行统计发现,油气显示主要集中在清水河组三段,该段地层的砾岩孔渗条件比较差,测井解释多为干层;粉砂岩孔渗较好,但泥质含量高,敏感性强;细砂岩为优质储层,油气显示级别比较高。如何有效区分细砂岩优质储层是下一步勘探的关键问题。本文中选取区内较典型的过HQ212-HQ211-HQ23连井剖面为例(图1),根据钻探结果可见,该剖面上清水河组三段的岩性发生了比较明显的变化,但是由于粉砂岩和细砂岩在波阻抗上差别不大,在地震剖面上没有明显的波形和相位的变化,很难靠地震相和地震属性进行有效区分(图2)。针对这一问题,利用地震统计学反演和地震波形特征指示反演两种方法进行储层预测,并对两种反演方法的结果进行对比。

图1 过HQ212-HQ211-HQ23清水河组三段岩性变化示意图

图2 过HQ212-HQ211-HQ23连井地震解释剖面

通过对比两种方法的反演剖面(图3)可以看出,地震统计学反演结果的纵向分辨率比较高,可以有效区分砾岩-细砂岩-粉砂岩的岩性变化。但是,从岩性的横向展布来看,存在比较大的问题——薄储层的延伸距离过远。分析原因,工区内砂体横向变化快,变程无法精确给定,这也是该方法的不足之处。地震波形特征指示反演结果的纵向分辨率比地震统计学反演低,但是可以有效区分岩性的变化,岩性横向展布的范围和规律也比较合理。

图3 地震统计学反演与地震波形特征指示反演剖面对比

利用上述两种方法进行三维反演后,统计区内9口钻井在清三段发育的砂体岩性并与波阻抗平面属性图对比,结果表明,利用地震统计学反演方法,除HQ212井外,其他井所对应的岩性与属性图较吻合,吻合率67%;而地震波形特征指示反演方法,只有HQ212井所对应的岩性与属性图不吻合,吻合率89%。因此,地震波形特征指示反演能有效提高储层预测的准确率。