地震反演数据体融合技术预测有效砂岩

陈志刚

(中石油东方地球物理勘探有限责任公司研究院地质研究中心，河北 涿州 072751)

陈红霞，刘学军

(中石油华北油田分公司第三采油厂，河北 沧州 062450)

唐建超，马辉，孙星，郭增

(中石油东方地球物理勘探有限责任公司研究院地质研究中心，河北 涿州 072751)



地震反演数据体融合技术预测有效砂岩

陈志刚

(中石油东方地球物理勘探有限责任公司研究院地质研究中心，河北 涿州 072751)

陈红霞，刘学军

(中石油华北油田分公司第三采油厂，河北 沧州 062450)

唐建超，马辉，孙星，郭增

(中石油东方地球物理勘探有限责任公司研究院地质研究中心，河北 涿州 072751)

常规波阻抗反演分辨率低且不能在砂岩中有效区分砂岩和干层，不能满足NP油田油气开发的需要。通过创新攻关，提出了一种预测有效砂岩的敏感测井曲线分析方法和地震反演数据体融合技术。通过测井数据交会分析可知，自然伽马曲线可以很好地区分砂、泥岩，密度曲线可以区分砂岩中的干层和有效砂岩，但不能区分砂、泥岩。因此利用自然伽马曲线和密度曲线分别进行地质统计学反演，求取自然伽马数据体和密度数据体，然后求取2种数据体的交集进行有效砂岩预测。预测结果分辨率高，效果较好，对砂、泥岩地层的油气开发有借鉴意义。

波阻抗反演；有效砂岩；地质统计学反演

近几年NP油田勘探开发已进入快速发展阶段，目前多个勘探区块已投入生产，产量稳步提升。随着开发的不断深入，储集层的研究重点由区域研究向含油单砂体识别刻画转变，研究单元从油组级多套砂岩逐渐向单一小层转变，储集层预测要求从砂岩预测向含油水砂岩即有效砂岩预测转变。常规波阻抗不能区分研究区主要开发层系目的层段砂岩中的有效砂岩和干砂岩，且研究区目的砂层厚度一般为2～15m，而地震主频为18Hz，垂向地震分辨率仅能达到35m(速度2500m/s)，常规波阻抗反演无法满足NP油田的开发要求。为此，笔者提出了一种预测有效砂岩的敏感测井曲线分析方法和地震反演数据体融合技术。

1 技术思路和原理

图1 测井解释综合柱状图

图2 砂岩段含油砂岩、含水砂岩、干砂岩样点统计

地质统计学反演与常规波阻抗反演不同，波阻抗反演是以地震资料为硬约束、测井资料为软约束进行反演，反演分辨率与地震资料相当，而地质统计学反演是以测井资料为硬约束、地震资料为软约束进行反演，分辨率与测井资料相当，具有分辨率高的特点[1～7]。地质统计学反演的过程一般为：首先，进行常规波阻抗反演，利用波阻抗反演结果和钻井实际统计的砂、泥岩厚度估算统计学所需要的水平和垂直方向的变差函数[8]；然后，利用统计学算法(如克里金公式或贝叶斯公式)进行地质统计随机反演[9]，该反演过程中井点处的反演计算依赖钻井资料，井间展布的计算依赖地震资料，得到若干个波阻抗等概率实现结果；最后，优选其中的一个实现结果通过变换进行协模拟得到最后的反演结果，协模拟的过程叫做云变换[10，11]，是通过计算波阻抗和某种曲线的关系，通过非线性的转换完成。计算结果的物理意义依赖于测井曲线，如果是对自然伽马测井曲线协模拟，得到的就是自然伽马数据体，如果是利用电阻率测井曲线进行协模拟，则得到的是电阻率数据体，以此类推。

按照上述原理，只要对各种测井曲线进行分析，选择可以区分干层和有效砂岩的测井曲线进行地质统计协模拟即可。但是由于单一曲线往往不能够区分干层和有效砂岩，因此可以利用多种曲线进行交会分析，首先选择可以有效区分砂、泥岩的曲线进行反演，再利用有效区分干层和有效砂岩的曲线进行反演，最后将不同的协模拟结果融合就可以得到最终的结果。

2 测井曲线交会分析

2.1 自然伽马曲线区分砂、泥岩

众所周知，自然伽马曲线可以反映泥质含量的多少，因为泥岩具有吸附放射性物质的特性，而砂岩吸附放射性物质的能力较弱，因而与泥岩有明显区别，粉砂岩和泥质砂岩介于二者之间，并随着岩层中泥质含量的增加曲线幅度增加[12]。通过对研究区自然伽马曲线进行研究发现，砂岩主要表现为低自然伽马的特征(图1)，能够很好地区分砂、泥岩，砂岩与泥岩的自然伽马门槛值约为78API。因此，选取自然伽马曲线作为区分砂、泥岩的特征曲线。

2.2 密度曲线区分干层和有效砂岩

通常情况下，电阻率曲线反映地层的导电能力，富含油水的砂岩导电能力比干层砂岩要弱，油水层段的电阻率要比干砂岩层段高。密度曲线对于区分含油气层与干砂层较为敏感，当砂岩含油气后密度会降低，而干层的密度较高。研究区含油砂岩和含水砂岩是有效砂岩，利用研究区实际资料，在砂岩段对干层、油层、水层的自然伽马、电阻率、密度分别进行统计(图2)分析发现：含水砂岩的自然伽马约为95～102API，含油砂岩的自然伽马约为70～95API，干砂岩的自然伽马约70～105API，与有效砂岩(含水砂岩和含油砂岩)数值范围重叠，不能区分；含水砂岩的电阻率约为7～9Ω·m，含油砂岩的电阻率约为11～23Ω·m，而干砂岩的电阻率约为5～21Ω·m，与有效砂岩的数值范围重叠，不能区分；含水砂岩的密度为2.4～2.48g/cm3，含油砂岩的密度为2.27～2.45g/cm3，干砂岩的密度约为2.45g/cm3，可以与有效砂岩很好地区分开来。因此，该次研究选取密度曲线作为区分干砂岩和有效砂岩的特征曲线。

3 地震反演数据体融合方法

由上述研究可知，自然伽马曲线可以很好地区分砂岩和泥岩，门槛值为78API；密度曲线可以很好地区分砂岩中的干砂岩和有效砂岩，门槛值约为2.45g/cm3。因此，只要利用自然伽马曲线和密度曲线分别进行地质统计学反演协模拟，得到自然伽马数据体和密度数据体，再将2个数据体融合就可以得到有效砂岩数据体。具体融合方法是：首先，在自然伽马数据体中将大于78API的数值全部充零，得到纯砂岩自然伽马数据体；然后，在密度数据体中将大于门槛值2.45g/cm3的干砂岩全部充零，得到泥岩与有效砂岩混合密度数据体；最后，将2个数据体结果相乘，就得到了有效砂岩的反演数据体。

4 应用效果

针对冀东油田储集层较薄、干砂层较为发育的开发区块，利用反演数据体融合技术发现，反演结果的精度较高，能够满足精细油藏描述的要求(图3)。

图3 常规波阻抗反演与地质统计学反演剖面对比图

图3(a)是一条常规地震反演剖面，该剖面存在2个明显问题：一是垂向分辨率较低，分辨的最小厚度为35m，而开发井区目标层段最大单砂体厚度为15m，远远不能满足开发生产需求；二是砂岩与泥岩的波阻抗相近，无法有效预测储集层。

图3(b)、(c)分别是地质统计学反演的自然伽马数据体剖面和反演数据体融合剖面，分辨率有了明显提高，基本与测井分辨率相当。图3(b)基本能把砂岩与泥岩分开，即储集层的分布预测是可靠的，同时横纵向分辨率也得到了大幅度提高，但NP1井、NP2井钻遇多套干砂层，说明未能与油水层有效区分。而在地质统计学反演自然伽马数据体与密度数据体融合剖面上，有效储集层得到进一步突出，干砂层与部分水层被有效过滤，从而实现了有效储集层的分布预测。

5 结语

优选自然伽马和密度曲线进行地质统计学反演数据体融合，可以识别NP油田储集层中的含油和含水砂岩，提高了有效储集层预测的精度。利用该方法的预测结果部署钻探的井位，获得了较高的成功率。由于不同地区地质条件不尽相同，因此在进行储集层预测时，需要根据不同工区优选适合的测井曲线。

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[11]陈志刚，刘雷颂，高军，等.云变换在中东地区H油田碳酸盐岩储集层预测中的应用[J].新疆石油地质，2016，37(1)：107～111.

[12]洪有密.测井原理与综合解释[M].东营：中国石油大学出版社，2008.

[编辑] 龚丹

2016-01-02

国家油气重大专项(2016ZX05029005-006)。

陈志刚(1978-)，男，高级工程师，从事地震资料解释及油气地质综合研究，chenzg@bgp.com.cn。

P631.44

A

1673-1409(2016)32-0040-04

[引著格式]陈志刚，陈红霞，刘学军，等.地震反演数据体融合技术预测有效砂岩[J].长江大学学报(自科版),2016,13(32):40～43.