地震波形指示反演在薄储层预测中的应用

钱银磊 胡清雄 王晓辉 王科朋 史全党

(1. 中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司研究院乌鲁木齐分院， 乌鲁木齐 830016； 2. 中国石油新疆油田公司采气一厂， 新疆 克拉玛依 834007)

地震波形指示反演在薄储层预测中的应用

钱银磊1胡清雄2王晓辉1王科朋1史全党2

(1. 中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司研究院乌鲁木齐分院， 乌鲁木齐 830016； 2. 中国石油新疆油田公司采气一厂， 新疆 克拉玛依 834007)

DX5井区梧桐沟组储层具有储层较薄、单砂体厚度小、砂体横向连续性差的特点，运用常规波阻抗反演很难对其完成精确刻画。地震波形指示反演充分利用了地震波形的横向变化，可代替传统变差函数进行高频成分模拟，对井况的要求低，比传统阻抗反演和地质统计学反演方法的确定性更强。高频结构受波形变化控制，更好地体现了沉积特征的约束。在提供储层纵向分辨率的同时，横向连续性得到了有效保证。

薄储层预测； 测井参数模拟； 地震波形指示反演； 相控反演

三角洲前缘水下分流河道砂一直是薄储层预测的重点和难点，储层具有“砂体厚度薄、砂泥互层”的特点。随着油气勘探开发的不断深入，提高薄储层纵向分辨率和预测精度的技术逐渐成为油气勘探的重要研究方向。目前，地震反演是唯一实现该技术的定量方法[1]。储层预测中常用的波阻抗反演方法包括稀疏脉冲反演和地质统计学反演[2]，在储层预测中发挥了重要作用。通过对各种反演方法的对比，本次研究中提出一种新的反演方法 —— 地震波形指示反演。

1 地震波形指示模拟

1.1 原理

地震波形指示反演(SMI)，是在传统地质统计学反演基础上发展起来的一种新的高精度反演方法。其主要思想是，将地震波形的薄层调谐特征作为判别、优化反射系数结构的控制条件，模拟砂体纵向分布，真正将地震的横向高分辨率和井的纵向高分辨率结合起来，实现井震联合反演[3]。通过地震波形指示反演，可在等时格架约束下，利用地震波形的横向变化代替变差函数来表征储层的空间变异性。在贝叶斯框架下，优选相似性高、空间距离近的井作为有效统计样本，建立初始模型，进行高分辨率井震联合模拟，实现地震波形约束下的井间储层预测，同时提高反演的纵、横向精度。

1.2 步骤

地震数据空间分布密集，且其波形特征与沉积环境关系密切，因此，利用地震波形横向变化特征代替变差函数来表征储层空间分布规律。根据地震波形相似性优选样本(见图1)，可知整个研究区的波形是一致的，说明沉积环境一致，但不同出油气井的储层和含油气波形差异仍然比较大。因此，该区的地质条件和地质背景符合相控反演的条件。

图1 地震波形相似性优选样本

对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。如果2口井的地震波形相似，则表明这两口井大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，且井曲线统计分析显示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，同时约束了高频取值范围，使反演的随机性大大降低。

在贝叶斯框架下，通过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随机有效实现，取多次有效实现的均值作为期望值输出[4-5]：

(1)

式中：Z(x0)为未知点的值；Z(xi)为波形优选的已知样本点的值；λi为第i个已知样本点对未知样本点的权重；n为优选样本本点的个数。

2 波形指示模拟反演参数

地震波形指示模拟反演主要包括：合成记录和子波提取；地质模型建立；低频模型插值；谱模拟反演；波形特征指示反演。其中，合成记录、地质模型的建立、低频模型插值和谱模拟反演，与其他反演方法类似。不同之处是，地震波形模拟反演不需要提取子波。波形特征指示模拟主要涉及参数包括平滑半径、有效样本数和最佳截止频率。

2.1 平滑半径

该参数主要反映反演体的横向连通性，平滑半径越大，反演体的连通性越好，参数大小主要由研究区地质情况所决定。通过分析可知，该研究区砂岩横向连续性较差，水下分流河道较窄。因此，平滑半径不宜太大，通过多次对比将平滑半径设定为1。

2.2 有效样本数

该参数主要表征地震波形空间变化对储层的影响程度。通过样本数和地震相关性分析可知，相关性随着样本数的增加而增加，当样本数达到一定数量后，相关性不再增加，此时的样本数即最佳样本数。通常，样本数较大时表明储层变化较小，非均质性较弱，在横向变化快，非均质性强的地区，可适当减少样本数。结合该工区资料可知，当样本数为7时，相关性基本达到最大，此时反演质量趋于稳定。因此，本次反演的有效样本数为7。

2.3 最佳截止频率

反演结果具有“低频确定、高频随机”的特点。低频主要受地震相控的影响，高频则主要受井样本的影响。如果侧重于追求反演的确定性，则该参数不宜设置太高；反之，如果更侧重于追求反演分辨率，能够接受随机的结果，则可以设置较高的截止频率。由该工区资料可知，当频率达到200 Hz时，相关指数曲线基本趋于水平；大于250 Hz的频率就是基本水平，表明其频率成分以外都是随机频率，进入水平之前的频率就是最大有效频率。因此，选用该区最佳截止频率为200 Hz，此数值下既能保证反演的确定性，又能保证反演的纵向分辨率。

3 实例分析

研究区位于准噶尔盆地滴南凸起中段北翼，紧邻滴水泉凹陷；该区在二叠系梧桐沟组时期发育水下分流河道砂，优质储层集中发育在梧桐沟组一段中上部，物性、分选度都很好。大部分钻完井资料均见到不同程度油气显示，梧桐沟组二段是一套稳定的泥岩盖层。该区储盖组合横向比较稳定，是目前滚动扩边的重要出油层系[6-7]。

3.1 薄砂层地震响应特征

地震剖面及井对比(见图2)显示：梧桐沟组二段发育有大套泥岩，厚度150～200 m；薄储层主要发育在梧桐沟组一段的中上部，厚度为5～8 m。在地震剖面上，梧桐沟组二段的泥岩段是一套中强、较连续强波峰反射，而梧桐沟组一段的砂岩是一套中弱、杂乱反射的弱波谷反射。由于地震纵向分辨率有限，因而难以刻画厚度5～8 m的薄储层砂体。

3.2 敏感性参数的确定

研究区梧桐沟组砂泥岩交会分析结果显示，以电阻率为敏感参数对砂泥岩所作的类型区分较为明显。在此，优选深电阻率作为该区有效储层的敏感参数，有效储层的深电阻率大于14 Ω·m(见图3)。反演过程中，测井参数控制纵向分辨率，地震波形变化(相控)约束砂体横向的变化。

3.3 波形指示反演与常规阻抗对比

从图4可以看出，常规波阻抗反演结果与井的吻合程度较差，梧桐沟组一段在井上是一大套泥岩，而在反演剖面上出现了高祖特征的砂岩，且DX179井梧桐沟组一段中上部的砂岩与阻抗反演结果也一致。而波形指示模拟反演结果不仅与井的地质认识一致，而且预测出了该区井的上下2套气层，砂体之间的叠置特征更加明确，边界也更加清楚，与钻井钻遇砂体吻合度较高。

图2 地震剖面及井对比

图3 DX5井区二叠系梧桐沟组电阻率与波阻抗交会图

图4 波阻抗反演与波形指示模拟反演连井剖面对比

3.4 地震模型指示反演效果分析

在反演过程中，参与反演的主要是探井和部分评价井，对剩余的评价井与部分开发井反演结果进行验证。反演结束后，工区内完钻评价井DX504井和DX503井通过标定，新完钻井梧桐沟组钻遇储层均获得高产工业油流。其中，DX504井在井上只有一套储层，而DX503井在井上有2套储层，这种状态在反演剖面上得到了很好的印证(见图5)。

图5 电阻率反演剖面

为了更好地验证反演结果，利用2口水平井进行了标定。标定结果显示，获得高产工业油流的2口水平井均钻遇储层。其中，DXHW1781不仅钻遇储层，在水平井底端钻遇了一套50 m的泥岩段，而DXHW1782钻遇了所有储层段。从反演剖面(见图6)可以看出，反演结果与井的认识一致。这说明本次基于地震波形指示的测井参数反演效果明显，统计结果显示，参与井吻合率达到95%，验证井吻合率90%(图7)。

图6 水平井电阻率反演剖面

图7 DX5井区梧桐沟组一段出油砂体平面图

4 结 语

地震波性指示模拟反演作为一种新的波阻抗反演方法，有效地拓宽了地震频带，获得了确定的高频信息，有效地解决了薄储层预测中反演精度不高的问题，提高了反演的分辨率。

地震波形指示模拟反演作为一种专门面向地震开发的反演方法，充分满足了地质人员在油气藏评价开发阶段对薄储层进行精细预测的要求，在实际生产中获得了良好的应用效果。

该方法在克拉美丽气田梧桐沟组预测的符合率较高，结果可靠。本次研究为梧桐沟组下一步滚动勘探、挖潜剩余油提供了可靠的依据，同时也为该区薄储层预测提供了一种新的有效方法。

[1] 孙思敏,彭仕宓.地质统计学反演方法及其在薄层砂体预测中的应用[J].西安石油大学学报(自然科学版),2007(1):41-48.

[2] 盛述超,毕建军,李维振,等.关于地震波形指示模拟反演(SMI)方法的研究[J].内蒙古石油化工,2015(21):147-151.

[3] 刘喜武,年静波,吴海波.几种地震波阻抗反演方法的比较分析与综合应用[J].世界地质,2005(3):270-275.

[4] 徐旺林,张繁昌,郭彦如,等.贝叶斯全频信息同时反演在鄂尔多斯盆地碳酸盐岩储层预测中的应用[J].石油地球物理勘探,2014(4):723-728.

[5] 滕龙,程玖兵.贝叶斯框架下联合AVA反演与统计岩石物理的储层参数估计[J].石油地球物理勘探,2014(4):729-738.

[6] 石新朴,颜泽江,李臣,等.滴南凸起二叠系沉积层序及对气藏的控制作用[J]. 新疆石油地质,2010(6):576-578.

[7] 石新朴.准噶尔盆地滴南凸起二叠系梧桐沟组层序地层与岩性油气藏勘探[D].北京：中国地质大学(北京),2010：10-20.

ApplicationofSeismicWaveformIndicatorInversioninThinSandstonePreditonTechnology

QIANYinlei1HUQingxiong2WANGXiaohui1WANGKepeng1SHIQuandang2

(1.BGP Urumqi Branch, CNPC, Urumqi 830016, China; 2.No.1 Gas Production Plant, Xinjiang Oilfield Company, PetroChina, Karamay Xinjiang 834007, China)

DX5 well area has the characteristics of thin reservoir, small thickness of single sand body and the poor continuity of sand body. Conventional wave impedance inversion is limited by earthquake-band, which results in low vertical resolution and difficulty in accurate description of thin reservoir. Seismic modeling inversion can replace traditional variation function to simulate the high frequency components, because it can make full use of the change of lateral seismic waveform information. It is stronger than the traditional wave impedance inversion and geostatistical inversion in certainty, and has lower requirements of well distribution. The high-frequency structure is controlled by waveform changes, so it can better reflect the constraints of sedimentary characteristics. While providing vertical resolution of reservoir, lateral continuity has been effectively guaranteed.

thin reservoir prediction; logging parameter simulation; seismic waveform indication inversion; phased inversion

2017-07-06

中国石油新疆油田分公司科研项目“DX5井三维地震资料重新处理解释”(BGP2014-1474)

钱银磊(1986 — )，男，河南鄢陵人，硕士，工程师，研究方向为储层预测与油藏建模。

P618

A

1673-1980(2017)06-0017-04