基于反射系數(shù)反演的隱蔽油氣藏薄儲層精細描述技術(shù)
——以車排子地區(qū)白堊系為例

吳笛

（東北石油大學計算機與信息技術(shù)學院，黑龍江大慶163318）

基于反射系數(shù)反演的隱蔽油氣藏薄儲層精細描述技術(shù)
——以車排子地區(qū)白堊系為例

吳笛

（東北石油大學計算機與信息技術(shù)學院，黑龍江大慶163318）

受地震分辨率及波形干涉影響，直接利用原始地震資料進行隱蔽油氣藏薄儲層精細描述的難度較大?；诜瓷湎禂?shù)數(shù)據(jù)體的地震反演是在對原始地震數(shù)據(jù)進行保幅去噪處理的基礎(chǔ)上，通過分別提取時變、空變子波構(gòu)建子波逆變換因子，利用分頻算法選擇主頻數(shù)據(jù)體構(gòu)建地質(zhì)約束條件，最終計算求取反射系數(shù)數(shù)據(jù)體并進行解釋的反演技術(shù)，該技術(shù)能夠較大限度地消除地震資料中的各類干涉現(xiàn)象并提高地震數(shù)據(jù)的分辨率。針對車排子地區(qū)白堊系儲層存在的砂體厚度薄，儲層與地震反射特征對應(yīng)關(guān)系較差的難題，利用基于反射系數(shù)反演對研究區(qū)隱蔽油氣藏薄儲層進行了精細描述。結(jié)果顯示，砂體主要呈近南北向條帶狀、團塊狀不連續(xù)分布特征，主要分布于研究區(qū)的東部以及西部近岸區(qū)域，符合以濱淺湖砂體沉積為主、局部沉積扇三角洲砂體的沉積規(guī)律，根據(jù)反演結(jié)果將儲層尖滅線向湖岸方向進行了合理外推，擴大了巖性圈閉的有效分布范圍。

隱蔽油氣藏 反射系數(shù)反演 薄儲層精細描述 地震數(shù)據(jù) 分辨率 車排子地區(qū)

隨著隱蔽油氣藏勘探進程的不斷深入，針對目前勘探難點之一的薄儲層識別與精細描述技術(shù)已成為研究的重點［1］。由于通過原始地震數(shù)據(jù)提取的疊后地震屬性與測井約束波阻抗反演等常規(guī)儲層描述技術(shù)的預測結(jié)果存在多解性和精度低等問題［2-4］，尤其是在鉆井較少、儲層較薄、地震數(shù)據(jù)存在干涉出現(xiàn)強反射影響分辨率的情況下，進行儲層的識別及精細描述的難度較大。而通過反射系數(shù)反演方法獲得的反射系數(shù)體可以預測厚度遠小于地震調(diào)諧厚度的薄儲層，并且能夠有效消除原始地震資料中的干涉現(xiàn)象，成為目前提高地震數(shù)據(jù)分辨率及薄儲層識別的有效方法。

車排子凸起位于準噶爾盆地的西部隆起南段，其西面和北面鄰近扎伊爾山，南面為四棵樹凹陷，向東以紅車斷裂帶與昌吉凹陷相接［5-9］。針對研究區(qū)白堊系目的層鉆探的排607、排1、排602等井均獲低產(chǎn)工業(yè)油氣流，說明該區(qū)白堊系含油廣泛，潛力較大。但研究區(qū)白堊系儲層厚度薄，儲層與地震反射特征對應(yīng)關(guān)系較差，導致砂體在尖滅區(qū)和剝蝕面附近受到強反射影響，難以形成有效反射，疊后地震屬性提取等常規(guī)技術(shù)對其很難進行準確描述。筆者在對車排子地震數(shù)據(jù)進行去噪處理并改善其質(zhì)量的基礎(chǔ)上，利用基于反射系數(shù)的反演技術(shù)進行薄儲層的預測研究，以期提高砂體分辨率以及對巖性圈閉及儲層預測的精度，為加快研究區(qū)勘探、開發(fā)進程，指導井位部署提供依據(jù)。

1 反射系數(shù)反演技術(shù)原理

Widess［10］通過對經(jīng)典的楔狀體模型進行分析，認為對于存在噪音的地震數(shù)據(jù)，其垂向極限厚度的分辨率為波長的四分之一（λ/4）。而此后隨著地震勘探理論和技術(shù)的發(fā)展，云美厚等［11-13］認為可以通過子波壓縮、頻譜拓寬等特殊處理手段，來提高或者有限地改善現(xiàn)有地震資料的分辨力。凌云研究小組［13］曾討論過在相對保持振幅、頻率、相位和波形的處理條件下，地震勘探可以突破λ/4的極限。由此可見，識別厚度小于λ/4的薄儲層是有可能的。Portniaguine等［14-15］通過將改進的匹配追蹤算法應(yīng)用到地震分頻處理中，并由此進一步提出了基于疊后地震數(shù)據(jù)以獲得奇偶部重構(gòu)反射系數(shù)體的譜反演方法，在提高地震分辨率的同時，有效消除了原始地震數(shù)據(jù)中的干涉現(xiàn)象，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對薄儲層發(fā)育特征的精細描述。該方法的Tikhonov正則化方程表達式［14］為

式中：F為子波逆變換因子；m為反射系數(shù)模型；d為實際地震道數(shù)據(jù)；α為噪音相關(guān)因子；S（）n為地質(zhì)約束條件；re和ro分別為反射系數(shù)的偶分量和奇分量；T和t分別為時窗大小和時窗位置，ms。

式（1）為欠定方程，最終目的是求取反射系數(shù)模型。其中子波逆變換因子和地質(zhì)約束條件是2個重要的參數(shù)。

2 反射系數(shù)反演技術(shù)

反射系數(shù)反演技術(shù)主要是在對地震數(shù)據(jù)進行保幅去噪處理的基礎(chǔ)上，通過分別提取時變、空變子波構(gòu)建子波逆變換因子，通過分頻算法選擇主頻數(shù)據(jù)體計算地質(zhì)約束條件，最終求取反射系數(shù)數(shù)據(jù)體來進行反演，并對反演結(jié)果進行質(zhì)量控制。

2.1 地震數(shù)據(jù)保幅去噪處理

高、低信噪比的地震數(shù)據(jù)反演結(jié)果對比顯示［16］，隨著噪音的增大，會造成反演結(jié)果可靠性變差，尤其是對于弱信號區(qū)，噪音直接導致弱信號區(qū)反演結(jié)果模糊、不連續(xù)。車排子地區(qū)白堊系原始地震數(shù)據(jù)的噪音能量較強，因此，在開展反射系數(shù)反演之前須對原始地震數(shù)據(jù)進行保幅去噪處理。

消除地震數(shù)據(jù)中的噪音主要采用疊后小波分頻去噪的方法對原始地震數(shù)據(jù)開展保幅去噪處理。首先，利用小波變換開展分頻處理，在保持優(yōu)勢頻帶不變的基礎(chǔ)上，針對噪音主要分布的分頻數(shù)據(jù)進行噪音壓制，最后回構(gòu)得到成果數(shù)據(jù)［17］。從去噪前后的剖面對比結(jié)果（圖1）可以看出，處理后的地震數(shù)據(jù)在去除噪音的同時，地震數(shù)據(jù)的振幅譜基本得到了保持，高頻噪音頻段的能量得到合理壓制，去噪效果較為明顯，為反演計算奠定了基礎(chǔ)。

2.2 子波逆變換因子構(gòu)建

合理去除子波是由地震數(shù)據(jù)得到反射系數(shù)的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。實際地震記錄中的子波不僅在縱向上的同一道地震數(shù)據(jù)中存在差異（時變），在橫向上的同一條地震同相軸上也存在差別（空變）。因此，必須通過設(shè)置合理空間網(wǎng)格來控制所求取子波的精度，使其在去除子波的同時能夠得到正確的反射系數(shù)數(shù)據(jù)。實際求解過程中，首先，在多井合成記錄精細標定的基礎(chǔ)上，基于匹配追蹤算法計算三維地震數(shù)據(jù)空間網(wǎng)格中的時變、空變子波，最終構(gòu)建出子波逆變換因子。

圖1 原始地震數(shù)據(jù)保幅去噪處理前后對比Fig.1 Comparison of the results between the original seismic data and the processed data after amplitude preserving and denoising

2.3 地質(zhì)約束條件計算

針對地質(zhì)約束條件的計算方法較多，主要包括最小L1范數(shù)法約束和稀疏脈沖法約束等［17］。由于最小L1范數(shù)法約束采用非線性迭代反演算法，雖然計算時間相對較長，但精度高且縱橫向分辨能力較好；因此，主要采用該方法對車排子地區(qū)地震資料開展分頻計算。利用地震數(shù)據(jù)通過L1范數(shù)分頻算法計算得到研究區(qū)白堊系儲層地震數(shù)據(jù)的主頻為38 Hz，因此，反射系數(shù)反演以主頻為38 Hz的分頻數(shù)據(jù)體作為地質(zhì)約束條件。

2.4 反射系數(shù)反演與質(zhì)量控制

在確定子波逆變換因子和地質(zhì)約束條件之后，通過參數(shù)調(diào)試確定噪音相關(guān)因子，當Tikhonov正則化方程獲得極小值時，利用改進的匹配追蹤算法進行迭代計算，即可求解出反射系數(shù)模型并根據(jù)奇偶分解算法重構(gòu)用于反射系數(shù)反演的數(shù)據(jù)體。

為了檢測反射系數(shù)反演的質(zhì)量，須通過已鉆井的聲波測井數(shù)據(jù)對其進行質(zhì)量控制。聲波測井能夠反映地層的速度信息，在聲波測井曲線上的每一個轉(zhuǎn)折點都代表一個反射界面，即存在一個反射系數(shù)。將研究區(qū)的反射系數(shù)剖面與聲波測井曲線轉(zhuǎn)換的速度曲線進行標定對比，如果速度曲線上反射界面與反射系數(shù)剖面有較好的對應(yīng)關(guān)系，則說明計算中使用的參數(shù)合理，計算結(jié)果比較可靠；反之，則須重新調(diào)整參數(shù)進行反演。

通過該方法得到的反射系數(shù)反演成果在保持原始頻譜特征的基礎(chǔ)上，有效頻帶得到拓寬，地震數(shù)據(jù)的分辨率得到了提高，強軸能量減弱，同時剖面中反射界面、接觸關(guān)系等更加清晰，可以識別出更多的與隱蔽油氣藏薄儲層相關(guān)的地層變化細節(jié)。

3 應(yīng)用實例

車排子地區(qū)白堊系的地震數(shù)據(jù)信噪比較低，地層內(nèi)部有效反射較弱并且同相軸的連續(xù)性很差。雖然反射系數(shù)反演獲得的數(shù)據(jù)體具有較高的地震分辨率，但是如何利用反演數(shù)據(jù)體在研究區(qū)開展薄儲層頂?shù)追瓷浼俺瑒?、削蝕點的識別與精細描述，依然存在一定困難。筆者在井震精細標定和地質(zhì)模型正演對比的基礎(chǔ)上，開展了基于反射系數(shù)反演的目的層薄儲層精細描述。

3.1 井—震精細標定確定薄儲層頂?shù)捉缑?/p>

研究區(qū)白堊系薄儲層頂?shù)捉缑娴淖R別主要基于合成記錄精細標定。研究區(qū)鉆井較多，可以在平面上確定儲層的平面分布范圍。通過對排614、排602-1、排602、排627等13口井開展合成記錄精細標定及追蹤（圖2），確定白堊系儲層的頂?shù)追瓷湎禂?shù)界面，明確了其在反射系數(shù)剖面中的垂向位置。就儲層厚度而言，不同構(gòu)造部位差別較大，但基本表現(xiàn)為向湖岸方向逐漸減薄的趨勢。其中，在排602-1井的砂體厚度較大，排602井處厚度較小，這與實鉆井揭示的情況基本一致；2口井之間的砂體在常規(guī)地震剖面中表現(xiàn)為橫向上連續(xù)分布，而反射系數(shù)剖面上則顯示該套砂體有斷開的趨勢。

圖2 過排602-1和排602井反射系數(shù)反演結(jié)果Fig.2 Inversion results of reflection coefficient in the section crossing Well Pai602-1 and Well Pai602

3.2 地質(zhì)模型正演模擬與反演結(jié)果對比

針對研究區(qū)砂體尖滅點在反射系數(shù)反演剖面中地震響應(yīng)特征的識別，主要應(yīng)用砂體超覆尖滅地質(zhì)模型正演模擬進行驗證分析（圖3）。首先，通過正演方法得到理論模型和實際模型的地震記錄（圖3b），然后將理論模型的反射系數(shù)反演結(jié)果與實際模型模擬結(jié)果進行對比，結(jié)果顯示，在主頻為38Hz的情況下，反射系數(shù)反演剖面解釋的砂體尖滅點與實際砂體尖滅點誤差為4～6m（圖3c）。當砂體底界下伏地層由低速變?yōu)楦咚贂r，反射系數(shù)也由負變正，但在尖滅點處變化并不連續(xù)，且反射特征具有上翹現(xiàn)象。對比結(jié)果表明反射系數(shù)反演對尖滅點地震響應(yīng)特征的識別與實際地質(zhì)模型吻合度較高。

圖3 砂體超覆尖滅地質(zhì)模型正演模擬與反射系數(shù)反演結(jié)果對比Fig.3 Comparison between the forward modeling results and reflection coefficient inversion results of sand body overlapping pinch out line

3.3 基于反射系數(shù)反演的儲層精細描述

在明確基于反射系數(shù)反演剖面儲層尖滅點響應(yīng)特征及其描述誤差的基礎(chǔ)上，通過對反射系數(shù)反演結(jié)果進行三維精細描述，對研究區(qū)白堊系底部砂體儲層的空間展布進行了預測（圖4）。結(jié)果顯示，砂體儲層在平面上以近南北向的條帶狀、團塊狀展布為主，發(fā)育零散，整體呈現(xiàn)出非連續(xù)分布的特征，主要分布于研究區(qū)的東部以及西部近岸區(qū)域，預測結(jié)果符合研究區(qū)以濱淺湖砂體沉積為主，局部為扇三角洲沉積的沉積規(guī)律。與原始地震數(shù)據(jù)確定的砂體尖滅線相比，基于反射系數(shù)反演結(jié)果預測的儲層尖滅線向湖岸方向進行了合理外推，有效擴大了研究區(qū)巖性圈閉的有效范圍。

圖4 原始地震數(shù)據(jù)與反射系數(shù)反演結(jié)果對比Fig.4 Comparison between the original seismic data and the inversion results of the reflection coefficient

4 結(jié)論

基于反射系數(shù)數(shù)據(jù)體的地震反演是在對原始地震數(shù)據(jù)進行保幅去噪處理的基礎(chǔ)上，通過分別提取時變、空變子波構(gòu)建子波逆變換因子，利用分頻算法選擇主頻數(shù)據(jù)體構(gòu)建地質(zhì)約束條件，最終計算求取反射系數(shù)數(shù)據(jù)體并進行解釋的反演技術(shù)，該技術(shù)能夠較大限度地提高地震數(shù)據(jù)的分辨率。針對車排子地區(qū)白堊系儲層存在的砂體儲層厚度薄，儲層與地震反射對應(yīng)關(guān)系較差的難題，開展了基于反射系數(shù)反演的薄儲層精細描述技術(shù)應(yīng)用。其儲層預測結(jié)果符合研究區(qū)以濱淺湖砂體沉積為主、局部為扇三角洲沉積的沉積規(guī)律，基于反射系數(shù)反演結(jié)果預測的儲層尖滅線向湖岸方向進行了合理外推，有效擴大了研究區(qū)巖性圈閉的有效范圍。

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編輯 裴 磊

Fine description of thin reservoir of subtle hydrocarbon reservoir based on reflection coefficient inversion-a case study of the Cretaceous in the Chepaizi area

Wu Di

（School of Computer and Information Technology，Northeast Petroleum University，Daqing City，Helongjiang Province，163318，China）

It is difficult to use the original seismic data directly to describe the thin reservoir of subtle hydrocarbon reservoir due to seismic resolution and wave form interference.The reflection coefficient inversion based on reflection coefficient data cube is an inversion technology：original seismic data are firstly processed by amplitude preserving and data denoising and time varying wavelet and space varying wavelet are extracted respectively to construct wavelet inverse transform factor，then frequency cube obtained by frequency division algorithm is selected to construct the geological conditions，and finally reflection coefficient data cube for data interpretation are calculated and obtained.In this way，all kinds of interference phenomena can be eliminated effectively and the resolution of seismic data can be improved.According to the problems of the thin sand body in the Cretaceous reservoir of Chepaiziarea and the poor corresponding relationship between the reservoir and seismic reflection，the thin reservoir of subtle hydrocarbon reservoir in the study area was described based on reflection coefficient inversion.Results show that the sand bodies stretch along nearly south-north discontinuously in belt or in massive block，mainly distribute in the eastern and western coastal areas of the study area，which agrees with the sedimentary law that the Cretaceous mainly develops shore-shallow lacustrine sand body as well as regional fan delta sand body.According to the inversion results，the pinch out line of reservoir was extrapolated reasonably to the shore to expand the effective range of the lithologic trap distribution.

subtle hydrocarbon reservoir；reflection coefficient inversion；fine description of thin reservoir；seismic data；resolution；Chepaizi area

P631.44

A

1009-9603（2015）04-0074-05

2015-05-07。

吳笛（1992—），男，山東高密人，從事計算機技術(shù)與信息系統(tǒng)管理研究。聯(lián)系電話：18945918255，E-mail：1249848641@qq.com。