井震結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)反演方法在薄層砂體預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

那曉勛

(華北地質(zhì)勘查局 五一四地質(zhì)大隊(duì)，河北 承德，067000)

地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演由Haas提出，Dubrule和Rowbothman加以發(fā)展，它是通過(guò)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)和地震數(shù)據(jù)，在井震精細(xì)標(biāo)定的基礎(chǔ)上，通過(guò)變差函數(shù)計(jì)算得到的初始阻抗模型正演，與地震數(shù)據(jù)體反復(fù)迭代，得到最終儲(chǔ)層預(yù)測(cè)模型。其核心思想結(jié)合了地震平面預(yù)測(cè)趨勢(shì)和井?dāng)?shù)據(jù)縱向較高分辨能力的優(yōu)勢(shì)，采用特定的統(tǒng)計(jì)學(xué)算法，實(shí)現(xiàn)地下目標(biāo)體的三維空間預(yù)測(cè)[1-2]。目前，地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演在國(guó)內(nèi)外油田的儲(chǔ)層描述中得到了廣泛的應(yīng)用，有效提高了儲(chǔ)層描述精度，提高了勘探開(kāi)發(fā)的效果。隨著地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演方法研究和應(yīng)用的深入，雖然在應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)展，但對(duì)影響其實(shí)際效果的因素分析相對(duì)較少。同時(shí)，針對(duì)陸相薄互儲(chǔ)層的預(yù)測(cè)尚缺少系統(tǒng)性的研究[3-5]?；诰鸾Y(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)反演的陸相薄互儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法研究，以松遼盆地北北二區(qū)塊為研對(duì)象，通過(guò)對(duì)比不同反演方法的特點(diǎn)，總結(jié)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演的優(yōu)勢(shì)和影響因素，形成反演關(guān)鍵環(huán)節(jié)的處理手段，實(shí)現(xiàn)陸相薄儲(chǔ)層精細(xì)描述。

1 研究區(qū)概況

北北二區(qū)塊位于松遼盆地東北部，屬陸相河流-三角洲相沉積體系，劃分為分流平原、內(nèi)前緣和外前緣三種亞相，儲(chǔ)集層以細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，縱向上砂泥巖呈薄互層分布，如圖1所示。

圖1 研究區(qū)儲(chǔ)層沉積特征Fig. 1 Sedimentary characteristics of reservoir in study area

北北二區(qū)塊發(fā)育高臺(tái)子、薩爾圖及葡萄花三組含油系統(tǒng)，總厚度約400 m，包含8個(gè)油層組、100個(gè)小層。具有3種類型油層，Ⅰ類油層是平面大范圍沉積的高滲透油層，即葡Ⅰ1-2砂巖組，空氣滲透率1 654×10-3μm2，有效滲透率465×10-3μm2；Ⅱ類油層是區(qū)域沉積的中-低孔滲性油層，平均滲透率425×10-3～890×10-3μm2，有效厚度大于3 m的鉆遇率在65%以上；Ⅲ類油層是呈條帶狀、局部分布的低孔滲油層[6-8]。

由上述分析可知，研究區(qū)整體儲(chǔ)層較薄，橫向分布零散，單純依靠井資料預(yù)測(cè)井間儲(chǔ)層砂體存在難度，迫切需要開(kāi)展地震反演儲(chǔ)層預(yù)測(cè)，通過(guò)井震結(jié)合實(shí)現(xiàn)陸相薄儲(chǔ)層精細(xì)描述，為油田的后續(xù)精準(zhǔn)開(kāi)發(fā)提供地質(zhì)基礎(chǔ)。

2 井震結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)反演預(yù)測(cè)

井震結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)反演是通過(guò)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)和三維地震數(shù)據(jù)，在井震精細(xì)標(biāo)定的基礎(chǔ)上，在框架模型的約束下，通過(guò)變差函數(shù)計(jì)算得到的初始阻抗模型正演，與地震數(shù)據(jù)體反復(fù)迭代，輸出反演預(yù)測(cè)模型，其技術(shù)流程如圖2 ～ 4所示。首先通過(guò)已知點(diǎn)和未知點(diǎn)的距離(滯后距h)，統(tǒng)計(jì)得到變量孔隙度的變化規(guī)律，并利用地震正演控制實(shí)現(xiàn)變量空間模擬計(jì)算。

圖2 已知孔隙度數(shù)據(jù)及待模擬位置Fig. 2 Known porosity data and location to be simulated

圖3 變差函數(shù)及概率分布函數(shù)Fig. 3 Variogram and probability distribution function

圖4 空間模擬及正演質(zhì)控Fig. 4 Quality control of space simulation and forward modeling

2.1 測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化

由于研究區(qū)包含五期井網(wǎng)，時(shí)間跨度最長(zhǎng)達(dá)60余年，不同測(cè)井儀器序列差異大，導(dǎo)致測(cè)井曲線對(duì)同一套儲(chǔ)層反應(yīng)幅度差異大，需要選取標(biāo)準(zhǔn)層和標(biāo)準(zhǔn)井進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

一般認(rèn)為一套標(biāo)準(zhǔn)層，不同井點(diǎn)的聲波曲線必須具備相近的變化規(guī)律和起伏特征，因此，標(biāo)準(zhǔn)層應(yīng)該沉積平穩(wěn)，厚度大于4 m；巖電性特征穩(wěn)定和有利于大范圍追蹤對(duì)比的特點(diǎn)。選 SⅠ-SⅡ?qū)拥哪鄮r層作為標(biāo)準(zhǔn)層，選用L7-J17井作為研究區(qū)標(biāo)準(zhǔn)井，利用直方圖校正法對(duì)研究區(qū)曲線進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化處理。首先對(duì)曲線進(jìn)行平滑濾波處理，再根據(jù)各井標(biāo)準(zhǔn)層的直方圖數(shù)據(jù)讀出特征峰值，然后將所有井的特征峰值與標(biāo)準(zhǔn)井L7-J17的特征峰值作比較，便得出各井的校正量。測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化前、后對(duì)比直方圖如圖5所示，將研究區(qū)內(nèi)多井進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理并進(jìn)行對(duì)比，聲波時(shí)差測(cè)值校正后消除了隨機(jī)干擾等誤差，可以取得較好的校正效果[9]。

圖5 測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化前、后對(duì)比直方圖Fig. 5 Histogram of comparison before and after logging curve standardization

2.2 井震精細(xì)標(biāo)定

井震精細(xì)標(biāo)定是井?dāng)?shù)據(jù)和地震數(shù)據(jù)在同一域內(nèi)進(jìn)行地震反演的前提和基礎(chǔ)，影響著反演結(jié)果的精度。常規(guī)方法是將聲波阻抗與子波進(jìn)行褶積計(jì)算，生成合成地震記錄，將合成地震記錄與井旁道地震進(jìn)行匹配，通過(guò)上下調(diào)整對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)井震精細(xì)標(biāo)定。如圖6所示，由圖6可以看出，各套波組對(duì)應(yīng)關(guān)系較好，井震相關(guān)性達(dá)80%以上，完成了精細(xì)儲(chǔ)層標(biāo)定，確保了后續(xù)地震反演儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的可靠性。

圖6 井震精細(xì)標(biāo)定剖面Fig. 6 Well seismic fine calibration section

2.3 框架模型

反演框架建模采用兩步走：一是油層組層面建立，二是小層層面建立。油層組級(jí)別層面是基于地震解釋層面；小層構(gòu)造面的建立主要通過(guò)井震結(jié)合，即用地震面做約束，用井上分層數(shù)據(jù)插值得到的層面。該方法得到小層層面既符合鉆井分層數(shù)據(jù)，也與油層組地震解釋層面形態(tài)保持一致。在小層構(gòu)造模型的基礎(chǔ)上還需進(jìn)一步進(jìn)行垂向網(wǎng)格的劃分，垂向上平均每個(gè)網(wǎng)格厚度為0.50 ms，經(jīng)網(wǎng)格細(xì)化后，研究層段垂向上總共劃分為568個(gè)網(wǎng)格，最終建立了構(gòu)造體模型，如圖7所示。研究區(qū)屬于喇嘛甸背斜構(gòu)造的一部分，西翼比較陡，地層整體趨勢(shì)上沒(méi)有大的突變，局部形成地塹式構(gòu)造。

圖7 研究區(qū)網(wǎng)格模型剖面Fig. 7 Grid model section of study area

2.4 變差函數(shù)

初始波阻抗模型是基于井?dāng)?shù)據(jù)的阻抗曲線，利用變差函數(shù)空間外推實(shí)現(xiàn)的。變差函數(shù)的準(zhǔn)確求取，直接影響初始模型的精度，而且影響后續(xù)反演儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的效果。

變差函數(shù)通過(guò)井?dāng)?shù)據(jù)擬合得到，圖8為通過(guò)井?dāng)?shù)據(jù)擬合得到的三維變差函數(shù)圖，圖中離散曲線為實(shí)驗(yàn)變差函數(shù)，連續(xù)曲線為理論變差函數(shù)，在變差范圍內(nèi)理論模型與實(shí)際變差函數(shù)吻合度越高越好，且實(shí)驗(yàn)變差函數(shù)越光滑越好。

2.5 地震采樣間隔

采樣間隔是指地震反演的結(jié)果在輸出時(shí)給出的采樣間距，輸出采樣間隔將直接影響反演結(jié)果的精細(xì)程度。研究中通過(guò)不同采樣間隔輸出的方式來(lái)對(duì)比反演結(jié)果，以此來(lái)驗(yàn)證采樣間隔對(duì)反演結(jié)果的影響大小，并尋找合適的輸出采樣間隔。不同采樣間隔的反演結(jié)果對(duì)比如圖9所示，由圖9可以看出，預(yù)測(cè)結(jié)果總體上變化不大，但在預(yù)測(cè)較薄的儲(chǔ)層時(shí)較小的采樣間隔所反演的結(jié)果更加精細(xì)。通過(guò)對(duì)反演結(jié)果的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，反演結(jié)果的時(shí)間域厚度是以采樣間隔的整數(shù)倍給出，因此，較小的采樣間隔所取得的數(shù)據(jù)也更加精細(xì)。簡(jiǎn)而言之，1.00 ms采樣間隔輸出的結(jié)果最小預(yù)測(cè)厚度約為1.5 m的砂巖，0.50 ms采樣間隔輸出的結(jié)果最小預(yù)測(cè)厚度約為0.8 m的砂巖，本次采用的0.25 ms 采樣間隔輸出的結(jié)果則可以預(yù)測(cè)約0.4 m厚的砂巖。因此，在薄層砂及砂泥薄互層較發(fā)育的地區(qū)進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)時(shí)，以0.25 ms的采樣間隔可以有效提高薄層及薄互層的預(yù)測(cè)精度。同時(shí)，在反演效果較為精細(xì)時(shí)，采用較小的采樣間隔顯示效果也會(huì)更好[10]。

圖8 三維變差函數(shù)Fig. 8 Three dimensional variogram

圖9 不同采樣間隔剖面對(duì)比Fig. 9 Comparison of profiles with different sampling intervals

3 反演結(jié)果分析與評(píng)價(jià)

圖10為井震結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)反演結(jié)果剖面，同時(shí)列出了常規(guī)的確定性反演和測(cè)井屬性反演結(jié)果剖面。由圖10可以看出，地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演結(jié)果的縱向分辨能力較高，橫向能夠反映儲(chǔ)層的非均質(zhì)變化，并且與測(cè)井曲線符合較好，直觀反映了地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演方法的精度。

圖10 井震結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)反演結(jié)果對(duì)比Fig. 10 Comparison of well seismic and statistical inversion results

根據(jù)研究區(qū)50口后驗(yàn)井檢驗(yàn)反演精度的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，厚度2.0 m以上砂體預(yù)測(cè)符合率到達(dá)85%以上(常規(guī)基于井的預(yù)測(cè)精度78%)，厚度1.0 m以上砂體預(yù)測(cè)符合率到達(dá)70%以上(常規(guī)基于井的預(yù)測(cè)精度62%)，表明該方法在陸相河流-三角洲薄儲(chǔ)層精細(xì)描述方面具有理想效果，對(duì)于其它油田也起到了示范作用。

4 結(jié) 論

井震結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)反演結(jié)果縱向分辨能力較高，橫向上能夠反映儲(chǔ)層的非均質(zhì)變化，并且與測(cè)井曲線符合較好。根據(jù)50口后驗(yàn)井統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，厚度2.0 m以上砂體預(yù)測(cè)符合率到達(dá)85%以上，厚度1.0 m以上砂體預(yù)測(cè)符合率到達(dá)70%以上，該方法對(duì)薄儲(chǔ)層描述具有較高精度。

文中方法滿足陸相河流-三角洲薄儲(chǔ)層的精細(xì)描述，對(duì)于其它油田的儲(chǔ)層精細(xì)描述也起到示范作用。但使用中應(yīng)注意幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要做測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)井震標(biāo)定、框架模型及變差函數(shù)擬合，注意合適的地震采樣頻率，才能保證反演預(yù)測(cè)效果。