劉金萍，王嘹亮 （廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局海洋礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查所，廣東 廣州510760）

李洋，毛傳龍，楊瑞召 （中國礦業(yè)大學(xué) （北京）資源與安全工程學(xué)院，北京100083）

萬曉明，簡曉玲 （廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局海洋礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查所，廣東 廣州510760）

北黃海盆地東部坳陷某區(qū)塊主要勘探目的層為中生界上侏羅統(tǒng)和下白堊統(tǒng)儲層。這兩套地層均為陸相地層，沉積環(huán)境為湖泊－三角洲沉積體系，主要的儲集相帶為三角洲平原、沖積扇、近岸水下扇等，具有儲層縱橫向變化快、非均質(zhì)性強等特點。由于東部坳陷面積不大，沉積物搬運距離有限，因而儲層巖性較為混雜，砂礫巖、中粗砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖均有，儲層物性又以中粗砂巖為最好，粉砂巖最差；受機械壓實作用和后期成巖作用改造的影響，又因為次生孔隙不發(fā)育，所以儲層較致密，物性普遍較差，屬于低孔低滲型儲層；中生界兩套主要目的層埋藏較深，多數(shù)在3000m以下，砂泥巖速度接近，造成砂泥巖波阻抗存在疊置問題，單純依靠聲波時差曲線不能有效區(qū)分研究區(qū)的砂泥巖，也就無法完成儲層預(yù)測工作，這給該區(qū)的儲層綜合描述帶來了很大難度。研究區(qū)尚處于勘探早期，通過反演尋找有利儲層發(fā)育區(qū)具有現(xiàn)實意義。因此，針對研究區(qū)儲層的上述特點，探討通過曲線重構(gòu)的方法，采用波阻抗稀疏脈沖反演技術(shù)對研究區(qū)主要目的層進(jìn)行儲層預(yù)測，為綜合研究該區(qū)的油氣地質(zhì)條件提供有力支撐。

1 巖石物理分析

巖石物理分析是儲層反演預(yù)測的基礎(chǔ)，通過對測井曲線進(jìn)行交會分析，得到反映儲層的地球物理響應(yīng)特征。在研究區(qū)，從多口井的原始聲波時差曲線及原始縱波（P波）阻抗隨深度變化關(guān)系及其值域分布范圍圖 （圖1）上可見，原始聲波時差曲線及原始P波阻抗曲線區(qū)分砂泥巖效果不理想，不能很好地分辨出砂巖和泥巖。因此，利用原始聲波時差和P波阻抗曲線進(jìn)行反演預(yù)測，無法解釋研究區(qū)的砂泥巖分布特征。

圖1 研究區(qū)鉆井原始聲波時差曲線和P波阻抗曲線與雙程旅行時交會分析圖

2 巖性曲線重構(gòu)

近年來，隨著勘探程度的加深，深層目的層受到越來越多的關(guān)注，致使傳統(tǒng)的波阻抗反演技術(shù)已不能有效解決儲層預(yù)測的精度和多解性，重構(gòu)反演得到了越來越多的重視，應(yīng)用也日趨廣泛[1]。

儲層特征曲線重構(gòu)前提是原始聲波時差測井資料不能很好地反映地層巖性的變化規(guī)律，而其他系列測井曲線能更好地指示巖性變化規(guī)律，且與聲波時差測井曲線有很好的相關(guān)性。儲層特征曲線重構(gòu)方法同時具有一定的局限性，必須根據(jù)地質(zhì)背景、測井響應(yīng)特征及其相互關(guān)系、對巖性 （或反演目標(biāo)）變化規(guī)律的指示程度，優(yōu)選重構(gòu)方法[2，3]。重構(gòu)的目的是充分利用各種測井曲線，將反映地層細(xì)微差別的非聲波曲線信息融合到聲波曲線中去，合成擬聲波曲線以提高地震儲層反演的精度和分辨率。用重構(gòu)后的速度類測井資料進(jìn)行反演，相當(dāng)于在反演中加入了巖石物性及地質(zhì)先驗知識的控制，這與測井約束反演處理的根本宗旨是一致的[4]。

根據(jù)研究區(qū)巖石物理分析結(jié)果，并且研究區(qū)內(nèi)各井自然伽馬曲線、電阻率曲線分辨砂泥巖依然有限的情況下，如果想利用現(xiàn)有測井資料和疊后地震數(shù)據(jù)，通過 “反演”的方法區(qū)分砂泥巖，嘗試采用錄井巖性重構(gòu)聲波時差曲線的方法。

如何充分利用各種測井曲線的信息提高地震反演的分辨率和精度，提高測井資料在進(jìn)行地震層位標(biāo)定和儲層反演中的作用，一直是油氣勘探中的研究重點。傳統(tǒng)的巖性 “反演”是在測井曲線轉(zhuǎn)換成巖性曲線的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。如用自然伽馬或電阻率轉(zhuǎn)換成巖性曲線等，它只是地下巖層的某一種屬性的反映，并非真巖性，這樣的反演只能稱為準(zhǔn)巖性 “反演”。而直接將錄井巖性資料數(shù)字化，轉(zhuǎn)換成真巖性曲線，進(jìn)行真巖性 “反演”則是一種新的巖性 “反演”方法[5]。

巖性數(shù)據(jù)來源為錄井巖性，相對比較可靠，首先將巖性數(shù)字化，即將錄井時的巖性資料轉(zhuǎn)化成數(shù)值。按照油氣最優(yōu)原則，將其分為4類，用阿拉伯?dāng)?shù)字編號：1為其他巖類；2為灰?guī)r類；3為變質(zhì)巖類；4為砂巖類。實際轉(zhuǎn)換時定義10～19為泥巖類；20～29為灰?guī)r類；30～39為變質(zhì)巖類；40～49為砂巖類。再將其細(xì)化為：10為泥巖、砂質(zhì)泥巖、灰質(zhì)泥巖、玄武質(zhì)泥巖等；11為煤層；12為礫巖、礫石層；20為白云巖、灰質(zhì)白云巖；21為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r；30為安山巖；31為玄武巖、花崗巖；32為凝灰?guī)r；40為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖；41為細(xì)砂巖；42為含礫不等粒砂巖、中砂巖；43為粗砂巖；45為熒光粉砂巖、熒光細(xì)砂巖、油跡粉砂巖、油斑細(xì)砂巖、油斑細(xì)礫巖等。這樣可以得到一條新的測井曲線－巖性曲線（圖2），即真巖性曲線，真實反映砂泥巖變化。

其次，同樣利用加權(quán)系數(shù)法進(jìn)行巖性曲線重構(gòu)。將巖性曲線信息加入到原始聲波時差曲線中。經(jīng)過反復(fù)試驗確定巖性值基值為25，比例因子為1×10－6s/m，得到生成重構(gòu)聲波時差曲線公式：

圖2 研究區(qū)某井錄井巖性轉(zhuǎn)換的巖性曲線

式中：Δtlith為巖性重構(gòu)后的聲波時差曲線；Δtori為原始聲波時差曲線；Lith為之前數(shù)字化好的巖性曲線。

圖3為利用巖性曲線重構(gòu)后的聲波時差曲線。可以看出，重構(gòu)后的聲波時差曲線能有效地區(qū)分砂泥巖，因而采用這一曲線進(jìn)行測井約束稀疏脈沖波阻抗反演，P波阻抗可有效分辨砂泥巖，得到的結(jié)果能夠真實地反映研究區(qū)砂泥巖分布。

圖3 研究區(qū)鉆井重構(gòu)后聲波時差曲線和P波阻抗曲線與雙程旅行時交會分析圖

3 基于曲線重構(gòu)的波阻抗約束稀疏脈沖反演

地震反演是進(jìn)行儲層預(yù)測的一種較為有效的方法[6，7]，利用聲波時差測井曲線進(jìn)行波阻抗反演已成為地震勘探開發(fā)的重要技術(shù)。Jason軟件是目前較常用的地震反演軟件，而井約束波阻抗稀疏脈沖反演是Jason軟件中較常用的模塊。波阻抗稀疏脈沖反演具有如下特點：①反演結(jié)果與地震資料所具有的振幅、頻率、相位等特征都有較好的對應(yīng)關(guān)系；②對測井資料多少、均勻程度沒有明確的要求；③地震噪聲對反演結(jié)果會有影響，反演結(jié)果受地震資料影響比較大。波阻抗稀疏脈沖反演的基本流程如圖4。

圖4 波阻抗稀疏脈沖反演流程圖

3.1 提取子波

子波是做好地震反演的重要參數(shù)之一。子波估算得合適與否，直接影響地震反演的結(jié)果。同樣的地下模型，子波的相位不同，地震響應(yīng)也就不同。在實際工作中，地震數(shù)據(jù)是已知的，子波是未知的，子波的相位也是未知的，需要去估算。利用研究區(qū)已知井的合成記錄標(biāo)定，提取其目的層段的子波進(jìn)行估算。經(jīng)過反復(fù)試驗調(diào)整，得到較為理想的平均子波 （圖5）。

3.2 帶斷層的模型的建立

為了便于進(jìn)行全區(qū)連井分析，在層位模型基礎(chǔ)上，根據(jù)斷層和層位的接觸關(guān)系，加入斷層參與模型建立 （圖6），確保約束井模型合理，使得二維反演效果更加符合實際地質(zhì)，也為三維反演打下堅實的基礎(chǔ)。

3.3 低頻阻抗體的建立

由于野外采集時，檢波器的接收頻帶就是有限帶寬，所以經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后，地震數(shù)據(jù)的頻帶也為有限帶寬，一般為10～50Hz。研究區(qū)目的層段為18Hz左右。通過約束稀疏脈沖反演得到的相對阻抗，其頻帶略有拓寬；當(dāng)利用井?dāng)?shù)據(jù)把地震數(shù)據(jù)缺少的0～10Hz的信息補充進(jìn)去后，得到絕對阻抗，其頻寬拓展為0～50Hz。由此可見，地震反演的結(jié)果，其頻帶比地震數(shù)據(jù)略寬，其分辨率也比地震數(shù)據(jù)略高一些。因此，從某種意義來說，利用井曲線進(jìn)行稀疏脈沖波阻抗反演，低頻比高頻重要。為此，建立了研究區(qū)的低頻阻抗體二維剖面 （圖7）。

圖5 研究區(qū)用于稀疏脈沖反演的子波提取

圖6 研究區(qū)構(gòu)造模型

3.4 相對阻抗體

得到相對阻抗體是稀疏脈沖反演的核心環(huán)節(jié)。通過確定控制稀疏脈沖因子（λ）值來得到帶限的，相對的反演數(shù)據(jù)體。經(jīng)過反復(fù)調(diào)試，得到的λ值為12。圖8為連井相對帶限阻抗體剖面?？梢钥闯?，相對阻抗數(shù)據(jù)體與地震符合度較高，在利用重構(gòu)井P波阻抗曲線的前提下，可反映真實巖性特征。

3.5 絕對阻抗體

圖7 研究區(qū)低頻阻抗體剖面

圖8 研究區(qū)相對帶限波阻抗剖面

圖9 研究區(qū)絕對波阻抗剖面

最后進(jìn)行道合并，將相對阻抗體和低頻阻抗體合并，得到最終的絕對波阻抗體，即為約束稀疏脈沖波阻抗反演的最終結(jié)果。圖9為絕對阻抗體的連井剖面，可見，重構(gòu)后稀疏脈沖反演可反映砂泥巖發(fā)育區(qū)，并在井點處與巖性符合。同時，反演成果既反映低頻趨勢，又反映巖性變化為最終反演數(shù)據(jù)體，值是絕對的，可確定砂泥巖門檻值在1×107kg/（m2·s）。根據(jù)該成果數(shù)據(jù)，對目標(biāo)區(qū)砂體進(jìn)行了刻畫。

3.6 目標(biāo)區(qū)砂體刻畫

通過重構(gòu)后稀疏脈沖反演的結(jié)果，可確定在波阻抗大于1×107kg/（m2·s）的區(qū)域即為砂巖發(fā)育區(qū)。由于該反演方法較為忠實于地震數(shù)據(jù)，但不具有高分辨率，只能識別出大套砂巖以及砂巖較多的砂泥巖互層段，但已能夠滿足勘探初期的目的需要。根據(jù)反演結(jié)果，在A目標(biāo)區(qū)中生界上侏羅統(tǒng) （J3）和下白堊統(tǒng) （K1）主要目的層中發(fā)現(xiàn)較為明顯的2套砂體 （圖10中砂體1和砂體2）。這2套砂體厚度在40～50m，且與構(gòu)造圈閉疊合良好。據(jù)此，完成對目標(biāo)區(qū)目的層砂體的精細(xì)刻畫。

圖10 研究區(qū)絕對波阻抗反演剖面

4 結(jié) 論

1）針對較深的勘探目的層，曲線重構(gòu)是完成儲層預(yù)測的一項有效手段，能夠解決某些研究區(qū)因為速度問題而造成約束反演無效的問題。

2）針對陸相沉積為主且處于勘探早期的盆地，反演工作不能一味追求分辨率以致反演效果失真，應(yīng)以符合鉆井資料，刻畫出大套砂體為目標(biāo)，真實反映出地下地質(zhì)體的空間形態(tài)和展布特征。

[1]王剛，周件林，李陽，等 .重構(gòu)反演在長春嶺背斜帶登婁庫組儲層預(yù)測的應(yīng)用 [J].大慶石油學(xué)院學(xué)報，2011，35（4）：24～29.

[2]姜忠新，邰子偉 .儲層特征曲線重構(gòu)方法研究 [J].勝利油田職工大學(xué)學(xué)報，2007，21（5）：46～48.

[3]張學(xué)芳，董月昌，慎國強，等 .曲線重構(gòu)技術(shù)在測井約束反演中的應(yīng)用 [J].石油勘探與開發(fā)，2005，32（3）：70～72.

[4]趙曉明，吳勝和，岳大力，等 .老油田淺層聲波曲線的預(yù)處理與重構(gòu)技術(shù) [J].石油地球物理勘探，2010，45（4）：559～564.

[5]毛傳龍，楊瑞召，萬曉明，等 .錄測井巖性資料在儲層反演中的應(yīng)用 [J].石油地球物理勘探，2010，45（4）：577～583.

[6]朱超，高志先，楊德相，等 .聲波曲線重構(gòu)技術(shù)在火山巖儲層預(yù)測中的應(yīng)用 [J].石油天然氣學(xué)報 （江漢石油學(xué)院學(xué)報），2010，32 （3）：258～262.

[7]于文芹，鄧葆玲，周小鷹，等 .巖性指示曲線重構(gòu)及其在儲層預(yù)測中的應(yīng)用 [J].石油物探，2006，45（5）：482～486.