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        隨機(jī)反演在文昌A油田儲(chǔ)層非均質(zhì)性研究中的應(yīng)用

        2013-10-29 01:10:04馬光克孫月成
        物探化探計(jì)算技術(shù) 2013年2期
        關(guān)鍵詞:變差鈣質(zhì)文昌

        黃 玉,馬光克,隋 波,孫月成

        (中海石油(中國)有限公司 湛江分公司,廣東 湛江 524057)

        0 前言

        目前,地震反演是常用的儲(chǔ)層預(yù)測方法,然而常規(guī)的地震反演由于受到垂向分辨率的限制,并且反演結(jié)果具有不確定性和多解性,往往難以滿足油田開發(fā)階段的需要。十九世紀(jì)七十年代地震隨機(jī)反演開始應(yīng)用于油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域,目前已在國內(nèi)、外許多復(fù)雜油氣藏開發(fā)中起到積極作用[1~4]。作者在本文中將隨機(jī)反演應(yīng)用于文昌A油田的儲(chǔ)層非均質(zhì)性研究中,以期為開發(fā)井的井位設(shè)計(jì)和油藏開發(fā)提供依據(jù)。

        1 油田概況

        文昌A油田位于珠江口盆地珠三坳陷文昌B凹陷中部東側(cè),東南面為文昌C凹陷。主力油組ZJ2-1油組為完整的東翼陡西翼緩的低幅背斜構(gòu)造,目前有九口生產(chǎn)井。

        ZJ2-1油組地層沉積環(huán)境為潮汐濱海沉積,儲(chǔ)集相帶主要為潮汐大水道與水體相對(duì)安靜環(huán)境發(fā)生化學(xué)沉積形成鈣質(zhì)膠結(jié)砂巖的沉積復(fù)合體。因此本區(qū)不但發(fā)育良好的儲(chǔ)集層,同時(shí)還發(fā)育鈣質(zhì)層和泥巖隔夾層。

        從連井對(duì)比(見下頁圖1)可以看到,ZJ2-1油組從頂鈣至油層底厚度在21m~23m之間,發(fā)育二套油層,頂、底二套鈣質(zhì)隔層和中間一層鈣質(zhì)、二層泥巖夾層。鈣質(zhì)隔層為1m~4m,相對(duì)穩(wěn)定;油層單砂層厚為2m~5m,泥巖夾層局部分布,厚度為1m~3m不等,油層間還發(fā)育1層~2層較薄、單層厚度不超過1.5m小的鈣質(zhì)夾層。由于隔夾層發(fā)育,儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng),且認(rèn)識(shí)不清,影響了油田的開發(fā)效果。目前油田已進(jìn)入開發(fā)中后期,如果能很好地搞清隔夾層分布及砂巖的展布,可對(duì)含水上升規(guī)律、剩余油分布較好地預(yù)測,進(jìn)而適時(shí)地提出調(diào)整井挖潛措施,提高挖潛措施效果,最終提高油藏的采收率。

        從過井地震剖面(見后面圖2)上看,由于地震資料的分辨率達(dá)不到區(qū)分薄儲(chǔ)層砂泥巖及鈣質(zhì)隔層的要求,利用常規(guī)地震偏移資料識(shí)別ZJ2-1油組砂巖、泥巖和鈣質(zhì)隔、夾層難度較大。

        通過巖石物理分析珠江組二段不同巖性的波阻抗分布(見下頁圖3),圖3上紫色表示鈣質(zhì),黃色表示砂巖,綠色表示泥巖波阻抗概率分布曲線,鈣質(zhì)夾層波阻抗值最高,波阻抗基本可將鈣質(zhì)層與其它巖性區(qū)分開來,但只用波阻抗難以區(qū)分砂泥巖。針對(duì)珠江二段為薄互層地質(zhì)條件和油層砂巖、泥巖波阻抗部份無法區(qū)分的特點(diǎn),選擇了隨機(jī)反演方法來預(yù)測珠江組二段鈣質(zhì)隔夾層的分布。

        2 隨機(jī)反演方法

        隨機(jī)反演以地質(zhì)信息(地震、鉆井、測井等)為基礎(chǔ),應(yīng)用隨機(jī)函數(shù)理論和地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法(變差函數(shù)分析、直方圖分析、相關(guān)分析等),結(jié)合傳統(tǒng)的地震反演技術(shù),在每一個(gè)地震道(或多個(gè)地震道)產(chǎn)生多個(gè)可選的等概率反演結(jié)果[5~7]。隨機(jī)反演技術(shù)將隨機(jī)模擬的思想引入到地震反演中,用地震資料做約束,用隨機(jī)模擬算法實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層預(yù)測。實(shí)現(xiàn)思路是尋求符合地質(zhì)規(guī)律的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)模型(方法),以表征各種沉積類型的儲(chǔ)層參數(shù)變化規(guī)律,并用已知規(guī)律對(duì)井間未知地區(qū)的儲(chǔ)層參數(shù)空間分布做出估計(jì)[8]。

        隨機(jī)反演具有以下特點(diǎn):①具有與已知井資料相近的變差函數(shù)模型、平均值和方差;②該技術(shù)縱向上遵循測井,橫向上受地震資料的約束,分辨率較高,適用于井多和薄互層地區(qū)。本文作者所使用的隨機(jī)反演流程如圖4所示 (見后面)。

        2.1 子波提取與層位標(biāo)定

        從子波提取與層位標(biāo)定的結(jié)果(見后面圖5)來看,該工區(qū)各井聲波曲線制作的合成地震記錄與地震井旁道對(duì)應(yīng)較好,且各井提取的子波相似較好,因此采用各井的平均子波作為反演的最終子波,子波長度為100ms,能量集中在中央的主瓣。

        2.2 約束稀疏脈沖反演

        約束稀疏脈沖反演是地震隨機(jī)反演的基礎(chǔ),是基于脈沖反褶積基礎(chǔ)上的遞推反演方法[9],其最終結(jié)果是與基于測井插值的低頻地質(zhì)模型合并而得到的。該反演算法的特點(diǎn)是反演結(jié)果忠實(shí)于地震數(shù)據(jù),反演數(shù)據(jù)反映了儲(chǔ)層的大致變化規(guī)律,但垂向分辨率低,無法滿足非均質(zhì)薄砂層油氣藏的識(shí)別。稀疏脈沖反演在運(yùn)算的過程中,先使用較少的脈沖個(gè)數(shù),產(chǎn)生一個(gè)初始模型,然后修改模型,使目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最小,之后再不斷增加脈沖個(gè)數(shù),進(jìn)行迭代,直到反演結(jié)果改進(jìn)不大時(shí)停止迭代,并得到最終反演結(jié)果。

        得到的約束稀疏脈沖反演結(jié)果(見后面圖6)基本反映了儲(chǔ)層的大致變化規(guī)律。剖面上砂體以塊狀為主,垂向分辨率有待于進(jìn)一步提高,但仍能反映波阻抗的總體變化特征,可用于求取水平變差函數(shù)。在稀疏脈沖反演過程中,求得的地震子波可直接用于隨后的隨機(jī)反演。

        2.3 隨機(jī)反演

        首先要建立變差函數(shù),變差函數(shù)是地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法中最常用的衡量儲(chǔ)層空間關(guān)系的手段,綜合各種不同來源的數(shù)據(jù),分析結(jié)果直接關(guān)系到建立儲(chǔ)層模型的可靠性[10]。利用變差函數(shù)進(jìn)行隨機(jī)模擬,產(chǎn)生N(N≥1)個(gè)符合已知條件的等概率體。如果所有實(shí)現(xiàn)基本相同或相差很小,說明模型中的不確定因素少,結(jié)果可信;如果各次實(shí)現(xiàn)間的差別較大,說明不確定性大,就要重新修改函數(shù)模型,重新模擬。

        作者采用約束稀疏脈沖反演結(jié)果估計(jì)水平變差函數(shù),利用測井?dāng)?shù)據(jù)確定垂直變差函數(shù),通過不斷試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)隨機(jī)模擬(見下頁圖7),圖7中棕色表示鈣質(zhì)層。可以看到四次實(shí)現(xiàn)間的差別較小,說明模型中的不確定因素少,結(jié)果可信。利用多次試驗(yàn)得到的最佳變差函數(shù)進(jìn)行后續(xù)的隨機(jī)反演。

        作者通過本次隨機(jī)反演的過井巖性剖面(見后面圖8)的三次實(shí)現(xiàn)對(duì)比,可以看出井點(diǎn)處反演的巖性與測井解釋完全吻合。在井間尤其是井距較大時(shí),三次實(shí)現(xiàn)之間有些許差異,反映了反演結(jié)果的隨機(jī)性與不確定性。儲(chǔ)層的頂鈣和底鈣隔層非常清晰。

        3 結(jié)論

        在油田開發(fā)階段,在常規(guī)確定性反演的基礎(chǔ)上,應(yīng)用隨機(jī)反演進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測,不僅可以大大提高地震資料的垂向分辨率,而且可以對(duì)反演結(jié)果的不確定性進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。通過文昌A油田隨機(jī)反演,可以看到:文昌A油田ZJ2-1油組儲(chǔ)層分布穩(wěn)定,穩(wěn)定發(fā)育兩套頂鈣和底鈣隔層;應(yīng)用隨機(jī)反演的方法可直觀地顯示巖性和物性的空間變化,更多地利用了測井資料,采用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)方法模擬的結(jié)果符合地質(zhì)規(guī)律。

        通過在文昌A油田的應(yīng)用,表明該方法可以有效地綜合地質(zhì)、測井和地震數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測,尤其在預(yù)測薄互層方面效果良好,在儲(chǔ)層非均質(zhì)性的研究中能得到較好的效果。

        圖8 幾次實(shí)現(xiàn)的反演結(jié)果Fig.8 Results of inversion

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