何　翠，郭少斌，唐　瑾，張海祖，張雪輝，譚建波

(1.中國地質大學(北京) 能源學院，北京 100083；2.新疆恒泰艾普能源服務有限公司，新疆 庫爾勒 841000；3.中國石油塔里木油田勘探開發(fā)研究院，新疆 庫爾勒 841000；4.中國石油冀東油田勘探開發(fā)研究院，河北 唐山 063000；5.北京斯堪帕維科技有限公司，北京 100000)

?

擬聲波反演技術在輪南地區(qū)的應用*

何翠1，郭少斌1，唐瑾2，張海祖3，張雪輝4，譚建波5

(1.中國地質大學(北京) 能源學院，北京 100083；2.新疆恒泰艾普能源服務有限公司，新疆 庫爾勒 841000；3.中國石油塔里木油田勘探開發(fā)研究院，新疆 庫爾勒 841000；4.中國石油冀東油田勘探開發(fā)研究院，河北 唐山 063000；5.北京斯堪帕維科技有限公司，北京 100000)

為解決輪南油田三疊系TⅡ油組砂體較薄、巖性橫向變化大、單純的聲波測井曲線不能有效的反映儲層特征、巖性勘探開發(fā)尚未取得實質性進展等問題，采用基于模型的擬聲波反演方法，以巖石物理學為理論指導，從地質分析入手，綜合地震和測井資料，優(yōu)選出對儲層特征比較敏感的自然電位曲線，結合原始聲波曲線構建能反映儲層橫向變化的擬聲波曲線，開展了基于模型的測井約束反演。結果表明：擬聲波反演比原始聲波反演效果好，分辨率提高，在密井網區(qū)縱向分辨率可達3～5 m，反演結果相對誤差為0.26%～24.49%，平均相對誤差為13.7%，可以基本滿足薄砂體雕刻的需要，擬聲波反演技術對薄砂體的預測取得了一定的效果。

輪南地區(qū)；測井約束；擬聲波反演

2.XinjiangLandOceanEnergyServiceCo.，Ltd.,Korla841000，China；

3.TarimOilfieldCorporation，PetroChina，Korla841000,China；4.JidongOilfieldCorporation，PetroChina，Tangshan063000,China；

5.EsscaEnergyServiceCo.，Ltd.，Beijng100000,China)

0　引　言

輪南斷壘帶是塔里木油田三疊系油氣主要分布區(qū)，為塔里木油田開發(fā)持續(xù)穩(wěn)產起到了積極作用。隨著勘探程度的增加，對該區(qū)的構造油氣藏認識程度比較高[1]，但對三疊系TⅡ油組的巖性油藏認識程度低。輪南地區(qū)一直以來是三疊系滾動勘探的有利地區(qū)，由于三疊系巖性橫向變化大，油氣藏受砂體控制，目前巖性勘探開發(fā)尚未取得實質性進展。特別是TⅡ油組的砂體薄，巖性橫向變化大，常規(guī)反演不能反映薄砂體的變化，反演剖面上波阻抗分辨率不高，導致巖性識別比較困難。

地震儲層預測技術是研究儲層分布的重要技術手段，經過近些年的進步，發(fā)展了地震屬性分析技術、波阻抗反演技術、烴類檢測技術、時頻分析技術等[2-5]。地震屬性預測技術于1960年開始應用于儲層預測中，主要屬性包括時間屬性、振幅屬性、頻率屬性等，通過3種基本地震屬性衍生出上百種地震屬性，并可運用于儲層屬性的預測中，比如儲層厚度、孔隙度、滲透率、飽和度及泥質含量等，并取得一定效果[6-7]。地震反演是利用地震資料反演地層的波阻抗的處理方法，由Backus與Gilbert于1967年首次提出[8]，包括遞推反演、模型約束反演、地質統(tǒng)計學反演等方法，不同的方法針應用于不同的研究目標時會產生不同的效果，需選用合適的反演方法進行預測。地震反演是地震勘探中的核心技術，現(xiàn)應用較多的為測井約束反演，即利用地震剖面所過井位的聲波資料作為外部條件，利用正反演結合的方法求取地下波阻抗，此種方法利用了測井資料的高頻信息，大幅度拓寬了地震資料的頻帶，因此得到了較多的發(fā)展。但測井約束反演方法質量取決于原始資料的質量，如測井曲線的可靠性等，因此反演結果存在一定誤差?；谝陨蠁栴}，文中提出了基于模型的擬聲波反演方法，即通過對原始AC曲線和對巖性反映較好SP曲線進行擬合，得到高分辨率的反演剖面，完成了研究區(qū)薄儲層的識別，并在研究區(qū)取得較好的效果。

1　擬聲波反演技術的原理和關鍵技術

1.1擬聲波反演技術的基本原理

在儲層預測過程中，反演是一種非常重要的手段[12-13]。一般情況下，儲層和非儲層的速度和密度都會有一定不同，用聲波測井曲線就能有效的反映巖性的變化，此時用聲波測井曲線來約束進行波阻抗反演就能很好的反映地層的真實情況[14-16]。但當聲波測井曲線中的高頻信息不能很好地反映儲層和圍巖的差異時，用單純的聲波測井曲線反演就無法得到好的效果，這時就需要進行擬聲波反演[17]。

擬聲波反演技術將信息優(yōu)化、非線性理論融入反演之中，突破常規(guī)地震分辨率的局限，追求地震頻帶寬度(有效頻帶)以外的高分辨率。它采用分形、分維的算法在地震記錄上逐道取均值、偏差、維數(shù)等能反映儲層空間變化的有用信息，將提取的儲層各向異性信息與層序地層模型結合起來，控制測井曲線外推的部分。分形插值采用設置插值點法，即已知點x1和x2處的函數(shù)值為f(x1)、f(x2)，則x處的函數(shù)值f(x)可用如下公式計算

f(x)=f(x1)+(f(x2)-f(x1))*‖x-x1‖/‖x2-x1‖+RAN.

式中RAN為一隨機增量，其值為

式中H為Hirst指數(shù)；σ為離差；G為Gauss隨機變量，服從N(0，1)分布，‖x2-x1‖為樣本距，rate為標定系數(shù)。

通過反復標定和校正，建立復雜可靠的地質模型，之后做擬聲波反演，最終獲得對儲層巖性、物性反映較為敏感的高分辨率擬聲波速度或波阻抗數(shù)據(jù)體。

1.2擬聲波反演關鍵技術

擬聲波反演是儲層橫向預測的核心技術，要取得好的地質效果，必須注意以下幾點技術關鍵：①收集地震反演所需要的各項原始資料，主要包括：工區(qū)地質情況、地震資料、測井資料、測試資料和分析化驗資料等；②認真分析收集到的各項資料，針對工區(qū)地質情況和目的要求選擇合適的處理流程；③作好層位標定工作，可利用VSP資料和已有的時深關系，結合合成記錄的制作，準確標定層位，尤其是目的層附近要做到每一個同相軸都能精細標定；④精細解釋好地震層位，這些層位在模型制作中起控制作用，必須確保層位解釋的合理性，不能竄層；⑤根據(jù)工區(qū)的地質構造背景，定義好地層之間的接觸關系，保證模型的合理性；⑥對測井曲線進行分析研究，剔除野值，同時要做到同一種曲線的歸一化處理；⑦選擇合理的反演參數(shù)，保證反演結果的合理性和可行性[18]。

1.3擬聲波反演思路

針對油田區(qū)域地質特征，在對該區(qū)鉆井、測井、地震等資料深入分析的基礎上，采用了在曲線重構基礎上進行高分辨率測井約束反演方法。其基本思路是：利用聲波測井曲線，把反映地層巖性變化比較敏感的自然電位、自然伽瑪、電阻率等多種測井信息有效地融合并轉換成具有聲波量綱的擬聲波曲線，使其不僅含有聲波的低頻信息，還具備前述的各種曲線的高頻信息，以擬聲波曲線所得的高頻信息作為約束條件，建立初始模型；然后對初始模型進行正演，計算出合成地震剖面，再與實際地震剖面相比較并求取誤差參數(shù)(攝動量)，利用沉積相聯(lián)井剖面，反復更新修改初始模型，使合成地震剖面與實際地震剖面在最小平方意義下最為接近，最終得出高分辨率的波阻抗反演剖面[19]。

文中采取的是基于模型的擬聲波反演技術，其關鍵點在于

1)根據(jù)已有的測井資料、鉆井數(shù)據(jù)及研究區(qū)地質規(guī)律為約束條件，設置各種參數(shù)，構建研究區(qū)目的層位儲層地質模型，即建立的初始模型；

2)通過正演求取該模型的地震響應，計算出合成地震剖面；

3)將初始模型的地震響應和研究區(qū)實際的地震數(shù)據(jù)體進行對比，根據(jù)它們之間差異進行初始模型參數(shù)的反復修改，直到初始模型的地震響應和原始地震數(shù)據(jù)之間的誤差達到要求，此時完成初始模型的建立；

4)在初始模型的約束下加入地震信息，得到最終的反演數(shù)據(jù)體，可相對較好描述目的層物性特征變化及儲層縱橫向展布特征。

2　擬聲波反演

2.1測井曲線校正及歸一化

由于受到測量環(huán)境、儀器、井徑等外界因素的影響[21-22]，不同井的測井曲線之間存在一定的誤差，在使用之前要將不同井的同一類測井曲線校正到統(tǒng)一的范圍。

本次研究對自然電位(SP)測井曲線進行了歸一化校正。利用直方圖平移法，統(tǒng)計出每口井各條測井曲線的校正量，利用統(tǒng)計的校正量，對研究工區(qū)內128井的自然電位(SP)曲線進行了標準化校正(圖1)。自然電位(SP)曲線校正值最大為26MV，校正量主要在-13～13MV之間。

圖1　自然電位曲線校正前后直方圖Fig.1　Spontaneous potential curve histogram before and after correction

2.2擬聲波曲線構建

在進行反演之前，要先對研究區(qū)進行巖石物理分析，巖石物理分析是反演的基礎。對于研究區(qū)，通過對單井目的層儲層和非儲層段的速度進行分析，發(fā)現(xiàn)TⅠ，TⅢ油組砂巖與泥巖速度差別較大，TⅡ油組砂泥巖的速度大差異不明顯，這就導致了原始聲波曲線對儲層的響應不明顯。通過對井的分析發(fā)現(xiàn)，自然電位曲線對砂泥巖響應特征明顯，能夠很好的區(qū)分砂泥巖(圖2)，而自然電位沒有聲波信息，故在曲線歸一化的基礎上，通過聲波曲線的低頻信息結合自然電位的高頻信息來做擬聲波曲線，這樣既保留了聲波信息，又能很好的識別巖性。

對于擬聲波曲線構建流程如下(圖3)

1)確定能夠反映工區(qū)巖性特征的曲線，對于本研究區(qū)，通過分析選擇的是能有效區(qū)分砂泥巖的SP曲線；

2)通過對明顯區(qū)分巖性特征的測井曲線進行分析整理和濾波，從中提取對巖性有很好識別能力的高頻成分。對于研究區(qū)，提取的是SP曲線的高頻成分；

3)對原始AC曲線做濾波處理，提取其中能反映地層背景速度的低頻信息；

4)將提取出來的原始AC曲線中的低頻信息和SP曲線中的高頻信息“調制”到一起。通過對研究區(qū)的擬聲波曲線構建，可以發(fā)現(xiàn)擬聲波曲線能夠很好的區(qū)分砂泥巖(圖4，圖5)，砂泥巖波阻抗值分界在10 000左右。

圖2　原始AC與原始SP交匯圖Fig.2　Original AC and SP crossplot graph

圖3　波阻抗曲線構建原理Fig.3　Acoustic curve constructing principle diagram

圖4　波阻抗與擬聲波曲線交匯圖Fig.4　Wave impedance and pseudo acoustic crossplot

圖5　擬聲波曲線巖性識別效果Fig.5　Lithology recognition effect of pseudo acoustic curve

2.3子波提取和標定

子波提取是波阻抗反演的一個重要環(huán)節(jié)，子波的準確性可以很大的影響反演的效果，經過分析認為本區(qū)40雷克子波的振幅譜與井旁地震道振幅譜最大相關，通過合成地震記錄反復提取各口井的子波使井旁地震道和合成記錄達到最佳匹配，對地震地質層位進行精細標定。

3　反演及效果分析

在精細標定的基礎上，進行測井約束的高分辨率反演。通過用原始聲波和擬聲波反演結果對比發(fā)現(xiàn)，擬聲波反演比原始聲波的反演效果好，分辨率提高，在密井網區(qū)縱向分辨率可達3～5 m，可以基本滿足薄砂體雕刻的需要。

通過對研究區(qū)波阻抗反演剖面分析可知(圖6(b))，地震反演結果與測井解釋砂體結論比較一致。單井上沙9，輪南206-1，輪南206，輪南2-3-13井TⅡ層砂體都比較薄，平均為4 m左右，通過對比原始AC和擬聲波的反演剖面可清楚看到，原始AC反演剖面(圖6(a))不能很好的分辨薄砂體，砂體橫向尖滅特征也不清晰，砂體疊置關系也不能很好地反映出來；但在擬聲波反演剖面中(圖6(b))，對于每口井TⅡ的薄砂層都清晰可見，砂體厚度、砂體橫向分布范圍及砂體之間疊置關系都與鉆井資料一致。

對TⅡ1-1油組砂體的反演效果進行了分析，油組單井砂巖厚度為0～8 m，反演剖面預測的砂巖厚度為0～7.52 m，相對誤差為0.26%～24.49%，平均相對誤差為13.7%.從相對誤差大于10%的井位分布圖來看，一般位于井上砂體厚度小于3 m的井點，因此在現(xiàn)有地震資料基礎上，對于3 m厚度以下砂體，預測精度較低。砂體厚度越大，其相對誤差越小。

圖6　輪南206井區(qū)原始AC與擬聲波 反演剖面效果對比圖Fig.6　Wave impedance inversion result contrast of original acoustic curve and pseudo acoustic curve (a)原始AC反演剖面圖　(b)擬聲波反演剖面圖

對于井間之間砂體的展布和連通關系，只能通過動態(tài)資料來進行驗證，如同剖面中輪南2-3-13井和輪南206井TⅡ的砂體從動態(tài)上分析不是相互連通的，反演出來的結果也證實了這一點。整個剖面來看，輪南206井區(qū)目的層砂體整體厚度不大，橫向上相互疊置關系復雜，也符合該區(qū)為三角洲前緣的沉積環(huán)境的特征。

4　結　論

測井約束反演是一種地震-測井聯(lián)合反演，用測井曲線的豐富的低頻和高頻信息來彌補地震資料的不足，可以有效預測儲層。但是對于研究區(qū)，在通過單純速度資料不能區(qū)分儲層和非儲層的情況下，就有必要將能反映儲層特征的非聲波地球物理測井信息構建成為具有聲波量綱的新曲線進行儲層反演預測。利用自然電位曲線重構擬聲波曲線，建立初始模型，完成了擬聲波反演，薄砂體的預測取得了較好的效果。

References

[1]姜林，薄冬梅，周波，等.塔里木盆地輪南地區(qū)油氣成藏期次分析[J].西安科技大學學報，2015，35(4)：444-449.

JIANG Lin，BO Dong-mei，ZHOU Bo，et al.Hydrocarbon accumulation periods in Lunnan Area of Tarim Basin[J].Journal of Xi’an University of Science and Technology，2015，35(4)：444-449.

[2]李磊，王英民，楊紹國，等.混合地震反演技術及其在東海南部陸架盆地中的應用[J].中國石油大學學報：自然科學版，2007，31(5)：28-34.

LI Lei，WANG Ying-min，YANG Shao-guo，et al.Application of hybrid seismic inversion：a case study from the southern shelf basin of east China Sea[J].Journal of China University of Petroleum：Edition of Natural Science，2007，31(5)：28-34.

[3]郭東鑫，張躍磊，張彥起，等.渝黔湘秀山區(qū)塊頁巖氣二維地震勘探研究[J].西安科技大學學報，2014，34(2)：188-193.

GUO Dong-xin，ZHANG Yue-lei，ZHANG Yan-qi，et al.2D seismic exploration of Xiushan block shale gas in Chongqing，Guizhou and Hunan[J].Journal of Xi’an University of Science and Technology，2014，34(2)：188-193.

[4]張英德，陳全紅.疊前彈性波阻抗反演技術在赤道幾內亞X區(qū)塊儲層預測中的應用[J].西安科技大學學報，2013，33(2)：173-177.

ZHANG Ying-de，CHEN Quan-hong.Application of prestack elastic wave impedance inversion technique in reservoir prediction ofXblock in Equatorial Guinea[J].Journal of Xi’an University of Science and Technology，2013，33(2)：173-177.

[5]佘鈺蔚，朱仕軍，朱鵬宇，等.薄互層AVO響應特征分析[J].西安科技大學學報，2014，34(6)：730-736.

SHE Yu-wei，ZHU Shi-jun，ZHU Peng-yu，et al.Analysis of seismic AVO response for thin inter-layer reservoir[J].Journal of Xi’an University of Science and Technology，2014，34(6)：730-736.

[6]趙淑紅.短時傅立葉變換與Wigner-Ville分布聯(lián)合確定地震信號瞬時頻率[J].西安科技大學學報，2010，30(4)：447-450.

ZHAO Shu-hong.Using combined method of short-time fourier transform and Wigner-Ville to determine instantaneous frequency of seismic signal[J].Journal of Xi’an University of Science and Technology，2010，30(4)：447-450.

[7]范雯.逐步回歸分析方法在儲層參數(shù)預測中的應用[J].西安科技大學學報，2014，34(3)：350-355.

FAN Wen.Application of stepwise regression analysis method in reservoir parameter prediction[J].Journal of Xi’an University of Science and Technology，2014，34(3)：350-355.

[8]Backus G E，Gilbert J F.Numerical application of a formulism for geophysical inverse[J].Geophys.J.R.Astr，1967(13)：247-276.

[9]楊文采.地震道的非線性混沌反演Ⅰ：理論和數(shù)值試驗[J].地球物理學報，1993，36(2)：222-232.

YANG Wen-cai.Nonlinear chaotic inversion of seismic traces(I)：Theory and numerical experiments[J].Chinese Journal of Geophysics，1993，36(2)：222-232.

[10]王山山，李燦平，李青仁，等.快速模擬退火地震反演[J].地球物理學報，1995，38(S1)：123-134.

WANG Shan-shan，LI Can-ping，LI Qing-ren，et al.The seismic inversion using the fast simulated annealing algorithm[J].Chinese Journal of Geophysics，1995，38(S1)：123-134.

[11]張宏兵，楊長春.正則參數(shù)控制下的波阻抗約束反演[J].地球物理學報，2003，46(6)：827-834.

ZHANG Hong-bing，YANG Chang-Chun.A constrained impedance inversion method controlled by regularized parameters[J].Chinese Journal of Geophysics，2003，46(6)：827-834.

[12]張永剛.地震波阻抗反演技術的現(xiàn)狀和發(fā)展[J].石油物探，2002，41(4)：385-390.

ZHANG Yong-gang.The present and future of wave impedance inversion technique[J].Geophysical Prospecting for Peroleum，2002，41(4)：385-390.

[13]李慶忠.論地震約束反演的策略[J].石油地球物理勘探，1998，33(4)：423-438，572.

LI Qing-zhong.On strategy of seismic restricted inversion[J].Oil Geophysical Prospecting，1998，33(4)；423-238，572.

[14]楊立強.測井約束地震反演綜述[J].地球物理學進展，2003，18(3)：530-534.

YANG Li-qiang.A review of well log constrained seismic inversion[J].Progress in Geophysics，2003，18(3)：530-534.

[15]王賢，楊永生，陳家琪，等.地震正演模型在預測薄儲層中的應用[J].新疆地質，2007，25(4)：432-435.

WANG Xian，YANG Yong-sheng，CHEN Jia-qi，et al.Application of seismic forward modeling to prediction of thin reservoir[J].Xinjiang Geology，2007，25(4)：432 435.

[16]沈財余，江潔，趙華，等.測井約束地震反演解決地質問題能力的探討[J].石油地球物理勘探，2002，37(4)：372-376.

SHEN Cai-yu，JIANG Jie，ZHAO Hua，et al.Approaching ability of using well-log-constrained inversion to solve geologic problems[J].Oil Geophysical Prospecting，2002，37(4)：372-376.

[17]張學芳，董月昌，慎國強，等.曲線重構技術在測井約束反演中的應用[J].石油勘探與開發(fā)，2005，32(3)：70-72.

ZHANG Xue-fang，DONG Yue-chang，SHEN Guo-qiang，et al.Application of log rebuilding technique in constrating inversion[J].Petroleum Exploration and Development，2005，32(3)：70-72.

[18]姜傳金，馬學輝，周恩紅.擬聲波曲線構建的意義及應用[J].大慶石油地質與開發(fā)，2004，23(1)：12-14.

JIANG Chuan-jin，MA Xue-hui，ZHOU En-hong.The significance and application of composing pseudo-acoustic curve[J].Petroleum Geology & Oilfield Development in Daqing，2004,23(1)：12-14.

[19]趙海寬，張延章，王國鵬，等.基于模型的曲線重構地震反演技術及應用分析[J].新疆地質，2005，23(1)：89-91.

ZHAO Hai-kuan，ZHANG Yan-zhang，WANG Guo-peng，et al.Constructed-logs seismic inversion based on model and analysis of applied results[J].Xinjiang Geology，2005，23(1)：89-91.

Application of pseudo acoustic inversion technique in Lunnan area

HE Cui1，GUO Shao-bin1,TANG Jin2，ZHANG Hai-zu3,ZHANG Xue-hui4，TAN Jian-bo5

(1.CollegeofEnergyResources，ChinaUniversityofGeosciences(Beijing)，Beijng100083,China；

In order to solve the problems inTⅡoil group of Lunnan Oilfield which demonstrate thin sand body and big lateral variations of lithology，pure acoustic logging curve do not reflecting reservoir characteristics，lithological exploration and development has not yet been achieved substantial progress，using pseudo acoustic inversion method based on model，guided by rock physics theory，starting from the analysis of geological with seismic and logging data，SP curve is selected which is more sensitive to reservoir characteristics.And pseudo acoustic curve is constructed which can reflect the lateral variation of reservoir with original acoustic curve，then carries out the logging constrained inversion based on model.The result shows：the prediction of acoustic inversion technique for thin sand body has a better effect than original acoustic curve with enhanced resolution.The inversion vertical resolution can reach 3～5 m in dense well area，and the relative error of inversion results is 0.26%～24.49%，the average value is 13.7%，it can basically meet demand of carving of thin sand body.The prediction of acoustic inversion technique for thin sand body has a good effect.

Lunnan area；log constrained；pseudo acoustic inversion

10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2016.0318

1672-9315(2016)03-0408-06

2016-02-21責任編輯：李克永

全國油氣資源戰(zhàn)略選取調查與評價國家專項(2009GYXQ02-03)

何翠(1986-)，女，湖北襄陽人，博士研究生，E-mail：hecui_666@163.com

TE 122

A