張飛飛，王珩，郭永貴，肖佃師，李紅軍

（1.中國石油大慶油田有限責任公司第十采油廠，黑龍江 大慶 163517；2.中國石油大慶油田有限責任公司鉆探工程公司，黑龍江 大慶 163000；3.中國石油大學（華東）非常規(guī)油氣與新能源研究院，山東 青島 266580）

密井網(wǎng)地質(zhì)統(tǒng)計學反演在河道砂體預測中的應用

張飛飛1，王珩2，郭永貴1，肖佃師3，李紅軍1

（1.中國石油大慶油田有限責任公司第十采油廠，黑龍江 大慶 163517；2.中國石油大慶油田有限責任公司鉆探工程公司，黑龍江 大慶 163000；3.中國石油大學（華東）非常規(guī)油氣與新能源研究院，山東 青島 266580）

由于河道儲層相變快，且砂體橫向穩(wěn)定性差，利用密井網(wǎng)預測河道砂體空間展布的方法已不能滿足剩余油挖潛的需要。文中針對朝陽溝油田河道儲層的地質(zhì)特征，對適用于河道砂體的井控地質(zhì)統(tǒng)計學反演方法的關(guān)鍵環(huán)節(jié)開展研究。研究表明，測井曲線標準化及高精度地層格架是保證反演精度的前提，曲線重構(gòu)是提高波阻抗體對巖性識別能力的有效手段，合理的變差函數(shù)及井控數(shù)目是充分發(fā)揮地震資料預測能力、提高儲層預測可靠性的關(guān)鍵。井控地質(zhì)統(tǒng)計學反演對厚度大于2.0 m的河道砂體識別精度較高，吻合率高達85%。反演結(jié)果在刻畫井間窄小河道砂體、認清河道砂體的連通性等方面具有明顯優(yōu)勢，研究成果有效指導了該區(qū)河道儲層的剩余油挖潛。

曲線重構(gòu)；地質(zhì)統(tǒng)計學反演；河道儲層；剩余油挖潛

河道儲層是我國東部陸相油田中非均質(zhì)性較強的儲層類型之一，具有砂體窄、橫向變化快的特征。油田進入開發(fā)中期以后，通常面臨“注采矛盾突出”的難題，剩余油也呈現(xiàn)“整體高度分散、局部相對集中、與低效無效循環(huán)并存”的特征［1-2］。綜合各種有效手段，加深對河道儲層非均質(zhì)性的認識，對老油田實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)基礎(chǔ)上增產(chǎn)、延長生產(chǎn)壽命具有重要現(xiàn)實意義［3］。目前，河道砂體分布及連通性預測主要借助于井點及沉積規(guī)律［4-5］，受井資料側(cè)向預測能力不足的限制，該方法已無法滿足油田精細開發(fā)的需要。地震資料橫向采樣密集，側(cè)向分辨率高，無論在勘探階段預測有力儲層的分布、指導勘探井位部署，還是在開發(fā)階段刻畫單一河道分布、提高地質(zhì)建模精度、指導剩余油挖潛等方面均已得到廣泛應用［6-8］。地震預測方法可分為屬性分析和地震反演［9］。前者屬于“純綠色”的（完全取決于地震），對那些能夠引起地震響應異常的地質(zhì)體有效［10］，而河道砂體規(guī)模小，地震響應不明顯，僅利用地震屬性無法精細刻畫河道儲層。后者有效結(jié)合了測井和地震資料的優(yōu)勢，具有較高的垂向分辨和側(cè)向預測能力［11-13］。本文以松遼盆地×油田扶余油層為例，針對河道儲層的地質(zhì)特征，對地質(zhì)統(tǒng)計學反演的關(guān)鍵技術(shù)進行分析，應用該方法對該區(qū)河道儲層進行預測，有效指導了油田開發(fā)調(diào)整。

1　基本地質(zhì)特征

×油田位于松遼盆地北部中央凹陷區(qū)內(nèi)，橫跨朝陽溝階地和長春嶺背斜2個次級構(gòu)造單元，主要產(chǎn)油層位為扶余油層，隸屬下白堊統(tǒng)泉頭組四段和三段上部地層。扶余油層地層分布穩(wěn)定，整體表現(xiàn)為水體向上增大的正韻律，屬于河流三角洲沉積環(huán)境［14］，三角洲平原復合河道及前緣窄小河道為主要的儲層類型，河道砂體厚度分布在1.5～15.0 m，其中厚度小于5.0 m的砂體占到75%。經(jīng)歷了40多年的勘探開發(fā)，×油田主力區(qū)塊已進入中含水開采階段，由于河道儲層橫向變化快，砂體組合關(guān)系復雜，在油田注水開采過程中逐步暴露出“含水率上升快、產(chǎn)能遞減迅速、平面及層間吸水效率差異大”的問題，急需開展河道儲層精細刻畫工作，認清河道儲層空間展布及組合關(guān)系，以指導油田剩余油的有效、有序開發(fā)。

河道具有頻繁遷移、改道的沉積特征，以及彎曲條帶狀的特殊外形，使得單井中河道的鉆遇率普遍低于30%，因此僅依靠井資料難以控制住河道砂體的分布。圖1為×油田某區(qū)塊300 m間距和150 m間距下連井砂體對比。隨井網(wǎng)密度的增加，河道砂體的認識發(fā)生很多變化，一方面新增多條窄小河道，另一方面，對河道砂體組合關(guān)系的認識也有所改變。原認為是1套河道砂體，通過密井網(wǎng)解剖發(fā)現(xiàn)其是由2條不同河道組成，砂體連通性整體變差。由此可見，即使開發(fā)井距達到300 m，也很難利用井網(wǎng)準確控制住河道砂體的空間展布。地震資料側(cè)向采樣密度大，采樣間隔（通常為10 m）小于河道寬度，融合地震資料是提高密井網(wǎng)下河道砂體刻畫精度的關(guān)鍵［15］。

本文以×油田×區(qū)塊為例進行井控地震反演方法研究?！羺^(qū)塊井距約為150～350 m。該區(qū)完全覆蓋三維地震，地震有效頻帶為10～70 Hz，主頻為40 Hz。據(jù)調(diào)諧厚度計算方法，地震能預測的最小砂體厚度約為16.0 m，這遠小于河道砂體的厚度，因此僅利用地震資料也無法滿足薄層砂體預測的需要。地震資料屬于帶限信號，缺少低頻和高頻信息。測井資料屬于全頻帶信號，通過地質(zhì)統(tǒng)計學反演，在地震資料中引入測井資料的低頻和高頻信息，能夠有效提高地震反演對薄層砂體的預測能力。

圖1　不同井距下砂體對比剖面

2　地質(zhì)統(tǒng)計學反演方法

地震反演是將地球物理信號轉(zhuǎn)換為儲層信息（波阻抗、巖性、物性等）的過程。根據(jù)反演問題的求解思路不同，反演方法可分為確定性反演和隨機反演。確定性反演是通過最優(yōu)化目標函數(shù)來求解（如稀疏脈沖反演），該方法的求解結(jié)果唯一，但垂向分辨率低；隨機反演是結(jié)合地質(zhì)建模與地震反演方法進行求解，反演結(jié)果具有隨機性，但可得到與測井相同的垂向分辨率，地質(zhì)統(tǒng)計學反演就屬于該方法。地質(zhì)統(tǒng)計學反演利用垂向分辨率高的測井資料來約束地震反演過程，極大地改善了河道砂體儲層的預測精度。應用地質(zhì)統(tǒng)計學反演進行薄層砂體精細預測，一般包括資料精細處理及解釋、屬性敏感性分析及曲線重構(gòu)、稀疏脈沖波阻抗反演及地質(zhì)統(tǒng)計學反演4個部分。

2.1資料精細處理及解釋

地震反演類似一個信號處理器，地震、測井、構(gòu)造等信息為輸入端，儲層參數(shù)（巖性、物性、電性等）為輸出端。輸入數(shù)據(jù)的精度直接影響儲層預測的可信度。因此，精細資料處理及解釋是保障地震反演精度的前提，主要包括多井曲線一致化處理及精細地層解釋。

在測井過程中，由于測井儀器及測量方式的差異，曲線中會產(chǎn)生一些系統(tǒng)誤差，將會導致多口井間曲線的一致性變差，這些誤差將直接影響地震反演精度［16］。測井曲線標準化是消除多井曲線系統(tǒng)誤差的主要方法，根據(jù)“同沉積環(huán)境下相同巖性地層具有相似測井響應值”的原則，優(yōu)選標準層段，確定校正量，使校正后各井曲線在標準層段具有相同均值、相似直方圖分布或按一定地質(zhì)趨勢變化［17］。根據(jù)扶余油層砂泥巖頻繁互層、地層變化平緩的特點，本次選用直方圖校正法進行曲線標準化，標準層為整個扶余油層。曲線標準化前，自然伽馬曲線直方圖分散，峰值不集中，標準化后，直方圖峰值分布集中，表明各井間曲線的可對比性增強。

精細地層解釋是綜合巖心、測井及三維地震資料進行高分辨率地層對比及斷層解釋，在此基礎(chǔ)上可建立高精度的等時地層格架，精細地層格架是保障地震反演分辨率的基礎(chǔ)。一方面，它能夠清晰反映地層間接觸關(guān)系，在地層格架下進行測井屬性的內(nèi)插和外推，形成波阻抗低頻模型，能夠有效補充波阻抗反演的低頻分量；另一方面，在地層格架下分層統(tǒng)計儲層參數(shù)的直方圖分布及變差函數(shù)，能夠使隨機建模更符合實際情況。由此可見，建立的地層格架越精細，地震反演精度越高，同時加入斷層的地層模型，可以提高斷層兩盤儲層預測的精度。

2.2曲線敏感性分析及曲線重構(gòu)

地震反演的主要目的是定量刻畫儲層的分布，通過比較波阻抗與巖性間關(guān)系，設(shè)置閾值，將波阻抗體轉(zhuǎn)化為巖性體，進而得到砂體儲層的空間分布，因此波阻抗曲線對砂泥巖的分辨能力直接影響到儲層刻畫的精度。通過曲線敏感性分析，研究不同測井屬性對巖性（砂巖和泥巖）及含油性的識別能力，從中優(yōu)選出對巖性敏感的測井系列，以此為基礎(chǔ)開展波阻抗曲線重構(gòu)，提高波阻抗反演對巖性的識別能力。

曲線重構(gòu)方法可分為曲線擬合和頻率合并2種。前者根據(jù)其他曲線與原始波阻抗的關(guān)系，建立轉(zhuǎn)換公式，將對巖性敏感的曲線轉(zhuǎn)化為擬波阻抗曲線；后者是利用原始波阻抗曲線的低頻信息和其他對巖性敏感的曲線高頻信息進行疊加，得到擬波阻抗曲線。通過曲線敏感性分析表明，聲波曲線對巖性的分辨能力較弱，自然伽馬曲線對巖性識別能力最好。

為提高聲波曲線對巖性的識別能力，本文利用聲波曲線和自然伽馬曲線高低頻重構(gòu)方法生成擬聲波曲線，將聲波低頻成分和自然伽馬曲線高頻成分的能量進行匹配，然后疊加生成擬聲波曲線。結(jié)果顯示，擬聲波與原始聲波趨勢基本一致，但對砂巖識別能力增強，可以代替原始聲波進行合成記錄、子波提取和波阻抗反演。

2.3稀疏脈沖波阻抗反演

稀疏脈沖反演是在井震標定、子波提取、地震精細解釋、建立地層格架、結(jié)合測井曲線生成低頻模型等的基礎(chǔ)上，假設(shè)地層反射系數(shù)是稀疏性的前提下，利用反褶積方法遞推反演出波阻抗值。在稀疏脈沖反演過程中，地震數(shù)據(jù)起主導作用，僅需要少量井參與，用于約束絕對波阻抗值的范圍。稀疏脈沖波阻抗反演的垂向分辨率低，難以達到薄層河道砂體刻畫的需要，但稀疏脈沖反演結(jié)果可以定性分析河道砂體的空間展布，用于指導水平變差函數(shù)的確定；另一方面，它還可作為協(xié)模擬體，約束地質(zhì)統(tǒng)計學反演過程中隨機建模，提高反演的可信度。

2.4地質(zhì)統(tǒng)計學反演

地質(zhì)統(tǒng)計學反演包括隨機建模和隨機反演2個步驟：1）從井點資料和地質(zhì)規(guī)律出發(fā)，進行測井屬性及稀疏脈沖波阻抗體直方圖及變差函數(shù)分析，利用隨機建模方法在高精度地層格架內(nèi)建立多個波阻抗模型；2）結(jié)合地震子波生成模擬地震道，以模擬地震道與實際地震達到最佳匹配為準則，利用地震反演方法逐步修正波阻抗體，得到井點與實際井波阻抗吻合，井間尊重地震資料，整體分布符合地質(zhì)統(tǒng)計學規(guī)律的多個波阻抗數(shù)據(jù)體。本文隨機建模采用序貫高斯配置協(xié)模擬方法，以稀疏脈沖波阻抗反演體作為協(xié)模擬體，地震反演過程中采用模擬退火算法。

地質(zhì)統(tǒng)計學反演通過結(jié)合測井數(shù)據(jù)的縱向分辨率和地震的橫向分辨率進行地質(zhì)統(tǒng)計學意義上的儲層空間預測。如果井信息過少，地震垂向分辨能力不足，將會影響到反演結(jié)果的垂向分辨率；但過多的井數(shù)控制，井點位置嚴格遵循測井資料，將會降低地震資料的空間預測能力。所以，獲取最合理的井控數(shù)，是地質(zhì)統(tǒng)計學反演的重點。本次研究采用逐步增加井數(shù)的方法，來獲取最佳井控數(shù)，當井數(shù)增加到一定程度時，隨井數(shù)的增加，砂體的變化趨于穩(wěn)定，規(guī)模和空間形態(tài)基本穩(wěn)定，此時便可得到井控數(shù)量的最佳值。圖2給出了117，179，240口井作為約束井的地質(zhì)統(tǒng)計學反演效果。當約束井數(shù)增加時，波阻抗反演體的縱向分辨率稍有增強，但反演結(jié)果與井吻合度明顯增高，井間砂體展布逐漸自然，更符合地質(zhì)規(guī)律。本文采用240口井作為反演約束井進行隨機反演，精細刻畫該區(qū)薄層砂巖儲層的空間展布。

圖2　不同井控數(shù)下反演剖面對比

利用盲井檢查技術(shù)進行反演穩(wěn)定性分析。盲井檢查即利用未參與反演的井，對比該井鉆遇砂巖與反演預測砂巖的對應情況，若二者一致，則為“符合”，否則為“不符合”。利用63口盲井（約占總數(shù)20%）進行分析，分不同級別砂體統(tǒng)計反演符合率（見表1）。當砂體厚度大于2.0 m，預測符合率可達85.0%以上；當砂體厚度小于2.0 m，預測符合率僅為63.9%。全部砂巖層的反演符合率為86.5%，這表明本次地質(zhì)統(tǒng)計學反演對薄層河道砂體的識別精度高，反演結(jié)果可靠、合理。

表1　不同厚度砂層反演符合率統(tǒng)計

3　反演結(jié)果指導河道儲層的精細刻畫

地質(zhì)統(tǒng)計學反演有效綜合了測井及地震資料的優(yōu)勢，反演體既具有較高的垂向分辨率，也具有好的井間預測能力，能夠精細刻畫砂體的空間展布及接觸關(guān)系。圖3為井控反演與井模擬剖面對比，可看出二者在砂體預測方面的區(qū)別，井模擬僅受井資料的約束，模擬的井間砂體連續(xù)性幾乎沒有變化，或者非常好，或突然尖滅，井間基本沒有模擬出新的河道砂體；而井控地質(zhì)統(tǒng)計學反演受地震數(shù)據(jù)的約束，剖面上砂體的連續(xù)性變化自然，且在井間能夠預測出多套新的薄層砂體。與井點模擬相比，井控反演在刻畫砂體橫向延伸邊界、認識砂體間連通性、識別井間窄小河道砂體等方面具有明顯優(yōu)勢。

圖3　井控反演與井模擬結(jié)果對比

以圖4為例，具體說明井控地質(zhì)統(tǒng)計學反演在刻畫砂體連通性方面的優(yōu)勢。原4口井的間距依次為350，500，500 m，連井對比認為，在F151，F(xiàn)171，F(xiàn)211和F212層上4口井均發(fā)育河道砂體，且為1套河道砂體，連通性好（見圖4a）。反演剖面顯示，這4個層中的河道砂體并不總為1套（見圖4b）。在F151層中，H88-S40，H78-S42和H74-46井分屬不同窄小河道砂體。F172層中，H88-S40與右側(cè)H78-S42井的河道砂體沒有直接連通。F211和F212層的河道砂體比較連續(xù)，但在H78-S42和H74-46井之間出現(xiàn)河道砂體減薄現(xiàn)象，這2口井應該分屬不同河道，平面上河道切割呈復合河道展布。利用新鉆H82-42和H80-S44井對砂體連通性進行分析及檢驗（見圖4c）可知：2口新井在F151層中不發(fā)育河道砂體，證實H88-S40，H78-S42 和H74-46井間砂體不連通；在F171層中，H82-42和H88-S40井的河道砂體存在明顯高程差，證實H88-S40和H78-S42井間河道并不是同一條；在F211和F212層中，H80-S44井中具有多期河道切割的測井標志，證實H78-S42和H74-46井間為兩期河道切割。新鉆井證實了反演結(jié)果在密井網(wǎng)下刻畫河道砂體展布及連通性上的合理性及可靠性。

圖4　井控地質(zhì)統(tǒng)計學反演指導砂體連通性刻畫

4　結(jié)論

1）A油田扶余油層屬于河流三角洲沉積體系，單砂體厚度多小于5.0 m，河道砂體相變快、側(cè)向連續(xù)性差、密井網(wǎng)資料刻畫河道砂體連通性精度差，難以滿足油田開發(fā)后期注水調(diào)整及剩余油挖潛的需要。

2）地質(zhì)統(tǒng)計學反演以測井全頻帶信息補充地震的高頻和低頻信息，反演結(jié)果具有垂向和側(cè)向分辨率高的特點，在預測井間窄小河道分布、理清河道砂體連通性方面優(yōu)勢明顯。

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（編輯孫薇）

Application of dense well geological statistics inversion in prediction of channel sand body

ZHANG Feifei1，WANG Heng2，GUO Yonggui1，XIAO Dianshi3，LI Hongjun1
（1.No.10 Oil Production Plant，Daqing Oilfield Company Ltd.，PetroChina，Daqing 163517，China；2.Drilling Engineering Company，Daqing Oilfield Company Ltd.，PetroChina，Daqing 163000，China；3.Research Institute of Unconventional Petroleum and Renewable Energy，China University of Petroleum，Qingdao 266580，China）

Because of quick channel reservoir facies change and poor lateral stability sand bodies，the method that applies dense well pattern to forecasting spatial distribution of channel sand bodies can not meet the need of remaining oil potential tapping any more.According to the channel reservoirs′geologic features of Chaoyanggou Oilfield，the key steps of well controlled geological inversion method applied to channel sand bodies were studied and practiced.Research shows that the standard well logging curves and precise stratigraphic frameworks are preconditions which ensure inversion accuracy；curves reconstructions are effective methods for improving lithology identification of wave impedance；reasonable variogram and well controlled number are the keys to full play of forecasting ability of seismic data and improving reliability of reservoir prediction.Well controlled geological statistics inversion can give better identification accuracy when the thickness of sand bodies is bigger than 2 meters and the coincidence rate is 85%.The inversion results have obvious advantages in depicting narrow channel sand bodies between wells and recognizing their connectivity.The study findings effectively guides remaining oil potential tapping of channel reservoirs in this area.

curves reconstruction；geological statistics inversion；channel reservoir；remaining oil potential tapping

山東省優(yōu)秀中青年科學家科研獎勵基金項目“復合砂體中單一河道的刻畫及河道間砂體連通性的定量表征”（2014BSE28018）

TE132.1+4

A

10.6056/dkyqt201602005

2015-08-22；改回日期：2016-01-10。

張飛飛，男，1985年生，工程師，2009年本科畢業(yè)于長江大學勘查技術(shù)與工程專業(yè)，主要從事低滲透油藏精細描述工作。E-mail：zhangfeifei516@163.com。

引用格式：張飛飛，王珩，郭永貴，等.密井網(wǎng)地質(zhì)統(tǒng)計學反演在河道砂體預測中的應用［J］.斷塊油氣田，2016，23（2）：156-160. ZHANG Feifei，WANG Heng，GUO Yonggui，et al.Application of dense well geological statistics inversion in prediction of channel sand body［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2016，23（2）：156-160.