陳志剛

(中石油東方地球物理勘探有限責(zé)任公司研究院地質(zhì)研究中心，河北 涿州 072751)

陳紅霞，劉學(xué)軍

(中石油華北油田分公司第三采油廠，河北 滄州 062450)

唐建超，馬輝，孫星，郭增

(中石油東方地球物理勘探有限責(zé)任公司研究院地質(zhì)研究中心，河北 涿州 072751)

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地震反演數(shù)據(jù)體融合技術(shù)預(yù)測有效砂巖

陳志剛

(中石油東方地球物理勘探有限責(zé)任公司研究院地質(zhì)研究中心，河北 涿州 072751)

陳紅霞，劉學(xué)軍

(中石油華北油田分公司第三采油廠，河北 滄州 062450)

唐建超，馬輝，孫星，郭增

(中石油東方地球物理勘探有限責(zé)任公司研究院地質(zhì)研究中心，河北 涿州 072751)

常規(guī)波阻抗反演分辨率低且不能在砂巖中有效區(qū)分砂巖和干層，不能滿足NP油田油氣開發(fā)的需要。通過創(chuàng)新攻關(guān)，提出了一種預(yù)測有效砂巖的敏感測井曲線分析方法和地震反演數(shù)據(jù)體融合技術(shù)。通過測井?dāng)?shù)據(jù)交會分析可知，自然伽馬曲線可以很好地區(qū)分砂、泥巖，密度曲線可以區(qū)分砂巖中的干層和有效砂巖，但不能區(qū)分砂、泥巖。因此利用自然伽馬曲線和密度曲線分別進(jìn)行地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演，求取自然伽馬數(shù)據(jù)體和密度數(shù)據(jù)體，然后求取2種數(shù)據(jù)體的交集進(jìn)行有效砂巖預(yù)測。預(yù)測結(jié)果分辨率高，效果較好，對砂、泥巖地層的油氣開發(fā)有借鑒意義。

波阻抗反演；有效砂巖；地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演

近幾年NP油田勘探開發(fā)已進(jìn)入快速發(fā)展階段，目前多個勘探區(qū)塊已投入生產(chǎn)，產(chǎn)量穩(wěn)步提升。隨著開發(fā)的不斷深入，儲集層的研究重點(diǎn)由區(qū)域研究向含油單砂體識別刻畫轉(zhuǎn)變，研究單元從油組級多套砂巖逐漸向單一小層轉(zhuǎn)變，儲集層預(yù)測要求從砂巖預(yù)測向含油水砂巖即有效砂巖預(yù)測轉(zhuǎn)變。常規(guī)波阻抗不能區(qū)分研究區(qū)主要開發(fā)層系目的層段砂巖中的有效砂巖和干砂巖，且研究區(qū)目的砂層厚度一般為2～15m，而地震主頻為18Hz，垂向地震分辨率僅能達(dá)到35m(速度2500m/s)，常規(guī)波阻抗反演無法滿足NP油田的開發(fā)要求。為此，筆者提出了一種預(yù)測有效砂巖的敏感測井曲線分析方法和地震反演數(shù)據(jù)體融合技術(shù)。

1 技術(shù)思路和原理

圖1 測井解釋綜合柱狀圖

圖2 砂巖段含油砂巖、含水砂巖、干砂巖樣點(diǎn)統(tǒng)計(jì)

地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演與常規(guī)波阻抗反演不同，波阻抗反演是以地震資料為硬約束、測井資料為軟約束進(jìn)行反演，反演分辨率與地震資料相當(dāng)，而地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演是以測井資料為硬約束、地震資料為軟約束進(jìn)行反演，分辨率與測井資料相當(dāng)，具有分辨率高的特點(diǎn)[1～7]。地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演的過程一般為：首先，進(jìn)行常規(guī)波阻抗反演，利用波阻抗反演結(jié)果和鉆井實(shí)際統(tǒng)計(jì)的砂、泥巖厚度估算統(tǒng)計(jì)學(xué)所需要的水平和垂直方向的變差函數(shù)[8]；然后，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)算法(如克里金公式或貝葉斯公式)進(jìn)行地質(zhì)統(tǒng)計(jì)隨機(jī)反演[9]，該反演過程中井點(diǎn)處的反演計(jì)算依賴鉆井資料，井間展布的計(jì)算依賴地震資料，得到若干個波阻抗等概率實(shí)現(xiàn)結(jié)果；最后，優(yōu)選其中的一個實(shí)現(xiàn)結(jié)果通過變換進(jìn)行協(xié)模擬得到最后的反演結(jié)果，協(xié)模擬的過程叫做云變換[10，11]，是通過計(jì)算波阻抗和某種曲線的關(guān)系，通過非線性的轉(zhuǎn)換完成。計(jì)算結(jié)果的物理意義依賴于測井曲線，如果是對自然伽馬測井曲線協(xié)模擬，得到的就是自然伽馬數(shù)據(jù)體，如果是利用電阻率測井曲線進(jìn)行協(xié)模擬，則得到的是電阻率數(shù)據(jù)體，以此類推。

按照上述原理，只要對各種測井曲線進(jìn)行分析，選擇可以區(qū)分干層和有效砂巖的測井曲線進(jìn)行地質(zhì)統(tǒng)計(jì)協(xié)模擬即可。但是由于單一曲線往往不能夠區(qū)分干層和有效砂巖，因此可以利用多種曲線進(jìn)行交會分析，首先選擇可以有效區(qū)分砂、泥巖的曲線進(jìn)行反演，再利用有效區(qū)分干層和有效砂巖的曲線進(jìn)行反演，最后將不同的協(xié)模擬結(jié)果融合就可以得到最終的結(jié)果。

2 測井曲線交會分析

2.1 自然伽馬曲線區(qū)分砂、泥巖

眾所周知，自然伽馬曲線可以反映泥質(zhì)含量的多少，因?yàn)槟鄮r具有吸附放射性物質(zhì)的特性，而砂巖吸附放射性物質(zhì)的能力較弱，因而與泥巖有明顯區(qū)別，粉砂巖和泥質(zhì)砂巖介于二者之間，并隨著巖層中泥質(zhì)含量的增加曲線幅度增加[12]。通過對研究區(qū)自然伽馬曲線進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，砂巖主要表現(xiàn)為低自然伽馬的特征(圖1)，能夠很好地區(qū)分砂、泥巖，砂巖與泥巖的自然伽馬門檻值約為78API。因此，選取自然伽馬曲線作為區(qū)分砂、泥巖的特征曲線。

2.2 密度曲線區(qū)分干層和有效砂巖

通常情況下，電阻率曲線反映地層的導(dǎo)電能力，富含油水的砂巖導(dǎo)電能力比干層砂巖要弱，油水層段的電阻率要比干砂巖層段高。密度曲線對于區(qū)分含油氣層與干砂層較為敏感，當(dāng)砂巖含油氣后密度會降低，而干層的密度較高。研究區(qū)含油砂巖和含水砂巖是有效砂巖，利用研究區(qū)實(shí)際資料，在砂巖段對干層、油層、水層的自然伽馬、電阻率、密度分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(圖2)分析發(fā)現(xiàn)：含水砂巖的自然伽馬約為95～102API，含油砂巖的自然伽馬約為70～95API，干砂巖的自然伽馬約70～105API，與有效砂巖(含水砂巖和含油砂巖)數(shù)值范圍重疊，不能區(qū)分；含水砂巖的電阻率約為7～9Ω·m，含油砂巖的電阻率約為11～23Ω·m，而干砂巖的電阻率約為5～21Ω·m，與有效砂巖的數(shù)值范圍重疊，不能區(qū)分；含水砂巖的密度為2.4～2.48g/cm3，含油砂巖的密度為2.27～2.45g/cm3，干砂巖的密度約為2.45g/cm3，可以與有效砂巖很好地區(qū)分開來。因此，該次研究選取密度曲線作為區(qū)分干砂巖和有效砂巖的特征曲線。

3 地震反演數(shù)據(jù)體融合方法

由上述研究可知，自然伽馬曲線可以很好地區(qū)分砂巖和泥巖，門檻值為78API；密度曲線可以很好地區(qū)分砂巖中的干砂巖和有效砂巖，門檻值約為2.45g/cm3。因此，只要利用自然伽馬曲線和密度曲線分別進(jìn)行地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演協(xié)模擬，得到自然伽馬數(shù)據(jù)體和密度數(shù)據(jù)體，再將2個數(shù)據(jù)體融合就可以得到有效砂巖數(shù)據(jù)體。具體融合方法是：首先，在自然伽馬數(shù)據(jù)體中將大于78API的數(shù)值全部充零，得到純砂巖自然伽馬數(shù)據(jù)體；然后，在密度數(shù)據(jù)體中將大于門檻值2.45g/cm3的干砂巖全部充零，得到泥巖與有效砂巖混合密度數(shù)據(jù)體；最后，將2個數(shù)據(jù)體結(jié)果相乘，就得到了有效砂巖的反演數(shù)據(jù)體。

4 應(yīng)用效果

針對冀東油田儲集層較薄、干砂層較為發(fā)育的開發(fā)區(qū)塊，利用反演數(shù)據(jù)體融合技術(shù)發(fā)現(xiàn)，反演結(jié)果的精度較高，能夠滿足精細(xì)油藏描述的要求(圖3)。

圖3 常規(guī)波阻抗反演與地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演剖面對比圖

圖3(a)是一條常規(guī)地震反演剖面，該剖面存在2個明顯問題：一是垂向分辨率較低，分辨的最小厚度為35m，而開發(fā)井區(qū)目標(biāo)層段最大單砂體厚度為15m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足開發(fā)生產(chǎn)需求；二是砂巖與泥巖的波阻抗相近，無法有效預(yù)測儲集層。

圖3(b)、(c)分別是地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演的自然伽馬數(shù)據(jù)體剖面和反演數(shù)據(jù)體融合剖面，分辨率有了明顯提高，基本與測井分辨率相當(dāng)。圖3(b)基本能把砂巖與泥巖分開，即儲集層的分布預(yù)測是可靠的，同時橫縱向分辨率也得到了大幅度提高，但NP1井、NP2井鉆遇多套干砂層，說明未能與油水層有效區(qū)分。而在地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演自然伽馬數(shù)據(jù)體與密度數(shù)據(jù)體融合剖面上，有效儲集層得到進(jìn)一步突出，干砂層與部分水層被有效過濾，從而實(shí)現(xiàn)了有效儲集層的分布預(yù)測。

5 結(jié)語

優(yōu)選自然伽馬和密度曲線進(jìn)行地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演數(shù)據(jù)體融合，可以識別NP油田儲集層中的含油和含水砂巖，提高了有效儲集層預(yù)測的精度。利用該方法的預(yù)測結(jié)果部署鉆探的井位，獲得了較高的成功率。由于不同地區(qū)地質(zhì)條件不盡相同，因此在進(jìn)行儲集層預(yù)測時，需要根據(jù)不同工區(qū)優(yōu)選適合的測井曲線。

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[編輯] 龔丹

2016-01-02

國家油氣重大專項(xiàng)(2016ZX05029005-006)。

陳志剛(1978-)，男，高級工程師，從事地震資料解釋及油氣地質(zhì)綜合研究，chenzg@bgp.com.cn。

P631.44

A

1673-1409(2016)32-0040-04

[引著格式]陳志剛，陳紅霞，劉學(xué)軍，等.地震反演數(shù)據(jù)體融合技術(shù)預(yù)測有效砂巖[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版),2016,13(32):40～43.