邢 興 趙勇剛 趙永峰

(大港油田勘探開(kāi)發(fā)研究院， 天津 300280)

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地震反演地震地質(zhì)儲(chǔ)層參數(shù)轉(zhuǎn)換應(yīng)用
——以歧口地區(qū)為例

邢 興 趙勇剛 趙永峰

(大港油田勘探開(kāi)發(fā)研究院， 天津 300280)

針對(duì)同一研究區(qū)不同研究目標(biāo)，對(duì)地震反演方法進(jìn)行優(yōu)化組合后，得到相應(yīng)的波阻抗反演體，再進(jìn)行儲(chǔ)層參數(shù)轉(zhuǎn)換。測(cè)井曲線重構(gòu)波阻抗反演及多門檻制法砂體厚度預(yù)測(cè)相結(jié)合，有效提高了歧口地區(qū)深層砂體厚度預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。根據(jù)原始波阻抗反演結(jié)果，結(jié)合Fillippone法計(jì)算地層壓力系數(shù)理論，提出斷陷盆地不同埋深地層壓實(shí)差異影響因素下地層壓力系數(shù)計(jì)算方法，通過(guò)歧口地區(qū)異常壓力預(yù)測(cè)可能的深層天然氣富集區(qū)，預(yù)測(cè)與實(shí)際鉆井結(jié)果相符。

巖性反演； 儲(chǔ)層參數(shù)轉(zhuǎn)換； 壓力預(yù)測(cè)

儲(chǔ)層參數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)將地球物理場(chǎng)轉(zhuǎn)換為地質(zhì)特征，一般采用的方法是根據(jù)儲(chǔ)層形成影響因素，用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)算法(克里金技術(shù)、聚類分析、主元素分析等)，將地球物理屬性轉(zhuǎn)換為地質(zhì)參數(shù)[1]。但地震屬性因地震資料自身分辨率的限制，油藏參數(shù)改變引起的地震場(chǎng)微小變化，在干擾背景中不能精準(zhǔn)確定；同一地震參數(shù)受多種地質(zhì)因素影響，增加了地質(zhì)解釋的多解性。這樣，利用地震屬性轉(zhuǎn)換為油藏參數(shù)存在著較多的爭(zhēng)議。測(cè)井約束地震反演技術(shù)可提高地震勘探資料的精細(xì)度、分辨率及可靠性，地震振幅與波阻抗變化有聯(lián)系，也與儲(chǔ)層參數(shù)有關(guān)，使用地震反演確定波阻抗空間分布，標(biāo)定后可轉(zhuǎn)換為各種儲(chǔ)層參數(shù)。本次儲(chǔ)層參數(shù)轉(zhuǎn)換主要研究如何從地震波阻抗反演數(shù)據(jù)體中進(jìn)行砂體厚度計(jì)算以及儲(chǔ)層壓力分布預(yù)測(cè)。

地震地質(zhì)儲(chǔ)層參數(shù)的轉(zhuǎn)化，需要更加精確的反演數(shù)據(jù)體。因此，針對(duì)科研生產(chǎn)中不同研究目的，結(jié)合研究區(qū)內(nèi)的地質(zhì)特點(diǎn)，要對(duì)地震反演方法進(jìn)行適用性研究及優(yōu)選。在研究砂體分布預(yù)測(cè)并進(jìn)行砂體厚度預(yù)測(cè)時(shí)，根據(jù)研究區(qū)歧口地區(qū)砂泥分異差、聲波對(duì)巖性識(shí)別不敏感的特點(diǎn)，采用GR擬聲波測(cè)井約束反演得到波阻抗數(shù)據(jù)體，提高砂體的分辨能力，再利用波阻抗趨勢(shì)控制門檻值法巖性識(shí)別進(jìn)行砂巖厚度預(yù)測(cè)[2]；對(duì)于歧口地區(qū)深層廣泛分布的異常壓力區(qū)進(jìn)行壓力預(yù)測(cè)時(shí)，采用原始聲波測(cè)井約束反演計(jì)算波阻抗反演體，以三維地震反演速度體為基礎(chǔ)，結(jié)合衍生Fillippone法計(jì)算地層的壓力系數(shù)理論，提出歧口地區(qū)斷陷盆地不同埋深地層壓實(shí)差異影響因素下地層壓力系數(shù)計(jì)算方法[3]。

1 分目標(biāo)精細(xì)地震反演方法優(yōu)化

1.1 曲線重構(gòu)波阻抗反演

在歧口地區(qū)應(yīng)用地震反演進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)時(shí)，針對(duì)同一地區(qū)的不同研究目標(biāo)，結(jié)合實(shí)際地質(zhì)情況，需要進(jìn)行地震反演方法的適用性研究，并對(duì)地震波阻抗反演和儲(chǔ)層參數(shù)預(yù)測(cè)方法進(jìn)行優(yōu)化組合。

歧口地區(qū)深層砂泥分異性較差，聲波曲線不能有效區(qū)分砂泥巖，可以借助自然電位、自然伽馬和電阻率等測(cè)井曲線，利用數(shù)學(xué)手段重構(gòu)一條反映儲(chǔ)層地球物理特征的擬聲波曲線，進(jìn)行測(cè)井約束反演，提高地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度。

結(jié)合歧口地區(qū)伽馬測(cè)井曲線對(duì)砂泥巖巖性比較敏感的特點(diǎn)，利用自然伽馬聲波曲線重構(gòu)方法形成巖性波阻抗曲線[4-5]，擬聲波曲線與原始聲波曲線對(duì)比如圖1所示。重構(gòu)的聲波曲線中既包括了原始聲波測(cè)井曲線的低頻信息，也融合了自然伽馬曲線的高頻信息，因此，其既可以保持從上至下地層的速度趨勢(shì)，還包含了巖性變化信息。自然伽馬曲線相對(duì)于聲波曲線對(duì)砂泥巖具有良好的分異性，因而相比原始聲波曲線反演，通過(guò)伽馬擬聲波曲線得到的波阻抗能夠有效區(qū)分砂泥巖。

圖1 擬聲波曲線與原始聲波曲線對(duì)比圖

從原始聲波波阻抗反演剖面與擬聲波重構(gòu)波阻抗反演剖面的對(duì)比圖(圖2)可以看出，原始波阻抗反演剖面上(圖2(a))從B-24井至B-27井區(qū)砂體減薄并具有砂體向上傾方向尖滅的趨勢(shì)，但 B-24井及B-28井區(qū)內(nèi)部砂泥巖上下界面不清晰，反演結(jié)果縱向分辨率低，反演結(jié)果不能用于下一步的砂體追蹤及砂體厚度分布定量預(yù)測(cè)。伽馬擬聲波重構(gòu)波阻抗反演圖結(jié)果(圖2(b))與原始波阻抗反演結(jié)果相比，砂體的縱向分辨率明顯提高，砂泥巖的阻抗差異較大，巖性界面更加清晰，反演結(jié)果不僅可以用于砂體空間分布的定性預(yù)測(cè)，還可進(jìn)行儲(chǔ)層參數(shù)的定量預(yù)測(cè)。

1.2 常規(guī)原始波阻抗反演

針對(duì)壓力異常預(yù)測(cè)、濁積扇體邊界刻畫等特殊地質(zhì)目標(biāo)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的情況，擬聲波反演不再適用，需應(yīng)用基于原始聲波時(shí)差曲線的井約束地震反演求取波阻抗反演體，直接進(jìn)行歧口地區(qū)沙三段濁積扇體邊界的刻畫，或者通過(guò)速度體進(jìn)行壓力系數(shù)平面分布預(yù)測(cè)。

由于壓力異常會(huì)引起速度的變化，通過(guò)GR、電阻進(jìn)行的擬聲波曲線能區(qū)分巖性變化，但是不一定能反映速度的變化。利用原始聲波時(shí)差約束反演有效地反演異常體的速度變化，以原始聲波曲線約束反演獲得層速度體,通過(guò)Fillippone壓力系數(shù)計(jì)算方法計(jì)算壓力系數(shù)平面分布，可以有效地反映地下儲(chǔ)層壓力的變化。圖3為原始聲波時(shí)差曲線的井約束地震反演剖面。雖然該反演結(jié)果用于砂體精細(xì)追蹤分辨率不夠，但可為壓力平面預(yù)測(cè)提供較準(zhǔn)確的平面速度信息。

2 地震地質(zhì)儲(chǔ)層參數(shù)轉(zhuǎn)換

2.1 多門值法砂體厚度預(yù)測(cè)

歧口地區(qū)地層埋深差別較大，不同深度的砂泥巖阻抗值部分重疊現(xiàn)象多，用單一門檻值進(jìn)行砂泥巖波阻抗分布范圍分離難度大，精度低。因此，需要在傳統(tǒng)門檻值法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改善，應(yīng)用縱向和橫向上都有變化的多門檻值體進(jìn)行砂體雕刻。應(yīng)用標(biāo)定的重構(gòu)波阻抗曲線分層統(tǒng)計(jì)求取典型井不同層位的砂巖阻抗分離值，多井插值建立砂體門檻值體，進(jìn)行砂體空間分布雕刻后進(jìn)行砂體厚度平面分布預(yù)測(cè)。

在伽馬擬聲波波阻抗反演基礎(chǔ)上，總結(jié)出砂巖厚度預(yù)測(cè)流程：

首先，利用門檻值體針對(duì)不同目的層，分別設(shè)定不同段波阻抗砂泥巖界限值，門檻值以下定為泥巖，門檻值以上定為砂巖，得到巖性反演體。其次，綜合反演數(shù)據(jù)體及巖性反演體用追蹤的砂巖頂界和底界作為上下邊界，剔除泥巖的時(shí)間厚度，得到砂巖的時(shí)間厚度。再次，用全區(qū)的速度模型進(jìn)行時(shí)深轉(zhuǎn)換，將時(shí)間域的砂巖厚度轉(zhuǎn)換成深度域(垂深)的砂巖厚度。最后，根據(jù)已鉆井實(shí)際砂巖厚度和預(yù)測(cè)砂巖厚度做一個(gè)校正系數(shù)曲面，用校正系數(shù)曲面乘以預(yù)測(cè)砂巖厚度，從而得到最終的砂巖厚度圖。

圖3 原始聲波時(shí)差曲線的井約束地震反演剖面圖

將該方法應(yīng)用于歧口地區(qū)埕北低斷階。根據(jù)伽馬重構(gòu)波阻抗反演結(jié)果，應(yīng)用多門檻值法預(yù)測(cè)了該區(qū)Es1x～Es2s層間砂體厚度，結(jié)果如圖4所示。從圖中可以看出，該區(qū)東西兩個(gè)洼槽為砂體發(fā)育厚值區(qū)，其中，東部洼槽砂體厚度最大，并向南北兩翼減薄。在東部洼槽部署完鉆的后驗(yàn)井C-40井、C-34井在Es2s鉆遇厚砂層，通過(guò)反演預(yù)測(cè)的砂體厚度與實(shí)際鉆井砂體厚度對(duì)比分析(表1)，砂體厚度預(yù)測(cè)符合率達(dá)到90%以上，因此，預(yù)測(cè)結(jié)果為儲(chǔ)層參數(shù)定量預(yù)測(cè)研究工作以及井位的優(yōu)化部署提供了有力保障。

圖4 埕北低斷階Es1x～Es2s層間砂體時(shí)間厚度平面圖

表1 埕北Es2s層新鉆井砂體厚度預(yù)測(cè)精度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

2.2 壓力預(yù)測(cè)

歧口凹陷異常超壓發(fā)育普遍，研究表明，在 2 800 m以下均有明顯的超壓存在，且具有隨深度增加超壓幅度逐漸增大的趨勢(shì)，歧口主凹超過(guò)3 500 m的深層一般超壓層壓力系數(shù)都大于1.3，且分布范圍廣，超壓的發(fā)育使歧口凹陷中深層儲(chǔ)集性能得到良好的改善，也是深層雙重孔隙介質(zhì)發(fā)育的主要原因。因此，需要根據(jù)地震資料進(jìn)行深層壓力異常分布預(yù)測(cè)，來(lái)尋找有利油氣藏區(qū)。地震資料由于很難獲得準(zhǔn)確的速度參數(shù)，預(yù)測(cè)結(jié)果的精度及應(yīng)用受到限制。因此，井震結(jié)合開(kāi)展異常壓力范圍預(yù)測(cè)是進(jìn)行深層有利氣藏范圍研究的主要方向。

利用地震資料進(jìn)行地層壓力預(yù)測(cè)，主要是利用超壓層的低速特點(diǎn)。在正常情況下，速度隨深度的增加而增加，當(dāng)出現(xiàn)超壓帶時(shí)，將伴隨出現(xiàn)層速度的降低，可見(jiàn)得到準(zhǔn)確的地層層速度是預(yù)測(cè)地層壓力的關(guān)鍵。由于歧北斜坡中低斜坡構(gòu)造起伏較大，疊加速度譜質(zhì)量可靠程度不高，選用基于地震資料反演得到的速度求取層速度。以測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)約束反演獲得層速度體,并用于壓力預(yù)測(cè)。該方法充分結(jié)合了測(cè)井縱向高分辨率和地震平面數(shù)據(jù)密集的特點(diǎn),既克服了測(cè)井方法在空間上的局限性,又降低了純地震方法約束條件較少的弊端,在提高精度的同時(shí)，可對(duì)無(wú)井探區(qū)地層壓力進(jìn)行有效預(yù)測(cè)。

速度體反演是獲得高精度地層壓力剖面的關(guān)鍵,其核心內(nèi)容為波阻抗反演。獲得波阻抗數(shù)據(jù)后可利用全區(qū)的ρ-ν關(guān)系或Garden公式分離提取層速度體。通過(guò)地震反演獲得層速度體,地質(zhì)分析獲得埋深參數(shù)。

采用衍生Fillippone(剩余速度)法計(jì)算地層的壓力系數(shù)。當(dāng)?shù)貙訛檎毫r(shí)，地層壓力為:

P=PH=Pov(Vmax-V正)/(Vmax-Vmin)

(1)

式中：PH—— 靜水壓力，MPa；

Pov—— 上覆地層壓力，MPa；

V正—— 正常壓實(shí)趨勢(shì)層速度，m/s；

Vmax—— 最大壓實(shí)趨勢(shì)層速度，m/s；

Vmim—— 最小壓實(shí)趨勢(shì)層速度，m/s。

而實(shí)際地層流體壓力為:

Pf=Pov(Vmax-Vi)/(Vmax-Vmin)

式中：Pov—— 上覆地層壓力，MPa；

Vi—— 地層實(shí)際層速度，m/s。

根據(jù)壓力系數(shù)的定義得:

PC=(Vmax-Vi)/(Vmax-V正)

(2)

式中：PC—— 壓力系數(shù)。

采用地震資料進(jìn)行多井約束反演處理，由阻抗速度體形成一個(gè)精確的三維速度數(shù)據(jù)場(chǎng)。由于井約束反演處理得到波阻抗數(shù)據(jù)體的分辨率高于地震分辨率，反演數(shù)據(jù)體提取的層速度精度比地震速度譜求得的層速度有明顯的提高，因此，Vi也大大接近了真實(shí)的地層速度。

考慮了斷陷盆地不同埋深的地層壓實(shí)差異影響，用改進(jìn)的Fillipone地層壓力計(jì)算方法，對(duì)歧北次凹濱的2個(gè)層位Ⅳ、沙三1進(jìn)行壓力系數(shù)預(yù)測(cè)。歧北斜坡低斜坡濱Ⅳ層、沙三1層壓力系數(shù)平面分布圖如圖5、圖6所示。

圖5 歧北斜坡低斜坡濱Ⅳ層壓力系數(shù)平面分布圖

圖6 歧北斜坡低斜坡沙三1層壓力系數(shù)平面分布圖

在相同地層中，含氣區(qū)壓力系數(shù)值越大，越能反映異常壓力區(qū)的分布范圍。在濱IV地層存在3個(gè)明顯的異常壓力系數(shù)變化區(qū) B-6、B-16x1和 B-22。其中，港西凸起的南部到 B-22 井之間是明顯的超壓帶，該結(jié)果與B-22井區(qū)的鉆井結(jié)果也相符；沙三1地層G-57井和Qs-1井之間存在1個(gè)比較明顯的異常壓力系數(shù)變化區(qū)，為以后的井位部署提供依據(jù)。

3 結(jié) 語(yǔ)

(1) 針對(duì)不同的研究目標(biāo)，結(jié)合實(shí)際工區(qū)地質(zhì)情況及測(cè)井曲線響應(yīng)特征，對(duì)地震波阻抗反演儲(chǔ)層參數(shù)預(yù)測(cè)方法進(jìn)行優(yōu)化組合，實(shí)現(xiàn)多參數(shù)、分目標(biāo)精細(xì)地震反演。

(2) 通過(guò)巖性敏感的儲(chǔ)層特征曲線重構(gòu)波阻抗反演，可提高儲(chǔ)層巖性預(yù)測(cè)的精度，多門檻值法的砂泥巖分離技術(shù)，可準(zhǔn)確提取砂體厚度，有效完成地震地質(zhì)儲(chǔ)層參數(shù)轉(zhuǎn)換，實(shí)際應(yīng)用效果明顯。

(3) 采用原始聲波時(shí)差井約束獲得反演體，壓力系數(shù)預(yù)測(cè)應(yīng)用效果良好。預(yù)測(cè)結(jié)果既可對(duì)壓力系統(tǒng)和成藏體系的研究工作提供很好的基礎(chǔ)資料，又可通過(guò)異常壓力預(yù)測(cè)可能的深層天然氣富集區(qū)。

[1] 李黎，王永剛.地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)應(yīng)用綜述[J].勘探地球物理進(jìn)展,2006,29(3):163-169.

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Application of Seismic Geologic Reservoir Parameter Transformation for Seismic Inversion—A Case Study for Qikou Area

XINGXingZHAOYonggangZHAOYongfeng

(Exploration and Development Research Institute of Dagang Oilfield Company, Tianjin 300280, China)

Aiming at the different research objectives in the same research area, the seismic inversion method is optimized and the corresponding impedance inversion body is obtained; and then the reservoir parameters are transformed. The results show that the combination of wave impedance reconstruction and multi-threshold method is effective to improve the prediction accuracy of deep sand body thickness in Qikou area. According to the inversion results of the original wave impedance, the formation pressure coefficient theory based on Fillippone method is applied to calculate the formation pressure coefficient under the influence of compaction difference of different buried depths in rift basins. The potential deep gas accumulation area can be predicted by the abnormal pressure in Qikou area, and the prediction is in accordance with the actual drilling results.

lithological inversion; reservoir parameter conversion; pressure prediction

2016-11-10

中國(guó)石油集團(tuán)公司科研項(xiàng)目“大港油區(qū)大油氣田勘探開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)”(2014E-06)

邢興(1983 — )，男，碩士，工程師，研究方向?yàn)榈厍蛭锢怼?/p>

P631

A

1673-1980(2017)03-0066-05