夏步余

(中國石化江蘇油田分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇 揚州 225009)

黃玨-馬家嘴油田薄砂體預(yù)測技術(shù)應(yīng)用研究

夏步余

(中國石化江蘇油田分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇 揚州 225009)

黃玨-馬家嘴油田戴南組砂體薄、橫向延伸短。隨著油田開發(fā)的深入，傳統(tǒng)的稀疏脈沖反演及地質(zhì)統(tǒng)計學反演已難滿足儲層預(yù)測精度需求。為此，引入地震波形指示反演及儲層特征參數(shù)模擬方法，提高了薄儲層預(yù)測精度，為后期開發(fā)提供了可靠地質(zhì)依據(jù)。

波形指示反演 特征參數(shù)模擬 儲層預(yù)測 薄砂體

黃玨-馬家嘴油田位于高郵凹陷深凹帶西部，戴南組油藏為斷層、巖性復(fù)雜化的小型構(gòu)造-巖性油藏，儲層薄、橫向變化大，尤其是E2d24(戴南組二段四亞段)、E2d25(戴南組二段五亞段)、E2d11(戴南組一段一亞段)和E2d12(戴南組一段二亞段)內(nèi)砂體厚度一般在5 m以下，多數(shù)為2 m左右。隨著滾動開發(fā)的不斷深入，常規(guī)的稀疏脈沖反演及地質(zhì)統(tǒng)計學反演遠達不到砂體預(yù)測精度需求，針對薄儲層預(yù)測難題，引入地震波形指示反演及儲層特征參數(shù)模擬方法，提高了2～3 m薄砂體預(yù)測精度，為油田開發(fā)研究奠定了基礎(chǔ)。

1 地震波形指示反演

1.1 地震波形指示反演原理

地層巖性及充填在其中流體性質(zhì)的變化，是造成地震反射信息如振幅、波形、頻率等變化的主要原因，因此，借助三維地震反射信息可分析沉積環(huán)境和巖性組合的空間變化。受制于地震分辨率，厚度小于1/4個地震波長的薄層砂體，地震上無法分辨，但會對地震波形、振幅產(chǎn)生影響。圖1為薄儲層地震反射正演模擬，可見1～3 m的薄砂體對地震調(diào)諧波形產(chǎn)生明顯影響作用。地震波形指示反演正是基于這一特點。

地震波形指示反演采用“地震波形指示馬爾科夫鏈蒙特卡洛隨機模擬(SMCMC)”算法[1-2]，通過分析地震波形細節(jié)特征，尋找相似波形對應(yīng)的測井曲線中蘊藏的共性結(jié)構(gòu)信息(圖2)，進行有限樣點地震先驗?zāi)M。其主要思想是：考慮波形相似性和空間距離兩個因素，挑選統(tǒng)計樣本；在保證樣本結(jié)構(gòu)特征一致性的基礎(chǔ)上按照分布距離對樣本排序，優(yōu)選與預(yù)測點相關(guān)性好的井作為初始模型對高頻成分進行無偏最優(yōu)估算，獲得期望和隨機解，即

(1)

式中，Z(x0)為未知點的值，Z(xi)為波形優(yōu)選的已知樣本點的值，λi為第i個已知樣本點對未知樣點的權(quán)重，n為優(yōu)選樣本點的個數(shù)。

圖1 薄砂體地質(zhì)模型(a)及其正演模擬(b)

圖2 地震波形指示反演原理圖

和傳統(tǒng)基于變差函數(shù)的隨機反演相比[3]，波形指示反演更好地體現(xiàn)了“相控”的思想，保證反演結(jié)果的地震波形與原始地震一致[4-5]，具有精度高、反演結(jié)果隨機性小的特點，使反演結(jié)果從隨機走向了逐步確定，并且適合于井分布不均勻的地區(qū)。

1.2 地震波形指示反演步驟

首先，在地震合成記錄標定的基礎(chǔ)上，開展井-震地震波形特征分析，優(yōu)選出與地震道波形關(guān)聯(lián)度好的井樣本建立初始模型[6]。然后，將初始模型與地震頻帶阻抗進行匹配濾波，計算似然函數(shù)[7]，同一目的層段地震波形相似的井，其沉積環(huán)境應(yīng)一致或較為近似，且井上低頻共性特征好，受沉積微相變化影響，井上高頻成分可能差異較大，但其共性頻帶范圍大幅度超出了地震有效頻帶(圖3)，提高了反演結(jié)果的確定性。最后，在貝葉斯理論基礎(chǔ)上聯(lián)合似然函數(shù)分布和先驗分布得到后驗概率分布，進而不斷擾動模型參數(shù)，使后驗概率分布函數(shù)最大時的解作為有效的隨機實現(xiàn)，多次實現(xiàn)的均值便是最終期望值。

圖3 波形指示反演頻率成分分析

1.3 地震波形指示反演效果

圖4為過馬17-1、馬17、馬18井的連井地震剖面，在T24的up200 ms(T24為E2d11頂)解釋層位之上，馬17井和馬18井測井解釋有一薄層砂巖，地震響應(yīng)為正相位、中-弱振幅特征，該地震反射軸到馬17-1井位置消失，馬17-1井測井上解釋為泥巖；在地震解釋層位T24的up200 ms與T24的up100 ms之間的E2d24地層中，馬17與馬18井的薄層砂體對應(yīng)的地震反射軸到馬17-1井位置尖滅；在T24up100 ms到T24解釋層位之間的E2d25地層中，單砂層個數(shù)較多，頂部和底部各井均有薄層砂體，位于強相位反射的地震軸上，三口井之間地震反射軸連續(xù)；在地震解釋層位T24與T25(T25為E2d12頂)之間的E2d11地層中，馬17-1井和馬18井具有一套多個薄層組成的砂泥互層，在馬17井位置，砂體變薄，從地震反射軸上可以看出馬17-1井和馬18井為負相位、中-強反射，而馬17井為正相位，弱反射?？梢?，在等時地層格架內(nèi)，同一時期內(nèi)發(fā)育的砂體的地震響應(yīng)特征相似，地震波形與砂巖的橫向相變關(guān)系密切。這也為地震波形指示反演方法預(yù)測儲層的橫向展布的理論提供了實際資料的驗證。

圖4 過馬17-1井、馬17井和馬18井的連井地震剖面

對研究區(qū)進行地震波形指示反演。

圖5為反演結(jié)果(c)與原始地震(a)和相對阻抗剖面(b)的對比，可以看出，原始地震的分辨率相對較低，地震頻帶內(nèi)的相對阻抗反演的分辨率基本與地震一致，無法精細的刻畫薄層砂體的展布；利用地震波形指示反演完成的高分辨率反演，反演結(jié)果與井波阻抗曲線的對應(yīng)較好，橫向上高阻抗體的變化符合地震波形的展布趨勢，反演剖面薄砂體的橫向分辨率和縱向分辨率得到明顯提高。

圖5 過馬25井的剖面對比

為驗證反演方法的可靠性，選取工區(qū)內(nèi)一口或多口井作為后驗井，其余井參與反演，得到的反演剖面與所有井參與的反演剖面作為對比。圖6為過馬15、馬25、馬2、馬38-8井的波形指示反演剖面，所有井參與反演(圖6a)與后驗井馬2末參與反演(圖6b)對比，紅色箭頭說明馬2井未參與反演與馬2井參與反演，該位置均有高阻抗異常，即說明反演結(jié)果符合；黑色箭頭指馬2井參與反演的剖面上有的高阻抗異常，在馬2井未參與反演的剖面上未出現(xiàn)，或者是馬2井未參與反演的剖面多出來的高阻抗異常。

統(tǒng)計分析，該剖面上，14套高阻抗體符合，2套不符合，符合率為14/16=87.5%。因此，該反演方法較為可靠。分析圖6(a)和圖6(b)反演剖面局部出現(xiàn)不符合原因，可能是由于地震數(shù)據(jù)波形特征受數(shù)據(jù)體處理過程引入的誤差、或斷層對地震波形的改造等因素的影響，使得地震波形與井上信息不匹配。

圖6 全部井參與(a)與馬2井作為后驗井(b)的波指示反演結(jié)果對比

2 儲層特征參數(shù)模擬

2.1 儲層參數(shù)模擬的原理

研究區(qū)的地震波形指示反演雖然具有較高的分辨率和良好的后驗符合率，但區(qū)分砂、泥效果并不明顯，主要因為研究區(qū)砂、泥巖聲波時差曲線(DT)差異小(圖7a)，導(dǎo)致波阻抗區(qū)分砂巖和泥巖的效果不明顯。因而，需要嘗試新的反演方法。

圖7 研究區(qū)戴南組多井砂泥巖的測井曲線響應(yīng)特征直方圖

儲層參數(shù)模擬采用地震波形指示的原理，優(yōu)選能夠反映巖性的敏感曲線參與模擬，全頻帶采用井曲線的頻帶信息，中頻段不受地震的阻抗特征約束，可用于對研究區(qū)砂巖儲層的預(yù)測，精細刻畫砂體的展布特征。其理論支持就是地震波形本身反映了沉積環(huán)境的變化，蘊涵著地層的組合結(jié)構(gòu)特征。在等時地層格架的同一相帶內(nèi)，相似的地震波形的巖性組合基本相似。

2.2 儲層參數(shù)模擬反演效果

從圖7(b)自然電位(SP)曲線直方圖分析，SP曲線對砂、泥巖區(qū)分效果較好，砂巖SP門檻值約為6，本次研究采用SP曲線開展了儲層參數(shù)模擬反演。從過馬25和黃X163井的單井儲層參數(shù)模擬剖面看(圖8、9)，儲層參數(shù)模擬的結(jié)果與井曲線對應(yīng)關(guān)系較好，砂體橫向展布特征自然、疊置關(guān)系清晰，測井解釋2 m以上的砂巖在反演結(jié)果上均有較好的響應(yīng)，且儲層砂體的展布厚度與井曲線反應(yīng)的砂巖厚度相匹配；另外，部分2 m以下的砂巖也有明顯的響應(yīng)，黃X163井上1.8 m的薄砂體在SP模擬反演剖面上展布非常清晰。

圖8 馬25井砂巖解釋成果與SP儲層參數(shù)模擬結(jié)果對比 圖9 黃X163井SP儲層參數(shù)模擬

圖10為馬3塊E2d25儲層參數(shù)模擬反演預(yù)測圖，砂體的展布特征與鉆井刻畫的砂體展布特征形態(tài)基本相似(圖11)。馬3塊的沉積體主要由兩個方向的物源注入通道，中部兩個分支交匯；儲層預(yù)測的砂體分布更能清晰的反映優(yōu)勢砂體的展布方向和展布趨勢。

圖10 馬3塊E2d25砂體預(yù)測圖

圖11 馬3塊E2d25砂體等厚度

3 生產(chǎn)應(yīng)用

應(yīng)用波形指示儲層參數(shù)模擬反演結(jié)果對研究區(qū)2 m以上的薄層砂體的分布進行精細刻畫，通過分析井間砂體的變化規(guī)律，較好地指導(dǎo)了開發(fā)生產(chǎn)研究。

馬5-18A井于2012年10月底投注，馬5-2井注采對應(yīng)率僅41%，間抽產(chǎn)油0.5 t/d，未見效。馬3井復(fù)產(chǎn)后見效明顯，產(chǎn)油最高達4.2 t/d。從圖12儲層預(yù)測剖面看，馬5-18A井的注水層與馬3井的油層和油水同層為同一套砂體，連通性好，注水見效合理；圖13儲層預(yù)測剖面中，馬5-18A井與馬5-2井砂體不連通，注水不見效。

圖12 過馬3、馬5-18A井儲層參數(shù)模擬反演剖面

圖13 過馬5-18A、馬5-2井儲層參數(shù)模擬反演剖面

圖10馬3塊E2d25儲層預(yù)測平面圖也可直觀、合理地分析注水開發(fā)中遇到的一系列問題。如前所述馬5-18A井注水，馬3井見效，馬5-2井不見效的問題，從平面圖上即可看出馬5-18A井的砂體平面展布與馬3井相連，與馬5-2井不相連。另外，馬5-1井的砂體與馬5-4井的砂體可能不相通，馬5-1井注水，馬5-4井主要油層不對應(yīng)，未見效；新馬5-1井注水，馬5-15井見效，馬5-4井注不進水，同樣可以從該層的儲層展布平面圖上看出。

高分辨率儲層參數(shù)模擬反演有效地剖析了油田開發(fā)中遇到的動態(tài)矛盾，對油田后期開發(fā)調(diào)整提供了可靠的地質(zhì)依據(jù)。

4 結(jié)論

地震波形指示及儲層參數(shù)模擬反演利用地震波形特征代替變差函數(shù)分析儲層空間結(jié)構(gòu)變化，能充分發(fā)揮井與地震的優(yōu)勢，更好地體現(xiàn)了“相控”的思想，降低了反演結(jié)果的隨機性。該方法在研究區(qū)的薄砂體預(yù)測中取得了較好的效果，能較好刻畫2 m以上的薄儲層，反演結(jié)果平面上吻合地質(zhì)規(guī)律。

[1] 邵偉.蒙特卡洛方法及在一些統(tǒng)計模型中的應(yīng)用[D]．濟南：山東大學，2012.

[2] 史會峰.基于貝葉斯理論MCMC優(yōu)化參數(shù)的負荷預(yù)測模型[D].北京：華北電力大學，2013.

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Application of thin reservoir prediction technology in Huangjue- Majiazui Oilfield

Xia Buyu

(ExplorationandDevelopmentResearchInstituteofJiangsuOilfieldCompany,SINOPEC,Yangzhou225009,China)

The Dainan Formation of Huangjue-Majiazui Oilfield has characteristics of thin sand body and short lateral extension. With the deepening of oilfield development, the traditional sparse pulse inversion and geostatistical inversion can not meet the demand of prediction accuracy. Therefore, the seismic waveform indicator inversion and the reservoir characteristic parameter simulation are introduced to improve the prediction accuracy of thin reservoir. This can provide a reliable geological basis for later development.

seismic waveform indicating inversion; characteristic parameter simulation; reservoir prediction; thin reservoir

P631

A

10.16181/j.cnki.fzyqc.2017.03.003

2017-04-18；改回日期：2017-06-12。

夏步余(1971—)，高級工程師，工程碩士，現(xiàn)從事復(fù)雜小斷塊構(gòu)造解釋及地震儲層預(yù)測方法研究。E-mail：xiaby.jsyt@sinopec.com。

項目來源：江蘇油田2016年度局級課題 (JS16011)。

(編輯 楊芝文)

《蘇北盆地復(fù)雜斷裂帶高精度地震成像與圈閉成藏研究》國內(nèi)領(lǐng)先

5月11日，江蘇油田《蘇北盆地復(fù)雜斷裂帶高精度地震成像與圈閉成藏研究》成果，在京通過了中國石化科技部組織的鑒定，整體達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

本項成果針對蘇北盆地復(fù)雜斷裂帶復(fù)雜的地質(zhì)和地表特征，建立了一套適用的高精度成像技術(shù)系列，有效提高了復(fù)雜斷裂帶成像質(zhì)量。成果完成了構(gòu)造精細解釋與刻畫，重塑了不同類型復(fù)雜斷裂帶的構(gòu)造發(fā)育新模式，新發(fā)現(xiàn)并落實了一批圈閉。通過總結(jié)圈閉類型和分布規(guī)律，完成了圈閉成藏特征和油氣富集規(guī)律研究，并優(yōu)選出有利目標提交鉆探。

成果取得了兩項技術(shù)創(chuàng)新：

一是針對蘇北盆地復(fù)雜斷裂帶地質(zhì)結(jié)構(gòu)，開發(fā)應(yīng)用了以高精度靜校正、多次波壓制和斷面成像等為主的復(fù)雜斷裂帶高精度成像技術(shù)。

二是重塑了金湖凹陷石港斷裂帶雙層體系新模式，構(gòu)建了高郵凹陷真武斷裂帶三重斷階復(fù)式成藏模式，拓展了勘探思路與勘探空間。

成果登記中國石化專有技術(shù)1項。并且在油田勘探中取得了良好效益。

(徐 銘)