王連橋，全欽飛，王科朋，賀 忠，趙 亮，閻振華，周東言

(中國石油東方地球物理勘探有限責(zé)任公司研究院烏魯木齊分院，新疆 烏魯木齊 830016)

薄儲層預(yù)測一直都是油氣勘探開發(fā)難題。國內(nèi)外學(xué)者采用了單一或融合地震屬性等多種方法開展了儲層預(yù)測，但多解性強，難以準確雕刻薄砂體的縱橫向變化特征[1-2]；利用波阻抗反演預(yù)測方法，對于鉆井多，井點分布均勻的地區(qū)適用性較好，但外推范圍有限，較難精確落實薄儲層的平面分布,且分辨率有限[3-5]。針對上述難題，通過基于地震波形指示的測井參數(shù)隨機模擬反演薄儲層預(yù)測技術(shù)，是目前解決薄儲層預(yù)測難題的一種快捷、有效的技術(shù)方法，較好地實現(xiàn)了對薄儲層的縱橫向變化規(guī)律的刻畫。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

葡萄溝油田位于吐哈盆地火焰山構(gòu)造帶西段火焰山斷層上盤，東側(cè)是勝北生烴次凹，南側(cè)為勝南-神泉油氣富集帶，油氣成藏條件較好。該區(qū)侏羅系七克臺組發(fā)育多套辮狀河三角洲前緣相水下分流河道砂體，巖性以灰色細砂巖為主，物性較好，具有“高產(chǎn)高效”的特點。主要發(fā)育Q1、Q2兩套油層，構(gòu)造高部位兩套均成藏，低部位僅Q1成藏。前期勘探開發(fā)效果表明，研究區(qū)Q1油層是高產(chǎn)油層，亦是該區(qū)增儲上產(chǎn)的重點層段。

通過對研究區(qū)12口井34個樣品資料錄測井及巖心資料統(tǒng)計分析，可以看出研究區(qū)主力產(chǎn)層儲層單層厚度較薄，主要分布在2～8 m，超過45%的單層厚度在2～4 m(見圖1)。且儲層橫向變化快，油水關(guān)系復(fù)雜，制約了該區(qū)滾動評價開發(fā)進程。針對這種薄儲層，單一地震屬性預(yù)測效果多解性強，常規(guī)的波阻抗反演技術(shù)分辨率難以達到。因此，選用一種有效的儲層預(yù)測技術(shù)手段是該區(qū)油氣藏滾動擴邊的關(guān)鍵。通過多種技術(shù)方法的對比試驗，在研究區(qū)首次開發(fā)應(yīng)用了基于地震波形指示的測井參數(shù)隨機模擬反演技術(shù)進行薄儲層預(yù)測，取得了良好的滾動評價開發(fā)效果。

圖1 葡萄溝油田Q1砂層厚度統(tǒng)計分布柱狀圖

2 技術(shù)方法

2.1 方法原理

基于地震波形指示的測井參數(shù)隨機模擬反演(以下簡稱“地震波形指示反演”)是在傳統(tǒng)地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新統(tǒng)計學(xué)方法,采用了基于“地震波形指示馬爾科夫鏈蒙特卡洛隨機模擬(SMCMC)”算法，采用“相控隨機模擬”思想，統(tǒng)計樣本時參照波形相似性和空間距離兩個因素，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，從而使反演結(jié)果在空間上體現(xiàn)了地震相的約束，平面上更符合沉積規(guī)律(見圖2)。

圖2 “地震波形指示反演”平面解析圖

2.2 地震波形指示反演技術(shù)

2.2.1 優(yōu)點分析

地震波形指示反演是傳統(tǒng)地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演技術(shù)的延伸，綜合利用了測井資料縱向分辨率高，地震資料橫向分布范圍廣的優(yōu)點，利用地震波形相似性優(yōu)選相關(guān)井樣本，再統(tǒng)計空間分布距離和曲線特征建立初始模型，對高頻成分進行無偏最優(yōu)估計，比傳統(tǒng)變差函數(shù)更好地體現(xiàn)相控特征(見表1)。

表1 地震波形指示反演與地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演、多屬性反演的區(qū)別

(1)SMCMC算法是在貝葉斯框架下將地震、地質(zhì)和測井的信息有效結(jié)合，利用地震波形信息指導(dǎo)井進行高頻模擬，是一種全新的井震結(jié)合方式。

(2)利用地震波形特征代替?zhèn)鹘y(tǒng)變差函數(shù)分析儲層空間結(jié)構(gòu)變化，提高了橫向分辨率，且更符合平面地質(zhì)規(guī)律。其數(shù)學(xué)模型如下：

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)。

(3)采用全局優(yōu)化算法，反演結(jié)果從完全隨機到逐步確定，確定性大大增強。

(4)采用非空域統(tǒng)計方法，對井位分布沒有嚴格要求，是目前唯一解決井位不均勻問題的反演方法，特別適合滾動勘探開發(fā)。

2.2.2 缺點分析

地震波形指示反演技術(shù)反演結(jié)果具有“低頻確定、高頻隨機”的特點，低頻主要受地震相控，高頻則主要受井樣本影響。因而，地震資料及鉆測井資料品質(zhì)直接影響反演結(jié)果的精確度。

3 技術(shù)應(yīng)用及效果分析

3.1 地震波形指示反演技術(shù)的應(yīng)用

儲層敏感參數(shù)分析(見圖3)表明，波阻抗難以有效表征儲層，測井參數(shù)中SP曲線對儲層較為敏感，儲層段主要表現(xiàn)為SP負異常，SP小于-20 mV為砂巖，SP大于-12 mV為泥巖。因此采用井震結(jié)合的方法，對SP曲線進行高分辨率模擬，以達到有效儲層預(yù)測的目的。

圖3 葡萄溝油田葡10井區(qū)砂泥巖識別量化圖版

圖4 樣本數(shù)與最佳截止頻率質(zhì)量監(jiān)控圖

反演過程中有2個參數(shù)對反演結(jié)果產(chǎn)生較大影響，即有效樣本數(shù)和最佳截止頻率?！坝行颖緮?shù)”指井旁地震道波形相似性與樣本數(shù)量間關(guān)系，是井樣本數(shù)和地震相關(guān)性統(tǒng)計的結(jié)果，主要表征地震波形空間變化對儲層的影響程度。樣本數(shù)較大表明儲層橫向穩(wěn)定，反之說明橫向變化快,非均質(zhì)性強?！白罴呀刂诡l率”指反演體最大頻率，反演結(jié)果具有“低頻確定、高頻隨機”的特點。低頻主要是受地震相控，高頻則主要受井樣本影響。如果更偏向于反演的確定性，該參數(shù)不宜設(shè)置太高，反之，如果更偏向于反演分辨率，能夠接受隨機的結(jié)果，可以設(shè)置較高的截止頻率。從樣本數(shù)與頻率值質(zhì)量監(jiān)控圖(見圖4)可以看出，當研究區(qū)樣本數(shù)為6，最佳截止頻率值為160 Hz時，相關(guān)指數(shù)變化相對趨于平穩(wěn)。

3.2 應(yīng)用效果分析

應(yīng)用地震波形指示反演對葡萄溝地區(qū)葡10井區(qū)七克臺組Q1砂組主力儲層段開展了預(yù)測分析，從東西向地震波形指示反演和地震疊合剖面(見圖5)可以看出，儲層橫向變化主要受地震波形相似性和空間距離2個因素制約，而非鉆井內(nèi)插出來的隨機結(jié)果。圖5中葡10-X1、葡10-X2及葡10-X4井為參與反演井，葡10-X3井為驗證井，Q1頂部發(fā)育一套厚度約2 m的薄砂層，橫向變化快，葡10-X1、葡10-X4均發(fā)育該套砂體，葡10-X2則出現(xiàn)砂體尖滅。根據(jù)地震波形特征，可以看出Q1頂部強波峰反射界面橫向變化明顯，東西兩翼均出現(xiàn)子波旁瓣，波組特征有變化，向中間收斂消失。驗證井葡10-X3井震響應(yīng)特征與反演結(jié)果吻合較好。

圖5 葡10井區(qū)連井地震波形指示反演和地震疊合剖面

通過對預(yù)測結(jié)果與已鉆井儲層特征進行對比分析，研究區(qū)共34口井，選取其中20口井參與反演，吻合率達到90%，驗證井14口，吻合率亦達到85%，達到了研究區(qū)儲層預(yù)測所要求的精度。從預(yù)測平面圖(見圖6)可以看出，研究區(qū)Q1砂組自西向東主要分布5個砂體發(fā)育區(qū)，表現(xiàn)為南東—北西走向的多個辮狀河道砂體?？紤]到工區(qū)地震資料邊界效應(yīng)，結(jié)合構(gòu)造特征，提出了第一批井網(wǎng)部署方案，主要分布在②～⑤號砂體。其中⑤號砂體目前鉆井少，砂體發(fā)育面積大，是滾動擴邊潛力區(qū)。

圖6 葡萄溝油田葡10井區(qū)Q1砂組油層段砂體分布預(yù)測平面圖

從連井反演剖面(見圖7)可以看出，葡15-X井在Q1砂組頂部發(fā)育兩套薄砂層油藏，均獲得工業(yè)油氣流，為了落實兩套油層的儲量規(guī)模，在該井東南方向⑤號砂體發(fā)育中心區(qū)建議一口側(cè)鉆井，實鉆結(jié)果與反演預(yù)測結(jié)果相一致，已經(jīng)完試的第二套油層獲得高產(chǎn)油流，日產(chǎn)油達7 t，日產(chǎn)氣2 024 m3。該井的突破進一步落實了Q1砂組油氣藏的含油氣范圍及儲量規(guī)模，為下步開發(fā)井網(wǎng)部署提供依據(jù)。

圖7 葡萄溝油田葡10井區(qū)連井地震波形指示反演剖面

4 結(jié)論與認識

(1)研究區(qū)主力砂層段以辮狀河三角洲前緣相水下分流河道砂體為主，單層厚度薄，橫向變化快，常規(guī)波阻抗反演難以滿足該區(qū)儲層預(yù)測的需求。

(2)基于地震波形指示的波形指示模擬，采用地震波形驅(qū)動的井曲線模擬技術(shù)，充分利用地震波形的橫向變化來反應(yīng)儲層空間的相變特征，更好地體現(xiàn)了相控的思想，反演結(jié)果準確性更高。

(3)通過對研究區(qū)七克臺組Q1砂體基于SP曲線的高分辨率模擬，實現(xiàn)了對該區(qū)薄儲層的預(yù)測，且精度較高，為滾動評價開發(fā)及井位部署提供了技術(shù)支撐，并取得了較好的鉆探效果。

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