周超宇

(中國石油化工股份有限公司華東油氣分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇南京 210011)

地震反演技術(shù)[1-2]在勘探開發(fā)中的應(yīng)用已經(jīng)有20多年的歷史，隨著油田勘探、開發(fā)工作的進(jìn)展，對(duì)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的精度要求也越來越高，傳統(tǒng)的常規(guī)反演方法已無法滿足高精度儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的要求。尤其是陸相盆地普遍發(fā)育復(fù)雜結(jié)構(gòu)儲(chǔ)層，如河道、灘壩等，單層厚度小，橫向變化快，分布規(guī)律復(fù)雜，應(yīng)用效果不理想。溱潼凹陷南華地區(qū)的主要勘探目的層為阜三段的砂泥巖互層中的薄砂巖[3-6]，目前該區(qū)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的難點(diǎn)來自兩個(gè)方面：①由于該區(qū)砂體橫向變化快，縱向砂泥巖薄互層組合，單砂層厚度小，一般在2～6 m之間，受到地震資料分辨率的限制，縱向上不能對(duì)薄層單砂體進(jìn)行識(shí)別和分辨，常規(guī)地震反演方法難以對(duì)其準(zhǔn)確識(shí)別和描述。②單純依靠地震屬性特征尋找有利儲(chǔ)層存在較大的多解性。地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演是在地下儲(chǔ)層較薄、地震資料分辨率不能滿足需求精度的情況下，給出了提高儲(chǔ)層預(yù)測(cè)分辨率的一種解決方案。反演效果與其他技術(shù)相比縱向分辨率高，與已知鉆井條件吻合，更加真實(shí)地反映地下地質(zhì)情況。因此，針對(duì)以上問題，本文采用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演方法對(duì)南華地區(qū)薄互層砂體進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)及砂體識(shí)別，為該區(qū)鉆井井位部署提供必要的依據(jù)。

1 統(tǒng)計(jì)學(xué)反演方法

地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演是一種將隨機(jī)模擬理論與地震反演方法相結(jié)合的反演方法，它是目前針對(duì)薄儲(chǔ)層反演應(yīng)用最廣泛的一種波阻抗反演方法[7-8]?；隈R爾科夫鏈-蒙特卡羅算法(MCMC)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演，MCMC隨機(jī)反演是新一代的隨機(jī)反演算法，是在鉆井的統(tǒng)計(jì)趨勢(shì)(變差函數(shù))和克里金插值的地質(zhì)模型基礎(chǔ)上應(yīng)用MCMC(蒙特卡洛馬爾科夫鏈)算法，在地層性質(zhì)的統(tǒng)計(jì)分布(概率分布函數(shù))約束下生成一系列等概率模型。用井?dāng)?shù)據(jù)和波阻抗體、地震數(shù)據(jù)體協(xié)同進(jìn)行隨機(jī)模擬，并與井匹配，最后選用經(jīng)過優(yōu)化的參數(shù)進(jìn)行隨機(jī)反演，輸出數(shù)據(jù)，通過優(yōu)選其中最合理的一個(gè)模型作為最佳反演成果。

1.1 薄儲(chǔ)層巖石物理特性分析

薄儲(chǔ)層具有的巖石物理性質(zhì)[9-10]可以通過各種儲(chǔ)層參數(shù)表現(xiàn)出來，根據(jù)測(cè)井資料分析儲(chǔ)層的聲波速度、密度、波阻抗等地球物理響應(yīng)特征，研究?jī)?chǔ)層的地球物理屬性的分布范圍，指導(dǎo)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)。反演之前，利用鉆井巖性剖面與測(cè)井曲線對(duì)比，對(duì)研究層段的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以確定本區(qū)的儲(chǔ)層和非儲(chǔ)層的速度分布特征，建立巖性與波阻抗的關(guān)系，確定波阻抗的變化范圍。

經(jīng)過對(duì)目標(biāo)層段的砂巖和泥巖的統(tǒng)計(jì)分析表明，主要目的層砂泥巖速度存在比較明顯的速度差異，從目的層段GR與波阻抗交會(huì)圖(圖1)，砂巖(紅色標(biāo)注)的波阻抗主要分布在5700～6200 mg/(cm3·s)，泥巖(綠色標(biāo)注)波阻抗主要分布在5000～5600 mg/(cm3·s)，區(qū)分砂巖與泥巖的阻抗值約5700 mg/(cm3·s)。由此可以看出本區(qū)目標(biāo)層段的儲(chǔ)層和非儲(chǔ)層之間的速度差異比較明顯，通過波阻抗反演能夠有效地對(duì)兩者進(jìn)行區(qū)別劃分。因此，可通過波阻抗與巖性的對(duì)應(yīng)關(guān)系，利用波阻抗曲線進(jìn)行地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演。

圖1 目的層砂泥巖波阻抗值與伽馬值交會(huì)圖Fig.1 Sand mudstone layer wave impedance value and the gamma value crossplot

1.2 統(tǒng)計(jì)參數(shù)分析

在地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演方法中，主要有兩個(gè)重要的參數(shù)：屬性分布概率密度函數(shù)和變差函數(shù)[11-12]。其中，屬性分布概率密度函數(shù)可以通過統(tǒng)計(jì)測(cè)井屬性曲線的統(tǒng)計(jì)直方圖，然后應(yīng)用概率模型函數(shù)計(jì)算出其概率密度函數(shù)。變差函數(shù)計(jì)算研究區(qū)所有井的變差，然后用指定的變差函數(shù)模型擬合計(jì)算出變差函數(shù)。

1.2.1 直方分析

對(duì)目的層砂泥巖波阻抗變量參數(shù)進(jìn)行直方統(tǒng)計(jì)分析(圖2)，應(yīng)用正態(tài)分布概率密度模型分析，確定儲(chǔ)層概率密度函數(shù)。

圖2 波阻抗統(tǒng)計(jì)直方圖Fig.2 Wave impedance statistical histogram

1.2.2 變差分析

變差函數(shù)表征橫向和縱向地質(zhì)特征的結(jié)構(gòu)和特征尺度，即不同巖相及其屬性在空間展布形態(tài)和變化尺度的大小，是地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)中描述區(qū)域化變量空間結(jié)構(gòu)性和隨機(jī)性的關(guān)鍵[10]，主要工作是確定變差函數(shù)類型和縱、橫向變程。在地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演中，對(duì)測(cè)井曲線概率函數(shù)進(jìn)行方差分析，確定轉(zhuǎn)換函數(shù)和變差函數(shù)，為隨機(jī)反演提供參數(shù)。通過測(cè)試分析，得到區(qū)內(nèi)變差函數(shù)(圖3)，本區(qū)20%指數(shù)型+80%高斯型擬合較好，Z方向變程4 ms，橫向變程X、Y方向分別為1000 m、800 m。

圖3 變差函數(shù)分析Fig.3 Variation function analysis diagram

2 反演效果分析

通過地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演，波阻抗反演剖面層次較清晰，細(xì)節(jié)更加豐富，垂向分辨率明顯高于常規(guī)波阻抗反演剖面。

在NH2-17井反演結(jié)果對(duì)比剖面(圖4)中，地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演結(jié)果與常規(guī)波阻抗反演結(jié)果相比，地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演結(jié)果對(duì)砂巖的分辨率有了明顯的提高，可以將砂泥互層較好地區(qū)分開，目的層阜三段下砂組三套油層比較清晰，預(yù)測(cè)的巖性和實(shí)際鉆井(NH2-17)測(cè)井解釋結(jié)果(Ⅲ砂組4小層解釋5 m油層)符合度較高，反演精度更高，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)薄儲(chǔ)層的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。

圖4 統(tǒng)計(jì)學(xué)反演和常規(guī)波阻抗反演結(jié)果對(duì)比Fig.4 Geostatistical inversion and impedance inversion results contrast

在砂體預(yù)測(cè)平面圖(圖5)中，南華地區(qū)預(yù)測(cè)砂體分布廣、面積大、砂層薄呈席狀，距離物源遠(yuǎn)，砂體在空間分布上被北東向、北北東向斷層切割，易形成大規(guī)模連片分布的構(gòu)造—巖性油藏。工區(qū)東北方向分支河道朵體特征明顯，呈北北東方向展布延伸，自北向南進(jìn)積從三角洲前緣分支河道到三角洲前緣河口壩—遠(yuǎn)沙壩沉積，砂體多呈席狀(灘為主)，與沉積相研究規(guī)律一致。

南華地區(qū)成藏因素主要受構(gòu)造控制，部分受巖性控制，其阜三段是由來自北部的物源與一系列北東向斷層形成的構(gòu)造巖性復(fù)合圈閉，砂體向西北方向尖滅，儲(chǔ)層預(yù)測(cè)顯示尖滅點(diǎn)之內(nèi)儲(chǔ)層發(fā)育。此次預(yù)測(cè)落實(shí)南華4、5號(hào)塊圈閉，其中2017年2月在南華4號(hào)塊部署NH4井，阜三段見油斑泥質(zhì)粉砂巖2 m/層，測(cè)井解釋油層1.8 m/層。其中Ⅲ砂組4小層(1838.3～1840.1 m)常規(guī)試油獲12.78 t/d工業(yè)油流，證實(shí)此次預(yù)測(cè)圈閉落實(shí)可靠。通過以上分析，地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演對(duì)薄砂層有很好的反映，解決了該地區(qū)主要主力油層的砂體展布范圍，提高預(yù)測(cè)精度，確保落實(shí)井位鉆探的成功率。

圖5 溱潼凹陷南華地區(qū)阜三段砂體預(yù)測(cè)Fig.5 Sand body prediction figure in the Ef-3 member of Nanhua area of Qintong sag

3 結(jié)語

本文運(yùn)用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演方法，提高了識(shí)別薄砂巖的縱向分辨率，對(duì)于薄砂層的識(shí)別取得了很好的效果，解決了在南華地區(qū)薄儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中反演精度不高的問題，成功預(yù)測(cè)南華地區(qū)阜三段下砂組含油層系的儲(chǔ)層分布，提出新的井位建議，有效地指導(dǎo)南華地區(qū)的勘探開發(fā)部署工作。