劉 江，李炳穎，包 全，劉曉暉，陳易周

（中海石油（中國）有限公司上海分公司，上海 200335）

在富煤地區(qū)，由于受煤層影響，地震反射特征發(fā)生畸變，煤下儲層預測往往存在很大難度，尤其當煤層呈現薄互層特征時，薄煤互層通常會屏蔽下部儲層的真實地震反射特征，或者與下部儲層一起形成復雜地震反射特征。在儲層預測中，如何真實反映煤下儲層的展布特征，提高薄煤互層下儲層預測精度，是后續(xù)開發(fā)井部署取得成功的強有力支撐。

本文研究區(qū)域位于東海陸架盆地某區(qū)A氣田，為復雜斷塊型氣田，含油氣層位主要位于始新統(tǒng)平湖組和漸新統(tǒng)花港組。平湖組地層埋藏深（3 500 m以下），沉積環(huán)境復雜，為海灣、三角洲及潮坪沉積相，巖性組合復雜，為一套包含煤層的海陸過渡地層，儲層橫向變化快[1-3]。研究區(qū)已鉆探井5口，如圖1所示，黑線為井上鉆遇的平湖組煤層，縱向上頻繁發(fā)育，厚度?。▎螌雍?.5~2 m）；儲層巖性為砂巖，總體較?。ㄆ骄鶈螌雍穸?.8 m），薄煤層與砂泥巖頻繁互層，從而會形成復雜的地震反射特征，儲層識別難度極 大。

圖1 研究區(qū)連井地層對比圖

針對該工區(qū)的地質問題及技術難點，通過研究探索建立了一套適合該區(qū)及類似地質條件的以地震反演為核心的儲層預測關鍵技術。首先通過對該地區(qū)探井進行環(huán)境校正及歸一化處理后，利用測井地層評價及巖石物理建模技術明確煤層、儲層的彈性參數特征[4-7]，繼而通過地震正演分析技術[8]明確薄煤互層對煤下儲層預測的影響，然后通過疊后地質統(tǒng)計學反演技術[9-15]預測薄煤層的空間分布，最終將煤層的空間分布概率體當作相約束體參與到疊前地質統(tǒng)計學反演[16-17]中，對儲層展布進行精細刻畫。這些關鍵技術及嚴格的質控流程保證了最終儲層預測成果的準確性及合理 性。

1 巖石物理特征與地震資料分析

圖2 研究區(qū)巖石物理模版

根據工區(qū)實際地質情況和井數據分析，建立了基于地震彈性參數的巖石物理定量解釋模板，如圖2所示，圖中的散點來自于研究區(qū)探井經過必要的巖石物理模型校正后實測數據。模板的橫軸為P-impedance（縱波阻抗），縱軸為Vp/Vs（縱橫波速度比）。模板上方黑線由上到下代表泥質含量100%純泥巖遞減到泥質含量20%泥質砂巖的5條等泥質含量變化線；其下方從右到左8條垂直方向藍色線表示飽和水泥質砂巖從5個孔隙度單位變化到40個孔隙度單位的等孔隙度變化線，每條線指示在孔隙度相同情況下彈性參數隨泥質含量的變化規(guī)律。下方10條水平方向的藍線和紅線從上至下代表含水飽和度從100%逐漸變?yōu)楹瑲怙柡投?00%的純石英砂巖等飽和度變化線，其與垂直方向從右到左5 ~ 40個孔隙度單位的8條等孔隙度變化線交織成網狀，揭示孔隙度和含氣飽和的變化時的彈性參數變化規(guī)律：孔隙度增加，縱波阻抗減小，縱橫波速度比增大；含氣飽和度增加，縱波阻抗減小，縱橫波速度比減小。

從工區(qū)巖石物理模板可以看出，研究區(qū)內不同巖性的彈性參數分布特征較為明顯，有較好的分異性，煤層呈現的是特低阻抗、中高縱橫波速度比特征，與圍巖有明顯區(qū)分。從全疊加地震剖面上（圖3）可以看出，薄煤互層發(fā)育層段多形成強振幅的地震反射特征，干擾煤下儲層的反射特征，因此在本研究中首先利用正演分析技術，對煤層的影響進行定量的研究。

2 地震正演分析

圖3 煤層地震反射特征

薄煤互層下儲層發(fā)育也是非常復雜的，煤下可能發(fā)育單套厚砂體（厚度大于λ/8），也可能發(fā)育單套薄砂體（厚度小于λ/8），也可能多套薄砂互層發(fā)育。因此，在反演之前可通過地震正演分析明確薄煤互層究竟對下部發(fā)育的不同組合的砂體產生怎樣的影響，以提高我們對儲層預測成果的認識。

煤層發(fā)育的層數、下部儲層厚度、儲層薄互層層數，會形成很多種煤層、儲層的組合模式。圖4、圖5為煤層層數變化與單套厚砂體組合的地震正反演分析，圖4為單層煤，圖5為4套煤互層，單套煤層厚度為2 m，下伏砂體厚度都為20 m。從正演結果可知含煤處砂體地震反射軸相比無煤處存在較大錯動，且煤層層數增多后，錯動更大，地震振幅也更強；從反演結果上可以看出煤層對縱波阻抗影響很大，砂巖位置及厚度預測不理想，但縱橫波速度比仍可以對儲層位置及厚度作出較好預測。因此當儲層厚度在20 m（λ/8）以上時，上部如果發(fā)育單套煤層或多套煤層，都可以通過疊前確定性反演對儲層進行較好預測。

圖4 單層煤下20 m儲層正反演分析

圖5 多套煤互層下20 m儲層正反演分析

圖6 薄煤互層下厚度變化的單砂體地震正演模擬

圖6為薄煤互層下厚度變化的單砂體地震正演分析，地質模型為五套煤互層，單層煤厚度為1 m，煤下單砂體厚度從5 m（λ/32）變化到40 m（λ/4）。通過地震正演模擬可以看到當單砂體厚度大于20 m（λ/8），砂體的頂底界面都有明顯的地震反射特征，從反演的帶限縱橫波速度比上可以看出煤層總體呈現高值特征，下部砂體呈現低值特征，且反演厚度較為準確；而當單砂體厚度小于20 m（λ/8），砂體頂底界面地震反射特征消失，反演的煤層與砂體帶限縱橫波速度比分異性變小，厚度明顯偏厚。

圖7為薄煤互層下薄砂體互層的地震正演分析，地質模型為五套煤互層，單層煤厚度為1 m，單砂體厚度為2 m，砂體互層數從2套變化到5套。通過地震正演模擬可以看到當薄煤互層下砂體呈薄互層發(fā)育時，砂體頂底界面地震反射特征不明顯，反演的煤層與砂體帶限縱橫波速度比分異性變小，厚度明顯偏厚。

通過以上地震正演分析可知，薄煤互層下單套砂體厚度大于20 m（λ/8），煤層對下部儲層預測沒有影響，而當單套砂體厚度較薄或砂體呈薄砂互層發(fā)育時，煤層對下部儲層預測會產生影響。因此，需要開展煤相約束的疊前地質統(tǒng)計學反演，進行儲層預測。

圖7 薄煤互層下薄砂體互層地震正演模擬

3 疊后地質統(tǒng)計學反演

通過以上一系列正反演分析，可見煤層對儲層預測精度的影響是比較大的，要想對儲層作出準確的預測，煤層是關鍵，需要對煤層的空間展布進行精細刻畫，明確煤層的縱橫向分布特征，對后期薄儲層的預測是有幫助的，同時對后期沉積環(huán)境及沉積相的分析工作也是有幫助的?；谝陨厦簩訋r石物理及地震反射特征分析，可以看出利用縱波阻抗可以有效識別煤層集中發(fā)育段，但是縱向分辨率不高，不能有效分辨薄煤層，因此在研究區(qū)開展了疊后地質統(tǒng)計學反演工作，對薄煤層的展布進行了精細的刻畫。

在利用疊后地質統(tǒng)計學反演進行薄煤層的預測過程中有幾個關鍵點：

（1）巖相分類

研究區(qū)巖性復雜，結合上述巖石物理模板分析可知，氣砂、水砂、干砂、泥巖的縱波阻抗疊置，無法有效區(qū)分，但煤層表現為特低縱波阻抗，與其他巖性的縱波阻抗差異大，因此可將巖性進行簡化，將研究區(qū)的巖相分為煤層和非煤層兩種類型，從而為煤層的準確反演預測奠定基礎。

（2）概率密度函數統(tǒng)計

通過對井上煤層和非煤層的縱波阻抗概率密度分布進行分層統(tǒng)計（圖8），建立了不同層段的煤層概率密度函數。

圖8 目的層段煤層與非煤層概率密度

（3）井控地質統(tǒng)計學反演

為確保井控地質統(tǒng)計學反演的可靠性，首先進行無井地質統(tǒng)計學反演。無井地質統(tǒng)計學反演能對反演預測的準確性進行有效檢驗并指示待改進優(yōu)化的方向，即首先將已知井作為驗證井不參與反演，通過反復迭代來獲取與井較吻合的反演結果從而確定最優(yōu)反演參數[18-19]。在無井地質統(tǒng)計學反演獲取較可靠的反演結果基礎上，再加入井資料的約束進一步提高反演精度，從而實現對薄煤層更準確地刻畫。井約束反演后，薄煤層的位置、厚度與井點都會更一致，同時無井地質統(tǒng)計學反演階段確定的最優(yōu)反演參數為井間煤層預測的有效性提供了保障。

圖9為研究區(qū)疊后地質統(tǒng)計學反演與常規(guī)疊后確定性反演結果對比，可以看出確定性反演分辨率明顯不足，對薄煤層描述不夠準確；而疊后地質統(tǒng)計學反演可以實現對薄煤層的精細刻畫，反演的煤層發(fā)育位置及厚度與井有更好的匹配，從而得到煤層在整個三維空間的精確分布（圖10）。

圖9 波阻抗剖面：疊后確定性反演（左）、疊后地質統(tǒng)計學反演（右）

圖10 煤層空間展布

4 煤相約束疊前地質統(tǒng)計學反演

由于煤層和儲層互層發(fā)育，且儲層厚度變化及薄儲層互層的變化都會形成非常復雜的地震波場特征，簡單的地質統(tǒng)計學反演很難解決該研究區(qū)薄儲層預測問題，地質信息的應用在這個工區(qū)就顯得尤為重要。在統(tǒng)計學反演過程中如果能夠提供更加確切的地質信息，就能使地震數據的多解性盡量降低，使地質統(tǒng)計學反演的確定性得到增強。通過上述疊后地質統(tǒng)計學反演已完成研究區(qū)薄煤層分布的準確預測，可將其當作相對確定的先驗地質信息加入到反演中，結合巖石物理分析，儲層與非儲層縱波阻抗疊置，縱橫波速度比有所區(qū)分，因此使用煤相約束的疊前地質統(tǒng)計學反演方法解決該工區(qū)復雜煤層下薄儲層預測問題。

煤相約束的疊前地質統(tǒng)計學反演關鍵在于三維巖相比例體（概率體）的建立上。首先基于巖石物理分析結果將研究區(qū)巖相進一步細分成三類：煤層、孔隙砂巖、泥巖；其次基于井點不同層段砂泥巖比例統(tǒng)計結果建立出分層段的孔隙砂巖和泥巖常數巖相比例體；最后將疊后地質統(tǒng)計學反演出的三維煤相比例體當作確定的地質信息嵌入到兩個常數比例體中，約束孔隙砂巖和泥巖的概率分布，即在煤層概率高的部位砂泥巖概率就低（圖11）。通過煤相強約束反演，能最大程度降低煤層對砂泥巖預測的干擾，消除煤下儲層預測的假象和失真，提升儲層預測的準確性。

通過煤相約束疊前地質統(tǒng)計學反演，其儲層預測精度比疊前確定性反演更高，對細節(jié)的刻畫更準確。如圖12所示，左圖為疊前確定性反演得到的孔隙砂巖概率體，右圖為煤相約束疊前地質統(tǒng)計學反演得到的孔隙砂巖概率體。二者相比較，顯然煤相約束疊前地質統(tǒng)計學反演結果更佳，首先在砂體的位置預測上更加準確，其次在砂體的厚度預測上提高了精度。

圖11 分巖性巖相比例體

圖12 孔隙砂巖概率體剖面：疊前確定性反演（左）、煤相約束疊前地質統(tǒng)計學反演（右）

5 應用效果及結論

根據煤相約束疊前地質統(tǒng)計學反演結果在A氣田實鉆了8口開發(fā)井（水平井、定向井），取得了非常好的應用效果。煤相約束疊前地質統(tǒng)計學反演的儲層預測精度較高，儲層厚度＞15 m的預測吻合率為93%，儲層厚度＜15 m的預測吻合率為87.5%；而確定性反演10 ~ 30 m儲層厚度預測吻合率為73%。該套技術流程也同樣適用于類似地質條件下的儲層預測，可以為開發(fā)井井位部署及調整提供技術保障并提高鉆探成功率。同時該套技術流程也適用于一些巖性發(fā)育的特殊地質條件下的儲層預測。