王一寒

（大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠，黑龍江大慶163515）

敖南油田黑帝廟油層的油氣資源主要儲(chǔ)集在河道砂、席狀砂等儲(chǔ)層中，儲(chǔ)層砂體厚度薄，分布零散，縱向疊置關(guān)系復(fù)雜，橫向非均質(zhì)性強(qiáng)等特點(diǎn)，同時(shí)受地震資料分辨率的影響，儲(chǔ)層定性定量預(yù)測(cè)難度加大。而傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演是一種將隨機(jī)模擬理論和地震反演相結(jié)合的反演方法，由于其結(jié)果存在多解性，而且變差函數(shù)在井位不均勻的情況下很難準(zhǔn)確建立，導(dǎo)致在儲(chǔ)層橫向變化快的地區(qū)預(yù)測(cè)精度較低。

地震波形指示反演是在傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)新技術(shù)。該方法充分利用了地震波形的橫向變化。由于地震波形特征和沉積環(huán)境密切相關(guān)，因此利用地震波形橫向變化特征取代變差函數(shù)來(lái)表征儲(chǔ)層的空間變化規(guī)律，完全可以反映出沉積要素的影響，實(shí)現(xiàn)相控條件下的隨機(jī)反演，提高高頻成分的確定性。疊前波形指示反演利用道集波形和AVO特征，基于道集波形相似性、AVO特征和空間距離三變量作為指示變量，提取道集特征相似的井作為空間估值樣本，并以統(tǒng)計(jì)的彈性阻抗作為先驗(yàn)信息，應(yīng)用地震波形指示反演得到高精度的疊前彈性參數(shù)反演成果。

本文通過(guò)疊加角度優(yōu)選，橫波曲線預(yù)測(cè)，儲(chǔ)層敏感參數(shù)計(jì)算，確定了最佳參數(shù)組合——密度與拉梅阻抗，進(jìn)行高分辨率疊前波形指示反演，預(yù)測(cè)砂體空間分布，效果較好。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于敖南油田南部，整體上看是一個(gè)向東南傾沒(méi)的斜坡，東部緩、西南部陡，西南部和東南部在研究區(qū)邊部發(fā)育小型隆起，從黑帝廟HⅠ1頂面構(gòu)造來(lái)看，構(gòu)造深度在-450～-250m之間（圖1）。

圖1 T121-4區(qū)塊HⅠ1頂面構(gòu)造圖

2 疊前波形指示反演

地震波形指示反演是在地震波形特征指導(dǎo)下對(duì)反射系數(shù)組合尋優(yōu)的過(guò)程，是傳統(tǒng)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)上衍生出的一種新的針對(duì)儲(chǔ)層縱向厚度薄、橫向變化快、非均質(zhì)性強(qiáng)的反演方法[1]。該方法的原理認(rèn)為三維地震是分布密集的空間結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，可以揭示沉積環(huán)境和巖性組合的空間變化規(guī)律；該方法的核心算法理論是地震波形指示反演利用地震波形相似性優(yōu)選相關(guān)井樣本，參照樣本空間分布距離和曲線分布特征建立初始模型，代替變差函數(shù)分析空間變異結(jié)構(gòu)，對(duì)高頻成分進(jìn)行無(wú)偏最優(yōu)估計(jì)。地震波形指示反演地質(zhì)思想是反演結(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。

疊前波形指示反演實(shí)現(xiàn)流程為：

①生成角度道集，進(jìn)行部分角度疊加；

②分別提取每個(gè)部分角度疊加體對(duì)應(yīng)井旁道子波；

③用地震解釋層位和測(cè)井資料作為約束生成彈性阻抗（EI）模型；

④進(jìn)行地震波形指示彈性阻抗反演，得到不同角度的EI結(jié)果；

⑤進(jìn)行計(jì)算，得到縱、橫波阻抗和密度體，進(jìn)而得到其它彈性參數(shù)體[2-3]。

2.1 部分疊加角度分選

疊前反演就是在部分角道集疊加基礎(chǔ)上進(jìn)行的，因此要進(jìn)行角度劃分，確定部分角道集疊加剖面。在實(shí)際處理中，為了能改善AVO道集記錄的信噪比和提高一定的橫向分辨率，可以選擇每個(gè)角度道集中達(dá)到三次或者三次以上覆蓋的記錄做疊加[4-6]。

通過(guò)對(duì)CRP道集分析認(rèn)為，研究區(qū)黑帝廟油層有效偏移距為90～630m，利用疊前時(shí)間偏移速度建立層速度場(chǎng)，將CRP道集由偏移距域轉(zhuǎn)化為角度域，對(duì)應(yīng)目的層段有效入射角范圍在6°～32°。

本次利用AVO響應(yīng)特征來(lái)對(duì)劃分結(jié)果進(jìn)行監(jiān)控，保證劃分出的部分角道集疊加剖面能夠比較好的體現(xiàn)出與井點(diǎn)一致的AVO響應(yīng)。經(jīng)過(guò)對(duì)比分析，南242-320井所對(duì)應(yīng)的近、中和遠(yuǎn)部分角度疊加剖面信噪比較高，保留了儲(chǔ)層的AVO響應(yīng)特征。這樣確定的角度段，可以使得疊前反演結(jié)果能反映出儲(chǔ)層物性及含流體性的變化。所以最終確定以6°～16°、16°～24°和24°～32°三個(gè)角度道集進(jìn)行疊加，應(yīng)用于疊前反演。

2.2 巖石物理建模及橫波曲線預(yù)測(cè)

準(zhǔn)確的橫波測(cè)井速度是進(jìn)行疊前彈性參數(shù)反演的必要參數(shù)，但是實(shí)際生產(chǎn)中由于各種原因往往缺乏橫波速度信息，為此橫波速度的估算成為疊前反演的必要步驟。目前橫波估算主要有經(jīng)驗(yàn)公式法、統(tǒng)計(jì)法、直接測(cè)定法和巖石物理模型法等技術(shù)方法[7-9]。

經(jīng)驗(yàn)公式法往往精度很低，統(tǒng)計(jì)法需要很多的實(shí)測(cè)橫波速度樣本，直接測(cè)定法現(xiàn)場(chǎng)條件不允許，而巖石物理模型法不僅具備估算準(zhǔn)確，還綜合考慮各種因素，因此選擇其作為橫波速度估算的方法。本文選取Xu-White法（1996）進(jìn)行橫波速度計(jì)算，該方法結(jié)合Gassmann方程和Kuster-Toksoz方程及差分等有效介質(zhì)理論（DEM）提出了一種利用孔隙度和泥質(zhì)含量估算泥質(zhì)砂巖縱橫波速度。

研究區(qū)黑帝廟油層屬于高孔隙度儲(chǔ)層，固結(jié)程度較低。筆者通過(guò)對(duì)比多種巖石物理模型，認(rèn)為Pride模型較適合研究區(qū)黑帝廟油層特征，采用該模型進(jìn)行巖石物理建模預(yù)測(cè)橫波曲線。由于研究區(qū)內(nèi)黑帝廟油層沒(méi)有實(shí)測(cè)橫波井，只能利用工區(qū)附近P179-121井作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行參數(shù)測(cè)試，最終確定黑帝廟油層骨架和粘土的縱波速度、橫波速度和密度以及巖石的固結(jié)系數(shù)等參數(shù)。預(yù)測(cè)的橫波速度曲線與實(shí)測(cè)橫波曲線非常接近，相關(guān)系數(shù)大于0.85，能夠滿足疊前反演的精度要求。

2.3 儲(chǔ)層敏感參數(shù)分析與選取

黑帝廟油層厚砂巖具有低速度、低密度、低阻抗、低伽馬、低自然電位和高電阻的特征。薄砂巖與泥巖阻抗值重疊嚴(yán)重，不能反演波阻抗預(yù)測(cè)研究區(qū)黑帝廟油層砂巖分布情況。

通過(guò)對(duì)研究區(qū)黑帝廟油層組砂泥巖的密度、橫波阻抗、縱波阻抗、拉梅阻抗、剪切阻抗及縱橫波速度比等彈性參數(shù)直方圖分析可以看出，密度區(qū)分砂、泥巖能力最好，其次是拉梅阻抗和縱橫波速度比，但都有較大部分重疊。因此單一彈性參數(shù)難以有效區(qū)分砂、泥巖。通過(guò)將各彈性參數(shù)交匯分析，密度與拉梅阻抗交匯結(jié)果砂、泥巖重疊最少，且分布較為集中，能夠較好地區(qū)分砂、泥巖。砂巖具有低拉梅阻抗和低密度特征。

3 反演結(jié)果分析

經(jīng)過(guò)精細(xì)調(diào)整、優(yōu)化反演關(guān)鍵參數(shù)，疊前波形指示反演可以同時(shí)得到不同的巖石彈性參數(shù)體，如縱波阻抗體、橫波阻抗體、密度體、縱波速度體、橫波速度體、縱橫波速度體、剪切阻抗體和拉梅阻抗體等。厚砂巖表現(xiàn)為低縱波阻抗，薄層以高縱波阻抗為主，橫波阻抗特征與縱波阻抗相同。密度和拉梅阻抗反演縱向分辨率較高，與井上測(cè)井解釋結(jié)果吻合的較好。

通過(guò)前述儲(chǔ)層敏感彈性參數(shù)分析，認(rèn)為研究區(qū)密度曲線識(shí)別儲(chǔ)層最好，其次是拉梅阻抗和縱橫波速度比，但都有較大部分重疊。所以，本次儲(chǔ)層預(yù)測(cè)利用疊前反演得到的密度和拉梅阻抗，進(jìn)行體交會(huì)定量預(yù)測(cè)儲(chǔ)層分布。

3.1 反演剖面分析

疊前地震波形指示反演密度連井剖面顯示，反演結(jié)果分辨率較高，空間變化自然，與測(cè)井解釋結(jié)果吻合較好。拉梅阻抗反演剖面縱向分辨率也較高，空間變化自然，與井上測(cè)井解釋結(jié)果吻合的較好，厚層砂巖具有明顯的低拉梅阻抗特征。

3.2 反演平面分析

從疊前反演切片和地震屬性切片對(duì)比結(jié)果看，疊前波形指示密度與拉梅阻抗反演切片都能較好地刻畫(huà)河道展布形態(tài)，拉梅阻抗切片橫向分辨率更高，河道特征更明顯，連續(xù)性更好，邊界刻畫(huà)也更加清晰，與區(qū)域地質(zhì)特征趨勢(shì)更相符，更適合研究區(qū)河道砂體刻畫(huà)研究（圖2）。

黑Ⅰ1油層各小層河道砂體發(fā)育，連續(xù)性較好；黑Ⅱ油層各小層砂體發(fā)育較零散，連續(xù)性較差。

3.3 后驗(yàn)井預(yù)測(cè)符合率分析

圖2 黑Ⅰ1小層疊前疊前拉梅阻抗切片

從前面分析可知，拉梅阻抗與密度交會(huì)可以較好地識(shí)別巖性，將疊前反演出拉梅阻抗體和密度體進(jìn)行體交會(huì)，獲得巖性剖面。

巖性剖面與測(cè)井解釋成果吻合情況較好（圖3），統(tǒng)計(jì)20口后驗(yàn)井，共發(fā)育2m以上砂巖251層，預(yù)測(cè)符合199層，預(yù)測(cè)符合率79.3%。

圖3 彈性參數(shù)體交會(huì)預(yù)測(cè)巖性分布

4 結(jié)論

（1）近、中和遠(yuǎn)部分角度疊加剖面信噪比較高，保留了儲(chǔ)層的AVO響應(yīng)特征；優(yōu)選了6°～16°、16°～24°和24°～32°三個(gè)角度道集進(jìn)行疊加，應(yīng)用于疊前反演。

（2）運(yùn)用巖石物理模型法對(duì)橫波曲線進(jìn)行了預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)測(cè)相關(guān)系數(shù)大于0.85，能夠滿足疊前反演的精度要求。

（3）單一彈性參數(shù)難以有效區(qū)分砂、泥巖，密度與拉梅阻抗交匯結(jié)果顯示砂、泥巖重疊最少，且分布較為集中，能夠較好地區(qū)分砂、泥巖。

（4）疊前波形指示密度與拉梅阻抗反演切片都能較好地刻畫(huà)河道展布形態(tài)，拉梅阻抗與密度交會(huì)可以較好地識(shí)別巖性，巖性反演剖面與實(shí)鉆井吻合情況較好，預(yù)測(cè)符合率達(dá)79.3%。