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火山岩储层预测的地震反演方法

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2009年12月 第28卷第6期 大庆石油地质与开发 2009 8 0.3969/J.000—3754.2009.06.065 火山岩储层预测的地震反演方法 姜传金 冯肖宇 (1.大庆石油学院地球科学学院,黑龙江大庆163318;2大庆油田有限责任公司勘探开发研究院,黑龙江大庆163712) 摘要:火山岩是油气的高产储层,但其岩性、岩相横向变化快,非均质性强,成层性差,复杂的地质、地震条 件使得寻找火山岩有效储层成为勘探难题。选取合适的叠后地震反演处理技术,能够有效地预测火山岩有效储 层分布范围,从而提高解释人员对火山岩有效储层和致密层的分辨能力。实践证明,测井一地震联合密度反演 是定量预测火山岩有效储层空问分布的有效手段,拟波阻抗换算法和高斯配置协模拟法相结合的密度反演有助 于提高地震资料识别油气储层的精度。 关键词:徐家围子断陷;火山岩;火山岩有效储层;波阻抗反演;密度反演 中图分类号:献标识码:A 文章编号:1000—3754(2009)06_()304_()4 N 1.63318,. 637 1 2,of in it is to in of of as as be to of in as a of on of be is an of of of od to of 稿日期:2009—07—31 基金项目:教育部重点实验室基金项目(2008 作者简介:姜传金,男,1963年生,高级工程师,在读博士,从事油气勘探地质和地震资料综合解释研究。 E—c'n 第28卷第6期 姜传金等:火山岩储层预测的地震反演方法 ·305· 松辽盆地北部徐家围子断陷营一段形成的大范 围火山岩气藏具有良好的勘探开发前景。营一段火 山岩主要为深灰色及黑灰色晶屑凝灰岩、灰色及灰 白色流纹岩、杂色火山角砾岩等 。火山岩岩相 以爆发相、溢流相和二者混合相为主,也有少量侵 出相、火山通道相和火山沉积相 。火山岩复杂 的岩性和岩相导致非均质性强,成层性差,厚度变 化大,使得火山岩地层的内部物性差异非常大,有 效储层空间发育情况预测难。徐家围子断陷营一段 火山岩在地震剖面上呈现分辨率低、反射同向轴杂 乱、振幅强弱变化快等特点。地震反演技术是目前 开展储层空间分布预测的主要手段 ,但由于火 山岩具有的特殊地质条件和地震反射结构,使应用 叠后地震波阻抗反演方法预测储层空间分布的难度 加大 J,因此应用地震密度反演预测火山岩有效 储层对于提高储层预测精度很有意义。 1测井敏感性分析 井~震联合地震反演是基于储层的测井敏感性 分析结果。测井曲线能否正确区分有效储层和致密 的非储层(致密层),地震反演结果能否反映储层 发育情况,都要看储层的测井敏感性参数分析结 果。储层测井敏感参数分析是利用各种测井数据与 储层岩性、物性和测试数据,优选有效储层和致密 储层的敏感测井数据类型,确定测井数据分界值, 为地震反演提供可靠的岩石物理数据。徐家围子地 区营城组火山岩对有效储层判别最敏感的测井数据 主要是密度,其次是波阻抗,密度越小,波阻抗越 低,物性越好。。 。营一段火山岩有效储层密度小 于2.53 g/声阻抗值小于14 500 m·g/(s·(图1)。 2地震反演方法试验 2.1多井约束稀疏脉冲波阻抗反演 约束稀疏脉冲反演算法是设法找到可观察到的 有限的稀疏脉冲 圳,其假设前提是:地下的反射 系数序列是由一系列大或较大的反射系数叠加在高 斯分布的小反射系数背景上。稀疏脉冲反演假设反 射系数由一系列大的反射系数叠加在高斯分布的中 反射系数的背景上构成。在地质上,这种假设有其 合理性,大的反射系数相当于不整合界面。约束稀 疏脉冲反演采用一个快速的趋势约束的脉冲反演算 法,用解释层位和井约束控制波阻抗的趋势和范 2.55 吕 \ 静 1O l1 3 14 15 16 波(Gg·m~·s ) 图1营一段火山岩有效储层与非有效储层敏感性分析 of ir ,脉冲算法产生宽带结果,恢复缺失的低频成 分,再加入根据井的波阻抗曲线作的趋势和约束。 它是基于反褶积的一种传统反演方法,采用多井约 束,仅限于声波曲线反演地震波阻抗剖面,其主要 功能是从地震资料出发,以测井和钻井资料为基 础,建立基本反映地层沉积特征和构造关系的初始 地质模型。该方法的出发点是认为地下反射系数是 稀疏分布的,具体做法是根据稀疏的原则从地震道 中抽取反射系数,与子波褶积生成合成地震记录 道,利用合成地震记录与原始地震道的残差修改反 射系数,得到新的反射系数序列,再做合成记录。 如此迭代,得到一个能最佳逼近原始地震道的反射 序列。然后,求得相对波阻抗,再与各井绝对波阻 抗曲线拟合的波阻抗趋势(低频背景)相加得到 绝对波阻抗(图2)。 2.15 2.25 ∞2.35 匡 曾2.45 2.55 2.65 图2 多井约束稀疏脉冲波阻抗反演剖面 of \ 盟 鲻 反演参数试验表明: (1)由于火山岩地震反射特征横向变化大, ·306· 大庆石油地质与开发 2009矩 井合成地震记录与地震道对比吻合较差,各井的子 波差异大,反演时应采用空变子波。 (2)演结果细 节少,分辨率低,残差大。但是,如果大,地震残差小,只考虑使合成地震记录与原始 地震道吻合,会使更多的噪音加到反演结果中。试 验表明,为反 演所求解的最小值是在井约束下不断收敛的,收敛 后残差会很小,实际值选取13较好。 (3)补充低频是为了将相对波阻抗转为绝对 波阻抗,同时也拓展反演数据体的低频信息,所以 依据地震资料补充低频即可。因为补充高频是为了 拓宽反演数据体的分辨率,而高频信息补充过多会 导致反演结果模型化,为了使反演结果仍然保持火 山岩的地震反射特征,不加高频为好。 2.2密度反演试验 储层岩石物理特征分析表明,火山岩储层的孔 隙度与密度有非常好的对应关系,密度是划分有效 储层和致密层最敏感的参数,密度反演方法的试验 很有必要。因此,针对火山岩特点,应用波阻抗分 离、拟声波重构、波阻抗重构、高斯配置协模拟等 反演方法求取储层密度。 , 2.2.1波阻抗分离法 波阻抗等于密度与速度之积,而速度与密度存 在一定的关系,如家围子地区 曲线更适 合沉积岩,不能很好反映二者关系。根据徐家围子 地区的实际情况,拟合出适合深层火山岩的密度与 速度关系式为图3中红色线:P=494v ,相关 系数为0.531。应用拟合关系式从多井约束稀疏脉 冲波阻抗体中计算出的密度体数据见图4。 f g ● \ 髑 速度/(m·图3营一段火山岩密度与速度的关系 -3 z.4 厘 曾 2.5 图4波阻抗分离法得到的密度反演剖面 g ● 、、 {醛 懈 2.2.2拟波阻抗换算法 将密度曲线的高频信息加入到速度曲线的低频 背景中,得到声波量纲的伪速度曲线,然后将其与 原密度曲线乘积得到拟波阻抗曲线 J。将井的拟 波阻抗数据与地震数据相结合,采取约束稀疏脉冲 反演算法得到拟波阻抗数据体。对井密度曲线与拟 波阻抗曲线进行统计回归分析,通过拟波阻抗数据 体换算得到密度体数据,从而达到反演储层密度的 目的(图5)。 .7 2.6 剖 2.5档 2.4 图5拟波阻抗换算法得到的反演密度剖面 .2.3高斯配置协模拟法 高斯配置协模拟是将地质统计学理论融入到随 机反演中,使随机反演在一定的地质模式指导下执 行,从而保证反演结果具有地质意义。利用测井密 度曲线与波阻抗反演结果的相关性,把约束稀疏脉 冲波阻抗反演结果作为随机模拟先验信息,使其成 为横向外推的约束条件,把密度曲线作为第一类数 据,把反演的波阻抗值作为第二类数据,通过对常 规波阻抗和密度曲线的直方图、变差函数分析,用 地质统计学原理反演出第一类数据,进而得到密度 的模拟结果。 高斯配置协模拟的实质是在波阻抗体上的再次 约束处理,不同于传统的参数置换,高斯配置协模 0 匡鲁 第28卷第6期 姜传金等:火山岩储层预测的地震反演方法 ·307· 拟密度反演通过对井点处的密度信息进行直方图分 析及变差函数拟合,得到一个密度空间变化的分布 模式,同时加入先前的波阻抗信息对密度模拟进行 横向约束控制,使密度反演既能保持波阻抗的横向 趋势,又能保持井原有的空间特征。最终反演结果 为多个等概率密度体,通过对井的分析和加权处理 得到符合地质要求的密度体。这种密度反演方法具 有纵向分辨率高、横向呈现火山岩非均质性的特点 (图6)。 2· 2- 厘 曾2. 2. 2.7 2.6 g 2·5 2.4 图6高斯配置协模拟法得到的密度反演剖面 .3各种反演方法的对比 储层地震反演的目的是研究储层岩性和物性的 变化,预测有利于油气储集的储层空间分布。对于 火山岩,要求反演结果既能反映火山岩的地震、地 质特征,又要有利于预测有效储层的空间分布,从 而达到预测油气藏分布的目的。以上的4种地震反 演方法都能在一定程度上预测火山岩有效储层的分 布。相比之下,直接波阻抗反演的基理扎实、明 确,但不能较好地反映有效储层的分布。反演密度 是火山岩储层最敏感的参数,虽然各种密度反演基 理不很明确,但能很好地反演储层的物性变化,达 到预测有效储层的效果,因此具有实际意义。由于 受原始波阻抗的影响,采用波阻抗分离法求取的密 度数据也不能很好地预测有效储层。而拟波阻抗换 算法和高斯配置协模拟法的密度反演能够很好地反 映有效储层的分布,拟波阻抗换算法的反演结果与 井吻合程度较好,但反演结果受伪声波影响;高斯 配置协模拟法反演结果分辨率高,与井吻合好,但 结果的评估较难。在实际应用中,也可以将拟波阻 抗换算法反演结果作为密度初始模型进行横向控 制,用高斯配置协模拟结果进行纵向、横向局部调 节,提高纵向分辨率和横向非均质性,再进行信息 融合,最终得到的比较适合火山岩的密度数据体可 用于预测有效储层的分布。总之,无论何种地震反 演方法都存在多解性 m ,应该与已知的钻井情况 对比检验后优选应用方法。 3结 论 (1)密度是划分火山岩有利储层与致密层最 敏感的测井数据,其次是波阻抗。密度越小,波阻 抗越低,物性越好。 (2)密度反演是定量预测火山岩有利储层空 间分布的有效手段,拟波阻抗换算法和高斯配置协 模拟法的密度反演能够很好地反映有利储层的分 布,可根据实际资料和需求选择应用。 (3)测井一地震联合反演依赖于测井曲线, 只有在钻井比较密集的地区才能得到可靠的反演结 果 参考文献: [1]黄薇,邵红梅,赵海玲,等.松辽盆地北部徐深气田营城组 火山岩储层特征[J].石油学报,2006,27(12):47[2]唐华风,王璞B,姜传金,等.松辽盆地火山岩相地震特征及 其与控陷断裂的关系[J].吉林大学学报(地球科学版), 2007,(37)1:73[3]傅长生.储层预测技术研究新进展[M].北京:石油工业出 版社,1985. [4]盂宪军.复杂岩性储层约束地震反演技术[M].东营:中国 石油大学出版社,2006. [5]hu—r—et ].4,2004:1599一 [6]姜传金,冯肖宇,詹怡捷,等.松辽盆地北部徐家围子断陷火 山岩气藏勘探新技术[J].大庆石油地质与开发,2007,26 (4):133.137. [7]吕铁良,王永刚,谢万学,等.稀疏脉冲反演技术在井间地震 反演中的应用[J].石油物探,2007,46(1):58[8]安鸿伟,李正文,李仁甫.稀疏脉冲波阻抗反演在中的应用[J].石油物探,2002,41(1):56[9]姜传金,马学辉,周恩红.拟声波曲线构建的意义及应用 [J].大庆石油地质与开发,2004,23(1):12—14. [1O]李庆忠.走向精确勘探的道路[M].北京:石油工业出版 社.1994. 编辑:宋玉梅
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