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地震资料反演砂岩孔隙度方法

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地震 资料 反演 砂岩 孔隙 方法
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第 卷 第 期 石 油 物 探,年 月,文 章 编 号 一 一 一地 震 资 料 反 演 砂 岩 孔 隙 度 方 法张 亚 敏 ‘ , 张 书 法 , 钱 利长 安 大 学 地 球 科 学 与 国 土 资 源 学 院 , 陕 西 西 安 中 国 石 油 化 工 股 份 有 限 公 司 中 原 油田 分 公 司 勘 探 开 发 科 学 研 究 院 , 河 南 璞 阳 中 国 石 油 化 工 股 份 有 限 公 司 中 原 油 田 分 公司 物 探 研 究 院 , 河 南 璞 阳摘 要 探 讨 了 利 用 地 震 资 料 反 演 砂 岩 孔 隙 度 的 方 法 。 方 法 的 基 本 原 理 是 首 先 利 用 地 震 、 测 井 等 资 料 , 在 精 确 层位 标 定 的 基 础 上 , 进 行 波 阻 抗 反 演 , 得 到 砂 层 组 的 波 阻 抗 然 后 对 砂 层 组 的 波 阻 抗 进 行 校 正 , 去 除 泥 岩 的 影 响 最后 利 用 校 正 后 的 波 阻 抗 砂 岩 波 阻 抗 计 算 孔 隙 度 。 将 该 方 法 应 用 于 东 蹼 凹 陷 , 预 测 的 孔 隙 度 及 其 平 面 分 布 特 征与 井 资 料 基 本 相 符 。关 键 词 砂 层 组 孔 隙 度 地 震 反 演 砂 岩 波 阻 抗 泥 岩 波 阻 抗中 图 分 类 号 文 献 标 识 码利 用 地 震 资 料 求 取 储 集 层 孔 隙 度 的 方 法 主 要有 两 大 类 一 是 直 接 利 用 地 震 资 料 的 方 法 , 如 纵 波层 速 度 法 、 剩 余 层 速 度 法 和 振 幅 法 等 二 是 结 合 钻井 、 测 井 等 资 料 的 地 震 反 演 方 法 。 地 震 反 演 是 有 效的 储 层 孔 隙 度 预 测 方 法 之 一 , 可 以 根 据 勘 探 程 度 采用 不 同 的 地 震 反 演 技 术 。 根 据 测 井 资 料 在 地 震 反演 中 所 起 的 作 用 , 可 将 反 演 分 为 无 井 约 束 反 演 、 测井 约 束 反 演 、 测 井 属 性 反 演 、 重 构 反 演 和 随 机 反 演等 。 通 常 采 用 的 方 式 是 , 首 先 根 据 目 标 区 的 实 际 情况 , 对 测 井 约 束 反 演 、 重 构 反 演 和 随 机 反 演 等 方 法进 行 试 验 然 后 结 合 叠 后 频 带 展 宽 处 理 结 果 , 选 取适 合 目 标 区 的 高 分 辨 率 反 演 方 法 。在 地 震 反 演 中 , 利 用 波 阻 抗 计 算 的 砂 岩 孔 隙 度往 往 与 实 际 差 别 较 大 , 表 现 为 砂 岩 富 集 的 地 方 孔 隙度 小 , 泥 岩 富 集 的 地 方 孔 隙 度 大 川 。 引 起 这 种 结 果的 原 因 , 一 方 面 与 砂 岩 的 波 阻 抗 值 准 确 与 否 有 关 ,即 用 于 计 算 孔 隙 度 的 波 阻 抗 值 是 不 是 真 正 由 砂 岩引 起 的 另 一 方 面 与 波 阻 抗 反 演 方 法 有 关 圈 。在 陆 相 沉 积 盆 地 砂 泥 岩 薄 互 层 发 育 区 , 受 地 震资 料 分 辨 率 的 限 制 , 对 于 一 个 厚 度 一 的 砂层 组 , 通 过 反 演 获 得 的 波 阻 抗 值 不 是 单 砂 层 的 , 亦即 在 这 个 波 阻 抗 值 中 既 包 含 砂 岩 的 也 包 含 泥 岩的 川 , 利 用 这 样 的 波 阻 抗 值 直 接 计 算 孔 隙 度 必 然 会引 起 较 大 的 误 差 。 要 准 确 地 计 算 砂 层 孔 隙 度 , 就 需要 消 除 砂 层 组 波 阻 抗 中 泥 岩 的 影 响 川 。度 有 如 下 关 系△ 一 一 沪 △ 天 明 △ 丁‘ 呱 , 一 甲 恻 ,式 中 甲 为 孔 隙 度 二 为 岩 石 的 速 度 为 岩 石 骨 架速 度 功 为 流 体 速 度 △ 为 岩 石 时 差 △ 几 为 岩石 骨 架 时 差 △ 为 流 体 时 差 。 从 式 可 以 看出 , 岩 石 的 速 度 与 孔 隙 度 存 在 内 在 的 关 系 , 用 地 震资 料 去 求 取 孔 隙 度 是 可 行 的 困 。 密 度 与 孔 隙 度 甲有 以 下 关 系户 一 甲 那 甲 产 甲 尸 一 那式 中 脚 为 岩 石 骨 架 密 度 为 流 体 密 度 。 虽 然 直接 获 得 砂 层 组 的 密 度 和 速 度 比 较 困 难 , 但 可 以 首 先通 过 地 震 资 料 反 演 获 得 波 阻 抗 川 , 然 后 求 取 孔隙 度 。图 为 砂 岩 地 质 模 型 , 图 所 示 的 模 型 孔 隙中 充 满 流 体 图 所 示 的 模 型 上 部 为 岩 石 骨 架 , 下部 为 孔 隙 中 的 流 体 , 与 图 的 模 型 等 效 。鑫鑫鑫 孔 隙流 体丁丁丁砂 岩 地 质 模 型砂 岩 模 型 砂 岩 等 效 模 型孔 隙 度 求 取 原 理由 地 震 波 在 岩 石 中 的 传 播 原 理 可 知 , 地 震 波在 岩 石 中 的 传 播 速 度 与 岩 石 孔 隙 度 和 孔 隙 流 体 速收 稿 日 期 一 一 改 回 日 期 一 一 。作 者 简 介 张 亚 敏 一 , 男 , 博 士 , 高 级 工 程 师 , 从 事 石 油 勘 探 开发 研 究 和 教 学 等 工 作 。第 期 张 亚 敏 等 地 震 资 料 反 演 砂 岩 孔 隙 度 方 法岩 石 骨 架 的 波 阻 抗 为凡 一 比 那流 体 的 波 阻 抗 为一 刃 户岩 石 的 波 阻 抗 为一 一 二 乙 、 忆 ,一 一 二 乙 二令 二 为 孔 隙 度 , 用 甲 表 示 , 有一 一 华 及 傅 工一 孟 一 甲 一 工甲 一 乙 一 乙 一 卜可 以 看 出 , 岩 石 阻 抗 越 大 , 孔 隙 度 甲 越 小 。 对式 进 行 变 换 , 得甲 一 孟 一 凡 一一 凡 一 及 乙 一由 于 及 和 为 常 数 , 式 可 写 成一 加式 中 斜 率 一 凡 一 截 距 。 一 乙 凡 一 。图 为 孔 隙 度 与 波 阻 抗 的 关 系 图 , 可 见 , 孔 隙度 随 波 阻 抗 的 增 大 而 减 小 。受 地 震 分 辨 率 的 限 制 , 是 一 个 砂 层 组 的 响应 川 。 图 给 出 了 一 个 砂 层 组 的 地 质 模 型 及 其 地震 响 应 和 波 阻 抗 , 可 见 , 砂 层 组 的 波 阻 抗 是 砂 、 泥 岩波 阻 抗 的 加 权 平 均 〕 。设 图 所 示 模 型 的 砂 层 组 有 , , 层 砂 、 泥 岩 互层 , 则 砂 层 组 的 波 阻 抗 为赴 … ,声 , ,从 … ”艺 二。艺若 砂 层 组 由 层 砂 岩 和 层 泥 岩 组 成 , 则 砂 层 组的 波 阻 抗 可 写 为。 、 、 , 、 。 … 、 、一 竺 里 匕 二 乙 一 二 上 二 兰 全 笠 竺 一 上一 、… 阮、 … , , 、 , ,…乙 应 艺 、 、一 二了 了艺 、 习 、式 中 和 与 分 别 为 第 层 砂 岩 和 第 层 泥 岩 的厚 度 和 为 分 别 为 第 层 砂 岩 和 第 层 泥 岩 的波 阻 抗 值 。 由 式 可 知 , 要 获 得 储 层 的 孔 隙 度 甲 ,必 须 消 除 砂 层 组 波 阻 抗 中 泥 岩 的 影 响 。 将 式 改写 为、其 中全 、一 上 弓一艺艺 , ,、 一 畏 一艺少 一宁 已。·的·几 ·已︶式 中 和 分 别 为 砂 层 组 中 砂 岩 和 泥 岩 的 总 厚度 。 由 此 得 到 砂 层 组 砂 岩 的 波 阻 抗 计 算 公 式职 , 一图 波 阻 抗 与 孔 隙 度 的 关 系可 以 通 过 反 演 获 得 砂 层 组 的 波 阻 抗 , 通 过 拾 取 砂层 组 顶 、 底 界 面 对 应 的 地 震 波 波 谷 和 波 峰 时 间 获 得砂 层 组 的 厚 度 , 利 用 钻 井 资 料 求 取 泥 岩 的 波 阻抗 , 即砂 层 组 模 型 地 震 波 波 阻 抗图 砂 层 组 与 地 震 波 阻 抗 的 关 系、 一 艺 、 一 艺 、 尸 、少砂 层 组 中 砂 岩 的 总 厚 度 、 可 利 用 反 演 的 波 阻 抗 计算 具 体 算 法 后 面 详 述 。 这 样 求 得 泥 岩 的 总 厚石 油 物 探 第 卷度 为一利 用 式 可 得 砂 层 组 砂 岩 的 波 阻 抗 。 从 以 上分 析 可 知 , 利 用 地 震 资 料 可 以 获 得 较 准 确 的 孔 隙 度梦 , 但 它 是 砂 层 组 所 有 砂 岩 孔 隙 度 的 加 权 平 均 , 不是 单 一 砂 层 的 。利 用 地 震 资 料 反 演 砂 层 孔 隙 度 的方 法反 演 层 位 的 选 择反 演 的 地 质 层 位 厚 度 要 与 地 震 分 辨 率 相 匹 配 ,最 好 选 择 一 个 砂 层 组 , 厚 度 大 于 波 长 较 为 合适 , 在 地 震 剖 面 上 为 一 个 波 谷 到 一 个 波 峰 的厚 度 仁 ” 一 〕 。层 位 标 定综 合 利 用 测 井 资 料 、 地 震 资 料 和 合 成 记 录 对 层位 进 行 准 确 标 定 , 是 提 高 孔 隙 度 计 算 精 度 的基 础 巨 ‘ 。首 先 控 制 大 层 位 的 标 定 , 然 后 对 砂 层 组 中 的 小层 进 行 标 定 , 以 保 证 层 位 标 定 的 准 确 性 仁 ’ 二 。 图为 工 区 内 井 的 目 标 层 段 的 标 定 结 果 , 在 地 震 剖 面和 合 成 记 录 上 砂 层 表 现 为 波 峰 强 反 射 , 泥 岩 段 表现 为 波 谷 弱 反 射 。式 中 和 为 砂 层 组 底 界 面 和 顶 界 面 的 双 程 旅行 时 二 和 为 砂 层 组 底 界 面 和 顶 界 面 的 地 震 波速 度 二 为 砂 层 组 的 层 速 度 。 然 后 绘 制 砂 层 组 地 层厚 度 图 , 以 便 计 算 砂 层 组 中 的 纯 砂 岩 厚 度 及 其 孔隙 度 巨 ’ 〕 。波 阻 抗 值 的 计 算可 以 采 用 任 一 波 阻 抗 反 演 方 法 获 得 砂 层 组 的波 阻 抗 。 但 在 反 演 中 使 用 的 直 接 从 声 波 资 料 获得 的 低 频 分 量 , 会 使 反 演 结 果 出 现 误 差 , 因 此 需 要重 视 对 声 波 资 料 的 零 值 漂 移 和 井 径 校 正 , 并 保 证 低频 分 量 在 平 面 上 闭 合 〔 ‘ 〕 。 然 后 根 据 标 定 的 砂 层 组中 的 砂 层 拾 取 波 阻 抗 , 计 算 有 效 砂 岩 的 厚 度 , 校 正砂 岩 的 波 阻 抗 。首 先 计 算 出 钻 井 目 的 层 中 砂 层 的 平 均 波 阻 抗值 , 然 后 与 反 演 波 阻 抗 值 进 行 对 比 , 对 反 演 结 果 进行 修 正 。 设 砂 层 组 内 有 , , 层 砂 层 , 井 的 平 均 波 阻 抗为从 … 气 ,咨, … 气全 人 ,艺式 中 , 为 第 层 的 地 层 厚 度 。 反 演 波 阻 抗 的修 正 量 为△ 一 一则 校 正 后 的 砂 岩 波 阻 抗 为一 子 十 △校 正 后 , 反 演 结 果 与 钻 井 结 果 一 致 。纯 砂 岩 厚 度 的 计 算首 先 用 测 井 资 料 计 算 砂 层 组 中 的 砂 岩 厚 度 百分 比 , 即曰 任 乙 汁 云 卫 怀 正一 、 、 , 。 ,月 一 丫 入 为砂 层 组 厚 度 的 求 取根 据 层 位 标 定 得 到 的 砂 层 组 的 波 组 关 系 和 相位 关 系 , 进 行 砂 层 组 顶 、 底 界 面 地 震 波 层 位 拾 取 , 计算 砂 层 组 的 厚 度 , 即夕 一 勺△ 一图 给 出 了 砂 岩 厚 度 百 分 比 与 波 阻 抗 的 关 系 ,直 线 为 拟 合 曲 线 。然 后 计 算 纯 砂 岩 厚 度 。 通 过 图 所 示 的 砂 岩厚 度 百 分 含 量 和 砂 岩 波 阻 抗 之 间 的 关 系 , 制 成 模 版或 拟 合 成 公 式 , 计 算 任 一 层 段 砂 岩 的 厚 度 。在 建 立 砂 岩 厚 度 百 分 比 与 波 阻 抗 关 系 时 ,尽 可 能 多 的 利 用 钻 井 资 料 , 平 面 上 要 分 布 均 匀 。第 期 张 亚 敏 等 地 震 资 料 反 演 砂 岩 孔 隙 度 方 法式 中 你 为 反 演 孔 隙 度 一 竺 为 校 正 系 数 举 为必砂 层 组 岩 心 分 析 电 测 解 释 孔 隙 度 的 加 权 平 均 。必 的 表 达 式 为全一 孕一一甲八曰八,气宁 三·汕·一 的·日︶︺乙曰气马,曰、︸八曰图 砂 岩 厚 度 百 分 比 与 波 阻 抗 的 关 系在 拟 合 波 阻 抗 与 砂 岩 厚 度 百 分 比 关 系 时 , 采 用趋 势 面 拟 合 法 建 立 的 关 系 式 计 算 砂 岩 厚 度 误差 小 了 。波 阻 抗 的 泥 岩 校 正由 式 可 知 , 反 演 获 得 的 波 阻 抗 是 砂 层 组中 砂 岩 和 泥 岩 共 同 作 用 的 结 果 , 因 此 需 要 消 除 泥 岩对 波 阻 抗 的 影 响 。 由 式 得 到 砂 岩 的 波 阻抗 为爪 爪 一 、, 、用 交 汇 方 法 求 取 孔 隙 度 。 引 起 孔 隙 度 计 算误 差 的 因 素 主 要 有 ① 地 震 资 料 中 存 在 噪 声 ② 电测 资 料 砂 层 组 中 砂 、 泥 岩 薄 互 层 的 声 波 、 密 度 读 取不 准 ③ 预 测 的 有 效 砂 岩 厚 度 存 在 误 差 ④ 流 体 中水 的 速 度 随 矿 化 度 变 化 导 致 的 误 差 。 可 以 采 用 交汇 方 法 求 取 孔 隙 度 , 解 决 由 上 述 因 素 造 成 的 计 算 误差 问 题 厂 ’ 州 。由 式 建 立 波 阻 抗 与 孔 隙 度 之 间 的 关 系 , 然后 利 用 此 关 系 计 算 孔 隙 度 。 反 演 出 的 孔 隙 度 是 砂层 组 的 加 权 平 均 值 , 但 其 变 化 能 够 反 映 砂 层 组 物 性平 面 上 的 变 化 二 抓 ’ 刁 。孔 隙 度 计 算 流 程图 为 利 用 波 阻 抗 反 演 方 法 计 算 孔 隙 度 的 具体 实 现 流 程 。砂 层 组 的 波 阻 抗 和 砂 岩 总 厚 度 通 过 反 演 获得 , 泥 岩 波 阻 抗 、 的 求 取 有 以 下 方 法在 井 较 多 的 情 况 下 , 对 各 井 砂 层 组 所 有 泥岩 层 的 速 度 、 密 度 和 厚 度 进 行 加 权 平 均 , 计 算 出 各井 的 泥 岩 波 阻 抗 、 , 再 利 用 内 插 或 趋 势 面 方 法 求出 每 个 处 的 泥 岩 波 阻 抗 、在 井 较 少 的 情 况 下 , 对 各 井 砂 层 组 所 有 泥岩 层 的 速 度 、 密 度 和 厚 度 进 行 加 权 平 均 , 计 算 出 泥岩 波 阻 抗 , 对 全 区 波 阻 抗 进 行 校 正在 无 井 的 情 况 下 , 泥 岩 波 阻 抗 可 以 采 用相 邻 工 区 的 井 同 一 砂 层 组 的 泥 岩 波 阻 抗 代 替 呻 〕 。砂 层 组 平 均 孔 隙 度 的 计 算计 算 平 均 孔 隙 度 的 方 法 有 两 种利 用 校 正 过 的 砂 岩 波 阻 抗 计 算 孔 隙 度甲 , 即地地 震 资 料料料 测 井 资 料料料 地 质 资 料料测测 井 校 正正正 地 层 对 比比分分 层 数 据据合合 成 记 录录追追 踪 砂 组组顶顶 、 底 界 面面井井井井井井井井井 标 定定定 计 算 砂 岩岩岩 计 算 泥 岩岩砂砂 组 等 厚 图图图图图 波 阻 抗抗抗 波 阻 抗抗反反 演 砂 岩 厚 度度计计 算 孔 隙 度度图 孔 隙 度 计 算 流 程甲 一 、 一 一 、一 、 一 、 灯 一 应 用 实 例此 孔 隙 度 是 砂 层 组 孔 隙 度 的 加 权 平 均 , 与 实 际 孔 隙度 有 一 定 误 差 , 为 此 , 用 下 式 进 行 校 正甲 弥 万将 以 上 方 法 应 用 于 东 蹼 凹 陷 , 得 到 了 较 好 的 结果 。 图 和 图 分 别 为 对 波 阻 抗 反 演 结 果 没 有 进行 泥 岩 校 正 和 进 行 了 泥 岩 校 正 后 的 孔 隙 度 平 面 分布 图 图 上 标 示 的 数 值 为 百 分 数 。 与 井 资 料 对 比石 油 物 探 第 卷显 示 , 没 有 经 过 校 正 计 算 的 孔 隙 度 与 井 数 据 有 一 定误 差 , 经 过 校 正 消 除 了 泥 岩 影 响 后 计 算 的 孔 隙 度 与井 数 据 一 致 皿 〕 。脚 …图 未 经 泥 岩 校 正 预 测 的 孔 隙 度 平 面 分 布‘ 宜图 泥 岩 校 正 后 预 测 的 孔 隙 度 平 面 分 布结 束 语在 利 用 地 震 反 演 方 法 预 测 砂 层 组 的 孔 隙 度 时 ,通 过 消 除 砂 层 组 波 阻 抗 中 泥 岩 影 响 这 一 处 理 手 段 ,可 以 获 得 较 纯 砂 岩 波 阻 抗 , 在 此 基 础 上 计 算 得 到 的孔 隙 度 及 其 平 面 分 布 特 征 与 实 际 资 料 基 本 相 符 , 砂岩 孔 隙 度 预 测 精 度 得 到 了 提 高 。参 考 文 献张 永 刚 地 震 波 阻 抗 反 演 技 术 的 现 状 和 发 展 正 〕 石 油物 探 , ,「 〕, , 匕 匕凌 云 研 究 组 地 震 分 辨 率 极 限 问 题 的 研 究 「 石 油 地球 物 理 勘 探 , , 一云 美 厚 , 丁 伟 地 震 分 辨 率 新 认 识 巨 勘 探 地 球 物 理 进展 , ,陆 基 盂 地 震 勘 探 原 理 「 山 东 东 营 石 油 大 学 出 版社 ,朱 广 生 地 震 资 料 储 层 预 测 方 法 「 北 京 石 油 工 业出 版 社 , 一马 劲 风 , 王 学 军 , 贾 春 环 , 等 波 阻 抗 约 束 反 演 中 的 约 束方 法 研 究 石 油 物 探 , , 一鲍 祥 生 , 尹 成 , 赵 伟 , 等 储 层 预 测 的 地 震 属 性 优 选 技 术研 究 〔 石 油 物 探 , , 一宋 维 琪 , 冯 磊 测 井 约 束 下 的 地 震 属 性 二 次 规 划 反 演石 油 物 探 , , 一向 树 安 , 姜 在 兴 , 卢 圣 祥 盐 系 地 层 岩 性 油 藏 预 测 方 法研 究 〕 石 油 物 探 , ,王 西 文 , 刘 全 新 , 周 嘉 玺 , 等 精 细 储 层 预 测 技 术 在 板 南一 井 区 的 应 用 「 石 油 物 探 , , 一冯 凯 , 查 朝 阳 , 钟 德 盈 反 演 技 术 和 频 谱 成 像 技 术 在 储层 预 测 中 的 综 合 应 用 〕 石 油 物 探 , ,于 文 芹 , 邓 葆 玲 , 周 小 鹰 岩 性 指 示 曲 线 重 构 及 其 在 储层 预 测 中 的 应 用 〔 石 油 物 探 , , 一崔 炯 成 , 昊 媚 , 李 维 新 , 等 高 分 辨 率 非 线 性 地 震 波 阻 抗反 演 方 法 和 应 用 石 油 物 探 , , 一巧 王 西 文 岩 性 油 气 藏 的 储 层 预 测 及 评 价 技 术 研 究石 油 物 探 , ,凌 云 , 孙 德 胜 , 高 军 , 等 基 于 三 维 地 震 数 据 的 准 层 序 组内 沉 积 体 的 解 释 研 究 「 石 油 物 探 , ,崔 凤 林 , 勾 永 峰 , 蔡 朝 晖 用 于 火 山 岩 预 测 的 地 震 属 性提 取 及 有 效 性 分 析 方 法 研 究 「 石 油 物 探 , ,姚 逢 昌 , 甘 利 灯 地 震 反 演 的 应 用 与 限 制 「 石 油 勘 探与 开 发 , ,王 延 光 储 层 地 震 反 演 方 法 以 及 应 用 中 的 关 键 问 题 与对 策 〕 石 油 物 探 , , 一季 玉 新 , 陈 娟 , 谢 雄 举 测 井 曲 线 精 细 处 理 解 释 技 术 在复 杂 储 层 预 测 中 的 应 用 「 〕 石 油 物 探 , ,关 达 , 张 卫 华 , 管 路 平 , 等 相 控 储 层 预 测 技 术 及 其 在 大牛 地 气 田 井 区 的 应 用 「 石 油 物 探 , ,高 少 武 , 蔡 加 铭 , 赵 波 , 等 地 震 和 测 井 联 合 反 演 储 层 波阻 抗 技 术 〔 石 油 物 探 , ,编 辑 蔡 俩
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