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基于正演模拟分析叠后反演预测薄储层的能力

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基于 模拟 分析 反演 预测 薄储层 能力
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基于正演模拟分析叠后反演预测薄储层的能力 赵海波 陈百军 唐晓花 李艳玲 大庆油田有限责任公司勘探开发研究院,大庆,163712 摘要: 依据大庆长垣油田北部薄互储层的地质和测井信息建立正演模型,本文采用波动方程正演模拟得到地震合成记录,基于地震合成记录分别进行确定性反演和随机反演,分析利用叠后地震信息进行储层预测的潜力。结果表明,常规叠后确定性反演对薄层的刻画能力有限,而充分利用开发阶段井网密度大的优势,采用随机反演将提高地震资料对井间薄储层的预测能力。 关 键 词 : 正演模拟;叠后反演;储层预测;薄层 of on 63712, of a of is in to if of be 引言 随着地震采集、处理和解释的不断完善发展,地震技术已经从勘探领域发展到开发纵深领域。无论在勘探还是在开发阶段,地震反演在储层预测和油藏描述中均发挥着重要作用[1从地震资料的来源对地震反演进行分类,地震反演包括叠后反演和叠前反演。常用的叠后反演有基于模型的测井约束反演、约束稀疏脉冲反演和地质统计学(随机)反演[7广泛应用的叠前反演有弹性波阻抗反演和叠前步反演(P 波阻抗和S 波阻抗联合反演)[10 目前,勘探地质目标越来越复杂,要求地震反演能够预测 3m 以上的薄储层。而在开发阶段,对储层预测的要求更加精细。对于开发井网下井间储层空间分布预测,地震反演结果的分辨率往往不能满足生产需要。为提高反演分辨率,可从两方面考虑,一是将输入的地震数据拓频,拓展地震数据的频宽,二是加入测井信息,增加高于地震频带以外的高频信息。显然,薄层(特别是小于 3m 厚度砂体)预测靠频带拓宽并不易实现,因此从测井获取的信息更需关注。 尽管现今的反演技术已经从叠后发展到叠前,但其仍面临着地震采集、处理以及反演算法等诸多因素的影响。人们仍然质疑地震反演过程能否可靠预测地震属性的垂向变化和地质体的横向空间展布。本文的目的就是要评价叠后地震反演的精度和可靠程度,分析其预测薄层的能力。本文的研究思路是,首先采用油田现场提供的地质模型进行正演模拟,然后利用正演提供的无噪音数据,开展叠后约束稀疏脉冲反演及随机反演储层预测,最后分析地震资料主频、井网密度对反演效果的影响,进而对叠后反演预测薄砂体的能力给予定量评价。 地震正演 通过地震正演模拟技术可加强对地震波在复杂介质中传播规律的认识,检验处理和解释方法技术的适用性。对于复杂地质体的波场数值模拟而言,交错网格有限差分法综合性能最好,在勘探地球物理领域有着极广泛应用。本文的地震正演采用交错网格有限差分算法,对于边界处理采用完全匹配层吸收边界条件[13, 14]。 为开展针对薄储层的反演研究,选择长垣油田萨北开发试验区为靶区,区内共发育萨尔图、葡萄花、高台子三套油层,该区属于早白垩纪中期松辽盆地北部一套大型河流三角洲沉积,目的层埋藏深度 870~1200m 左右,砂泥交互分布,非均质严重。图 1 是参考地质信息建立的模型,为试验区南部过 30 口井( 30 )的一个井排。图中红色代表砂体,层位( 间白色代表泥岩,砂体厚度为 1m~13m 不等。该模型的速度和密度信息基于本地测井曲线数据并经过了简化和平均处理,见表 1。 图 1 萨北开发试验区某井排地质剖面图,井号, 层位 表1 模型参数 油层 砂岩速度( m/s) 砂岩密度(kg/泥岩速度(m/s) 泥岩密度(kg/020 2100 2940 2300 020 2100 3045 2320 020 2100 3045 2320 020 2100 3045 2320 图 1 中的地质模型需要数值网格化用于正演模拟。本文采用底图描绘方法得到地质模型对应的数值模型,数值模型尺寸为 1150m(垂向)×8800m (横向),网格大小为 1m×演模拟采用声波方程的交错网格有限差分算法,时间精度和空间精度分别为 2 阶和 10 阶。数据采集方式为中间放炮,采样间隔为 1值模拟分别采用 45 60频 得到 45 60频的两套正演数据,为下面的反演研究提供标准数据体。 与实际野外采集的数据相比,由于不涉及静校正和去噪等环节,正演模拟的数据资料处理相对简单,主要处理步骤包括几何扩散补偿、速度分析和叠后偏移。图 2 显示了处理结果剖面,图中标出了井位处的岩性曲线。图 2 为 45频正演数据处理后的剖面,图中仅给出 局部剖面。从图中可看出,多套砂体在地震剖面仅反映出一个同相轴,显然从地震剖面直接识别薄砂体是非常困难的。标注 A 处砂体厚度为 3m(距上下砂泥界面分别为 14m 和 12m),标注 B 处砂体厚度为 1m(距上下砂泥界面分别为 10m 和 12m)。比较二者的地震响应,可估计 45况下,仅当砂体厚度大于 3m 且隔夹层较厚(四分之一个波长),地震剖面上才可直接见到单砂体的反映。 图 2 45频数据局部剖面分析,(a)b)演数据的叠后反演 约束稀疏脉冲反演 约束稀疏脉冲反演假定构造声波阻抗的反射系数序列是稀疏分布的,在阻抗趋势的约束下,用最少数目的反射系数脉冲达到合成的地震数据与观测的地震数据最佳匹配。与基于模型的测井约束反演相比,该方法对模型的依赖小,在储层预测中应用广泛。如下对 4560套正演地震数据进行约束稀疏脉冲波阻抗反演。反演过程中,用于产生地震记录的子波和井作为反演的输入,同时两套数据的反演参数一致。 图 3 不同主频数据叠后波阻抗反演结果对比,(a)据,(b)据 图 3 显示了 45 60 据的波阻抗反演结果。图中显示,45 60据的反演结果可反应砂体的分布,但细节刻画不够。从图中 A 处可看到,薄砂层组成的砂组,反演结果反映的是砂组的厚度。45 60同的是,后者反演波阻抗的数值与模型更符合,这与分辨率的提高有关。图中 B 处和 C 处(箭头所示位置)的砂体厚度分别是 6m,围岩的厚度均大于 10m。无论是 45是 60演结果能准确地预测出 B 处 6于 C 处 4m 砂体, 45况下预测出的厚度不符合,而 60况下厚度预测准确。上述分析表明,提高地震主频或拓宽地震频带可一定程度上提高储层预测精度,但面对薄互层这种复杂地质条件,利用约束稀疏脉冲反演不能精细刻画井间砂体叠置关系及其空间展布。 随机反演 常规稀疏脉冲反演的垂向分辨率受控于地震频带,只能解决较厚砂体的分布,不能解决薄储层预测问题。随机反演将地质统计模拟与地震反演有机结合,用地震作约束用随机模拟算法来实现储层预测,产生多个等概率的储层模型。由于该方法利用了井和地质条件控制波阻抗的空间展布,所以它为获取地震频宽以外的信息提供了一种有效途径。 随机反演在一定程度上补偿地震的高频信息,可提高反演结果的垂向分辨率。下面将利用序贯高斯随机反演,考察井网密度、数据主频对反演结果的影响。图 4 给出了 45 震数据在不同井数控制下的随机反演结果(60 这里没有给出) 。图 a 和图 b 对应于 19 井参与和 30 口井参与的反演结果。对于 19 口井参与的,是在模型中 30 口井的基础上进行井网密度抽稀(主要是模型中部)。图中三角形标明的井为伪井,没参与反演,作为后验井评价反演结果。可明显看到,随机反演结果能够较好的反映砂体横向展布和细节,井数增加,对预测精度的提高作用明显。 t/st/g/km/s)图 4 不同井数控制下的随机反演结果对比,(a)井,(b)井 定量分析 利用 5 口后验井(图 4 中三角形标明)对随机反演结果作定量分析,统计结果见图 5。图中列出了不同井网密度和不同频率数据反演结果的定量评价。图 5 中,钻遇率统计不考虑厚度,仅考虑后验井中砂体是否被预测到;厚度符合率按误差小于 25%统计,即单砂体预测厚度与模型厚度相差 25%以内算厚度预测准确。19 口井参与下,模型中部的井网间距为450 m~540 m ;30 口井参与下,间距为 140 m~180 m 。结果表明,井网密(井数多),预测薄层的能力和精度增强。地震资料频率提高,预测精度也相应提高,但与井网密度增加相比,提高有限。基于随机反演的储层预测,在密井网下 3m 及 3m 以上砂体预测精度较高。但在目前条件下(主频和井距),2m 以下砂体储层预测精度难以保证。 0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%1m 2m 3m >30%20%30%40%50%60%70%80%90%100%1m 2m 3m >3符合率/%图 5 波阻抗随机反演结果定量分析,(a)b)结 论 基于正演模拟提供的标准数据体,本文重点比较了约束稀疏脉冲反演和随机反演技术在储层预测方面的能力。约束稀疏脉冲反演结果的分辨率与地震数据的相当,仅能宏观刻画砂体分布范围,在上下隔夹层厚度较大时,能够识别近八分之一波长厚度的单砂体。由于测井信息的介入,随机反演可明显提高反演的垂向分辨能力,预测薄层的能力和精度均明显提高,可保证 3m 以上薄储层预测精度。在密井网条件下,薄层的横向空间分布也可准确预测。这表明,充分利用油田开发井网密度大的优势将提高地震资料对井间薄砂体预测能力。同时也应注意,盲井测试分析给出,地质模型中关键位置处测井信息缺失将会降低反演结果的预测能力。 本文模型虽然复杂,但是砂泥的弹性参数信息并不是真实情况的反映(如含有不同泥质含量的泥质砂岩的弹性参数不同),同时本文仅针对叠后反演,今后的工作应该建立符合实际储层弹性参数信息的模型,对叠前反演的储层预测潜力进行分析。 参考文献 [1], , , et in a ea 2001, 66(4): 9882], , . of in 2002, 21(4): 3803]. in of 2003, 22(5): 4064], , C, et to in A 2004, 23(4): 3785], , , et of D 2006, 47(3): 2236], B, . 3D of in 2009, 28(7): 7827]张晓玲, 钱运生. 基于模型的测井约束反演方法及应用. 勘探地球物理进展,2004,27(5):3438]王权锋, 郭科. 约束稀疏脉冲反演在储层预测中的应用. 测井技术,2008,32(1): 339] S, R, , et of to 2008, 15(1): 18710] . 1999, 18(4): 43811] 李爱山,印兴耀,张繁昌,等. 叠前 参数同步反演技术在含气储层预测中的应用. 石油物探, 2007,46(1): 6412] . to VO 2009, 28(6): 69813] 赵海波 , 王秀明, 王东 ,等 . 完全匹配层吸收边界在孔隙介质的弹性波模拟中的应用 . 地球物理学报 , 2007, 50(2): 58114] 赵海波, 王秀明. 利用时间分解的高阶交错网格有限差分法模拟声波在不相混两相流体饱和孔隙介质中的传播. 中国科学 G 辑, 2008 ,38(7):785
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