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伪波阻抗反演和频谱成像技术在琼东南盆地储层预测中的

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书书书第25卷第2期2010年4月(页码:579~584)地球物理学进展PROGRESS IN GEOPHYSICSVol.25,No.2April2010孙小芳,金振奎,赵前华.伪波阻抗反演和频谱成像技术在琼东南盆地储层预测中的应用.地球物理学进展,2010,25(2):579~584,DOI:10.3969/j.issn.10042903.2010.02.029.ApplicationofPseudowaveimpedanceinversionandspectralimagingtechniquetoreservoirpredictionintheQiongdongnanBasin.犘狉狅犵狉犲狊狊犻狀犌犲狅狆犺狔狊.(inChinese),2010,25(2):579~584,DOI:10.3969/j.issn.10042903.2010.02.029.伪波阻抗反演和频谱成像技术在琼东南盆地储层预测中的应用孙小芳1,金振奎1,赵前华2(1.中国石油大学(北京)资源与信息学院,北京102249;2.中海油服油技事业部资料解释中心,燕郊065201)摘要我国琼东南盆地深水区勘探程度低,工区内只有一口刚打到研究层段黄流组顶部的探井,针对该情况,介绍了一种在无井或少井情况下利用速度谱资料进行地震反演的方法.该方法首先利用离工区较近的井进行有井反演,然后结合有井反演过程的认识,利用速度谱资料提取伪井信息进行伪波阻抗反演,并充分利用已有的地质信息来完善无井反演的结果,最后利用频谱成像技术对反演结果进行验证.结果表明,为了获取准确的伪波阻抗数据,需要准确的速度谱数据,且在构造比较平缓、能量集中、质量较好的道集提取伪井资料,并充分利用已知地震、地质信息和频谱成像分析结果,可以减小无井反演结果的多解性.关键词伪波阻抗反演,速度谱,频谱成像,琼东南盆地,储层预测DOI:10.3969/j.issn.10042903.2010.02.029    中图分类号P631     文献标识码A     犃狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀狅犳犘狊犲狌犱狅狑犪狏犲犻犿狆犲犱犪狀犮犲犻狀狏犲狉狊犻狅狀犪狀犱狊狆犲犮狋狉犪犾犻犿犪犵犻狀犵狋犲犮犺狀犻狇狌犲狋狅狉犲狊犲狉狏狅犻狉狆狉犲犱犻犮狋犻狅狀犻狀狋犺犲犙犻狅狀犵犱狅狀犵狀犪狀犅犪狊犻狀SUNXiaofang1,JINZhenkui1,ZHAOQianhua2(1.犉犪犮狌犾狋狔狅犳犐狀犳狅狉犿犪狋犻狅狀牔犚犲狊狅狌狉犮犲犆犺犻狀犪犝狀犻狏犲狉犮犻狋狔狅犳犘犲狋狉狅犾犲狌犿,犅犲犻犼犻狀犵,102249,犆犺犻狀犪;2.犆犗犛犔狑犲犾犾狋犲犮犺,犢犪狀犼犻犪狅065201,犆犺犻狀犪)犃犫狊狋狉犪犮狋 ThedeepwaterareaoftheQiongdongnanBasinofChinaisanewexploringareawithsparsewellscontrolled,andthereisonlyonewelldrilledtothetargetoftheHuangliuhorizon.Accordingtothissituation,aseismicinversionmethodwithvelocityspectrumdataispresentedfortargetareaswithsparseornowellcontrolled.Inthemethodology,wellconstraintedinversionisdonefirstlywiththewellnearthetargetareas.Then,combinedwiththeresultofthewellconstrainedinversion,weusethepseudoacousticcurveswhichareextractedfromvelocityspectrumdatatodothepseudoacousticinversion.Andweusethegeologyinformationtoimprovethequalityofthepseudoacousticinversion.Intheend,spectrumimagingisusedtotestthepreudoinversionresult.Theresultshowsthatinordertoachieveaccuratepseudoacousticdata,precisevelocityspectrumdataisrequired.Anditisnecessarytoextractpseudowelldataintheareaofgentlestructure,energyconcentrationandgoodquality.Theambiguityofthepseudoinversioncanbereducedbyusingtheknownseismicandgeologicalinformationasmuchaspossible.犓犲狔狑狅狉犱狊 inversionofpseudowaveimpedance,velocityspectrum,spectralimaging,QiongdongnanBasin,reservoirprediction收稿日期20090916;修回日期20091126.作者简介孙小芳,女,1979年生,湖北省荆州市人,中国石油大学(北京)在读博士,主要从事储层预测方面的研究工作.(Email:zhaoqianhua0091@126.com)地球物理学进展25卷0 引言我国琼东南盆地深水区发育多种类型的储层,有多套储盖组合,具有形成大型油气田良好的石油地质条件和广阔的勘探前景[1],从国外深水勘探经验来看[2],最大的风险来自于储层预测,因此储层预测在深水石油勘探中占有重要的位置,它主要是以地震技术为基础,综合应用地震、测井、地质和分析化验等资料,定性或者是定量地预测储层在空间的展布形态和物性参数比如孔隙度、渗透率等在空间的分布特征.目前储层预测常用的方法有波阻抗反演法、频谱分析法、地震属性分析法等[3~12].其中波阻抗反演法和频谱分析法是储层预测常用且非常有效的两种方法.A.J.Berkhout和C.P.A.Wapenaar从理论分析中证实,低频、中频和高频信息的准确性决定着波阻抗反演结果的准确性,且低频信息的准确性决定着反演结果中高频信息的准确性,因此,低频信息的获取非常重要,低频信息可以从测井资料或速度谱等资料得到[13].本工区内由于没有钻达目标层的井,所以采用速度谱资料提取伪井曲线,以达到补偿低频信息的目的,然后进行伪波阻抗反演.频谱成像技术是一种不依赖于井资料,而直接对地震数据进行计算的一种方法,利用时频变换将地震资料从时间域转换到频率域,在频率域中对储集层进行解释,突破了地震资料分辨率对常规储层预测方法的限制,可以很好地确定储集层的外部几何形态和空间展布特征[14~16].它直接对地震数据进行计算,适合本区无井进行储层预测的条件.本次研究结合这两种储层预测的方法,综合反演纵向分辨率高的优点和频谱分析横向分辨率高的优点,达到对琼东南盆地进行精确储层预测的目的.1 伪波阻抗反演1.1 地震数据的重采样地震反演中初始模型的纵向分辨率受地震采样率的限制.为了能够反映出薄层信息,我们对地震数据进行了重采样,把地震偏移纯波资料按2ms重采样,虽然不增加地震资料的新信息,却为地震反演提供一个高分辨率的约束条件.1.2 伪井提取和层位标定首先把速度谱资料滤波,去掉随机速度,然后进行归一化处理,插值得到整个工区范围内的速度场,最后利用该速度场在工区范围内均匀地提取大约二十口井的速度曲线,这样保证整个工区范围都受到曲线的控制,在提取曲线时,应选择地震资料和速度谱资料能量集中、质量较好和构造平缓的道集进行提取(图1),这样保证所得出来的声波时差曲线和实际声波时差曲线吻合较好.图1 研究区速度场剖面图Fig.1 Velocityfieldprofileofthestudyarea图2 伪声波曲线合成地震记录Fig.2 Syntheticseismogramofpseudoacousticwave在有井储层反演工作中,合成记录的制作是作好储层预测的关键环节.首先结合已有的地震和地质资料提取出来的地震资料主频等信息估算一个初始子波,进行初始合成地震记录的制作和初始层位标定,然后在目的层段内提取子波,进行精细合成地震记录的制作,通过不断调整子波的相位谱、振幅谱和子波长度等参数,使得合成地震记录与井旁地震道在相位、振幅、频率等方面达到最佳匹配关系,实现对储层的精细标定.无井反演由于缺少测井资料与地震资料之间的对应关系,就得充分利用地震和地质资料所包含的信息.以邻井区域中测井资料、地震资料和地质资料匹配较好的井作为标准,选择无井区域中地质背景相似且地震资料品质较好的区域提取伪井资料,进085 2期孙小芳,等:伪波阻抗反演和频谱成像技术在琼东南盆地储层预测中的应用行合成记录的制作.合成记录制作时,应分层次按照波组、单一反射层逐一对应合成记录与井旁地震道之间的关系,精细标定每个同相轴的对应关系.提取子波时,应选择地震资料信噪比较高、井震关系匹配较好的目的层段内提取子波.图2为伪声波曲线所作合成记录曲线与地震资料和伪井资料的对应显示,波组关系对应良好.图3 过伪井波阻抗低频模型Fig.3 Lowfrequencyimpedancemodelthroughpseudowell1.3 初始模型建立伪井初始模型的建立要综合考虑沉积模式和构造形态等各种基本地质特点,建立层、层内结构及其之间的相互关系.但在建立过程中,实际上就是把横向上连续变化的地震界面信息及伪井资料,结合频谱分析的结果,通过优化按地质理论将伪井信息按照每一层段分配出各自的垂直分量及其权值,然后通过这些模型参数的合理内插,建立反映地质结构的二维地质模型,所形成的模型是地震、地质和伪井等信息的综合.图3为过伪井波阻抗低频模型.1.4 伪井约束地震反演反演采用稀疏脉冲反演方法,在储层精细标定之后,利用速度谱拟合的波阻抗趋势线和左右两条趋势约束线来控制波阻抗的变化范围和趋势,最后得到相对波阻抗值[17].根据前人地质研究成果,该地区碎屑岩储层具有相对低密度、低声波阻抗的特点.为了验证无井情况下伪波阻抗反演的的可靠性,选取了离工区较近的过井Y1的A1测线作为实验线进行有井和无井反演.对比有井和无井的反演结果,以有井反演作为验证依据,来验证无井反演的可靠性.从过井Y1的A1测线有井和无井反演结果的对比来看(图4),井Y1的储层在两种反演剖面上反映正确,符合本地区的地质特点,这也说明本地区针对二维地震资料进行无井反演工作,从技术方面来说是可行的.从无井反演的质量控制过程来看,速度谱解释质量对伪井曲线的制作影响十分显著,常规叠加速度分析主要采用相干性度量法进行速度分析,但是这种方法没有考虑到相近或干涉同相轴和其它非随机噪声的影响,而相位相关统计方法可对速度谱进行精细解释[18],在反演过程中,把用常规方法所得速度谱与采用相位相关统计方法对速度谱进行精细解释后的结果进行对比分析,发现对速度谱进行精细解释后所做出来的反演结果与有井反演结果吻合度高.2 频谱成像技术为了进一步验证反演结果的可靠性,同时也是为了找到除无井反演外有效预测储层的地震方法,在此次研究工作中采用了频谱分析技术,因为本工区目标层内无井,而频谱成像技术完全依赖于地震数据体本身,适合该区进行储层预测研究.2.1 频谱成像技术在该区块的应用频谱成像技术的理论基础是薄层反射的调谐原理[19,20].本工区地震资料的有效频带宽度为10~70Hz,我们分析调谐厚度时,从10~80Hz,以10Hz为间隔进行频率扫描,得到8个单一频率的能量体.根据已有的Y1井的储集层的研究结果,对不同频率体能量分布特征进行对比分析表明,20Hz能量体能够很好地反映本区域目的层段砂体的分布特征.因此,目的层段储层的最佳频率响应为20Hz(图5).图5 A2测线最大能量剖面Fig.5 MaximumtuningenergyprofileoflineA2由本工区速度谱资料得出的该区平均速度为3500m/s,由调谐原理可知,采用该理论在本区可分辨储层的有效厚度在12.5~87.5m范围内.据本工区邻区井的实际资料表明,该区储集层厚度大约在20~70m左右,位于频谱成像技术所能分辨的185地球物理学进展25卷有效厚度范围内,因此,在该区采用频谱成像技术处理的结果能够进行本区储集层厚度的预测.图4 过A1测线有井反演剖面和伪波阻抗反演剖面对比Fig.4 ProfilecomparisonofinversionandpseudoacousticinversionoflineA1图6 A3测线反演与频谱成像结果剖面对比图Fig.6 ProfilecomparisonofinversionandspectrumimagingoflineA3285 2期孙小芳,等:伪波阻抗反演和频谱成像技术在琼东南盆地储层预测中的应用3 反演和频谱成像预测结果与对比分析通过对频谱成像与反演结果对比分析,可以相互验证两种结果的可靠性,同时也可以找出两种结果不同之处.分析两者不同的原因,既可以使两者相互补充,给出更可靠的结果,同时也可以通过分析,验证储层的优劣性和含油气的可能性.对无井反演结果和频谱成像结果分别进行剖面对比和平面对比分析.从剖面对比图上来看(图6),频谱成像由于其无井约束的特点,横向上受模型控制具有较高的分辨率;而储层反演由于加入伪井和速度(叠加速度谱)信息,使得纵向分辨率要高于频谱成像剖面的纵向分辨率.同时,在反演建立初始地质模型的过程中,结合了频谱成像的结果,所以反演结果在横向分辨率上也有很大提高.在做平面图之前,首先要对各构造层位做精细的岩性解释.其次对靠近工区周围的几口深水探井进行井曲线分析,并对过这几口探井的地震资料进行有井反演,对反演剖面中的储层波阻抗值进行统计,分别找出此地区各个地质层位中储层的波阻抗“门槛值”,以此指导此地区的储层分布和储层厚度预测工作.图7 反演预测的储层厚度平面分布图Fig.7 Distributionofreservoirthicknessbyinversion从频谱成像和反演结果得出的储层厚度平面分布特征来看(图7和图8),储层平面分布具有一定的规律性.储层为北东向展布,基本上呈两个条带分布,据频谱成像结果得出来的储层厚度范围要稍微大于据无井反演结果得出来的厚度范围,这主要是由于无井反演得到的是波阻抗数据体,产生的条件是上下界面必须有波阻抗差,当有储层而上下界面无波阻抗差时,反演结果是无法预测的.而谱分解技术是完全以地震资料为基础的,是一种不依赖测井资料的储层反演技术,它根据调协振幅的理论,据频率和振幅的关系来确定储层的厚度.图8 频谱分析预测的储层厚度平面分布图Fig.8 Distributionofreservoirthicknessbyspectrumimaging4 结论(1)速度谱的质量直接影响到伪井曲线的质量,因此在提取伪井前必须对速度谱做精细解释.(2)在进行反演前,应结合速度谱数据和地震资料选择合适的虚拟井位置.(3)伪波阻抗反演和完全不依赖于井的频谱成像技术是针对深水地区少井无井的情况的一种很实用的技术,对于深水井少或者是还没有钻探井的新区进行储层预测具有很好的优越性.参考文献(References):[1]陶维祥,何仕斌,赵志刚,等.琼东南盆地深水区储层分布规律[J].石油实验地质,2006,28(6):554~559.TaoWX,HeSB,ZhaoZG,犲狋犪犾.ReservoirdistributionindeepwaterareaoftheQiongdongnanBasin[J].PetroleumGeology&Experiment,2006,28(6):554~559.[2]BourgeoisTM,GodfreyDG,BaileyMJ.Raceonfordeepwateracreage,3500meterdepthcapability[J].Offshore,1998,58(10):40~41[3]龚洪林,王振卿,李录明,等.应用地震分频技术预测碳酸盐岩储层[J].地球物理学进展,2008,23(1):129~135.GongHL,WangZQ,LiLM,犲狋犪犾.Predictingcarbonatereservoirbyapplyingseismicspectraldecompositiontechnique385地球物理学进展25卷[J].ProgressinGeophysics,2008,23(1):129~135.[4]肖高杰,杨长春,范兴斌,等.谱分解技术在W区河道识别中的应用[J].地球物理学进展,2008,23(2):568~572.XiaoGJ,YangCC,FanXB,犲狋犪犾.ApplicationofspectraldecompositionmethodinchannelidentifyingatWarea[J].ProgressinGeophysics,2008,23(2):568~572.[5]张超英,周小鹰,董宁.测井约束的地震反演在鄂尔多斯盆地大牛地气田中的应用[J].地球物理学进展,2004,19(4):909~917.ZhangCY,ZhouXY,DongN.SeismicinversionconstrainedbywellsintheDaniugasfieldinEerduosiBasin[J].ProgressinGeophysics,2004,19(4):909~917.[6]杨立强.测井约束地震反演综述[J].地球物理学进展,2003,18(3):530~534.YangLQ.Areviewofwelllogconstrainedseismicinversion[J].ProgressinGeophysics,2003,18(3):530~534.[7]漆立新,顾汉明,李宗杰,等.基于地震波振幅分辨塔河油田溶洞最小高度的理论探讨[J].地球物理学进展,2008,23(5):1499~1506.QiLX,GuHM,LiZJ,犲狋犪犾.TheoreticaldiscussiononresolutionofmaximumheightofcavityintheTaheoilfieldbasedonseismicamplitude[J].ProgressinGeophysics,2008,23(5):1499~1506.[8]张延玲,杨长春,贾曙光.地震属性技术的研究和应用[J].地球物理学进展,2005,20(4):1129~1133.ZhangYL,YangCC,JiaSG.Theapplicationoftheseismicattributes[J].ProgressinGeophysics,2005,20(4):1129~1133.[9]匡朝阳,高锐,史海英,等.长岭地区东北部拗陷层油气成藏特征及储层预测[J].地球物理学进展,2008,20(4):808~813.KuangZY,GaoR,ShiHY,犲狋犪犾.AccumulationcharacteristicsofoilgasundernortheasterndepressioninChanglingareaandreservoirprevision[J].ProgressinGeophysics,2008,20(4):808~813.[10]董宁,周小鹰,刘振峰,等.鄂北上古生界隐蔽气藏地震储层预测技术[J].地球物理学进展,2006,21(3):909~916.DongN,ZhouXY,LiuZF,犲狋犪犾.Theapplicationofintegratedseismicreservoirpredictioninforcastinghiddengasreservoirofupperpalaeozoicgroup,northOrdosbasin[J].ProgressinGeophysics,2006,21(3):909~916.[11]陈香朋,韩国庆,田建华,等.地震属性技术在郭局子洼陷沙二段岩性油藏描述中的应用[J].地球物理学进展,2008,23(3):846~851.ChenXP,HanGQ,TianJH,犲狋犪犾.SeismicattributeapplicationtothelithologicreservoirofEs2memberoftheGuojuzisag[J].ProgressinGeophysics,2008,23(3):846~851.[12]苏明军,王西文,何亨华,等.柴达木盆地三湖地区北斜坡岩性地层气藏形成的地质条件与预测技术研究[J].地球物理学进展,2008,23(4):1190~1198.SuMJ,WangXW,HeHH,犲狋犪犾.Thelithologicandstratigraphicgasreservoirsinthenorthslopeofthesanhuarea,Qaidambasin:astudyontheirgeneticconditionsandcharacterizationtechniques[J].ProgressinGeophysics,2008,23(4):1190~1198.[13]马劲风,王学军,谢言光,等.波阻抗反演中低频分量构建的经验与技巧[J].石油物探,2000,39(1):27~41.MaJF,WangXJ,XieYG,犲狋犪犾.Experienceandskillofconstructinglowfrequencycomponentsinimpedanceinversion[J].GeophysicalProsepctingforPetroleum,2000,39(1):27~41.[14]GregP,JamesG,JohnL.Interpretationalapplicationsofspectraldecompositioninreservoircharacterization[J].TheLeadingEdge,1999(3):353~360.[15]张亚中,赵裕辉,鲁新便,等.频谱分解技术在塔里木盆地北部TH地区碳酸盐缝洞型储层预测中的应用[J].石油地球物理勘探,2006,41(增刊):16~20,24.ZhangYZ,ZhaoYH,LuXB,犲狋犪犾.ApplicationofspectralfactorizationtechniquetopredictcarbonatefracturevuggyreservoirinTHareaofnorthernTarimbasin[J].JournalofGeophysicsandEngineering,2006,41(Supplement):16~20,24.[16]牛聪,张益明.频谱成像技术在储层厚度预测中的应用[J].石油物探,2008,47(5):494~497.NiuC,ZhangYM.Applicationofspectralimagingtechnologyinpredictingreservoirthickness[J].GeophysicalProspectingforPetroleum,2008,47(5):494~497.[17]李家宁,杨志东,李宏,等.多井约束波阻抗反演在准噶尔盆地四2区的应用[J].河南石油,2005,19(6):25~28.LiJN,YangZD,LiHong.犲狋犪犾.ApplicationofmultiwellloggingconstrainedwaveimpedanceinversiontechnologyinSi2blockinJunggarBasin[J].HenanPetroleum,2005,19(6):25~28.[18]王德利,何樵登,韩立国.相位相关统计高分辨率速度分析[J].石油地球物理勘探,2001,36(2):198~204.WangDL,HeQD,HanLG.Highresolutionvelocityanalysisbyphasecorrelationstatistics[J].OilGeophysicalProspecting,2001,36(2):198~204.[19]PeytonL,BottjerR,PartykaG.Interpretationofincisedvalleysusingnew3Dseismictechniques:acasehistoryusingspectraldecompositionandcoherency[J].TheleadingEdge,1998,17(10):1294~1298.[20]PartykaG,GridleyJ,LopezJ.Interpretationalapplicationsofspectraldecompositioninreservoircharacterization[J].TheleadingEdge,1999,18(3):353~360.485
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