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地震测井约束反演技术及其应用

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地震 测井 约束 反演 技术 及其 应用
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地震测井约束反演技术及其应用内容• 储层地震研究现状与困难• 地球物理技术的发展与展望• 测井约束反演• 实例– 砂砾岩储层、三角洲前缘滑塌浊积砂体、沙四段滩坝砂薄储层 、潜山储层• 结论储层地震研究现状与困难胜利油田勘探形势图胜利油田经过近 40年的勘探,已进入了高勘探程度阶段,目前,油藏类型基本由构造油气藏转入了隐蔽油气藏的勘探(主要为岩性油气藏)。“ 八五”期间,隐蔽油气藏占总探明储量的 进入“九五”以来,基本上以岩性、构造 层等隐蔽油气藏为主,平均隐蔽型油气藏探明储量占总探明储量的 八五”平均“ 九五”前四年平均1996 1997 1998 1999山东探区隐蔽油气藏占总探明储量的百分比“ 八五”期间,隐蔽油气藏占总探明储量的 进入“九五”以来,基本上以岩性、构造 层等隐蔽油气藏为主,平均隐蔽型油气藏探明储量占总探明储量的 995 1996 1997 1998 1999山东探区岩性油气藏占总探明储量的百分比据国外成熟海相盆地勘探数据,岩性油气藏占整个储量的 30%以上,而陆相断陷盆地多物源、快速堆积,岩性油气藏在资源序列中所占比例更大平均 八五”平均“ 九五”前四年平均1996 1997 1998 1999山东探区隐蔽油气藏占总探明储量的百分比“ 八五”期间,隐蔽油气藏占总探明储量的 进入“九五”以来,基本上以岩性、构造 层等隐蔽油气藏为主,平均隐蔽型油气藏探明储量占总探明储量的 995 1996 1997 1998 1999山东探区岩性油气藏占总探明储量的百分比据国外成熟海相盆地勘探数据,岩性油气藏占整个储量的 30%以上,而陆相断陷盆地多物源、快速堆积,岩性油气藏在资源序列中所占比例更大平均 营凹陷油气勘探形势图“九五 ” 期间,东营凹陷完钻各类探井 394口,钻探成功率 77%,探明石油地质储量近 2亿吨,年探明石油地质储量近 4000万吨,其中隐蔽油气藏所占比例在 70%以上。至 2001年 3月,共完钻各类探井 2512口,探井密度 相继发现了 34个油气田,累计探明石油地质储量 108t, 天然气储量 108油气探明程度达 资源发现率为 属于较高成熟探区。20002200240026002800300032001800 辛 126 133333333 辛斜 149 莱 60辛126下沙三 中沙 三上辛 126 60井东西向油藏剖面图当前勘探的突出特点 :岩性为 主导 、储量 高 发现、目标 高隐蔽油气藏埋深 大 、数量 多 、 储量规模小 、品位 低 、升级 难勘探目标及其储层特征• 复杂构造• 潜山油气藏– 潜山型的各类油气藏– 碳酸盐岩、火成岩、变质岩• 砂砾岩岩性油气藏– 近岸水下扇、扇三角洲、远岸浊积扇、滑塌冲积等类型砂砾岩体– 陡坡/斜坡带隐蔽油藏• 火成岩油气藏– 喷发相、侵入相、蚀变带• 裂缝性油气藏– 碳酸盐岩、火成岩、变质岩、碎屑岩、蚀变带• 潜山类储层– 风化、岩溶和构造作用– 裂缝、溶孔和溶洞– 储层非均质性• 砂砾岩储层– 薄互层砂岩储层– 深层砂砾岩储层– 缓坡/陡坡砂砾岩体• 火成岩类储层– 风化和蚀变• 孔、洞、缝、气泡 – 后期构造改造• 裂缝发育、改善储层连通性能• 裂缝性储层– 低孔低渗储层,特殊岩性体地震勘探面临的困难• 构造复杂(构造成像,滚动精细构造解释)– 复杂断块 /高陡构造• 储层类型复杂(成因和岩性,隐蔽岩性油气藏)– 砂砾岩储层(薄互层、斜坡带岩性尖灭、缓坡/陡坡砾岩体)– 火成岩类储层(喷发相、侵入相、蚀变带)– 潜山类储层(碳酸盐岩、火成岩、花岗岩)– 裂缝性储层(碳酸盐岩、火成岩、变质岩、碎屑岩、低孔低渗砂砾岩)• 油藏类型复杂– 构造、岩性、构造 +岩性、裂缝• 地震勘探难点– 复杂构造成像、低幅度构造、地震分辨率和信噪比低– 特殊岩性体、复杂储层、薄互层储层、油气识别– 裂缝预测、低孔低渗储层、储层非均质性预测一、地球物理勘探技术的回顾1、地震勘探技术的五次飞跃2、近二 十年来地震技术的标志性成果1、地震勘探技术的五次飞跃第一次 是 30年代由折射波法向反射波法的转变;第二次 是 50年代出现的组合与多次覆盖的地震资料野外采集技术;第三次 是 60年代出现的数字地震仪和地震资料数字处理技术;第四次 是 70年代出现的偏移归位的成像技术;第五次 是 80年代最具标志且被世人公认为具有良好地质效果和经济效益的三维地震勘探技术。2、二 十年来地震技术的标志性成果(一 ) 地震属性分析技术(二 ) 井中观测技术(三 ) 多波多分量技术(四 ) 三维地震勘探技术二、地球物理勘探技术的展望1、当今地震勘探技术发展的几大趋势2、地震勘探技术的新进展1、当今地震勘探技术发展趋势之一1)综合性 ——以地震、测井、石油工程三方研究油藏模型为例,说明综合研究的必然趋势。 20世纪 70年代,地震、测井、石油工程三方各自为阵,互相没有多少联系; 80年代开始地震和测井相互联系、结合,发挥各自的优势和长处,共同研究油藏模型,并取得很好的地质效果; 90年代,随着油气工程难度的增加,三方不约而同地走联合之路,加上计算机技术和地质规律的指导,开始实现油藏模型的立体、动态模拟。1、当今地震勘探技术发展趋势之一地震、测井、石油工程三方进行油藏模型综合研究的推荐方式是 :由地质和测井资料建立初始油藏模型 用三维地震信息和解释成果 ,按一定的理论进行地球物理反演 ,得到第一次改进后的模型 利用钻采资料 ,如压力梯度、含油气饱和度等 ,分别做反演 ,得到相应的精细模型 …, 随着油藏开采年度的增加和新资料的积累 ,反演过程不断进行 ,使新资料与新模型基本吻合 ,输出最终油藏模型。地震测井和地质资料综合研究流程地震数据体测井资料地质资料地震属性分析 测井资料分析 岩性描述及实验室分析沿层地震属性参数岩石参数、孔渗饱等储层参数 岩石参数、孔渗饱等储层参数储集层描述储集层模型通过模拟等手段得到储集层特性的定量描述参数正演理论剖面比较 修改 偏移地震剖面 已知的地质、测井资料 地震属性分析 , 形成特征 建立预测模型 , 如岩性 , 含油 参数向量空间 气性 , 孔隙度等 选取并组成最佳参数矩阵 建立地质参数与地震参数的 关系 , 形成 样本数据空间 信号检测与估计 模式识别 以剖面或平面图方式输出地质结论 地球物理参数综合处理流程图2、当今地震勘探技术发展趋势之二2)经济效益性 ——以美国 明新技术开发和应用的经济效益性。下图给出了该公司对世界天然气年产量的预测与新技术填补量的关系。图中表明,如果技术停留在 1993年的水平上,天然气产量将下降,价格就要上涨,用户可能寻求其它能源来发电;若还用天然气发电且电价低于煤或其它经济能源,则必须补充图中阴影部分的天然气产量。看 2010年,相对 1993年要多产 7× 1012之为“技术填补量”,但由于天然气产量的递减,实际上 2010年应多产 1012例说明,到 2010年,天然气产量中的 40%来源于新技术的开发和应用。经济效益性还体现在降低生产成本,缩短生产或工作周期。世界天然气年产量的预测与新技术填补量的关系图2、当今地震勘探技术发展趋势之二今地震勘探技术发展趋势之三3)勘探开发并重 ——勘探的目的是寻找可开采的石油储量,开发则是对探明储量有计划地开采使用。地球物理技术用于开发工程表现在下列诸方面:( 1)有效地进行油藏管理;( 2)实现油藏精细描述;( 3)提高采收率( ( 4)寻找剩余油;( 5)最佳钻井方向的确定等。围绕上述问题,近几年兴起了“开发地震”或“油藏地球物理学”。2、地震勘探技术的新进展(一 ) 高分辨率地震勘探技术(二 ) 时间推移地震技术(三 ) 叠前深度偏移技术(四 ) 三维可视化显示技术(五 ) 地震反演技术多井约束反演及其在勘探开发中的应用反演基本原理多井约束反演应用实例介绍反演流程及技术概 述 地震资料中包含着丰富的地质信息 , 如构造 、 地层岩性 、 物性或含油气性等等 。 众多的信息有时因为地震勘探分辨率的限制而分辨不出薄层内的地质信息 。 经过地震反演 , 既可以提高地震资料的分辨率 , 又可以把界面型地震资料转换为岩层型的类似于测井资料的信息 , 使其直接与钻井 、 测井资料对比 , 实现以岩层为单元的地质解释 , 充分发挥地震资料具有良好的平面和空间控制作用的优势 , 达到油藏精细描述之目的 。合成声波测井把界面型地震剖面变成了岩层型剖面a-楔状砾岩体b-地震剖面c-合成声波测井剖面常规地震资料是地层波阻抗差异的函数,反映了岩层界面的起伏变化,长期以来用于研究地层的几何形态,在构造油藏勘探中发挥了巨大作用。随着油气勘探程度的不断深入和勘探、开发成本的急剧上升,推动了地震技术从构造研究深入到储层评价,从勘探向开发延伸。常规地震剖面的缺点油气田开发的所有工作都是针对储层进行的。而地震勘探长期以来只是利用岩层的声学特征确定岩性分界面。这就是地震与油田地质的结合发生困难。为了使地震资料能与钻井资料直接连接对比,就是把常规的界面型反射剖面转换成岩层型测井剖面,把地震资料变成可于钻井直接对比的形式。实现这种转换的计算机处理技术就是地震反演技术。 目前比较成熟的方法技术包括波阻抗反演、地层岩性反演、储层参数反演等。地震测井约束反演技术的诞生波阻抗反演理论概述• 基于波动方程的反演方法 以 其它反演方法包括特征线类反演、射线类反演、 τ些方法的共同特点是计算量大,对噪音敏感。• 基于褶积模型的反演方法 以 利用井旁地震道与测井速度、密度资料得到地震子波和反子波,再以褶积模型为基础外推反射系数序列,经测井标定后求出整个剖面的波阻抗值或速度值,至今仌得到广泛应用。这种方法计算量小,运算速度快,在储层描述中见到了较好的效果。根据其方法的特点,这类方法又可分为三类: (1)直接反演,如 积分等 ;(2)稀疏脉冲法,如最小熵反褶积方法等; (3)以模型为基础的方法 ,如 井约束反演,即波阻抗约束反演技术,是目前用于隐蔽岩性油藏描述的有效物探技术,它是一种基于模型的迭后振幅反演,其核心在于用钻井刻度地震,把常规的界面型反射剖面经过处理转换成岩层型的伪测井剖面,从而可实现地震资料与钻井资料的直接对比。由于利用了地震剖面所过井位的声波测井资料与地震层位解释结果作为约束条件,正、反演结合迭代求取波阻抗,大幅度拓宽了地震资料的频带,提高了地震剖面的视分辨率。反演定义ρi+1νi+1 (ρi+1νi+1 +ρ反演基本原理子波 反射系数 实际地震道* =地震反演问题就是从已知的一个地震道同时求解子波和反射系数,子波通常从井旁地震道提取,于是求出了反射系数。反演就是估算一个子波的逆 ―― 反子波 , 用子波与地震道进行褶积运算 , 通常称为反褶积 , 从而得到反射系数 。 然后把反射系数代入由公式ρi+1νi+1 (ρi+1νi+1 +ρ出的递推公式ρi+1νi+1=ρ1+(1便可计算出每一层的波阻抗 , 这就实现了界面型反射剖面向岩层型剖面的转换 。 利用著名的 = 阻抗中分离出速度和密度:ν= ν)ν)多井约束反演及其在勘探开发中的应用反演基本原理多井约束反演应用实例介绍反演流程及技术地震资料层位标定层位解释控制层位速度分析初始模型约束反演成果输出测井资料环境校正合成地震记录地震子波测井约束地震反演处理流程图二 、测井和地震资料的整理• 1、测井资料的深时转换-取地震采样率以内所有测井样点的层速度值或密度值的算术平均值作为对应的输出值。利用波阻抗和垂直入射时反射系数的计算公式求得与地震记录具有相同标度和采样率的波阻抗和反射系数曲线。• 2、抽取井旁道和井旁道波阻抗资料的漂移校正。• 3、制作合成记录: 1) 利用平滑滤波的方法,提取地震记录振幅谱 的长周期振荡成分,这是一条表征其总趋势的光滑曲线 a; 2) 利用曲线 a,对测井反射系数 做频率域的滤波; 3) 反变换到时间域,可得到 合成地 震 记录。第一章 测井和地震资料的整理 图 2 5 提取的井 T D 5 9 井旁地震子波图 2 6 井 T D 5 9 井旁地震道 (上)和合成地震图图 (下)比图提取的井旁地震子波和合成地震记录第 二章、地震子波的提取一、影响地震子波的因素和地震子波提取的难点二、井旁道地震子波的精确提取三、无井道地震子波的求取和子波剖面的建立一、影响地震子波的因素和地震子波提取的难点1、影响地震子波的因素包括 :震源的影响,如震源的种类、组合效果、虚反射、受激发介质性质的影响等; 与地层吸收有关的因素,如地层的非弹性吸收、多次反射的影响等; 与记录系统有关的因素,如检波器的种类、组合效应、记录仪器的系统响应等; 与处理滤波有关的因素,如带通滤波、动校正拉伸畸变、叠加和偏移的滤波响应等。建立的空变子波剖面•2、 地震子波提取的难点 :系统子波 ( 即叠偏剖面上所能反映出来的子波 ) 不仅是随时间变化的 , 而且也是随空间变化的 。旁道地震子波的精确提取1、子波提取最普通的最小平方算法;2、考虑截断效应的最小平方算法;3、子波提取中直流分量的消除;4、同时考虑截断效应和直流分量的精确最小平方算法三、无井道地震子波的求取和子波剖面的建立• 1、 振幅谱的求取 —谱模拟法 , 即地震记录的带限性主要是由于子波的带限性而造成的 , 子波的振幅谱通常是光滑且具有一定的规律性 , 据此利用某一类型的曲线将子波的振幅谱近似地拟合出来 。• 2、 相位谱的求取 —展开相位谱法 , 即利用展开相位谱井间具有良好相似性来内插井间地震道对应子波的展开相位谱 。• 3、 子波提取和子波剖面的建立 -同一测线 有多口井时 , 使用模拟的振幅谱和内插的相位谱合成空变的子波剖面;只有一口井时 , 使用相同的相位谱和空变的振幅谱 , 建立空变的子波剖面 , 用于反演之中。子波剖面第三章 测井约束地震波阻抗反演一 、 波阻抗反演方法及分析二 、 波阻抗反演过程中的约束条件三 、 初始模型的建立反演软件的类型目前 , 出现了美国的 法国的俄罗斯的 加拿大的 国内的许多院校 、 生产单位也开发和研制了类似的软件 。 我们现有的测井约束地震反演软件系统有:加拿大的 丹麦的 兰的 用的主要技术多井约束反演应用的主要技术 一 、 测井曲线的分析二 、 测井曲线的编辑三 、 井间均衡四、合成记录的标定反演前的基础工作测井曲线的研究是测井储层研究的窗口, 对反演来说 , 测井储层参数的研究必须以测井曲线特征作为第一手资料 , 对地震进行 “ 标定 ” , 由已知推未知 , 从而达到“ 由点到面 , 由面到体 ” 的预测目的 。 测井曲线的分析 , 首先要从关键井的优选入手 , 了解研究区的地质情况 , 反演所要解决的主要地质问题 , 才能有效地指导全区测井曲线标准化处理 。测井曲线的分析井曲线的编辑未编辑前的合成记录编辑曲线后的合成记录由于测井仪器不同、测井时间不同、井身结构不同、井眼泥浆性质等因素会带来刻度不一致的问题,造成部分井声波曲线值偏大或偏小。若不进行校正,则会对下一步井趋势线的求取造成偏差,影响到反演的质量。同时,也会给解释带来误区。测井曲线的校正测井曲线标准化主要包括两步:1、对原始数据进行检查,对所有曲线的目的层段上存在的异常点进行剔除。2、将不同井曲线按统一目的层段将曲线基值校成一致。 整条曲线的变化频率也很快 , 能够比较准确 , 细致地反映地下岩性的速度变化 。 但是用声波曲线划分地层通常比较困难 。 自然电位曲线频率相对较低, 但对砂泥岩非常敏感 , 用来划分砂泥岩地层比较直观准确 , 它的缺点是频率低 , 不够细致 。 采用自然电位 , 电阻率 、 层速度曲线、 地震合成记录以及地震道等进行综合对比标定并将等时的深度序列同时显示在合成记录上 , 其效果较好 。多元标定多井约束反演及其在勘探开发中的应用反演基本原理多井约束反演应用实例介绍反演流程及技术1、子波估算2、初始阻抗模型的产生3、三维建模的实现4、约束条件的选择5、噪音的去除反演的几个关键点地震子波是一个关键的因素,因此有效地提取地震子波,尽量符合目的层的地质情况,将直接关系到地震反演的多解性和分辨能力。537008波的反演结果1、子波估算2、初始阻抗模型的产生3、三维建模的实现4、约束条件的选择5、噪音的去除反演的几个关键点地下沉积体的空间接触关系是十分复杂的,计算机无法一次确定各个层位之间的拓扑关系,因此建立地质框架是通过地质框架结构表按沉积体的沉积顺序,从下往上逐层定义各层与其他层的接触关系(可以是整合、断层、上超、底超、削截、河道等)。当遇到断层时,为了合理的封闭层位,必须要单独处理,这样得到的地质框架模型才是一个平滑闭合的层模型 。 地质框架结构的建立地震资料层位标定断面解释控制层位解释测井资料标准化处理小层内插外推建立波阻抗模型不正确的层位解释示意图修正解释结果后的阻抗模型解释精度达到 25m× 25 给我们提供了三种井内插模式:即反距离加权、本地加权和三角加权。加权法的选择不应单纯考虑井间距离,同时应考虑地下地层的变化规律。通常对于井网密集、岩性变化快的地区采用本地加权法,对于岩性变化不大的地区采用反距离加权法;对于开发井较多的地区选用三角加权法。内插模式的确立反距离加权本地加权1、子波估算2、初始阻抗模型的产生3、三维建模的实现4、约束条件的选择5、噪音的去除反演的几个关键点未加断层的地质模型1、子波估算2、初始阻抗模型的产生3、三维建模的实现4、约束条件的选择5、噪音的去除反演的几个关键点反演提高分辨率的途径测井波阻抗模型与地震绝对波阻抗合并滤波器测井波阻抗模型与地震绝对波阻抗合并滤波器宽蘋反演后频谱 宽蘋反演前频谱1、子波估算2、初始阻抗模型的产生3、三维建模的实现4、约束条件的选择5、噪音的去除反演的几个关键点噪音去除的方法• 道限制法• 趋势限制法去噪前的反演剖面去噪后的反演剖面
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