• / 8
  • 下载费用:10 下载币  

地震技术在储层预测中的应用1

关 键 词:
地震 技术 预测 中的 应用
资源描述:
1地震技术在储层预测中的应用§1 述地震反演是储层横向预测的核心技术,在油气勘探开发的不同阶段,对于不同地质条件及研究目的,地震反演方法均有一定范围的适用性和针对性。广义的地震反演包括了地震处理解释的全部内容,通常意义上的地震反演系指储层地震反演或波阻抗反演技术,与地震模式识别油气预测或神经网络预测储层参数相比,波阻抗反演具有明确的物理意义,是储层预测的一种确定性方法,这也是所谓的“电阻率反演”或“自然电位反演”到目前为止仍不能为地球物理家所真正接受的根本原因。储层地震反演于 20 世纪 70 年代后期提出,并于 20 世纪 80 年代到 90 年代得到迅速发展。最初人们将地震反演作为地震属性研究的一种手段,即所谓的波阻抗或速度属性。并且一直到现在仍有这种习惯。按这一观点,波阻抗反演应是地震属性研究中迄今为止最受重视、发展最为完善、应用效果最明显的一种属性。并且它不但具有明确的地球物理含义,而且也具有显著的地质意义上的可解释性。在过去的 30 年中,所属刊物或会议刊载地震反演方面的论文有近 200 篇之多,中文文献亦是如此。与此同时国外先后推出道积分、 v 一 1 G 一 、 n 、 多种反演软件或软件包。其中 在国内得到广泛的应用, 些软件为国内油气勘探工作做出了很大的贡献。 西地所研制的 软件将非线性方法用于储层反演中,取得了较好的效果。与此同时,地震反演的内容也从波阻抗扩展到储层物性估计、多属性综合分析等方面,在面对实际地质问题时,尽管从波动理论上没有令人信服的基础、但非线性算法所带来的实用效果似乎更为重要。 1 . 2 波阻抗反演的主要方法几乎所有的波阻抗反演软件是基于褶积模而开发的,因此波阻抗反演相应地应该满足褶积模型的基本假设前提:(1) 地震模型假设地层是水平层状介质,地震波为平面波法向入射,地震剖面为正入射剖面,并且假设地震道为地震子波与地层反射系数褶积( 2 )反射系数序列。在普通递推反演中,假设反射系数为完全随机的序列;而在稀疏脉冲反演中,假设反射系数由一系列大的反射系数叠加在高斯分布的小反射系数的 背景上构成。( 3 )地震子波。假设反射系数剖面中每一道都可以看做是地下反射率与一个零相位子波的褶积。( 4 )噪音分量。通常假设波阻抗反演输人的地震数据其振幅信息反映了地下波阻抗变化情况,地震数据 中没有多次波或绕射波的噪音分量。1 . 2 . 1 递推反演该方法通过反射系数序列递推计算地层的波阻抗。递推公式为该方法的关键是反射系数的计算,反射系数通常由地震道与子波反褶积求)(得,所以子波及第一个点的波阻抗值直接影响反演的结果。2在递推反演中,反射系数的带限严重,低频及高频分量都损失了,因此必须从井资料或速度分析结果中补充低频分量。当地震道中包含相干或随机噪声时,递推反演会使误差不断累积而失真。由于地震频宽的限制,递推反演分辨率较低(图 3 一 1 ) ,对于较厚的相对稳定的储层该方法较适用。递推反演的优点是基本不存在多解性问题,对其它资料的依赖性小,反演速度也快。稀疏脉冲反演是基于稀疏脉冲反褶积的递推反演方法,包括最大似然反褶积、 反褶积和最小熵反褶积,该方法能由地震记录直接计算反射系数,但很难得到与井吻合很好的反演结果。基于频率域反褶积与相位校正的递推反演方法回避了子波计算及反射系数欠定问题,以井旁道的反演结果与实际井的吻合度作为参数优选的依据,从而保证了反演结果的可信度和可解释性。在勘探开发评价初期只有少量探井的情况下,通过递推反演可以推测目标地质体的成因类型,确定沉积体系和沉积相,估算砂泥比及确定主力砂体展布规律等。随着井资料的不断丰富,递推反演对于进一步描述储层物性、厚度的变化仍有重要的参考价值,对于一些特殊油藏,如砾岩油藏,递推反演结果可以为储层地质建模提供很好的软约束。1 . 2 . 2 基于模型的地震反演 递推反演方法直接从地震记录中提取反射系数序列,势必会受噪音、不良的振幅保持和 地震资料带限的影响,基于模型的地震反演方法地补充了井资料中的高频信息和完整的合理低频成分,从而可以获得相对高分辨率的阻抗资料,为薄层储层预测创造条件。其基本步骤是( 1 )层位及简单构造解释; ( 2 )以井资料为基础插值初始模型 ; ( 3 )采用扰动算法不断更正模型,直至正演结果与地震记录达到最佳的吻合。图 3 一 2 是用 件反演的三角洲储层的实例,由于使用了高分辨率地震资料 (主频约 55 , 5m 左右的砂体基本能得到较可信的预测。3由于整个计算过程是以井作为参照标准的,所以又称为测井约束地震反演。也正由于加入了井的高频信息,而这些信息又是地震有效频带之外的信息,地震对这部分信息实际上是起不到约束作用的,这就导致了反演结果的多解性。这种多解性往往表现为: ( 1 )储层分布样式的多解性( 2 )不同频带范围的多解性。所以说反演结果的分辨率是不完全真实的。第四章中提出的储层相对稳定性的概念,通过储层横向变化的时距有限性来压制这种多解性当然要压制这种多解性,取得了较明显的效果。 ,必须从层位解释,初始模型的建立及子波提取等多方面共同努力。将高分辨率层序地层学方法引人基于模型的反演之中也是基于这样的考虑。1 . 3 反演新方法 1 . 3 . 1 地质统计反演和随机反演地质统计反演方法最初由 及 [ 3 ] 提出,至今尚不到 10 年时间,近几年 bo 4] 5 ]]、L ] 也讨论过地质统计反演的算法及应用实例,但总的来说,涉及这方面的文献还是很少的。其中代表性的软件为 J 我国在 1997 年左右引进 J 件, ,目前在部分油田已开始推广使用。目前所使用的地质统计反演实际上是以象元技术(相邻两值问的统计关系作为地质约束)和序贯模拟算法为基础的储层模拟方法,从反演的角度,最佳的实现仍需满足褶积模型,即地震资料的三维约束。地质统计反演的基本算法如下:( l )随机地选取一个地震道(x ,y) (2)利用地质统计方法模拟出一道的声阻抗序列 )计算 合成地震记录,并与实剩 际地震记录相比较直至最佳匹配。否则退回第 2(4)模拟下一道,直到算完所有的地震道真正体现地质统计学的是第(2)步,在生成一道波阻抗时,必须由井的数据,根据声阻抗直方图和变差函数来插值待模拟位置的数值。这时候必须考虑储层的各向异性,特别是垂直和水平方向参数变化的不一致性。垂直方向的变差函数可由井的数据归一化后统计得到,4水平方向的变差函数由地震资料的水平切片统计。井资料实际上只是作为插值的已知点出现,那么反演结果井旁道未必与井完全一致,除非已经获得了非常理想的井的合成记录。不同研究者使用地质统计反演方法的区别主要在于: ① 时间域或深度域的模型,深度域模型须在第(3)步转人时间域;② 第(2)步中使用不同的地质统计算法,如简单克里金、协克里金(综合其它资料,如地震属性) ,顺序指示克里金法或序贯高斯模拟( 等。对地震资料而言,井成为稀疏资料,若仅以井资料来统计变异函数则在表征储层非均质性时存在能力上的很大缺陷。递推反演虽然分辨率较低,但它对统计变差函数已经足够,并远远优于井的统计,因此可以从递推反演数据体中提取任意方向的变差函数从而提高反演的精度。另一方面,由地质统计方法得到的模拟地震道本身是存在显著的光滑效应,所以在第(3)步出现条件不满足时再返回第(2)步重新求取一道,实际上运算成本会大大提高。结果仍然是一个光滑模型,因此可以在光滑模型的基础上与随机反演相结合,只要随机道满足所要求的分布即可。地质统汁反演的实质也是基于地震道模型反演,只不过这种模型是通过地质统计方法计算的,并且模拟的顺序也不同于常规的地震反演方法,当然换来的也包括了计算速度的减缓。另外其特色之处在于使用地质统计方法来表征储层的非均质性,这在 是无法实现的,后者用简单线性内插来建立初始模型。所以,地质统计反演在预测陆相储层时应有其优越性。但关键的问题是描述精度有赖于变差函数的表征能力。使用多种地震属性可以弥补这一方面的不足。并且,通过不同属性与物性之间的关系,可以达到对物性分布的某种估汁,从而避开了反演的理论基础问题。图 3 一 3 用地质统计反演方法得到的阿根廷圣 · 乔治盆地的某过井剖面结果,突出显示部分为密度剖面,背景为声阻抗。在该实例中河流砂体厚度只有 l 一 15m,并且多数小于 4m , 而在反演结果中,这种层间非均质性得到了较好的反映。随机反演的基本算法与地质统计反演在实质上没有什么区别。有时甚至认为二者就是一回事,在 块中,这部分内容也没有作严格的区分。整体思路仍是用序贯指示模拟、序贯高斯协同模拟或顺序指示模拟。基本的反演过程如下:( l )用 以 法模拟每一个网格点的数值;( 2 )随机选取一个结点;( 3 )估计该结点的局部条件概率分布;( 4 )从条件概率分布中随机选取一个值;(5)计算该结点上的合成地震记录,有改善则接受;(6) 重复(2)直(5)步直到得到满足条件的合成地震记录。地质统计反演或随机反演的真正优势是它能够适当反映地层分布的一定的规律性和随机 5性,并且对这种不确定程度做出定量的评估,在反演结果的分辨率上有提高的空间。序贯协同模拟算法又可以允许建立除了波阻抗模型以外的储层地质模型,这是常规反演方法所难以实现的。从而对于提高油藏数模的历史拟合水平和储量的预测精度有重要意义。随机反演的逻辑基础是基于模型反演的多解性,而随机储层模拟的目的也正是为了弥补确定性建模中所缺乏的适当的不确定性,地震资料作为三维空间的约束条件将随机建模与随机反演技术紧密结合到一起,这也正是今后两种技术发展的一个主要趋势。从更深层次上讲,这一发展为将地震资料更好地服务于油气田的开发指出一个方向,并服务于提高采收率这一根本宗旨。 1 . 3 . 2 非线性反演目前叠后储层地震反演中普遍存在的问题有: ( l )分辨率低; ( 2 )多解性严重; ( 3 )外推预测精度低; ( 4 )多井处理的闭合问题; ( 5 )如何预测波阻抗以外的储层参数。产生这些问题的主要原因有: ( l )地震资料的带限性; ( 2 )子波提取的精度; ( 3 )褶积模型的运用性; ( 4 )反演约束条件的缺乏。针对上述问题,近年来提出的非线性反演方法避开褶积模型,而直接从地震数据中提取参数(属性) ,通过神经网络算法(主要是 映射所求的储层参数。这类方法不仅可以求波阻抗信息,还可以预测电阻率、伽马等测井曲线和孔、渗、饱等储层参数。非线性反演的基本假设是地震数据与储层参数之间具有(高度的)非线性关系,即使是像波阻抗这样具有明确物理意义的参数在这里也被看做没有任何标记的数字。通过对已知数据集训练后一旦确定了映射关系(各种阀值) ,那么所得到解就是唯一的,因此从某种程度上讲反演结果具有对方法的确定性,并且克服了分辨率的限制和闭合问题。这样该方法在井资料较少(但不可太少)的地区、薄储层问题、复杂地质条件下就具有更好的适用性。非线性反演在 块中,用 算储层参数是在常规的基于模型的反演之后进行的,这样做可以使反演波阻抗中提取的属性与预测参数之间具有相对明确的关系。然而由解释过程及模型反演的固有缺陷所带来的误差可能会影响最终结果,并且对三:工区而言,进行一次常规反演也需要较多的成本。因此直接从地震数据中提取地震属性, : 过各种属性与待预测参数之间的相关程度筛选敏感属性,采用 法预测参数要相对 便捷一些。文献「 11 ]比较了由波阻抗、积分道、瞬时相位、振幅包络等 10 种参数由多次回归和神经网络方法预测声波曲线的结果(图 3 一 4 ) , 果更为明显。当然,使用神经网络方法预测时的主要弊病是它在过分强化了训练集的预测准确性,而由此产生的映射关系对于未知的数据有时并不太适用,所以在使用的时候一定要注意对方法的检验,即准备一份用于验证结果的已知数据集。国内由西北地质研究所开发的 参数反演软件是基于信息优化等理论,采用6非线性反演技术,通过分解、提取、合成、重建等手段来预测储层参数( R 、 ρ、γ 、 ) [ 21] ,该软件目前已于胜利、玉门、江苏、新疆、四川、吉林等油田使用,取得了一定的效果。图 3 一 5 为用 演的自然电位剖面。显然在该实例中 演结果对薄储层有较好的分辨能力,但会出现砂体形态描述上的欠缺,需要精细解释方法才能加以区分。很显然,层位解释对反演结果的影响很大,对一个大的三维工区而言,层位解释结果须平滑处理才能改观反演结果的视觉效果。另外,在预测结果的可靠性上尚有待提高。作为国内独立研制的具代表性的商业化地震反演软件, 取得的进展应该是值得肯定的。另外,通过混沌理论,从迭代演化相变的观点,用指数评价解估计方法可实现地震数据到波阻抗的非线性迭代反演 〔13 ,14 〕 。总之非线性储层参数反演是一项全新的地震储层表征方法,并会在今后得到更进一步的快速发展。运算缓慢是该类方法应用过程中的一大障碍,由非线性关系的适用性导致的反演结果与实际地质目标之间的差距是降低预测能力的根本原因,并且这种误差通常是很难估计的。如果能与其它资料综合使用,其对油藏描述的作用会更大。§ 2 地震属性及其应用2 . 1 地震属性的概念及发展地震属性是对地震数据几何学、运动学、动力学或统计特征的具体测量。有关地震属性的研究及应用已有几十年的历史,从 20 世纪 60 年代的直接烃类检测、亮点技术到 70 、 80 年代在石油勘探中使用最多的基于振幅的瞬时属性,及 90 年代地震属性技术在不少方面已取得巨大的进展,尤其是经过近几年的迅速发展,地震属性已成为油藏地球物理的核心技术之一,在勘探地震与开发地震之间起到了桥梁的作用。地震属性的诞生归功于 20 世纪 60 年代末期数字化记录技术及由此而发现的亮点技术,最初的地震属性包括振幅、相位、频率、极性[1] 。多属性分析技术出现于 20 世纪 80 年中期,目的是为了同时分析多种属性。多维属性(如倾角、方位、相干)则出现于 80 年代末至 90 年代初,这一进展导致了 90 年代7的三维连续性地震属性技术的发展[ 2 一 5 ] 。1977 年地震地层学的诞生( 对地震属性技术具有十分重要的影响: ① 地震地层学能从根本上赋予地震属性以科学的涵义; ② 促使通过地震属性技术进行地震相的识别。 20 世纪 70 年代后期到 80 年代,地震地层学解释迅速发展,广泛应用。根据不整合面,划分地震相;分析地震反射特征,确定地震相类型并作岩相转换;这是地震地层学分析的基本方法。分析中使用三瞬剖面处理技术,一个复地震道,可以表示为实部和虚部,实部是地震道,虚部是地震道的希尔伯特变换。复地震道的模量称为瞬时振幅,复地震道的幅角称为瞬时相位,而瞬时频率则是复地震道幅角对时间的导数。这是三个基本瞬时属性,并由此可以导出其它许多相关的属性。这类地震属性,在过去的 20 年间使用很广泛。瞬时振幅和瞬时频率用于岩性解释,瞬时相位用于检测地层的接触关系。地震属性在应用过程中也存在一些问题,最典型的是不少地震属性的物理意义明确,但地质涵义却是模糊的。影响地震属性应用的因素是多方面的:例如多数属性与地质资料之间无法建立直接的关系[6];在属性的提取过程中,有用的信息与无用的信息混合在一起而难以区分,从而影响到属性作用的发挥。 为对地震属性的定义应出于地质方面的意义,而不是从数学的角度[3] 。这也反映了研究地震属性的真正目的是要解决油气田勘探开发过程中所遇到的地质问题。总之,地震属性技术已从单道瞬时同相轴属性发展到多道分时窗地震同相轴属性,并生成地震属性体提取属性的方法。除了传统的频谱、自相关函数、复数道分析及线性预测等方法外,分形、小波变换等方法也被用于地震属性的提取;其应用也从简单的检测振幅异常发展到流体前缘随时间变化的监测,从而丰富了地球物理技术在现代石油工业中的应用价值。如今地震属性技术在构造解释、储层表征、地震相分析、油藏流体、岩石物性、储量计算、甚至储层裂缝、油藏监测等方面均有广泛的应用,并且不乏成功实例。 2 . 2 地震属性的类型随着对地震属性研究的不断深人,可供选择的属性种类也越来越多,这一结果也必然导致地质家在选择合适的地震属性时产生疑惑。最根本的原因是,作为地球物理家通常将地震属性、数据体或图件作为最终的研究成果,如何使用这些属性似乎就应该是地质家的工作了。而使用这些属性信息的地质家们往往又缺乏对属性与地下岩石物性异常之间关系的深人理解,以及对由地震处理造成的属性增加或破坏作用缺乏正确的评估。这种属性的提取与应用之间的脱节正成为目前限制地震属性在油气勘探开发工作中发挥更大作用的一个十分关键的因素。 1997 )等详细论述了涉及同相轴属性和属性体中的瞬时地震属性的表述及适用对象[ 8 ] 。根据地震波动力学特性将地震属性分成八类:振幅、波形、频率、衰减、相位、相关、能量、比率。并依据不同的储层特征进行了地震属性归类:亮点与暗点、不整合圈闭断块、含油气异常、薄储层、地层不连续性、灰岩储层与碎屑岩储层之间的差异、构造不连续性、岩性尖灭等。这一研究对于面对不同的油藏地质条件和研究目的,合理地选择最有效的地震属性具有重要指导意义。由于地震属性近年来呈激增的趋势,对属性的分类也有不同的观点。毫无疑问,过分复杂或细致的划分与众多的属性类别一样会让人难以适从,诸如能量可以归人振幅类,相关可以归入波形类等等,这些属性从根本上可以归为四类:时问、振幅、频率、衰减(图 3 - 6 ) ,这也是地震数据的基础信息。时间属性通常可以提供有关构造方面的信息,振幅属性能够提供与地层及储层有关的信息。频率属性相对比较复杂,目前理解不一,但它更可能与储层特征有关,如含汕气性、8储层厚度等。有关衰减方面的属性目前使用较少,它有可能在指示渗透率方面有所作用。另外也可以反映裂缝性储层的某此特征。我们所使用的绝大多数地震属性是从常规的叠加和偏移二维数据体中提取的。事实上有些信息,如与方位有关的信息,会在处理的过程中受到削弱。因而有时亦应重视叠前数据的地震属性研究与应用, 析就是典型的例子。 ( 1999 )通过比较叠前、叠后地震相千性和振幅的变化发现,三维叠前时间或深度偏移成像能够大大增强地震属性的保真度,使得地质现象(如断层、河道、占岩溶)边界的成像更为清晰[ 9 ] 。
展开阅读全文
  石油文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:地震技术在储层预测中的应用1
链接地址:http://www.oilwenku.com/p-64156.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2016-2020 石油文库网站版权所有
经营许可证编号:川B2-20120048,ICP备案号:蜀ICP备11026253号-10号
收起
展开