疊前彈性參數反演在鄂爾多斯Su-76區塊儲層預測中的應用

(油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室(長江大學），湖北 荊州434023）

張世榮(北京瑞碼恒杰科技有限公司，北京100101）

夏訓文(油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室(長江大學），湖北 荊州434023）

作為儲層地球物理的一項核心技術，地震反演始終是廣大地球物理工作者的研究重點。傳統疊后地震反演可以把界面型的地震資料轉換成巖層型的測井剖面，便于進行儲層預測。但是，利用疊后地震反演結果進行儲層預測要求儲層在聲波(或波阻抗）上有可以識別的特征，隨著現階段各油田勘探開發程度的不斷提高，儲層性質越來越復雜，越來越多的儲層在聲波上沒有明顯的特征。而且目前常用的基于模型的疊后測井約束反演結果受初始模型影響很大[1]，明顯不適合于橫向變化較大的復雜儲層。可見，傳統疊后地震反演不能滿足復雜儲層描述以及開發階段對地震油藏精細描述的需要。

AVO分析是利用疊前信息的一種有效途徑，但是它僅能提供與相鄰界面彈性參數差有關的信息，而非與巖石性質和流體直接相關的信息[2-3]。將AVO分析和疊后地震反演的思路有機結合的疊前地震彈性阻抗反演，既可以充分地利用疊前地震資料中振幅隨偏移距變化的信息，又可以得到直接反映地下巖層信息的資料，是目前地震研究領域的一個新方向和熱點。Connolly提出了一種與入射角有關的彈性阻抗(Elastic Impedance，EI）概念[4]，用于反演一定范圍內入射角的角道集疊加。它與利用波阻抗來處理零炮檢距地震數據一樣，彈性阻抗提供了一個統一的物理量來進行非零炮檢距地震數據的標定和反演。其保留了地震反射振幅隨入射角或偏移距的變化而變化的特征，資料完全來源于疊前數據，沒有垂直入射假設[5]，能充分利用不同入射角(或偏移距）數據及先驗的測井資料，聯合反演多種彈性參數，最終進行儲層物性及含油氣性綜合判別。彈性阻抗反演能有效地解決AVO反演中子波隨偏移距變化的問題，因此，疊前彈性阻抗反演有更高的精度，并能提供更豐富的地球物理信息。

1 疊前彈性阻抗反演方法及流程

疊前彈性阻抗反演主要包括構建角道集數據、測井資料標準化處理、角道集子波的提取和約束反演[6]等。其步驟依次如下：

1）構建角道集數據 為了使EI與地震數據相關，地震疊加首先必須由疊前偏移后的CRP道集疊加轉化為入射角角道集疊加。AVO分析與疊前地震反演的基礎都是基于Zoeppritz方程[7]，在一定角度范圍內，Zoeppritz盡管與其各種簡化公式形式不同，但精度并無太大差異，特別是小于30°的范圍內差異更小。因此，筆者采用最普遍最簡單的Zoeppritz方程的簡化公式計算出角道集數據。除此之外，還可以將疊前道集數據分別根據入射角分為3個或多個道集進行疊加，如將0～10°數據進行疊加代表5°角道集數據，10～20°數據疊加代表15°角道集數據，20～30°疊加代表25°角道集數據。

2）測井資料標準化處理 疊前彈性阻抗反演對測井資料的要求很高，且通常在一特定的研究工區，由于不同的測井時間、不同的測井儀器，以及不同的測量人員等因素都有可能導致測井資料的偏差。因此有必要對測井資料進行必要的校正和標準化處理。以消除由于測井曲線中因存在系統誤差而造成低頻分量不準確、噪聲等因素。特別是縱、橫波及密度曲線中存在的系統誤差，必須檢查異常值并進行合理編輯。對于沒有橫波測井資料的情況，需要使用經驗公式或合適的流體替代技術得到橫波信息[8]。

3）提取角道集子波 地震角度子波的提取直接影響反演的精度，只有在子波提取較精確的情況下，才能確保反演結果的高精確度，它是疊前反演的關鍵問題之一。這里筆者利用不同角度(近、中、遠）的彈性阻抗曲線與相對應的角道集地震資料進行層位標定并提取不同角道集地震資料相對應的子波。

通過構建角道集數據，測井資料標準化處理、提取角道集子波，就可以采用類似疊后波阻抗反演的方法反演得到相應的彈性阻抗，最后計算出縱波、橫波速度及泊松比等彈性參數。

根據前述疊前地震反演的理論基礎及其疊前地震反演現狀，可以制定圖1所示的疊前地震反演流程圖。其中彈性阻抗反演流程圖見圖2。彈性阻抗反演的本質即針對不同角度入射角數據的疊后反演，采用本區常用的隨機地震反演法即可得到較理想的反演效果。

圖1 疊前地震反演流程圖

圖2 彈性阻抗地震反演流程圖

2 實際應用效果及分析

為了充分利用地震信息結合測井資料來預測含氣范圍及儲層規模，加快勘探節奏，筆者對鄂爾多斯Su-76區塊區目的層進行了疊前彈性參數反演研究。前面已經分析了疊前反演需要3個(或以上）角道集數據體，這里利用自適應AVO處理技術(自適應AVO處理技術是集疊加、AVO處理、角道集提取等多項疊前預處理、處理功能于一體的AVO處理技術，通過計算機自動尋找AVO分析路徑進行自適應疊加、AVO處理、以及角道集輸出）得到3個角道集(10、20、30°）數據體。

對上面得到的不同入射角下的角道集數據分別進行彈性阻抗反演，得到各入射角下的彈性阻抗反演剖面如圖3所示，可見，其差異較明顯，其中最明顯的是頻率的差異，大角度入射(30°）反演剖面的頻率明顯降低。此外在振幅(能量）、時差等方面也存在不同程度的差異。這些差異主要是由于氣層地震反射振幅隨入射角的變化所引起的。

從反演得到的不同入射角下的彈性阻抗體出發，便可計算出縱、橫波速度和密度等基本巖性參數。最后根據各巖性參數間的相互關系，即可計算得到拉梅常數、剪切模量、泊松比等能直接反映巖性特征的參數。根據該區域前人研究結果和實際驗證均證實：在蘇里格地區利用泊松比不僅可以識別巖性，而且對含氣性也具有很好的分辨率[9-10]。因此選定泊松比為研究區儲層響應敏感屬性，圖4即通過彈性阻抗反演最終得到的該區目的層平均泊松比平面圖。將平均泊松比與已鉆井無阻流量做交匯圖(見圖5），經分析并結合蘇里格氣田劃分標準和氣井動態評價方案，取泊松比小于0．25為有利區。結合已知29口井測試無阻流量資料，預測與鉆探結果符合率為87%，能較好地指示本區地層的含氣性。據此并結合地質、鉆井等資料將該三維工區大致分為5個有利區帶(見圖4），即南部有利區、西南有利區、西北有利區、北部有利區和中部有利區。主要有利儲層集中于南部、西南和西北有利區，其儲層厚度大都超過20m。該預測結果在井上與測井解釋得到的結果對應較好，符合率較高，可信度高。

圖3 不同入射角彈性阻抗剖面

圖4 目的層平均泊松比平面分布圖

圖5 已鉆井無阻流量與平均泊松比交會圖

[1]劉百紅，李建華．測井和地震資料寬帶約束反演的應用 [J]．石油物探，2004，43（1）：76-79．

[2]蔣鴻亮，陳湛文，陳小宏．高分辨率AVO反演技術研究 [J]．地球物理學進展，2006，21（2）：478-482．

[3]李景葉，陳小宏，郝振江．多波時移地震AVO反演研究 [J]．地球物理學報，2005，48（4）：902-908．

[4]Connolly P．Elastic impedance[J]．The Leading Edge，1999，18(4）：438-452．

[5]曹孟起，王九拴，邵林海．疊前彈性波阻抗反演技術及應用 [J]．石油地球物理勘探，2006，41（3）：323-326．

[6]許升輝，馬勁風．波阻抗反演中多井條件下的子波提取方法 [J]．地球物理學進展，2003，18（4）：623-627．

[7]Zoeppritz K．On the reflection and propagation of seismic waves[J]．Gottinger Nachrichten，1919(1）：66-84．

[8]喻岳鈺，楊長春，王彥飛，等．疊前彈性阻抗反演及其在含氣儲層預測中的應用 [J]．地球物理學進展，2009，24（2）：574-580．

[9]劉衛華，高建虎，陳啟艷，等．蘇里格氣田某工區儲層預測可行性研究 [J]．巖性油氣藏，2009，21（2）：94．

[10]張盟勃，史松群，潘玉．疊前反演技術在蘇里格地區的應用 [J]．巖性油氣藏，2007，19（4）：91．