復雜斷塊儲層分層反演效果分析及其應用——以Bongor盆地Mimosa油田為例

2013-10-25 06:43:44王愛霞

石油地質與工程 2013年4期

王愛霞

（中國石油長城鉆探工程公司地質研究院，遼寧盤錦 124010）

地震反演技術一直是地震勘探中的一項核心技術，其目的是用地震反射資料，反推地下的波阻抗或速度的分布，估算儲層參數，并進行儲層預測和油藏描述，為油氣勘探開發提供可靠的基礎資料。大量的應用實例表明［1－4］，地震數據的質量、地質模型的準確度、反演參數的選取精度和解釋層位及測井外推趨勢的控制等與反演結果密切相關。波阻抗反演是利用地震資料反演地層波阻抗（或速度）的地震特殊解釋技術，波阻抗與地震資料是因果關系，波阻抗具有明確的物理意義，是儲層巖性預測、油藏特征描述的確定性方法。反演提高了常規地震分辨率，并不同程度地改善了儲層參數的研究條件，它能獲得優化的數據體，提高對資源的評價能力，更好地為油田開發研究提供有利目標區。

1 區域概況及存在問題

Mimosa油田呈“紡錘狀”近東西向展布，Bonger盆地是中非裂谷系眾多盆地之一。盆地基底為前寒武系，沉積蓋層為白堊系和古近系、新近系，沉積厚度大于7000 m。盆地性質為陸內裂谷盆地，主要發育塹－壘構造、反向斷塊構造、擠壓反轉背斜構造等，構造樣式復雜。盆地劃分為兩個坳陷、一個隆起。北部坳陷進一步劃分為8個構造帶。下白堊統Ronier組和Mimosa組發現了兩套油層。研究區Mimosa組沉積時期主要發育湖泊相和辮狀河三角洲相沉積，以辮狀河三角洲前緣和半深湖亞相為主。

在實際地震資料反演過程中，由于油田面積大，構造復雜，及受地震資料限制等，波阻抗反演存在以下問題：油田兩塊三維地震資料方位角和道間距不同，無法進行連片反演，同時兩塊反演數據體無法整合到相同的波阻抗量綱；完鉆井少，有聲波時差資料的完鉆井29口，井位分布不均，平面上缺乏很好的控制；三維地震資料分辨率相對較低，主頻為25 Hz，采樣率是2 ms，且目的儲層相對較薄，儲層非均質強，砂泥巖分異性差，一般儲層厚度為1～4 m，縱向上單層預測難度很大；斷層發育，構造復雜，部分目的層段反射信噪比低，構造解釋的多解性強，難以建立精準的構造及地層模型，會影響反演的橫向預測效果；下白堊統儲層成巖史復雜，淺層和深層的絕對波阻抗差異大，整體反演會掩蓋淺層的儲層反映。

2 儲層反演方法優選及技術措施

針對Mimosa油田復雜的地質條件和儲層預測中存在的諸多問題，對儲層反演方法進行了優選［5－9］，并對相關問題提出了對應的技術措施。

采用Jason反演軟件進行疊后反演和儲層預測。在井控能力弱的區域采用InverTrace約束（稀疏脈沖反演），而在井數量相對較多時采用基于對井點統計求取地質模型的StadMod（巖性指示模擬反演）。其中InverTrace 是在精細的合成地震記錄標定的基礎上，利用地質框架作為約束，將井點的波阻抗曲線內插得到初始模型體，然后利用初始模型產生合成地震記錄道，與地震數據比較，當它們兩個之間殘差達到最小時，所得到的波阻抗體就是反演結果。其主要優點是最大限度地利用了地震信息，保證了反演結果與地震有較好的相似性和真實性。同時根據實際情況，本次反演過程中主要采用以下針對性措施。

2.1 分目的層系逐級約束多輪次反演

在兩個完整的三維工區，對Mimosa、Cailcedral及Ronier、Kubla組進行兩套反演，同時完成了以含油目的層為對象的反演，這樣突出了目標儲層的成像效果。采用了逐級增加解釋層位約束的方法，在整體反演時，采用組級地層反射界面約束；在油田區塊反演時，采用油層組和主力油層頂界面加以約束，雖然增加工作量，但提高了地質模型的精度，反演的效果會得到明顯改善。用專業測井解釋軟件對聲波測井進行了歸一化處理［10］，同時對三維地震數據進行重新加密采樣，最后加密到0.5 ms，增加逐道外推反演算法的進程，達到提高反演數據體分辨率的結果。

2.2 空變子波提取

在低頻模型創建之后，層位標定的好壞直接影響到子波的反演結果，而子波的正確性又對層位的準確標定具有重大影響，正因為它們之間的相互制約，只有通過子波反演和層位標定交互迭代獲取最佳標定和最佳子波。判斷最佳標定與最優子波的根據是使井旁實際地震記錄與合成地震記錄之間的相關具有最大的主峰值以及主峰值與次峰值之比應盡可能大。由于地震子波是非零相位，不同層段的子波是有差別的，為了使合成地震記錄波形與地震資料波形有最好的相關性，盡量減小反演的殘差。本次研究針對目的層段Mimosa組油層和Cailcedral組油層，對各井分段分別提取子波進行精細標定，構建空變子波體進行精細反演，從而解決了平均子波反演同相軸空間變化小、波形呆板、模型化重和分辨率差等問題。

2.3 建立多層約束精細地質模型

使用EarthMod模塊建立初始模型，即充分利用地震、測井和地質資料，以測井資料和地質資料為基礎，建立反映沉積體地質特征的初始模型。根據地震解釋層位和斷層，按沉積規律在大層之間內插出小層，建立地質框架結構，然后根據一定的插值方式在空間上進行測井數據沿層內插、外推，產生一個平滑、閉合的實體模型。為得到精細地質模型，需要增加大量的層位解釋，采用Natural Neighbour插值算法建立地質框架，并生成初始阻抗模型。

2.4 InverTrace中的趨勢線約束和λ值的選取技術

InverTrace主要是基于地震信息，但由于地震信息的頻帶不夠寬，為提高分辨率，高頻段可以利用井資料進行補充，為此目的層段處井的趨勢線需要做到精細。因本次解釋層段多，直接采用解釋層位結果約束編輯趨勢線，很好解決了該題，保證了趨勢約束更加細致、可靠。反射系數的稀疏和合成地震記錄與原始地震道的殘差大小決定了約束稀疏脈沖反演的結果好壞［11－12］，而這兩者又互相矛盾，即迭代次數λ值小，強調了稀疏性，反演結果細節少，分辨率低，殘差大；但是λ值如果太大，過分強調了地震殘差最小，只考慮使合成地震記錄與原始地震道吻合，結果會使更多的噪音也加到了反演結果中，同時由于忽略了反射系數的稀疏，也會忽略了波阻抗變化的低頻背景。在保證信噪比并考慮井相關的情況下，通過多次試驗確定本區所采用的Lamda值為10.6，既拓寬了反演剖面的頻譜，也保證了反演的分辨率。

3 儲層反演效果及應用

3.1 反演效果

反演資料和原始的地震資料相比，反射波形態自然，既保留了地震數據的地質內涵，同時又提高了分辨率（圖1）；分塊、分層系、多層精細地震解釋所建立的地質模型有利于提高反演的縱橫向分辨率（圖2），圖2中間為小區塊多層系約束反演成果剖面。

圖1 Mimosa油田反演試驗前后資料對比

該反演成果與井對比效果好、縱向分辨率高，橫向變化關系清楚。由圖3可以看出：Prosopis 1井鉆遇的Mimosa組油層在井點位置均可以得到準確的標定和分辨，其中88號層測井解釋砂巖厚度4 m，在剖面上形態清楚地反映出來，87號層厚度5.4 m，在反演剖面上形態更清晰。說明最高分辨率可達到分辨4 m左右的砂體。

圖2 Mimosa油田反演試驗的效果對比（中間為小區塊反演結果）

圖3 P3－PC1井聯井波阻抗反演剖面

3.2 儲層反演成果應用

測井約束反演的最終目的是為了認識儲層在空間上的分布規律。通常應用測井約束反演資料結合沉積相、地震屬性等資料繪制砂巖等厚圖，應用于井位部署以及精細的沉積相研究中，這里以Mimosa油田MⅠ3儲層為例加以說明。

通常軟件提供了多種提取阻抗數據體屬性的方法，為了對儲層的平面分布進行量化評價，先通過對測井資料的交會解釋，得出砂巖門檻值，然后以反演數據為基礎數據，在地震解釋層位的控制下，把解釋的砂巖門檻值作為約束條件，應用程序在反演的數據體上計算出砂體的樣點數；再然后由平均速度場求得每一砂層所對應的層速度；將每層的樣點數乘以對應的速度值就得到了砂體厚度數據，輸出地震預測儲層厚度的初始值；最后利用雙狐軟件重新網格化，并用測井解釋儲層厚度進行校正，得到各地層單元的儲層厚度圖。

通過比較儲層阻抗厚度圖和采用井數據進行校正了的儲層厚度圖，儲層的分布趨勢基本完全一致，說明儲層厚度圖的編制方法比較合理。