地震反演數據體融合技術預測有效砂巖

陳志剛

(中石油東方地球物理勘探有限責任公司研究院地質研究中心，河北 涿州 072751)

陳紅霞，劉學軍

(中石油華北油田分公司第三采油廠，河北 滄州 062450)

唐建超，馬輝，孫星，郭增

(中石油東方地球物理勘探有限責任公司研究院地質研究中心，河北 涿州 072751)

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地震反演數據體融合技術預測有效砂巖

陳志剛

(中石油東方地球物理勘探有限責任公司研究院地質研究中心，河北 涿州 072751)

陳紅霞，劉學軍

(中石油華北油田分公司第三采油廠，河北 滄州 062450)

唐建超，馬輝，孫星，郭增

(中石油東方地球物理勘探有限責任公司研究院地質研究中心，河北 涿州 072751)

常規波阻抗反演分辨率低且不能在砂巖中有效區分砂巖和干層，不能滿足NP油田油氣開發的需要。通過創新攻關，提出了一種預測有效砂巖的敏感測井曲線分析方法和地震反演數據體融合技術。通過測井數據交會分析可知，自然伽馬曲線可以很好地區分砂、泥巖，密度曲線可以區分砂巖中的干層和有效砂巖，但不能區分砂、泥巖。因此利用自然伽馬曲線和密度曲線分別進行地質統計學反演，求取自然伽馬數據體和密度數據體，然后求取2種數據體的交集進行有效砂巖預測。預測結果分辨率高，效果較好，對砂、泥巖地層的油氣開發有借鑒意義。

波阻抗反演；有效砂巖；地質統計學反演

近幾年NP油田勘探開發已進入快速發展階段，目前多個勘探區塊已投入生產，產量穩步提升。隨著開發的不斷深入，儲集層的研究重點由區域研究向含油單砂體識別刻畫轉變，研究單元從油組級多套砂巖逐漸向單一小層轉變，儲集層預測要求從砂巖預測向含油水砂巖即有效砂巖預測轉變。常規波阻抗不能區分研究區主要開發層系目的層段砂巖中的有效砂巖和干砂巖，且研究區目的砂層厚度一般為2～15m，而地震主頻為18Hz，垂向地震分辨率僅能達到35m(速度2500m/s)，常規波阻抗反演無法滿足NP油田的開發要求。為此，筆者提出了一種預測有效砂巖的敏感測井曲線分析方法和地震反演數據體融合技術。

1 技術思路和原理

圖1 測井解釋綜合柱狀圖

圖2 砂巖段含油砂巖、含水砂巖、干砂巖樣點統計

地質統計學反演與常規波阻抗反演不同，波阻抗反演是以地震資料為硬約束、測井資料為軟約束進行反演，反演分辨率與地震資料相當，而地質統計學反演是以測井資料為硬約束、地震資料為軟約束進行反演，分辨率與測井資料相當，具有分辨率高的特點[1～7]。地質統計學反演的過程一般為：首先，進行常規波阻抗反演，利用波阻抗反演結果和鉆井實際統計的砂、泥巖厚度估算統計學所需要的水平和垂直方向的變差函數[8]；然后，利用統計學算法(如克里金公式或貝葉斯公式)進行地質統計隨機反演[9]，該反演過程中井點處的反演計算依賴鉆井資料，井間展布的計算依賴地震資料，得到若干個波阻抗等概率實現結果；最后，優選其中的一個實現結果通過變換進行協模擬得到最后的反演結果，協模擬的過程叫做云變換[10，11]，是通過計算波阻抗和某種曲線的關系，通過非線性的轉換完成。計算結果的物理意義依賴于測井曲線，如果是對自然伽馬測井曲線協模擬，得到的就是自然伽馬數據體，如果是利用電阻率測井曲線進行協模擬，則得到的是電阻率數據體，以此類推。

按照上述原理，只要對各種測井曲線進行分析，選擇可以區分干層和有效砂巖的測井曲線進行地質統計協模擬即可。但是由于單一曲線往往不能夠區分干層和有效砂巖，因此可以利用多種曲線進行交會分析，首先選擇可以有效區分砂、泥巖的曲線進行反演，再利用有效區分干層和有效砂巖的曲線進行反演，最后將不同的協模擬結果融合就可以得到最終的結果。

2 測井曲線交會分析

2.1 自然伽馬曲線區分砂、泥巖

眾所周知，自然伽馬曲線可以反映泥質含量的多少，因為泥巖具有吸附放射性物質的特性，而砂巖吸附放射性物質的能力較弱，因而與泥巖有明顯區別，粉砂巖和泥質砂巖介于二者之間，并隨著巖層中泥質含量的增加曲線幅度增加[12]。通過對研究區自然伽馬曲線進行研究發現，砂巖主要表現為低自然伽馬的特征(圖1)，能夠很好地區分砂、泥巖，砂巖與泥巖的自然伽馬門檻值約為78API。因此，選取自然伽馬曲線作為區分砂、泥巖的特征曲線。

2.2 密度曲線區分干層和有效砂巖

通常情況下，電阻率曲線反映地層的導電能力，富含油水的砂巖導電能力比干層砂巖要弱，油水層段的電阻率要比干砂巖層段高。密度曲線對于區分含油氣層與干砂層較為敏感，當砂巖含油氣后密度會降低，而干層的密度較高。研究區含油砂巖和含水砂巖是有效砂巖，利用研究區實際資料，在砂巖段對干層、油層、水層的自然伽馬、電阻率、密度分別進行統計(圖2)分析發現：含水砂巖的自然伽馬約為95～102API，含油砂巖的自然伽馬約為70～95API，干砂巖的自然伽馬約70～105API，與有效砂巖(含水砂巖和含油砂巖)數值范圍重疊，不能區分；含水砂巖的電阻率約為7～9Ω·m，含油砂巖的電阻率約為11～23Ω·m，而干砂巖的電阻率約為5～21Ω·m，與有效砂巖的數值范圍重疊，不能區分；含水砂巖的密度為2.4～2.48g/cm3，含油砂巖的密度為2.27～2.45g/cm3，干砂巖的密度約為2.45g/cm3，可以與有效砂巖很好地區分開來。因此，該次研究選取密度曲線作為區分干砂巖和有效砂巖的特征曲線。

3 地震反演數據體融合方法

由上述研究可知，自然伽馬曲線可以很好地區分砂巖和泥巖，門檻值為78API；密度曲線可以很好地區分砂巖中的干砂巖和有效砂巖，門檻值約為2.45g/cm3。因此，只要利用自然伽馬曲線和密度曲線分別進行地質統計學反演協模擬，得到自然伽馬數據體和密度數據體，再將2個數據體融合就可以得到有效砂巖數據體。具體融合方法是：首先，在自然伽馬數據體中將大于78API的數值全部充零，得到純砂巖自然伽馬數據體；然后，在密度數據體中將大于門檻值2.45g/cm3的干砂巖全部充零，得到泥巖與有效砂巖混合密度數據體；最后，將2個數據體結果相乘，就得到了有效砂巖的反演數據體。

4 應用效果

針對冀東油田儲集層較薄、干砂層較為發育的開發區塊，利用反演數據體融合技術發現，反演結果的精度較高，能夠滿足精細油藏描述的要求(圖3)。

圖3 常規波阻抗反演與地質統計學反演剖面對比圖

圖3(a)是一條常規地震反演剖面，該剖面存在2個明顯問題：一是垂向分辨率較低，分辨的最小厚度為35m，而開發井區目標層段最大單砂體厚度為15m，遠遠不能滿足開發生產需求；二是砂巖與泥巖的波阻抗相近，無法有效預測儲集層。

圖3(b)、(c)分別是地質統計學反演的自然伽馬數據體剖面和反演數據體融合剖面，分辨率有了明顯提高，基本與測井分辨率相當。圖3(b)基本能把砂巖與泥巖分開，即儲集層的分布預測是可靠的，同時橫縱向分辨率也得到了大幅度提高，但NP1井、NP2井鉆遇多套干砂層，說明未能與油水層有效區分。而在地質統計學反演自然伽馬數據體與密度數據體融合剖面上，有效儲集層得到進一步突出，干砂層與部分水層被有效過濾，從而實現了有效儲集層的分布預測。

5 結語

優選自然伽馬和密度曲線進行地質統計學反演數據體融合，可以識別NP油田儲集層中的含油和含水砂巖，提高了有效儲集層預測的精度。利用該方法的預測結果部署鉆探的井位，獲得了較高的成功率。由于不同地區地質條件不盡相同，因此在進行儲集層預測時，需要根據不同工區優選適合的測井曲線。

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[6]孫思敏，彭仕宓.地質統計學反演方法及其在薄層砂體預測中的應用[J].西安石油大學學報(自然科學版)，2007，22(1)：41～44.

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[12]洪有密.測井原理與綜合解釋[M].東營：中國石油大學出版社，2008.

[編輯] 龔丹

2016-01-02

國家油氣重大專項(2016ZX05029005-006)。

陳志剛(1978-)，男，高級工程師，從事地震資料解釋及油氣地質綜合研究，chenzg@bgp.com.cn。

P631.44

A

1673-1409(2016)32-0040-04

[引著格式]陳志剛，陳紅霞，劉學軍，等.地震反演數據體融合技術預測有效砂巖[J].長江大學學報(自科版),2016,13(32):40～43.