聲波曲線重構技術在儲層預測中的應用

朱國軍

(中國地震局 地球物理勘探中心，鄭州 450002)

聲波曲線重構技術在儲層預測中的應用

朱國軍

(中國地震局 地球物理勘探中心，鄭州 450002)

在儲層預測研究中，當儲層與泥巖波阻抗差異不明顯時，常規地震反演方法不能有效預測儲層，無法滿足精細儲層預測的要求。針對南海M油田儲層預測實例，通過分析測井曲線儲層識別能力，優選了對巖性識別能力較好的密度曲線，以巖石物理學理論為指導將密度曲線重構成聲波曲線，提高了聲波曲線的巖性敏感度。反演結果表明，重構聲波反演方法在巖性識別能力、儲層預測精度上有較大提高，能夠滿足油田精細開發的要求。

曲線重構； 測井約束反演； 儲層預測； Gardner公式

0 引言

地震反演技術是儲層預測的核心技術之一[1]，如何充分利用各種測井曲線提高地震反演結果的分辨率和精度，一直是油氣勘探開發研究的重點方向，在地震地質標定和波阻抗反演中聲波測井曲線起著非常重要的作用。然而，受井內環境、地層壓實等多種因素地影響，有時聲波曲線不能很好地反映地層巖性變化，造成測井曲線與地震剖面匹配較差，波阻抗反演結果不能有效地區分巖性、預測儲層分布的情況。同時，有些測井曲線受外界因素影響較小，對巖性的識別能力較高(如自然電位、自然伽馬、密度等曲線)，但是這些曲線不能直接用于地震反演、預測儲層。特征曲線重構技術[2]是針對這一特定地質情況，以巖石物理理論為基礎，將對巖性響應明顯的測井曲線重構成與聲波曲線具有相同量綱的曲線，使其既能反映地下介質的速度和波阻抗特征，又能體現地下巖性的差異，從而建立起儲層特征與地震資料間更直接的關系。曲線重構技術經過多年地發展，在油氣儲層預測、構造找煤等領域發揮著越來越重要的作用，已經成為提高儲層預測精度的常用方法[3-5]。

聲波曲線重構是將常規測井曲線中對巖性識別能力較強的曲線，通過數學工具擬合聲波曲線，使之與聲波曲線建立相關性。重構聲波曲線將反映地層巖性變化的非聲波曲線信息融合到聲波曲線中，約束反演過程，提高了反演結果的準確性和分辨率[6-7]。常用的重構技術有4種[8-9]：①常規測井曲線的曲線校正，該方法僅對聲波曲線受干擾的異常值進行校正；②經驗公式或統計擬合，該方法采用經驗公式進行聲波曲線的計算，或者根據兩曲線交匯圖擬合曲線關系求取聲波曲線(如Gardner公式用密度求取聲波曲線、Faust公式用電阻率求取聲波曲線等)；③信息統計加權，該方法將自然伽馬、自然電位、密度、電阻率等曲線按給定的權值加入到聲波曲線中，以突出重構聲波曲線的巖性反應；④基于小波變換的重構技術，將多種測井數據進行標準化處理后進行小波變化，按分辨率的大小對不同頻段進行區域特征選擇，最后反變換求取重構聲波曲線。

不同地區地質資料有很大差異，因此重構曲線的選取方法需要根據研究區實際情況判斷。通過對研究區實際測井資料分析認為，密度曲線能夠較好地識別研究區儲層與泥巖層，并且與聲波曲線具有較好相關性。為了提高重構曲線的巖性識別能力，筆者采用Gardner經驗公式，將密度曲線重構成聲波曲線。反演結果表明，該方法能夠提高反演結果的巖性識別能力和儲層預測精度。

1 聲波曲線的重構

1.1 研究區概況

研究區位于古珠江入海口的M油田，區內物源充足，地層沉積平穩，構造呈NE-SW向。前期勘探認為該區域是一個富生烴洼陷，油源充足，主要目的層段具有較好的儲蓋組合，區內探井鉆遇多套油層證實了M油田具有良好的勘探開發前景。研究發現，研究區聲波曲線不能很好地反映巖性變化，儲層預測困難較大，為了提高儲層預測精度,需要重構聲波測井曲線。

1.2 測井曲線標準化

受泥漿、地層壓力、溫度等不同地質條件地影響，不同測量儀器的型號、刻度、操作方法不一致及不同測量時間等原因地影響，測井曲線有一定程度的不一致性，嚴重影響測井解釋和地震反演結果。因此，必須選取一個標準層位對測井曲線進行環境校正、歸一化及標準化處理，使研究區不同曲線采用相同的解釋標準[10]。

1.3 測井曲線敏感性分析

研究區目的層主要巖性為砂巖和泥巖，測井資料綜合解釋結果為砂巖儲集層(油層、油水同層、含油水層、水層、干層)和泥巖層。

圖1 (a)的聲波曲線分布范圍在200 μs/m ～400 μs/m之間，無法有效區分巖性；由圖1(a)可以看出,伽馬曲線巖性識別能力較強，當伽馬值gr<90 gAPI時基本為砂巖，伽馬值gr>90 gAPI時基本為泥巖。由圖1(b)可以看，出密度曲線基本能識別巖性，當密度<2.35 g/cm3時主要是砂巖，密度>2.35 g/cm3時主要是泥巖。由圖1(c)可以看出，由于聲波曲線無法明顯區分巖性，波阻抗曲線也無法區分巖性；由圖1(d)可以看出,兩曲線具有較好的正相關。

綜上分析，聲波曲線和波阻抗曲線不能夠有效地識別砂巖儲集層和泥巖層，伽馬曲線和密度曲線則能夠較好地識別儲層，整體表現為砂巖區低伽馬、低密度，泥巖區表現為高伽馬、高密度；聲波曲線與密度曲線具有較好的正相關性、與伽馬曲線無明顯相關性。因此，為提高聲波曲線的巖性識別能力，認為本研究區采用識別巖性較好的密度曲線重構聲波曲線,具有較好的可行性。

圖1 測井曲線交匯圖Fig.1 Intersection graph of well logging curve(a)聲波曲線與伽馬曲線交匯圖；(b)密度曲線與伽馬曲線交匯圖； (c)波阻抗曲線與伽馬曲線交匯圖；(d)聲波曲線與密度曲線交匯圖

1.4 聲波曲線的重構

研究區測井曲線敏感性分析認為，密度曲線能夠較清楚地反映目的層巖性特征，且與聲波時差曲線具有正相關性，因此，采用密度曲線重構。參與聲波曲線重構的曲線只有密度曲線，結合常用曲線重構技術[9]，筆者選取巖石物理中的經典Gardner公式[11-13]求取重構聲波曲線，Gardner公式為式(1)。

(1)

式中：ρ為地層巖石密度(g/cm3)；Vp是地層縱波速度(m/s)；α、β為地層特征參數，其默認值α=0.31、β=0.25。式(1)可以推導出縱波速度求取公式為式(2)。

Vp=(ρ/α)-β

(2)

對比圖1(a)和圖2(a)可以看出，密度重構的聲波曲線具有了密度曲線的特征，重構曲線明顯提高了對巖性地識別能力；對比圖1(c)和圖2(b)可以看出，重構聲波曲線求取的波阻抗曲線能夠較好地區分砂巖儲集層和泥巖層。從圖2上可以看出：砂巖儲集層的重構波阻抗值基本小于7 800g/cm3·m/s、伽馬值小于90gAPI，反之為泥巖層。因此，用重構聲波曲線進行約束反演，反演結果可以有效識別巖性，能夠提高儲層預測精度。

圖2 重構曲線與伽馬曲線交匯圖Fig.2 Intersection graph of reconstructed curve and gamma curve(a)重構聲波曲線與伽馬曲線交匯圖；(b) 重構波阻抗曲線與伽馬曲線交匯圖

1.5 重構曲線合成地震記錄標定

合成地震記錄標定是連接地震資料和鉆井資料的橋梁，通過標定可以賦予地震同相軸相應的地質含義。圖3是重構聲波曲線合成地震記錄標定，從圖3上可以看出，合成地震記錄與井旁地震道有較好的對應性，證明重構聲波曲線的合成地震記錄能夠較好反映地下反射波波組特征，可用于地震反演約束反演結果，使反演結果較好地反映儲層分布情況，提高反演結果的儲層識別能力。

圖3 合成地震記錄的標定Fig.3 The calibration of synthetic seismogram

2 重構曲線測井約束反演

測井曲線約束地震反演是基于模型的測井約束反演方法，以測井波阻抗數據為基礎，以地震解釋層位和斷層為控制條件，以井點為基礎向外推構建原始波阻抗模型。在模型約束反演過程中，通過反復迭代修正波阻抗模型參數，直到模型合成的地震記錄與實際地震資料匹配最佳[14]，此時的波阻抗模型即為測井約束反演結果。重構聲波曲線約束反演最大優點是以已知地質和測井資料為約束，拓寬了反演波阻抗資料的縱向分辨率，為反演提供了一個合理的初始波阻抗模型，能夠減少反演結果的多解性，從而提高儲層預測的準確度和精度。

圖4 過A、B井的連井反演剖面Fig.4 The well inversion profile of well A and B

圖4是用重構聲波曲線進行測井約束地震反演的連井剖面，A、B兩井均參與反演。根據圖2分析結果可知，波阻抗值<7 800g/cm3·m/s時主要是砂巖儲集層；波阻抗值>7 800g/cm3·m/s主要是泥巖層。連井反演剖面與井上巖性解釋結果吻合度很高，10m以上巖層與測井解釋結果基本吻合，2m～5m巖層基本能夠識別，與測井解釋結果吻合度達80 %。

重構聲波曲線約束地震反演方法是基于模型的反演，受測井資料縱向高分辨率的約束，反演結果的準確率和縱向分辨率有了明顯提高，能夠識別小于5m的薄層砂巖，而且儲層的橫向連續性十分清楚，有利于砂體的橫向追蹤和預測，能夠滿足儲層精細預測的要求。

3 儲層預測

重構波阻抗砂巖儲集層與泥巖層的門檻值約為7 800g/cm3·m/s，用構造解釋層位及波阻抗門檻值控制，可以追蹤出反演波阻抗體沿構造解釋層的砂巖展布范圍、砂巖頂底部構造深度，從而計算出砂體厚度[15]，預測研究區砂體發育及有利儲集空間分布情況。圖5是某砂層砂體預測展布圖，從圖5可以看出，研究區東南區域砂體發育、西北區域砂體不發育，結合砂體頂部構造等值線可以進一步預測有利儲集區的含油氣性，為指導油氣藏地精細開發提供借鑒。

4 結論

在實際地震勘探中，聲波曲線不能較好地反映巖性變化，為提高波阻抗反演結果的分辨率和準確性，可采用聲波曲線重構方法。

1)南海M油田密度曲線對巖性響應敏感、與聲波曲線正相關，密度曲線重構的聲波曲線提高了巖性識別能力。

2)重構聲波曲線反演結果與井震資料吻合度好，突破了傳統地震資料的分辨率，提高了儲層預測的精度。

3)重構聲波約束反演結果巖性邊界清晰、連續性好，有利于砂體的橫向追蹤和預測，在實際儲層預測中具有一定的實用性。

[1] 姚逢昌，甘利燈. 地震反演的應用與限制[J].石油勘探與開發，2000,27(2): 53-56.YAOFC,GANLD.Applicationandrestrictionofseismicinversion[J].Petroleumexplorationanddevelopmen,2000,27(2):53-56.(InChinese)

[2] 崔健，張星.曲線重構反演在儲層預測研究中的應用[J].大慶石油地質與開發，2008，27(3):133-135．CUIJ,ZHANGX.Applicationofcurverebuildinversioninreservoirpredication[J].PetroleumGeology&OilfieldDevelopmentinDaqing, 2008,27(3):133-135. (InChinese)

[3] 黃凱，陳建波，呂坐彬，等. 擬聲波曲線重構反演在裂縫性變質巖潛山儲層預測中的應用[J]. 重慶科技學院學報(自然科學版)，2015,17(1):57-61.HUANGK,CHENJB,LVZB,etal.Applicationofpseudo-acousticcurverebuildinginreservoirpredicationoffracturedmetamorphicburiedhill[J].JournalofChongqingUniversityofScienceandTechnology(NaturalSciencesEdition), 2015,17(1):57-61. (InChinese)

[4] 張星，錢詩友，裴然.曲線重構技術在富安次凹阜三段儲層預測中的運用[J].復雜油氣藏，2016,9(1):12-14.ZHANGX,QIANSY,PEIR.ApplicationofcurvereconstructionforreservoirpredictioninFu3sectionofFuanSag[J].Complexhydrocarbonreservoirs, 2016,9(1):12-14. (InChinese)

[5] 王好龍，董守華，趙帥，等. 多曲線聲波重構技術在構造煤識別中的應用研究[J]. 煤炭技術，2015,34(6):106-108.WANGHL,DONGSH,ZHAOS,etal.Studyofidentifyingtectoniccoalwithwelllogsreconstruction[J].Caoltechnology,2015.34(6):106-108. (InChinese)

[6] 魏文希，師素珍，孫超，等. 擬聲波反演技術在識別煤層頂底板砂泥巖中的應用[J]. 物探與化探，2016，40(1):220-224.WEIWX,SHISZ,SUNC,etal.Applicationofpseudo-acousticinversiontechniqueinidentifyingsandstoneandmudstoneofcoalseamroofandfloor[J].GeophysicalandGeochemicalExploration, 2016,40(1):220-224. (InChinese)

[7] 盧偉. 聲波曲線重構反演技術在霍多莫爾地區儲層預測中的應用[J]. 油氣藏評價與開發，2012，2(6):10-13.LUW.ApplicationofacousticcurvesreconstructioninversiontechnologyofpredictingreservoirinHuoduomoerarea[J].Reservoirevaluationanddevelopment, 2012,2(6):10-13.(InChinese)

[8] 張靜，王彥春，陳啟林，等. 儲層特征曲線重構技術在儲層預測中的應用研究[J]. 天然氣地球科學，2008,19(3):396-401.ZHANGJ,WANGYC,CHENQL,etal.Applicationoflogcurvereconstructioninthepredictionofreservoirs[J].Naturalgasgeoscience, 2008,19(3):396-401.(InChinese)

[9] 賀懿，劉懷山，毛傳龍，等. 多曲線聲波重構技術在儲層預測中的應用研究[J]. 石油地球物理勘探，2008,43(5):549-556.HEY,LIUHS,MAOCL,etal.Researchontheapplicationofmulticurvesonicreconstructiontechniqueinreservoirprediction[J].OilGeophysicalProspecting, 2008,43(5): 549-556.(InChinese)

[10]仵杰，劉珍，張輝輝，等．測井數據深度校正方法綜述[J]．國外測井技術，2011(6)：14-17．WUJ,LIUZ,ZHANGHH,etal.Surveyofdepthcorrectionmethodsforloggingdata[J].Worldwellloggingtechnology, 2011(6):14-17. (InChinese)

[11]朱廣生，桂志先,熊新斌，等. 密度與縱橫波速度關系[J]. 地球物理學報，1995(S1)：260-264．ZHUGS,GUIZX,XIONGXB,etal.RelationshipbetweendensityandP-wave,S-wavevelocities[J].ChineseJournalofGeophysics, 1995(S1):260-264．(InChinese)

[12]袁全社，周家雄，李勇，等. 聲波測井曲線重構技術在儲層預測中的應用[J]. 中國海上油氣，2009,21(1):23-26.YUANQS,ZHOUJX,LIY,etal.Applyingareconstructiontechniqueofacousticlogtoreservoirprediction[J].Chinaoffshoreoilandgas, 2009,21(1):23-26. (InChinese)

[13]袁曉宇，張哨楠，孟祥豪，等. 一種添加修正項的Gardner公式[J]. 石油地球物理勘探，2013，48(2): 279-282.YUANXY,ZHANGSN,MENGXH,etal.Gardnerformulawithanadditionalcorrectionterm[J].OilGeophysicalProspecting,2013,48(2): 279-282. (InChinese)

[14]康紅慶，馬春華. 測井約束地震反演在儲層預測中的應用[J]. 特種油氣藏，2012，19(3):14-17.KANGHQ,MACH.Applicationofwellloggingconstrainedseismicinversioninreservoirprediction[J].SpecialOil&GasReservoirs, 2012,19(3):14-17.(InChinese)

[15]靳軍，談繼強，李天明，等. 應用測井約束反演開展儲集層砂體描述[J]. 新疆石油地質，2003，24(1):72-74.JINJ,TANJQ,LITM,etal.ReservoirsandsdescriptionusingwelllogCcnstrainlnversionmethod[J].Xinjiangpetroleumgeology, 2003,24(1):72-74.(InChinese)

Application of acoustic curve reconstruction in reservoir prediction

ZHU Guojun

(Geophysical Exploration Center,China Earthquake Adminstration,Zhengzhou 450002,China)

In reservoir prediction, it is difficult to predict reservoir effectively by using common seismic inversion methods to meet the fine reservoir prediction，becuase the wave impedance can not identify lithology. Aiming at the reservoir prediction of M oilfield in the south China sea, it can identify lithology through the analysis of reservoir identification ability of well logging curve，with well selection of the density curve. The sensitivity of lithology can be improved based on the theory of rock physics, reconstructed longitudinal wave curve with density curve. The inversion results show that the reconstruction inversion method greatly improves prediction accuracy in lithology identification and reservoir prediction, and it meets the demand of the fine development of oil field.

curve reconstruction; logging constrained inversion; reservoir prediction; gardner formula

2016-06-13 改回日期：2016-12-22

朱國軍(1988-)，男，碩士，從事地震資料的采集與解釋，E-mail：zgj0124@126.com。

1001-1749(2017)03-0383-05

P 631.4

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2017.03.14