擬聲波寬帶約束反演技術在儲層預測中的應用
——以北部灣盆地潿西南凹陷為例

張 毅,何麗娟

（中海石油＜中國〉有限公司湛江分公司，廣東湛江524057）

擬聲波寬帶約束反演技術興起于21世紀初，是一種以擬聲波曲線作為約束條件，建立具有實際地質情況的初始模型，高分辨率，抗噪能力強的波阻抗反演方法[1]。常規的寬帶約束反演技術一般采用聲波測井曲線作為約束條件，然而在儲集體含流體的情況下，儲集體與圍巖的速度差別較小，聲波測井曲線難以反映巖性的變化，從而不能對儲層的分布情況進行準確的預測。因此，前人尋找出了一種新的方法，將能較好的識別巖性變化的自然電位、自然伽馬、電阻率等測井曲線的高頻信息融合到聲波測井曲線的低頻信息中，稱為擬聲波測井曲線，使得該曲線既具有識別巖性變化的高頻信息，又具備反映地層速度差異的低頻信息，在陸相和海相沉積盆地中已有應用[2-4]。北部灣盆地潿西南凹陷1號斷層下降盤東段流沙港組地層蘊藏大量油氣資源，是重點勘探領域之一。由于該區橫向上沉積相變化快，巖石組合類型多樣，砂泥薄互層混雜，常規波阻抗反演方法不能滿足儲層預測的要求，亟需探索縱橫相巖性變化大、薄互層發育條件下儲層預測的新技術來降低潿西南凹陷油氣勘探風險。擬聲波寬帶約束反演方法可以解決這類問題。為此，筆者采用擬聲波寬帶約束反演技術對北部灣盆地潿西南凹陷1號斷層下降盤東段待鉆W5-9和W5-10構造進行了儲層預測，預測的儲層厚度與實鉆結果基本一致，相對誤差小于5%，證實了擬聲波寬帶約束反演及時在北部灣盆地潿西南凹陷勘探目標儲層預測方面的可行性。

1 擬聲波寬帶約束反演技術

擬聲波寬帶約束反演技術的核心是擬聲波曲線的構建和初始模型的建立。

1.1 擬聲波曲線構建方法

常用的擬聲波構建方法有2種：（1）傳統的統計回歸法，該方法針對目的層段，在統計、回歸出聲波曲線與源曲線的關系模型的基礎上，加入聲波曲線的低頻信息；（2）EPSTMReservoir反演軟件中特有的Satistics-Base Generation模塊[5]，利用小波多分辨率分解和信息融合技術，能將聲波曲線中代表地層背景速度低頻的信息與體現地層巖性變化比較敏感的非聲波曲線的高頻信息融合成擬聲波曲線[6]。第二種方法在多個地區已有應用，效果良好，本文采用該方法獲取擬聲波曲線，具體實現步驟如下：

（1）標準化處理：為了盡可能消除由于不同時間、不同儀器及不同測井環境等因素對測井資料的影響，先將研究區內測井曲線采用頻率折線圖法進行標準化處理，主要包括聲波曲線和對地層巖性變化比較敏感的自然伽馬曲線；

（2）統一量綱：將自然伽馬曲線轉換為具有聲波曲線量綱的新測井曲線；

（3）信息提取：采用小波多分辨率分解方法對原始聲波曲線進行分解，提取出能夠反映地層背景速度的低頻信息；

（4）擬聲波曲線生成：采用統計法和神經網絡法對具有聲波量綱的新測井曲線建立統計模型和神經網絡模型，并計算與反映地層背景速度的低頻信息的匹配度；之后，將匹配度高的低頻信息融合至具有聲波量綱的新曲線中，最終形成擬聲波曲線。

1.2 寬帶約束反演理論

寬帶約束地震反演的基本思想是要尋找一個最佳的地球物理模型，使得該模型的響應與觀測數據（地震道）的殘差在最小二乘意義下達到最小[7-8]。寬帶約束反演方法與以往的廣義線性方法（GLI）方法有本質上的不同：首先，它是嚴格意義上的非線性反演；其次，在反演過程中，它受地質、測井先驗知識的約束。

定義目標函數：

式中：D、F——實際地震記錄和合成記錄；

MI——波阻抗模型參數；

?X——橫向梯度；

WI、WC——波阻抗模型先驗值以及波阻抗橫向連續性的約束權系數；

‖·‖P——LP模。

在目標函數表達式中：第一項表示記錄殘差，即要使反演結果的模型響應(F)盡可能逼近實際記錄(D)；第二項表示先驗約束，即反演解不能偏離先驗值太遠；第三項是要保證反演結果具有一定的橫向連續性，使解更合理。采用模擬退火方法解上述約束最優化問題，使得無論在勘探初期只有少量鉆井，或在開發階段有很多鉆井的情況下，都可以得到穩定的反演結果。

2 實例分析

2.1 研究區地質概況

潿西南凹陷位于南海西部北部灣盆地北部坳陷東北部[9]，是在前古近系基巖上發育起來的新生代斷陷盆地，具有北斷南超的特點，可劃分為北部隆起帶、一號斷裂帶、二號走滑斷裂帶、三號斷裂帶、潿西南低凸起和東南斜坡帶等6個構造帶。坳陷以新生代沉積為主，古近系沉積受一號斷層控制，沉積層序完整[10],自下而上發育古新世長流組、始新世流沙港組、漸新世潿洲組、下中新世下洋組、中中新世角尾組、上中新世燈樓角組、上新世望樓港組、更新世-全新世地層。一號斷裂帶為潿西南凹陷生烴總量較大的A洼，一號斷層持續活動溝通烴源。

研究區位于一號斷裂帶中段下降盤，烴源充足，溝源斷裂發育，是潿西南凹陷有利勘探潛力區。該研究區面積約40km2（圖1），已發現并落實了W5-5、W5-7、W5-9、5-10、W6-1、W6-1W和W6-1S構造等多個有利目標，主要目的層為中始新世流沙港組二段扇三角洲、沖積扇砂巖和上始新世流沙港組一段扇三角洲砂巖、水下扇濁積砂。W5-5、W5-7、W6-1、W6-1W和W6-1S構造均有鉆探探井，分別為W5-5-1、W5-7-1、W6-1-1、W6-1-2、W6-1-3、W6-1W-1和W6-1S-1，除W5-5-1井為干井以外，其他6口井均為油井（圖1）。

2.2 擬聲波寬帶約束反演有效性驗證

研究區內，W5-7-1在主要目的層流沙港組一段鉆遇2套水下扇濁積砂，為L1X_Sand1砂體和L1X_Sand2砂體（圖2），厚度分別為142m和23.6m。以W5-7-1、W5-5-1、W6-1S-1、W6-1W-1、W6-1-1、W6-1-2和W6-1-3井的擬聲波曲線作為約束條件建立反演初始模型，采用寬帶約束反演對已鉆W5-7構造進行儲層預測，對比預測結果與實鉆錄井巖性數據，證明擬聲波寬帶約束反演技術的有效性，并總結出劃分儲層發育區的波阻抗經驗值，以此預測W5-9和W5-10構造的儲層厚度。

圖1 研究區井點位置圖

為驗證擬聲波寬帶約束反演技術在研究區內應用效果的有效性，采用實鉆W5-7-1、W5-5-1、W6-1S-1、W6-1W-1、W6-1-1、W6-1-2和W6-1-3井作為約束條件進行初始模型建立及寬帶約束反演。在建立初始模型和進行反演之前，對實鉆W5-7-1進行巖石物理分析。分析發現，砂巖具有低速、低阻抗特征，粉砂巖粒級以上砂巖的波阻抗值范圍為8016～11066g/cm3·m/s，以此作為砂巖厚度追蹤解釋的門檻值。圖2為以W5-7-1井砂巖波阻抗為門檻值，在擬聲波反演體上獲取的巖性解釋剖面（圖2），圖中可知，W5-7構造流一段下層序L1X_Sand2砂巖邊界清晰可見（圖2中黑色箭頭處），有利于巖性解釋。閉合解釋擴展至全區，提取流一段下層序L1X_Sand2砂巖厚度預測圖，得出井點處砂巖厚度為24.4m。同時，以W5-7-1井砂巖波阻抗為門檻值在原始聲波反演體進行巖性，并提取流一段下層序L1X_Sand2砂巖厚度。對比分析發現，擬聲波波阻抗反演預測結果與實鉆井基本一致，預測誤差小于1m；而采用原始聲波曲線作為約束條件的波阻抗反演的預測結果誤差相對較大，相對誤差大于5%，不能滿足砂巖厚度預測的精度要求（表1）。

2.3 目標區儲層預測

圖2 W5-7-1井流一段下部砂巖解釋剖面

研究區內已發現的W5-7、W5-9和W5-10構造均為發育在一號斷裂帶下降盤上始新世流一段的陡坡扇，沉積環境相似，均為湖相，且構造類型均為鼻狀構造圈閉。其中，W5-7構造已證實成藏，由此推測W5-9和W5-10構造成藏可能性較大。

以 W5-7-1、W5-5-1、W6-1S-1、W6-1W-1、W6-1-1、W6-1-2和W6-1-3井擬聲波曲線作為約束條件，采用寬帶約束反演對W5-9和W5-10構造進行儲層預測。從過W5-9和W5-10構造的反演剖面中可以看出（圖3），該構造低阻抗特征明顯，與圍巖之間的邊界清晰，縱向上分辨率較高。由于W5-9、W5-10構造與W5-7構造沉積環境和沉積背景相似，且相隔較近，推測兩者物性相似，以W5-7-1井擬聲波波阻抗門檻值8016～11066g/cm3·m/s為巖性分界點提取流一段下部砂巖的深度厚度圖（圖5），并結合圖4優選出探井W-5-9-1井和W5-10-1井（圖4），預測這2個井點處上始新世流沙港組一段下層序砂巖L1X_Sand1的厚度分別為145m和115m。

表1 W5-7-1流一段下層序L1X_Sand2砂巖厚度預測誤差統計表

圖3 過W5-7、W5-9和W5-10構造波阻抗剖面

圖4 W5-9和W5-10構造流一段下層序L1X_Sand1砂巖深度厚度圖

鉆探結果表明，W5-9和W5-10構造均為被一號斷層封堵的鼻狀構造圈閉，其中，W5-9-1井在上始新世流沙港組一段下層序鉆遇水下扇，沉積微相為水道砂，巖性主要以鈣質中砂巖、粗砂巖和鈣質粗砂巖為主，井點處砂巖厚度為150m，與預測砂巖厚度基本一致，相對誤差為3.33%；W5-10-1井在上始新世流沙港組一段下層序鉆遇濁積砂體，巖性以泥質粉砂巖、鈣質粉砂巖和泥灰巖為主，井點處砂巖厚度為110m，與預測砂巖厚度基本一致，相對誤差為4.54%。由此表明，基于擬聲波曲線的寬帶約束反演技術在W5-9和W5-10構造的儲層預測中具有可行性。

3 結論與認識

（1）擬聲波寬帶約束反演技術在北部灣盆地潿西南凹陷1號斷層下降盤東段已成藏的W5-7構造儲層預測中的應用，驗證了該方法在A研究區內應用效果的有效性，并總結出了該區內儲層發育區的波阻抗經驗值。

（2）擬聲波寬帶約束反演技術對研究區內W5-9和W5-10構造儲層的成功預測，證明了該技術在北部灣盆地潿西南凹陷勘探目標儲層預測方面具有較高的可行性。

（3）擬聲波寬帶約束反演在北部灣盆地潿西南凹陷的應用為初步探討，在其他區域、不同沉積環境的可行性有待進一步的研究。

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