地震正反演技術(shù)在春光油田沙灣組二砂組薄互層儲層中的應(yīng)用

郭佳玉，謝 啟，張新超，邢麗娟，楊星星，郭 峰

（中國石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南南陽 473132）

1 研究區(qū)概況

春光油田沙灣組經(jīng)歷多期水進、水退過程，不同時期單砂體“橫向成排成帶、縱向交叉疊置”，沙灣組二砂組處于沙彎組一段中部，在尖滅帶附近形成薄互層儲層，泥巖沉積范圍變大。

三角洲平原沉積體受東南傾角構(gòu)造形態(tài)影響，多期高彎度分流河道砂體在研究區(qū)中南部呈北東-南西向帶狀分布，側(cè)積砂壩、廢棄分流河道砂體或分流砂壩與泥巖配置發(fā)育時，易與構(gòu)造線配置形成巖性圈閉[1]。

2 理論模型

連井剖面顯示，薄互層數(shù)量的減少意味著其間有其他尖滅線的存在，在沙灣組二砂組已發(fā)現(xiàn)了 4套砂層的尖滅線。然而，在地震資料上不能識別這4組反映砂巖地層的同相軸，說明地震資料受到薄互層反射的調(diào)諧效應(yīng)影響。本文統(tǒng)計了薄互層段的儲層信息并確定了薄互層的地震反射特征后，通過分頻反演則能識別這4組地層的同相軸[2-3]。

2.1 薄互層模型正演理論分析

對薄互層段的儲層信息進行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，目的層最多發(fā)育4套薄互層儲層。對已知井薄互層的油層、水層、非儲層的速度、密度、厚度等信息進行統(tǒng)計，結(jié)果見表1。

表1 薄互層儲層參數(shù)統(tǒng)計

為明確薄互層儲層的地震響應(yīng)特征，根據(jù)表1的速度、密度、厚度信息進行充填，建立4組儲層的二維波阻抗模型，每組模型只有一套砂體含油。對4組波阻抗模型分別使用井旁道子波進行正演，生成4組正演模擬的反射波形圖（圖1）[4-7]。從圖1可以看出，①當儲層只有一套時，砂體具有明顯的兩峰夾一谷特征，且含油后波谷振幅也會增強，地震波表現(xiàn)為強波谷，是典型的“亮點”儲層響應(yīng)特征。② 當儲層有二套時，由于干涉作用，砂體沒有明顯的兩峰夾一谷特征，第1套砂體含油后，具有強波谷反射特征，第2套砂體含油，具有強波峰反射特征，其他同相軸發(fā)生復(fù)雜的干涉。③當儲層有三套時，僅第1套、第3套砂體的頂界面有對應(yīng)的波谷同相軸，且兩個波谷的振幅差異較大；若頂部砂體含油，具有較強的兩峰夾一谷特征，是典型的“亮點”油藏；若第2套砂體含油，沒有明顯的振幅反射特征；若下部砂體含油，則具有較強的波峰反射特征。④當儲層有四套時，僅第1，3，4套砂體頂界面有對應(yīng)的波谷同相軸，且這些波谷的振幅差異較大。若第1套砂體含油，則具有較強的兩峰夾一谷特征，是典型的“亮點”油藏；若第2套砂體含油，則沒有明顯的振幅反射特征；若第3套砂體含油，則沒有明顯的振幅反射特征；若第4套砂體含油，則具有較強的波峰反射特征。整體來說，在砂泥巖薄互層巖性結(jié)構(gòu)下，頂部砂巖含油均為典型的“亮點”反射特征，中間砂體含油則沒有明顯的振幅反射特征，底部砂體含油則多為波峰較強的反射特征。

圖1 4組正演模型和正演剖面

2.2 薄互層模型理論分頻反演

本文采用了多種方法來識別薄儲層。實際上，目前常用的地震資料已進行了提高頻率處理，如果再進一步提高頻率并增加頻帶寬度的話，會出現(xiàn)大量的高頻噪音。為此，開展了多種反演方法來提高分辨率，識別薄層和薄互層。

分頻模擬反演的原理是依靠測井和地震資料研究振幅與頻率的關(guān)系，將AVF（振幅隨頻率變化）作為獨立信息引入反演，再合理利用地震資料有效頻帶的低、中、高頻信息來減少薄層反演的不確定性，最后得到一個分辨率較高的反演結(jié)果。反演參數(shù)可以是任何一種物性參數(shù)，數(shù)學(xué)算法采用BP（向后傳播）網(wǎng)、遺傳演化（EANN）網(wǎng)，支撐向量機（SVM）網(wǎng)。反演也是一種無子波提取，無初始模型的高分辨率非線性反演，可以更真實地反映地層接觸關(guān)系且與井具有更高的符合度，能更準確地反映砂體厚度變化及展布關(guān)系[8-10]。

分頻模擬反演是在分頻反演思路的基礎(chǔ)上，利用分頻反演的高頻信息與確定性反演的約束稀疏脈沖反演結(jié)果相結(jié)合，從而得到較高分辨率的確定性反演方法，流程見圖2。

圖2 分頻模擬反演流程

根據(jù)表 1建立薄互層模型和地質(zhì)模型(圖 3a)，在厚層高阻抗背景中，形成了多套低波阻抗薄互層。互層厚度的主頻設(shè)置為50 Hz時，在地震資料（與實際地震資料相同）上不能夠分辨這些薄互層。圖3b是利用實際地震子波正演模擬得到的地震剖面，顯然，也不能在地震資料上識別這些薄互層，僅能夠識別整個薄互層組頂和底的反射；圖中的黑線是依據(jù)地震資料強波峰和強波谷追蹤的地震層位，反演過程中也使用這些層位，以使模型模擬結(jié)果更接近實際情況。圖3c是波阻抗反演結(jié)果，與實際地質(zhì)模型對比，不能夠反映地質(zhì)特征；其分辨率與地震資料相近，僅能夠識別整個薄互層形成的大套地層的頂?shù)住D3d是分頻模擬反演的結(jié)果，與實際地質(zhì)剖面和波阻抗反演結(jié)果對比，分頻模擬反演能夠準確反演出薄互層儲層的位置和厚度。

圖3 薄互層地質(zhì)模型及反演結(jié)果對比

3 應(yīng)用實例

以研究區(qū)的地層對比為基礎(chǔ)開展正演模擬分析。首先，根據(jù)井資料發(fā)現(xiàn)沙灣組二砂組從內(nèi)帶到尖滅線發(fā)育薄互層砂體，并且薄互層內(nèi)砂體在各自的尖滅線內(nèi)存在著尖滅。從A、B、C、D、E、F井的地層對比圖可以看出(圖4)，應(yīng)用亮點技術(shù)在B井、D井、E井都鉆遇了油層，這些油層都發(fā)育在薄互層的頂部，是“正亮點”油藏。但對比薄互層內(nèi)部顯示，內(nèi)部砂體也存在著尖滅，根據(jù)前面多套砂體的正演模擬結(jié)論可知，這種條件下可能發(fā)育非亮點油藏。為了驗證這種推測，將地層對比結(jié)果得到的實際地層厚度填充實際速度、密度，預(yù)測的油層也充填統(tǒng)計的油層速度、密度，建立了正演模型(圖5a)，通過正演得到了正演剖面（圖5b）。正演剖面顯示，亮點油藏在正演剖面上表現(xiàn)為強波谷特征，預(yù)測的非亮點油藏表現(xiàn)為弱波谷特征，預(yù)測的亮點油藏表現(xiàn)為強波谷特征，與實際的過井地震資料對應(yīng)關(guān)系較好，驗證了該區(qū)可能發(fā)育非亮點油藏。

圖4 過A-B-C-D-E-F井地層對比

圖5 A-B-C-D-E-F井正演模型及正演剖面

圖6 地震剖面與反演結(jié)果對比

B井在二砂組發(fā)育一套薄儲層，在地震資料和波阻抗反演結(jié)果中不明顯（圖6a、圖 6b），而在分頻模擬反演中則清晰顯示（圖6c）。除了二砂組頂部的儲層外，圖6c還清晰顯示了下部的一砂組儲層和上部的三砂組儲層，這都說明分頻模擬反演的分辨率較高。

4 結(jié)論

（1）多套薄互層模型正演模擬顯示，頂部含油均呈現(xiàn)正亮點特征，中間砂體含油呈現(xiàn)非亮點特征，底部砂體含油呈現(xiàn)反亮點特征，說明春光探區(qū)理論上可以存在“正亮點、反亮點、非亮點”三種油藏類型。

（2）與實際地質(zhì)剖面和波阻抗反演結(jié)果對比表明，分頻模擬反演能夠進一步準確反演薄互層儲層的位置和厚度。

（3）將理論模型研究結(jié)果用于春光油田二砂組薄互層儲層取得了良好的效果，多口井試獲高產(chǎn)工業(yè)油流。