深度域地震層位在精細隨機反演中的應(yīng)用

歸平軍

(中石化華北油氣分公司 勘探開發(fā)研究院，鄭州 450006)

0 前言

近年來，隨著勘探開發(fā)進程的加快，對鉆井成功率要求增高，怎樣才能充分利用現(xiàn)有地震及井資料來預(yù)測砂體空間展布。 近幾年來在鄂爾多斯盆地北部大牛地氣田應(yīng)用方面采用巖性隨機模擬反演方法在儲層預(yù)測及井位部署方面取得了良好的效果。地震解釋層位是反射同相軸空間分布最直觀的體現(xiàn),也是整個儲層預(yù)測的基礎(chǔ)，能夠直觀地表現(xiàn)為地下地層起伏趨勢及變化形態(tài)。因此對于隨機模擬反演來說,由地震層位形成地層框架,更能真實地反映地底下的真實狀況，因此，在地震層位約束的基礎(chǔ)上針對各目標層系開展地層模擬,可以有效控制反演過程中測井信息的外推方向和構(gòu)造趨勢[1-3]。在實際工作中發(fā)現(xiàn),當?shù)卣鸱直媛瘦^低或者同一個同相軸為多套砂泥巖綜合響應(yīng)特征時,尤其在對于砂泥薄互層來說,識別分辨率及精度較低，地震地層框架具有較低縱向分辨率及空間的稀疏性。此時,在隨機模擬反演過程中,井間砂泥薄互層受到地層框架約束作用較弱,反演外推過程中按照測井和地震波阻抗及直方統(tǒng)計進行的概率分布運算,很容易發(fā)生井間薄互砂體縱向“竄層”連接的現(xiàn)象。這里在開展工區(qū)內(nèi)測井地層對比的基礎(chǔ)上,以測井地質(zhì)小層段分層信息建立地質(zhì)層位,通過縱向高密度單砂體地質(zhì)層位框架約束隨機模擬的方法，進一步提高了儲層反演的精度及縱向分辨率。

圖1 典型井合成記錄

1 方法原理

以鄂北地區(qū)大牛地氣田地區(qū)為例，該地區(qū)鉆井較多，且分布比較均勻，保證了在應(yīng)用地震層位及已知井地質(zhì)分層時分布的均勻性，能夠準確的覆蓋整個工區(qū)。數(shù)據(jù)要求，首先運用準確的三維速度場進行時深轉(zhuǎn)化，建立深度域地震構(gòu)造模型。其次應(yīng)用相對準確的測井地質(zhì)分層，通過商業(yè)解釋軟件來實現(xiàn)，其原理如下：選擇關(guān)系比較緊密的地震反射層位與地質(zhì)層位之間進行擬合，如太原組底界地質(zhì)分層太1段與地震層位T9b，下石盒子組底界盒1段與地震層位T9d(圖1)。

依據(jù)合成記錄標定，明確地震波組地質(zhì)含義，在地震層位解釋中，選擇較為穩(wěn)定的標志層進行橫向追蹤解釋，確定全區(qū)等時界面。但是，在深度域約束反演時，地震層位只能精確到大套層系，而不能更為精細到小層系薄儲層的預(yù)測，在對地震、地質(zhì)聯(lián)合小層精細標定和地震層位精細解釋的基礎(chǔ)上。以測井資料地質(zhì)小層系為支撐點，以地震層位橫向趨勢變化來進行井間的網(wǎng)格化外推及空間插值，建立起各地質(zhì)層分界面深度域模型, 進而得到各個小層的底面構(gòu)造面，通過約束來進行隨機模擬反演。

2 地震層位應(yīng)用分析

以水平井鉆進過程中軌跡調(diào)整為例，在水平井導眼井完鉆后，需開展相應(yīng)的時深轉(zhuǎn)換及巖性隨機反演。該地區(qū)單砂體發(fā)育較薄，儲層縱向刻畫難度較大，地震層位在橫向上的展布特征及構(gòu)造趨勢很大程度上決定了儲層的分布規(guī)律。

當?shù)卣饘游唤忉尯侠砬业卣鸱直媛瘦^高時，隨機反演可以綜合各項資料優(yōu)點，可以實現(xiàn)縱向上的高精度和橫向上的最大概率外推，同時儲層構(gòu)造起伏趨勢及厚度都可以得到有效保證，這是明顯優(yōu)于其他反演算法的[3-4]。在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，當?shù)卣鹳Y料分辨率較低時，在局部地區(qū)薄互層砂泥巖發(fā)育，地震反射同相軸多為砂泥巖薄互層綜合響應(yīng)，而并非單套儲層的獨立反射。通過大套地震層位反演，只能夠反映大套砂體綜合展布趨勢，不能精確到小層系砂體分布，也不能夠?qū)ι澳鄮r縱向分布進行準確的刻畫，對許多小的泥巖夾層的沒有識別出來(如圖2)。進而可以推斷作為硬約束的地層框架同樣具有較低的分辨能力，對層間的薄互層的約束相對較弱，進而影響鉆井成功率[5]。

3 地質(zhì)框架的建立及分析

針對以上問題，提出加密縱向地層格架，精確得到反演地質(zhì)體，指導儲層預(yù)測的準確性。我們提出利用深度域地震層位、測井地質(zhì)分層的前提下，以目的層段最下覆深度域地震地層為基礎(chǔ)，通過井間小層地層厚度逐漸相加而得到上覆地層的底界構(gòu)造，這樣就得到全區(qū)地質(zhì)層位格架，通過應(yīng)用測井地質(zhì)層位信息建立模型框架，相比單純地震層位其縱向精度提高很多[6-7](圖3(b))。首先必須需要解決的地震層位時深轉(zhuǎn)換問題，基本流程如下：

圖2 模擬反演預(yù)測砂體與實鉆砂體對比圖

圖3 地震層位與地質(zhì)小層建立的框架初始模型

圖4 平均速度模型的原理示意圖

圖5 研究區(qū)井位分布圖

用地震解釋層位和鉆井地質(zhì)分層標定，即用地震時間層位約束上述速度模型，使速度和構(gòu)造更趨合理。然后用鉆井地質(zhì)分層形成的井點偽速度模型進一步進行約束校正，使速度模型轉(zhuǎn)深的精度進一步提高，要求地震拾取的時間層位要嚴格落在井震標定的鉆井地質(zhì)分層上，使沿層的速度更準確。至此就形成了符合構(gòu)造趨勢和井點精度的三維層速度模型。用LandMarkDepth Team實現(xiàn)精確速度場建模和時深轉(zhuǎn)換，該模塊能有效地綜合地震速度場、井速度場、層位及斷層、井分層等信息，建立精確的空變速度場。最終形成的平均速度模型，然后進行時深轉(zhuǎn)換，其流程圖見圖4。

如果單純的用測井地質(zhì)小層來網(wǎng)格化內(nèi)插，對井分層的準確性要求較高，在平面上控制點必須均勻。全區(qū)井點分布為西南、東北部分布較多，總井數(shù)900余口(圖5)。在井點較少的區(qū)域，縱向分辨率較低，這是因為地震反射界面不能完全的代表地質(zhì)界面，兩者具有一定的差異性，在井控速度進行時深轉(zhuǎn)換時影響在時間域地震層位在轉(zhuǎn)深時，不能有效的進行儲層的精細預(yù)測。

圖6 井控地質(zhì)層位平面圖與井震聯(lián)合約束地質(zhì)層位平面圖

圖7 地質(zhì)小層約束和地震層位約束的隨機巖性反演

通過井震聯(lián)合約束內(nèi)插，其精度較高，能夠建立起整個空間模型(圖6)。

現(xiàn)有方法，只能從井點出發(fā)，而不能預(yù)知井間構(gòu)造變化趨勢，將測井分層信息形成地層格架，應(yīng)用到地震解釋層位。在現(xiàn)有的測井地層精細對比中，由于測井資料的局限性，井間地層對比只能依靠井間內(nèi)插來預(yù)測地層的走向及發(fā)育特征，對隨機模擬反演比較重要。地層框架作為硬約束影響儲層橫向展布，由此可以推斷不同的內(nèi)插方式將直接決定儲層的橫向分布特征和構(gòu)造趨勢[6]。因此，理想的地質(zhì)層位框架需要具備兩個方面的特質(zhì)，才能夠保證反演的真實性和有效性。

4 地質(zhì)層位約束下的隨機反演效果

在地震-地質(zhì)小層系框架建立起來之后開展巖性隨機反演。在各種敏感參數(shù)試驗分析基礎(chǔ)上，本區(qū)采用展中子-伽馬重構(gòu)曲線，且與地震波阻抗有一定相關(guān)性，開展了巖性地震地質(zhì)小層系約束的隨機巖性反演。

從圖7可以看出，使用地震層位框架約束下的隨機反演井間存在明顯的砂體“竄層”現(xiàn)象，而使用地質(zhì)層位框架下進行深度域反演[8]，這一問題得到了有效的解決，井間砂體空間展布更加準確合理。在實際應(yīng)用中，對基本框架地層層位的時深轉(zhuǎn)換所要求三維速度場的精確獲取及工區(qū)內(nèi)井點分布范圍情況均對儲層預(yù)測精確與否有一定關(guān)系。

5 結(jié)論

筆者應(yīng)用地震解釋層位數(shù)據(jù)體空間展布趨勢作為地質(zhì)空間模型，進而對測井地質(zhì)分層進行橫向內(nèi)插得到的地質(zhì)層位。同時具備了縱向高分辨率、橫向符合地質(zhì)沉積規(guī)律的層位體系。運用地質(zhì)層位為反演約束框架，可以有效地提高儲層預(yù)測的精度與有效性，提高鉆井成功率，為該地區(qū)部署井位提供借鑒。