多屬性反演方法分析與研究

劉 洋

（中國石油遼河油田分公司勘探開發(fā)研究院，遼寧盤錦 124010）

地震反演已經(jīng)成為了一種十分普及的地震勘探技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于油氣勘探開發(fā)中的各個階段。目前，大部分油田的很多區(qū)塊都進入了勘探開發(fā)后期，由于各種因素的限制，常規(guī)的地震波阻抗反演方法已經(jīng)很難滿足儲層描述精度的要求，因此，急需尋找一種高精度、高分辨率的地震反演方法。多屬性反演方法是利用非線性的數(shù)學(xué)算法來實現(xiàn)儲層參數(shù)反演的目的，該方法不但可以提高地震反演的分辨率，而且可以提高地震反演的準(zhǔn)確性，進而為高精度的儲層描述提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，從而為油田勘探開發(fā)的順利開展奠定較好的基礎(chǔ)[1-2]。

1 基本原理

多屬性反演的最根本算法是多屬性線性回歸分析，具體公式如下：

式中，i為時間采樣點；n為地震屬性個數(shù)；w為加權(quán)系數(shù)；B為地震屬性；A為儲層反演參數(shù)。w可以采用均方誤差最小值的方法來確定，具體公式如下：

上式是建立儲層反演參數(shù)與各種地震屬性之間在時間域的線性關(guān)系，但是測井曲線和地震數(shù)據(jù)的頻率存在一定的差異，而且測井?dāng)?shù)據(jù)中經(jīng)常會出現(xiàn)一些局部異常值，導(dǎo)致線性關(guān)系誤差較大，很難達到最優(yōu)。目前，都是采用“步聰法”來對地震屬性進行優(yōu)選，并且選擇合適的褶積算子長度，具體公式如下：

式中，*為褶積運算。

在多屬性線性分析之后，多屬性反演方法是利用非線性的數(shù)學(xué)方法，首先將對儲層敏感的測井參數(shù)與各種地震屬性之間建立非線性的映射關(guān)系，最后將這種映射關(guān)系推廣到整個工區(qū)，從而實現(xiàn)全區(qū)的儲層參數(shù)預(yù)測的目的[2]。

2 基本步驟

多屬性反演方法主要有以下8個步驟：

1）收集各種基礎(chǔ)資料，如測井?dāng)?shù)據(jù)、錄井?dāng)?shù)據(jù)、試油試采數(shù)據(jù)、構(gòu)造解釋結(jié)果、地震數(shù)據(jù)等，并對這些數(shù)據(jù)進行整理、分析、優(yōu)化處理等，盡可能地減少各種誤差；

2）對測井曲線、巖心等資料進行巖石物理分析，計算和篩選出對儲層的物性、含油氣性、巖性等比較敏感的曲線，進而可以確定多屬性反演的目標(biāo)參數(shù)；

3）利用地質(zhì)分層、地震層位以及地震數(shù)據(jù)等資料進行精細井震標(biāo)定，提取合適的子波，最后獲得較好時深關(guān)系；

4）采用相應(yīng)的地震反演方法獲得波阻抗反演體，并且將其作為多屬性反演過程中的外部屬性；

5）根據(jù)多屬性反演相應(yīng)的特點，采用時移、濾波、歸一化等方式對目標(biāo)參數(shù)曲線進行處理，讓其與地震數(shù)據(jù)的頻率進行相應(yīng)的匹配；

6）計算各種地震內(nèi)部屬性，然后進行單屬性分析，計算波阻抗反演體等外部屬性和內(nèi)部屬性與目標(biāo)參數(shù)曲線之間的相關(guān)系數(shù)，優(yōu)選出相關(guān)系數(shù)較高的單屬性；

7）根據(jù)單屬性分析的結(jié)果，采用“步聰法”尋找最優(yōu)的多個屬性，使訓(xùn)練誤差和驗證誤差都比較小；

8）建立目標(biāo)參數(shù)曲線和多個最優(yōu)屬性的非線性映射關(guān)系，將其推廣到整個目標(biāo)區(qū)，從而獲得目標(biāo)參數(shù)的多屬性反演數(shù)據(jù)體。

3 模型測試

為了驗證多屬性反演的有效性，本文建立了相應(yīng)的速度模型，模型為兩套厚層砂巖儲層中夾了一個單砂體，砂體的厚度為5m。利用褶積算法獲得了地震正演剖面見圖1（a），然后利用多屬性反演方法進行了縱波曲線的多屬性反演，結(jié)果如圖1（b）所示。從圖1可以看出，多屬性反演結(jié)果可以準(zhǔn)確反演出薄層砂巖的位置和厚度，從而說明了該方法的有效性。

圖1 多屬性反演模型測試

4 實際應(yīng)用

東部某油田的A區(qū)塊為三角洲沉積，儲層內(nèi)部的橫向和縱向砂體相互疊置，關(guān)系復(fù)雜。另外。從開發(fā)結(jié)果可知，該區(qū)塊的油氣分布差異較大，多數(shù)井單井產(chǎn)量較低。使用常規(guī)的波阻抗反演效果較差，很難準(zhǔn)確預(yù)測砂體的分布規(guī)律，因此，本文采用多屬性反演方法進行砂體預(yù)測，對儲層進行精細表征。

4.1 巖石物理分析

經(jīng)過多種測井曲線和巖性數(shù)據(jù)的交匯圖和直方圖分析可知，波阻抗對于該區(qū)的砂巖不敏感，很難區(qū)分砂巖與泥巖，而自然伽馬（GR）可以很好的區(qū)分砂泥巖，因此，選用GR曲線作為多屬性反演的目標(biāo)曲線。

4.2 屬性優(yōu)選

在地震屬性優(yōu)選過程中，從圖2（a）可以看出，隨著地震屬性個數(shù)的不斷增多，參與反演井的訓(xùn)練誤差逐漸變小，但是驗證誤差在前6個屬性時不斷減小，然后又逐漸增加，說明地震屬性的個數(shù)不宜過多，否則就會導(dǎo)致訓(xùn)練過量，誤差增大。因此，選用了前6種地震屬性來建立目標(biāo)曲線與各種地震屬性之間的非線性關(guān)系。

圖2 多屬性GR反演

4.3 反演結(jié)果分析

圖2（b）為多屬性GR反演的剖面，從圖中可以看出，多屬性反演具有很好的垂向分辨率，與井點的測井曲線吻合度較高，而且橫向的連續(xù)性也比較好，能夠較好地區(qū)分砂泥巖，從而說明該方法可以有效地預(yù)測砂體分布。

5 結(jié)語

多屬性反演方法實際上是傳統(tǒng)地震反演的一種技術(shù)推廣，反演的結(jié)果不但具有較高的垂向分辨率，而且橫向的連續(xù)性也較好，可以獲得更加豐富的儲層參數(shù)，提高儲層預(yù)測的精度，降低油氣勘探開發(fā)的風(fēng)險，從而為油田勘探開發(fā)提供了一定的技術(shù)支持。