波形指示反演在海底扇砂體邊界刻畫中的應用

晁彩霞，于俊峰 ，袁丙龍，甘永年，賴煥明

（1.中海石油（中國）有限公司海南分公司，海南 海口 570312；2.廣東石油化工學院，廣東 茂名 525000）

0 引言

鶯歌海盆地東方B氣田黃流組為快速重力流海底扇沉積，具有相同層位類似沉積特征的鄰區東方A氣田的先期開發揭示，儲層砂體分布及氣水問題復雜。為規避地質風險，實現東方B氣田的有效開發，急需進行單砂體級別的儲層預測。開發前期井資料少，單砂體厚度薄，常規地震屬性和稀疏脈沖反演分辨率低，對單砂體刻畫精度不足。目前較常用的高分辨率儲層預測技術是地質統計學反演，對于復雜的地質體沉積，地質統計學反演暴露出諸多不足，如變程難以確定，隨機性強，對井數及井分布要求較高［1-3］。

針對以上問題，本文引入一種新的高分辨率反演方法——地震波形指示反演。該反演方法不僅分辨率較高、隨機性小、對井分布均勻性無要求，而且適用于儲層橫向變化快、非均質性強的地區［3-6］。本次研究基于SMI軟件波形指示反演的優勢預測儲層砂體平面展布特征，結合偏移地震剖面、分頻相位轉換剖面及生產動態信息進行單砂體邊界精細刻畫，取得了較好的應用效果。

1 波形指示反演

1.1 原理

地震資料的波形能反映沉積環境的變化，如沉積環境相似，地震波形即具有相似的共性特征［6］。地震波形指示反演采用分頻反演思想，地震頻帶范圍內利用地震譜模擬反演，低頻部分依靠測井資料插值獲得，高頻由確定性和隨機性2部分組成，確定性高頻是利用地震波形的橫向變化為約束（相控）條件產生的，隨機高頻是由隨機模擬產生的［7］，頻率越高隨機性越強。其中，高頻相控模擬中，主要依據波形相似性和空間距離2個參數選取樣本點，在保證樣本結構特征一致的基礎上按分布距離對樣本排序，從而在空間上體現了地震相的約束，使反演結果更加符合沉積規律。

SMI軟件主要采用馬爾科夫鏈蒙特卡羅隨機算法［8］，即構建1條平穩的馬爾科夫鏈，使其為待估參數的后驗分布。通過這條馬爾科夫鏈產生后驗分布的樣本，并基于馬爾可夫鏈達到平穩分布時的樣本（有效樣本）進行蒙特卡羅積分［9］。如設M為某一空間，n為總樣本數，當樣本數為m時鏈條達到平穩。具體步驟為

1）構建1條馬爾科夫鏈，使其收斂至平穩狀態π（x）。

2）產生樣本。由 M 中的某 1點 x（0）出發，用步驟 1）中的馬爾科夫鏈進行抽樣模擬，產生一系列的模擬點（x（1），x（2），…，x（n））。

1.2 關鍵參數

波形指示反演與常規反演都要求：精確的時深、合理的測井曲線處理、高分辨率的地震純波資料。不同之處是：子波不參與地震波形指示反演過程，波形指示反演結果受模型影響小，波形指示反演精度主要受有效樣本數及最佳截止頻率影響［10］。

有效樣本數主要表征波形空間變化對儲層的影響程度。樣本數越小，非均質性越強；反之，非均質性越弱。如圖1所示，當樣本數為5時地震與樣本數的相關指數最大，增加樣本數相關性基本不變，該數值即為最佳樣本數。

圖1 參數分析

波形指示反演結果具有低頻確定、高頻隨機的特點。最佳截止頻率設置太高，反演隨機性增強，當頻率大于250 Hz時，相關指數曲線趨于水平，隨機性較大，因此，選用250 Hz為最佳截止頻率，既保證了反演具有高的分辨率，又能保證結果的確定性。

2 應用實例

鶯歌海盆地東方B氣田為淺海背景非典型重力流海底扇沉積，沉積微相主要為侵蝕水道、分流水道、水道側緣及朵體［11］，主要目的層為黃流組 H1Ⅰa，H1Ⅱb氣組。前人主要研究復合水道砂體的橫向展布、接觸關系及演化期次。研究認為，儲層砂體橫向連續性好，為一整裝氣田［12-14］。隨著鄰區開發井位的實施，揭示多期次水道砂體疊置且獨立［15］，氣水矛盾問題突出，急需進行單砂體精細刻畫，規避開發風險。

該區井資料較少，探井與評價井共6口，鉆井揭示單砂體厚度主要為5～9 m。地震資料分辨率為12 m，常規波阻抗反演無法有效識別單砂體，因此，采用分辨率更高的波形指示反演對單砂體進行預測。

2.1 波形指示反演與常規反演對比

波形指示反演和常規波阻抗反演對比見圖2。圖中低阻抗值代表砂巖，高阻抗值代表泥巖，砂泥巖門檻值為 8 926 m·s-1·g·cm-3。

圖2 反演剖面對比

由圖2可看出：常規波阻抗反演和地震波形指示反演結果整體趨勢一致，但稀疏脈沖反演分辨率低，預測的砂體厚度比實際厚度偏大，砂體內部結構及接觸關系不清；地質統計學反演分辨率相對較高，F2井下部可識別出是2套砂體的沉積，但F2井上部干層和氣層2套砂體不能區分；波形指示反演分辨率高，砂體發育規律與鉆井一致，薄泥巖夾層分割的2套砂體均可清晰識別，砂體空間接觸關系明確。由此可知，在薄層識別方面，波形指示反演效果更佳。

2.2 砂體刻畫

2.2.1 砂體沉積特征

東方B氣田黃流組一段H1Ⅱb氣組沉積時期，物源供給充足，主要發育侵蝕水道沉積微相，大套厚層砂體內部結構復雜，多泥巖夾層。在地震資料上，對應寬U形或深V形地震反射特征，多軸顯示，振幅強度大。根據連井對比，結合分頻剖面及波阻抗反演剖面，發現F3，F6井主體區內部發育1套穩定的泥巖隔夾層。根據儲層內部隔夾層展布及沉積期次，將H1Ⅱb砂體進一步細分成H1Ⅱb上，H1Ⅱb下2套砂體，這樣分割有助于進行砂體內部的精細刻畫。

2.2.2 砂體邊界解釋

依據東方區已鉆井揭示的砂體邊界解釋原則，對東方B氣田單砂體邊界進行解釋。偏移剖面砂體邊界解釋原則為：削蝕尖滅、同相軸轉彎、同相軸錯斷、相位消失及振幅能量變化等。反演剖面砂體邊界特征為波阻抗值突變，砂體尖滅等（見圖3）。

圖3 砂體邊界解釋原則

圖3中，A4H井和A5H井鉆遇氣層，A8H井鉆遇水層。橫向砂體不連通表現為同相軸轉彎、錯位。振幅能量變化（藍色箭頭標注位置）對應的反演剖面為巖性側向疊置，波阻抗值突變。

該次研究在波形指示反演的基礎上結合三維偏移地震剖面、60 Hz分頻相位剖面及動態信息對H1Ⅱb氣組單砂體進行精細刻畫。H1Ⅱb下主要為厚層侵蝕水道砂體沉積，橫向連續性較好，平面上主要是由5期砂體組成；H1Ⅱb上砂體厚度薄，主要為分流水道砂體沉積，順物源北西—南東向砂體連通性較好，垂直物源方向砂體比較破碎（見圖4）。

圖4 單砂體平面展布

2.3 成果應用

2.3.1 解決氣水矛盾問題

在三維偏移地震剖面上，根據地震波形特征的研究認為：新設計的A3井位不發育H1Ⅱb下砂體，H1Ⅱb上垂向上為2套砂體疊置，與已鉆F3井H1Ⅱb上砂體連通（見圖 5）。

由波形指示反演剖面可知，A3井H1Ⅱb上砂體由2套砂體垂向疊置，上部為一孤立砂體沉積，下部砂體與F3井H1Ⅱb上砂體側向疊置，為不同期水道砂體的沉積（見圖5），界面處波阻抗減弱，存在不連通風險。后期鉆井證實A3井下部含水，且與F3井的氣水界面相差50 m，說明H1Ⅱb上，H1Ⅱb下砂體側向疊置不連通，H1Ⅱb上氣組內F3，A3井2期砂體疊置不連通。

圖5 單砂體邊界解釋

2.3.2 隨鉆調整

在三維偏移地震剖面上，A4H井原設計水平段位于厚層砂體下部。由波形指示反演剖面可以看出，A4H井垂向上由2期砂體組成（見圖6）。

圖6 過A4H井剖面

圖6中上部波阻抗較低，下部波阻抗偏高，推測上部儲層較好。建議A4H井盡量增大造斜，軌跡盡量在第1套砂體中穿行。鉆探證實上部主要為黃色細砂巖，下部為黃色泥質粉砂巖，測井解釋為差氣層和干層。

3 結束語

常規波阻抗反演分辨率低，無法精細刻畫單砂體邊界。基于相控的地震波形指示反演分辨率高，與井點吻合較好，砂體平面展布特征符合地質認識，為單砂體邊界及空間疊置關系分析提供了技術支撐。依據波形指示反演結果，已解決了多口已鉆井氣水矛盾問題，為隨鉆軌跡調整提供了依據。