張秀麗

(中國石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江大慶 163712)

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密井網(wǎng)條件下地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演初始模型的構(gòu)建及其對反演結(jié)果的影響
——以大慶長垣油田密井間開發(fā)區(qū)為例

張秀麗

(中國石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江大慶 163712)

在斷層附近區(qū)域，不加入斷層信息的簡化初始模型對地震反演結(jié)果的預(yù)測精度差，不能準(zhǔn)確刻畫砂體的分布規(guī)律。以大慶長垣油田密井網(wǎng)開發(fā)區(qū)為例，利用井震結(jié)合的方法構(gòu)建了高精度的層位模型和構(gòu)造模型，建立加入準(zhǔn)確構(gòu)造信息的反演初始模型，并在該初始模型約束下進(jìn)行地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演，對比了不同初始模型約束下的地震反演結(jié)果及精度。研究結(jié)果表明，加入斷層信息的初始模型能夠有效地提高地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演的砂巖預(yù)測精度，厚度為3 m以上砂巖的預(yù)測符合率可提高約7%，厚度為1～3 m砂巖的預(yù)測符合率可提高約11%，厚度為1 m以下砂巖的預(yù)測符合率可提高約12%。

大慶長垣油田；初始模型；地震反演；儲層預(yù)測；密井網(wǎng)

地震反演是利用地震信息進(jìn)行砂體預(yù)測的主要方法之一[1-2]。在地震反演時，建立合理、準(zhǔn)確的初始模型，可以提高儲層砂體的預(yù)測精度[3-4]。但在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于地質(zhì)建模軟件與地震反演軟件的不兼容性，單獨(dú)應(yīng)用地震反演軟件建立斷層構(gòu)架模型過程繁瑣及復(fù)雜的斷層交切關(guān)系調(diào)整難度大等原因，常規(guī)地震反演的初始模型構(gòu)建過程中通常不加入斷層信息。為了簡化地震反演構(gòu)造模型構(gòu)建流程，在構(gòu)造解釋過程中，斷點(diǎn)處解釋層位時往往采用簡單的拉平技術(shù)[5-6]，這會導(dǎo)致研究區(qū)斷層比較發(fā)育區(qū)域，地震反演預(yù)測的砂體分布規(guī)律與實(shí)際砂體分布情況差別較大。因此，如何構(gòu)建一個合理的加入準(zhǔn)確構(gòu)造信息的初始模型是地震反演過程中亟待解決的關(guān)鍵問題。本文以大慶長垣油田密井網(wǎng)開發(fā)區(qū)為例，通過井震結(jié)合進(jìn)行層位追蹤和斷層識別，建立加入準(zhǔn)確構(gòu)造信息的初始模型，并在該初始模型約束下進(jìn)行地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演，對比了不同初始模型約束下的地震反演結(jié)果及精度。

1 初始模型構(gòu)建的關(guān)鍵過程

1.1 密井網(wǎng)條件下高精度層位模型的構(gòu)建

1.1.1 基本思路

高精度的層位模型是地震反演初始模型構(gòu)建的基礎(chǔ)，直接決定地震反演的精度。以薄互層砂體為主的油田，垂向大尺度(油層組級)地震反演不能滿足油田開發(fā)中后期的需求，必須開展垂向小尺度(小層級或單砂體級)地震反演研究，如何構(gòu)建高精度的層位模型顯得尤為重要。但在復(fù)雜的地質(zhì)體結(jié)構(gòu)條件下，由于原始樣本點(diǎn)不足和離散性等特征，數(shù)據(jù)擬合過程具有明顯的隨機(jī)性，較難構(gòu)建出高精度的層位模型。離散光滑插值方法(Discrete Smooth Interpolation，簡稱DSI)是一種高精度三維地質(zhì)曲面構(gòu)建方法[7-8]，能夠保證相鄰數(shù)據(jù)間的平滑過渡，且在設(shè)定相關(guān)約束條件下，可以實(shí)現(xiàn)地質(zhì)等值線在投影平面上的幾何連續(xù)，有效地將離散性數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)擬合手段轉(zhuǎn)化為“連續(xù)性”數(shù)據(jù)。在密井網(wǎng)條件下高精度層位模型構(gòu)建過程中，將鉆井分層當(dāng)作一系列離散數(shù)據(jù)，地震解釋層面作為建立最終層位模型的趨勢約束條件，最終得到忠實(shí)于井點(diǎn)分層數(shù)據(jù)且井間保留地震解釋層面趨勢的構(gòu)造層面。

1.1.2 具體實(shí)現(xiàn)過程

(1)在地震剖面上自動追蹤目的層附近可識別的地震解釋層面，并通過地震合成記錄等方式，實(shí)現(xiàn)鉆井分層與地震分層一致(圖1)；

圖1 離散光滑插值方法構(gòu)建高精度層位模型示意圖

(2)計算出已知井點(diǎn)分層A、B、C、D到已知地震層面的距離d1、d2、d3、d4；

(3)采用“井點(diǎn)分層引導(dǎo)、地震層位約束”的方法，在已知地震層面范圍內(nèi)進(jìn)行多點(diǎn)運(yùn)算，得到地震層面范圍內(nèi)任意位置處的距離di；

(4)將距離di加到已知地震層面，得到一系列距離已知地震層位為di的離散數(shù)據(jù)點(diǎn)(地震采樣間隔10 m × 10 m)；

(5)采用距離反加權(quán)或克里格方法將一系列離散數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行插值，即得到井震高精度的層位模型。

圖2是利用DSI方法構(gòu)建的密井網(wǎng)條件下高精度層位模型圖。由圖可見，井點(diǎn)分層與井震結(jié)合解釋層位匹配性好(在井點(diǎn)處與井點(diǎn)分層符合，井間符合地震的趨勢)，精度遠(yuǎn)高于常規(guī)的地震解釋方法(可達(dá)小層級或單砂體級)。

圖2 井震結(jié)合層位解釋地震剖面

1.2 井震結(jié)合斷層構(gòu)造模型的構(gòu)建

斷層構(gòu)造模型是地震反演初始模型構(gòu)建過程中另一重要部分，其精度直接影響地震反演精度。通過分析研究區(qū)鉆遇斷層在實(shí)際地震資料中的反射特征發(fā)現(xiàn), 垂直斷距超過10 m 的斷層地震響應(yīng)明顯，波組錯斷特征清楚, 斷層的空間展布特征均已落實(shí), 但小斷距斷層識別難度很大。因此，本次研究利用密井網(wǎng)開發(fā)區(qū)井?dāng)帱c(diǎn)數(shù)據(jù)庫完善的條件，采用井?dāng)帱c(diǎn)引導(dǎo)的方法提高小斷層解釋精度[9-13]。具體思路：

(1)井?dāng)帱c(diǎn)數(shù)據(jù)層位化處理：將斷點(diǎn)數(shù)據(jù)作為單井分層數(shù)據(jù)輸入地震解釋系統(tǒng)，以標(biāo)志層方法進(jìn)行井震標(biāo)定，將深度域斷點(diǎn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為時間域數(shù)據(jù)；

(2)斷層傾向、位置及走向的確定：利用地震剖面、相干體剖面、螞蟻體剖面并結(jié)合時間域的井?dāng)帱c(diǎn)數(shù)據(jù)在縱向確定斷層的傾向和位置，并通過相干體的時間切片和沿層切片確定斷層走向；

(3)斷層交切關(guān)系處理：采用設(shè)置斷面的主副關(guān)系，自動處理與人機(jī)交互相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)斷層交切關(guān)系處理。

2 反演初始模型的建立

地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演初始模型的建立過程中，重點(diǎn)考慮斷層與斷層、斷層與層位的交切處理，特別是斷層與層位的交切關(guān)系的準(zhǔn)確厘定。首先，應(yīng)用井震結(jié)合層位數(shù)據(jù)作為趨勢約束構(gòu)造層面，設(shè)置各層面之間的關(guān)系，并將井震結(jié)合得到的斷層數(shù)據(jù)加入到模型中；其次，對斷層兩側(cè)的地層層面進(jìn)行三角法插值處理，將地層層面向外拓展，使之與斷層面相交；然后根據(jù)地層面與斷層面的交線、地層層面、斷層面建造出封閉的實(shí)體模型。最終，獲得既忠實(shí)于原始井點(diǎn)數(shù)據(jù)，又保留井間地震解釋層面的高精度時間域初始(構(gòu)造)模型(圖3)，網(wǎng)格精度可達(dá)10 m×10 m×0.2 m。

3 地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演及結(jié)果分析

3.1 地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演基本思路

地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演是以地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合地質(zhì)學(xué)、沉積學(xué)等學(xué)科的知識，根據(jù)巖心分析、測井解釋、地震勘探、生產(chǎn)動態(tài)及露頭觀測等多種已知數(shù)據(jù)，對沉積相單元、巖相組合或具體的流動單元的空間分布以及物性參數(shù)在空間的變化進(jìn)行模擬，從而產(chǎn)生一系列等概率的儲層一維或多維成像，或稱等概率實(shí)現(xiàn)。其基本思路為：通過測井資料質(zhì)控和儲層巖石物理分析得到縱波阻抗與儲層巖性的關(guān)系，了解目標(biāo)區(qū)儲層展布特征，將測井與三維地震資料有機(jī)結(jié)合，采用序貫高斯模擬算法，以上述建立的加入斷層信息的初始模型為控制，從井點(diǎn)出發(fā)求取子波和縱、橫向變差函數(shù)，以及巖性比例、地震信噪比等參數(shù)，通過正演獲得的地震合成資料與實(shí)際地震數(shù)據(jù)不斷逼近，最終的數(shù)據(jù)體是地震反演結(jié)果。加入斷層信息的初始模型在地震反演中起到了兩個方面的作用：一是為反演提供了三維地質(zhì)框架；二是通過初始模型約束，限定層位格架。

3.2 反演結(jié)果分析

從兩種初始模型條件下的地震反演結(jié)果看(圖4)，無斷層區(qū)域的地震反演結(jié)果具有相似特征，但在斷層附近的地震反演結(jié)果則差異較大。簡化初始模型約束地震反演預(yù)測的砂巖分布特征在斷層附近表現(xiàn)為連通的(或雜亂的)特征(圖4a)，這主要是受到斷點(diǎn)處層位拉平解釋的影響，這種預(yù)測結(jié)果導(dǎo)致地震反演預(yù)測的砂巖展布與實(shí)際的砂巖分布有偏差，不符合實(shí)際地質(zhì)模型。而加入了斷層信息的初始模型約束地震反演預(yù)測的砂巖分布特征則更為合理，斷層兩側(cè)的同層砂巖呈現(xiàn)錯斷特征，符合實(shí)際的地質(zhì)模型(圖4b)。

圖3 加入斷層信息的初始模型

通過斷層兩側(cè)的“后驗井”的檢驗，在斷層附近區(qū)域，加入斷層信息的初始模型約束地震反演預(yù)測的砂巖分布與實(shí)際鉆井的砂巖分布吻合較好(圖5)。厚度為3 m以上砂巖在反演剖面上預(yù)測符合率達(dá)到91%(簡化初始模型預(yù)測符合率約為84%)，厚度為1～3 m砂巖在反演剖面上預(yù)測符合率為83%(簡化初始模型預(yù)測符合率約為72%)，厚度為1 m以下砂巖在反演剖面上預(yù)測符合率約為70%(簡化初始模型預(yù)測符合率約為58%)。由此可見，加入斷層信息的初始模型能夠有效地提高地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演的砂巖預(yù)測精度，增強(qiáng)斷層兩側(cè)砂巖描述細(xì)節(jié)，更清晰地揭示斷層附近砂巖的發(fā)育特征和疊置模式，為斷層附近區(qū)域儲層砂體精細(xì)刻畫提供了重要依據(jù)。

圖4 不同初始模型約束下的地震反演砂巖概率剖面

4 結(jié)論

(1)采用離散光滑插值方法和井?dāng)帱c(diǎn)引導(dǎo)的小斷層識別方法能夠較有效地建立高精度層位模型和斷層構(gòu)造模型，將二者結(jié)合，可正確處理斷層與斷層、斷層與層位的交切關(guān)系，建立了既忠實(shí)于原始井點(diǎn)數(shù)據(jù)，井間也保留了地震解釋層面的高精度時間域初始模型，網(wǎng)格精度可達(dá)10 m×10 m×0.2 m。

(2)與簡化初始模型相比，加入斷層信息的初始模型能夠有效地提高地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演的砂巖預(yù)測精度，厚度為3 m以上砂巖的預(yù)測符合率可提高約7%，厚度為1～3 m砂巖的預(yù)測符合率可提高約11%，厚度為1 m以下砂巖的預(yù)測符合率可提高約12%。

圖5 加入斷層信息的初始模型約束地震反演砂巖概率剖面

[1] 張義,尹艷樹,秦志勇.地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演在薄砂體儲層預(yù)測中的應(yīng)用[J].斷塊油氣田,2015,22(5):565-569.

[2] 王強(qiáng). 地震反演與地質(zhì)建模技術(shù)聯(lián)合預(yù)測薄層砂體[J].石油地質(zhì)與工程,2015,29(3):49-51.

[3] 李國發(fā),王艷倉,熊金良,等.地震波阻抗反演實(shí)驗分析[J].石油地球物理勘探,2010,45(6):868-872.

[4] 鄒義,李強(qiáng),楊洋,等.約束稀疏脈沖反演在哈得遜油田開發(fā)中的應(yīng)用[J].石油地質(zhì)與工程,2015,29(1):101-104.

[5] 徐立恒,李杰,姜巖,等.利用斷層模型約束反演技術(shù)進(jìn)行儲層預(yù)測[J].石油地球物理勘探,2012,47(3):473-476.

[6] 汪益寧,何曉君,桂琳,等. 高精度構(gòu)造模型在密井網(wǎng)儲層預(yù)測及剩余油挖潛中的應(yīng)用[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2015,30(16):17-21.

[7] Mallet J L．Discrete smooth interpolation in geometric modeling[J].ACM-Transactions on Graphics, 1989, 8(2) :121-144.

[8] 王長海,周曉琴,許國,等.基于離散光滑理論的高精度三維模型構(gòu)建方法[J].武漢大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版),2014,47(5): 604-609.

[9] 李操,王彥輝,姜巖,等.基于井?dāng)帱c(diǎn)引導(dǎo)小斷層地震識別方法及應(yīng)用[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā), 2012,31(3): 148-152.

[10] 李雪松.井震結(jié)合精細(xì)刻畫斷層方法研究及應(yīng)用[J].長江大學(xué)學(xué)報(自科版),2015,12(20):29-32.

[11] 黃捍東,張如偉,魏世平，等.地震非線性隨機(jī)反演方法在陸相薄砂巖儲層預(yù)測中的應(yīng)用[J].石油學(xué)報, 2009,30(3): 386-390.

[12] 張 磊，安海亭，但光箭，等.地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演在輪古油田碳酸鹽巖儲層預(yù)測中的應(yīng)用[J].石油地質(zhì)與工程，2016，30(2)：1-4.

[13] 鄒曉萍，黃映仕，余國達(dá)，等.薄互層精細(xì)地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演技術(shù)在惠州油田文昌組開發(fā)中的應(yīng)用[J].石油地質(zhì)與工程，2013，27(3)：72-75.

編輯：趙川喜

1673-8217(2016)06-0036-04

2016-04-18

張秀麗，碩士，工程師，1979年生，2007年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院地球探測與信息技術(shù)專業(yè)，現(xiàn)從事油田開發(fā)地震與儲層預(yù)測等研究。

國家自然科學(xué)基金“油水分布復(fù)雜區(qū)單一圈閉控藏模式研究”(41202102)項目資助。

TE313.319

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