(中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)

隨著地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)建模技術(shù)的發(fā)展，儲層模擬技術(shù)在油田開發(fā)階段越來越受到重視，但受井網(wǎng)密度、井位空間分布和儲層非均質(zhì)性的綜合影響，單靠井上硬數(shù)據(jù)的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)律很難實(shí)現(xiàn)儲層空間描述的準(zhǔn)確性。地震數(shù)據(jù)平面上采集密度大，在橫向上具有較好的連續(xù)性和預(yù)測性，可以對儲層橫向分布起到較好的趨勢約束作用[1，2]，但是地震信息在垂向上分辨率低，面臨從時(shí)間域到深度域的轉(zhuǎn)換精度問題。在層面構(gòu)造進(jìn)行時(shí)深轉(zhuǎn)換已形成了多種成熟的方法，在二維層面上的轉(zhuǎn)換可以實(shí)現(xiàn)高精度，然而這些方法并不適用于三維數(shù)據(jù)體的精細(xì)時(shí)深轉(zhuǎn)換[3～5]。因此，三維精細(xì)速度場的建立和高精度的時(shí)深轉(zhuǎn)換是研究人員需要解決的一個(gè)重要且具有挑戰(zhàn)性的問題[6～8]。

一個(gè)可靠的速度場需要結(jié)合所有可用的、最佳的來自地震和井的速度信息，根據(jù)適當(dāng)?shù)姆謱臃桨?，考慮巖性、地質(zhì)條件變化和地層內(nèi)各向異性的影響，以地震速度分析為基礎(chǔ)、井點(diǎn)速度為標(biāo)尺，建立一個(gè)包含不同層速度的速度模型。對于地震速度的精確分析求取，研究人員進(jìn)行了長期大量的研究工作，初期主要集中于傳統(tǒng)的疊加速度分析，應(yīng)用Dix公式方法求取層速度[9，10]，但該方法僅適用于水平層狀、橫向無變速介質(zhì)。為解決速度橫向變化問題，學(xué)者們研究了基于貝葉斯理論的速度反演分析，在一定程度上解決了該問題，但仍是基于水平層狀介質(zhì)的假設(shè)，傾斜地層對速度分析精度影響較大。20世紀(jì)中期發(fā)展起來的偏移地震成像技術(shù)，促進(jìn)了多種以地震成像最優(yōu)的偏移速度分析方法的形成，在存在橫向速度變化的情況下，偏移成像相當(dāng)于求解描述成像射線運(yùn)動(dòng)學(xué)和幾何擴(kuò)散的偏微分方程，其過程就是找到一個(gè)精確的區(qū)間速度。偏移速度具有更高的分析精度，但依然不能滿足橫向速度變化劇烈、構(gòu)造復(fù)雜的成像精度。繼而提出了基于地震波運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析的層析成像方法，進(jìn)一步提高了成像速度分析精度[11,12]，但受地震資料品質(zhì)等多條件影響，速度分析始終存在較大的不確定性。

無論哪種速度場建立方法，其空間不確定性都始終存在。為此，筆者在伊拉克哈法亞油田M層油藏開展了基于地質(zhì)模型的映射采樣地震數(shù)據(jù)體時(shí)深轉(zhuǎn)換方法研究，以規(guī)避速度場空間變化的不確定性，提高時(shí)深轉(zhuǎn)換精度，充分發(fā)揮地震數(shù)據(jù)在油田開發(fā)中后期對儲層精細(xì)描述的約束和指導(dǎo)作用。

1 傳統(tǒng)速度場的不確定性

建立速度場的數(shù)據(jù)源主要有3個(gè)：地震數(shù)據(jù)的速度、聲波測井資料得到的速度和VSP(垂直地震剖面)井間地震得到的速度。

由地震數(shù)據(jù)得到的速度，不論處理解釋得到的疊加速度譜、偏移速度或者反演得到的層速度及其他類型的速度資料，都需要經(jīng)過修飾校正處理，即以地震解釋層位為約束，利用Dix公式將疊加速度轉(zhuǎn)換為層速度和平均速度。由于 Dix 公式是在水平層狀介質(zhì)中射線垂直入射條件下建立起來的速度關(guān)系式，前提條件非?？量?，當(dāng)?shù)貙赢a(chǎn)狀復(fù)雜時(shí)，用其求取的層速度或平均速度會(huì)產(chǎn)生較大誤差[13,14]，橫向連續(xù)性好但縱向分辨率不夠。

由聲波測井資料得到的速度一般通過擬合公式、合成記錄曲線回歸、克里金插值法、隨機(jī)模擬法等[15～17]建立速度場，其核心是依據(jù)井上速度按照趨勢插值計(jì)算，建立的速度場在近井區(qū)精度較高，但在遠(yuǎn)井區(qū)速度不確定性增加。

VSP井間地震得到的平均速度和層速度是比較可靠的地層真實(shí)速度，但是VSP資料成本高，信息量少，一般達(dá)不到單獨(dú)建立速度場的要求。

任何一種方法求取、建立速度場都受到一定地質(zhì)條件的限制，建立的速度場無法兼顧全區(qū)不同地質(zhì)條件變化的影響，不能避免速度場在井間的不確定性和由上至下的誤差累計(jì)，難以滿足三維數(shù)據(jù)體精細(xì)時(shí)深轉(zhuǎn)換的要求。

2 映射采樣時(shí)深轉(zhuǎn)換方法

要實(shí)現(xiàn)映射采樣時(shí)深轉(zhuǎn)換有2個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：一是區(qū)域穩(wěn)定標(biāo)志層的精確井震標(biāo)定，得到可靠的時(shí)間域構(gòu)造圖，并實(shí)現(xiàn)層面的高精度時(shí)深轉(zhuǎn)換；二是時(shí)間域和深度域地質(zhì)模型網(wǎng)格建立的完全一致，保證時(shí)間和深度域?qū)崿F(xiàn)一一對應(yīng)的映射關(guān)系。

2.1 層位標(biāo)定解釋與時(shí)深轉(zhuǎn)換

綜合錄井、測井和區(qū)域地質(zhì)研究，找到穩(wěn)定的區(qū)域標(biāo)志層，通過多井地震合成記錄標(biāo)定，建立地震記錄與地質(zhì)分層的時(shí)深聯(lián)系，保證單井的合成記錄與地震反射的相關(guān)性；在該基礎(chǔ)上進(jìn)行層面解釋，生成時(shí)間域?qū)游粯?gòu)造圖，根據(jù)全區(qū)合成記錄和VSP資料校正建立的時(shí)深關(guān)系生成深度域?qū)游粯?gòu)造圖。

2.2 網(wǎng)格模型與時(shí)深轉(zhuǎn)換

2.2.1 深度域網(wǎng)格模型

基于Petrel建模軟件，根據(jù)時(shí)間與深度構(gòu)造圖分別建立地質(zhì)網(wǎng)格模型。首先選取建模工區(qū)范圍，根據(jù)地震采集面元、井密度和構(gòu)造方向設(shè)置平面網(wǎng)格面元大小和I、J方向(見圖1)；再根據(jù)地震解釋深度域構(gòu)造圖建立地層框架模型(Horizon)；然后在單井地質(zhì)分層與地震面趨勢約束下，建立各層內(nèi)的小層組地層網(wǎng)格(Zone)；最后根據(jù)小層組地層厚度和垂向分辨率需要等比例設(shè)置小層組的細(xì)分網(wǎng)格數(shù)(Layer)。深度域模型完成后對網(wǎng)格質(zhì)量進(jìn)行質(zhì)量檢查，保證網(wǎng)格沒有負(fù)體積和扭曲。

2.2.2 時(shí)間域網(wǎng)格模型

時(shí)間域地質(zhì)模型建立步驟與深度域模型保持一致，使用同一平面網(wǎng)格系統(tǒng)，根據(jù)時(shí)間域構(gòu)造圖建立地層框架模型，在建立時(shí)間域小層組地層網(wǎng)格時(shí)，采用Isochore厚度約束方式由深度域模型的小層組厚度做約束，保證小層組在時(shí)間和深度域分布一致；然后對小層組進(jìn)行等比例細(xì)分網(wǎng)格，細(xì)分?jǐn)?shù)目保持與深度域一致。由此建立的深度域和時(shí)間域模型在平面和垂向有一致的映射關(guān)系，搭建了時(shí)間域到深度域轉(zhuǎn)換的物理指數(shù)通道(見圖1)。

2.2.3 映射采樣時(shí)深轉(zhuǎn)換

通過Seismic resampling地震重采樣模塊把地震資料采樣到時(shí)間域的網(wǎng)格中，該過程為時(shí)間域地震數(shù)據(jù)到時(shí)間域模型網(wǎng)格采樣，數(shù)據(jù)完全保真。因?yàn)橛成洳蓸又荒茉谕挥蛳逻M(jìn)行，所以在地震采樣完成后，把時(shí)間域模型的域模式改變?yōu)樯疃扔?，通過Properties-Scale up粗化模塊，把時(shí)間域地震屬性數(shù)據(jù)通過Zone mapping映射采樣的方式從時(shí)間域網(wǎng)格采樣到深度域網(wǎng)格，完成數(shù)據(jù)的時(shí)深轉(zhuǎn)換(見圖2)。應(yīng)用基于地質(zhì)模型映射采樣實(shí)現(xiàn)了高精度的時(shí)深轉(zhuǎn)換，保證了地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后的精度和保真度。

注：T0為時(shí)間域?qū)有蝽斀缑?；T1為時(shí)間域三級層序頂界面；T2為時(shí)間域?qū)有蛑?、下部最大海泛面；T3為時(shí)間域?qū)有虻捉缑妫籇0、D1、D2、D3分別為T0、T1、T2、T3對應(yīng)的深度域位置。圖1 時(shí)間域與深度域網(wǎng)格模型

圖2 時(shí)間域模型映射采樣到深度域模型

3 應(yīng)用與效果分析

3.1 應(yīng)用

利用該方法對伊拉克哈法亞油田M層油藏進(jìn)行分析。M層屬于晚白堊世被動(dòng)大陸邊緣沉積，開始沉積時(shí)為臺地斜坡相，在沉積期抬升、拆離為一個(gè)獨(dú)立的陸架邊緣灘相沉積，后期整體抬升暴露遭受剝蝕演變?yōu)楦綄訇懠?。其沉積演化主要受相對海平面升降和阿拉伯板塊隆升控制，與上下地層呈不整合接觸關(guān)系，為一個(gè)完整的三級層序，沉積厚度約300m。

該油田三維地震工區(qū)面積280km2，共有井312口，經(jīng)過數(shù)據(jù)質(zhì)量控制后對其中283口井進(jìn)行了井震標(biāo)定。在井震精細(xì)標(biāo)定的基礎(chǔ)上，對標(biāo)志層和反射特征明顯連續(xù)可追蹤的油層組層面進(jìn)行解釋，追蹤了三級層序頂界面、中下部最大海泛面及底界面，結(jié)合精細(xì)追蹤結(jié)果生成時(shí)間構(gòu)造圖，再根據(jù)井震精細(xì)標(biāo)定的時(shí)深關(guān)系和井分層校正得到對應(yīng)的深度域構(gòu)造圖。從時(shí)間域與深度域3個(gè)標(biāo)志層對比剖面來看，構(gòu)造形態(tài)在時(shí)深轉(zhuǎn)換前后保持一致，構(gòu)造變化合理且與井分層相符，層面時(shí)深轉(zhuǎn)換精度滿足地質(zhì)模型需要(見圖3)。

圖3 時(shí)間域與深度域的標(biāo)志層井標(biāo)定及連井剖面對比

按照上述方法建立深度域和時(shí)間域模型，其平面上網(wǎng)格大小為100m×100m。首先根據(jù)地震解釋層位建立3個(gè)地層框架模型；然后根據(jù)井分層和地震層位約束建立13個(gè)小層組格架模型，根據(jù)等比例劃分方法把13個(gè)小層組在垂向上分為486個(gè)網(wǎng)格層，平均網(wǎng)格厚度為0.6m，保證垂向網(wǎng)格劃分精度高于地震采樣分辨率。根據(jù)上述方法對研究區(qū)波阻抗反演數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)深轉(zhuǎn)換，從對比剖面(見圖4)上可以看出，傳統(tǒng)速度場時(shí)深轉(zhuǎn)換方法轉(zhuǎn)換為深度域后，波阻抗反演數(shù)據(jù)形態(tài)發(fā)生改變，在中部一個(gè)小層反演數(shù)據(jù)發(fā)生了拉伸變形，層內(nèi)下部低波阻抗深度轉(zhuǎn)換后到了下一層內(nèi)，發(fā)生了“穿層”現(xiàn)象(見圖4方框)；而通過映射采樣方法轉(zhuǎn)換為深度域后，波阻抗反演數(shù)據(jù)形態(tài)與時(shí)間域保持完全一致，說明該方法規(guī)避掉了空間速度場的不確定性，減小了時(shí)深轉(zhuǎn)換誤差，更準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)體的時(shí)深轉(zhuǎn)換。

圖4 映射采樣與傳統(tǒng)速度場時(shí)深轉(zhuǎn)換波阻抗反演剖面效果對比

3.2 效果分析

由于剩余油分布和地面條件限制，油田開發(fā)中后期鉆井多為多分支、大斜度或水平井，對油藏儲層精細(xì)描述模擬提出了更高的要求。經(jīng)過映射采樣的地震反演數(shù)據(jù)保持了真實(shí)的地質(zhì)信息，通過數(shù)據(jù)分析得出波阻抗反演與儲層孔隙度有著較高的相關(guān)性，應(yīng)用波阻抗反演體對模型屬性模擬進(jìn)行約束，依據(jù)模擬結(jié)果進(jìn)行新井部署。鉆井結(jié)果證實(shí)，深度域儲層波阻抗反演能夠很好地預(yù)測儲層分布，井軌跡與目的層符合度較高，測井曲線也驗(yàn)證了儲層屬性預(yù)測的精度(見圖5)；投產(chǎn)后2口井初始日產(chǎn)油分別為2052桶和1889桶，平均年產(chǎn)油分別為924751桶和499418桶，含水率分別為4.57%和5.23%，充分驗(yàn)證了映射采樣時(shí)深轉(zhuǎn)換的精度和可靠性。

圖5 新井軌跡、測井曲線與波阻抗反演剖面對比圖

4 結(jié)語

基于地質(zhì)模型的映射采樣方法規(guī)避了常規(guī)地震體時(shí)深轉(zhuǎn)換中速度場的不確定性，可以實(shí)現(xiàn)平面面元和垂向分辨率任意劃分，保證了轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)信息的精度和保真度。應(yīng)用該方法轉(zhuǎn)換后的地震數(shù)據(jù)體在儲層模擬中能夠起到更好的約束和指導(dǎo)作用，給油田開發(fā)階段井位部署、鉆井跟蹤、方案預(yù)測等工作提供更具有確定性的科學(xué)依據(jù)。在伊拉克哈法亞油田M層油藏的應(yīng)用結(jié)果表明，該方法應(yīng)用效果較好，能夠?qū)τ吞镩_發(fā)部署起到了較好的指導(dǎo)作用，具有可推廣性。