廉桂輝，朱亞婷，王曉光，李 洲，秦 明

(中國(guó)石油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000)

0 引 言

瑪湖油田M2井區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣瑪湖凹陷北部斜坡帶，主力油層三疊系百口泉組屬于扇三角洲前緣沉積特征，砂體縱橫向變化迅速、疊置特征突出，因此，對(duì)相對(duì)優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)層進(jìn)行精細(xì)調(diào)整不易實(shí)現(xiàn)。盡管M2井區(qū)油井投產(chǎn)后能夠見(jiàn)油，但平面上井與井之間產(chǎn)量差異較大，說(shuō)明有效儲(chǔ)層具有較強(qiáng)的平面非均質(zhì)性。該油藏以砂礫巖為主，有效儲(chǔ)層較薄，平均孔隙度為7%，滲透率為0.5 mD，屬于低孔、特低滲砂礫巖儲(chǔ)層，難以通過(guò)常規(guī)地震屬性分析和疊后縱波阻抗反演進(jìn)行儲(chǔ)層識(shí)別。

目前，國(guó)內(nèi)外普遍采用疊前反演來(lái)解決致密儲(chǔ)層預(yù)測(cè)問(wèn)題，該技術(shù)有很多成功的應(yīng)用案例[1-5]。但傳統(tǒng)疊前反演往往縱向分辨率較差，地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演則可以通過(guò)變差函數(shù)控制和隨機(jī)模擬技術(shù)提高縱向分辨率。為同時(shí)兼顧預(yù)測(cè)結(jié)果的可靠性和分辨率，該文綜合多種技術(shù)手段完成儲(chǔ)層及物性預(yù)測(cè)，通過(guò)疊前地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演得到預(yù)測(cè)性強(qiáng)和分辨率高的密度、縱橫波速度等基本彈性參數(shù)體。在疊前地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演成果基礎(chǔ)上，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)程序?qū)r性概率及儲(chǔ)層物性進(jìn)行預(yù)測(cè)，為地質(zhì)及巖石力學(xué)參數(shù)建模提供可靠的空間約束條件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)瑪湖油田致密砂礫巖層的有效儲(chǔ)層預(yù)測(cè)，為瑪湖地區(qū)致密儲(chǔ)層高效勘探開(kāi)發(fā)提供了方向。

1 資料品質(zhì)分析

2 疊前反演技術(shù)

地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演是根據(jù)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，充分利用測(cè)井、地震以及其他地質(zhì)資料，建立油藏屬性概率模型或者隨機(jī)函數(shù)模型?？v波主要反映儲(chǔ)層孔隙流體變化，而橫波主要反映儲(chǔ)層巖石骨架特性?？梢岳眠@種變化來(lái)研究?jī)?chǔ)層巖性及流體性質(zhì)。彈性阻抗法是傳統(tǒng)AVO分析和疊后聲阻抗法的結(jié)合，其理論基礎(chǔ)是地震波的反射理論[6]。疊前反演技術(shù)主要包括橫波速度求取、井震標(biāo)定、子波提取3個(gè)關(guān)鍵處理。

2.1 橫波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)反演

常見(jiàn)的橫波預(yù)測(cè)模型有經(jīng)驗(yàn)公式法和巖石物理正演法，經(jīng)驗(yàn)公式法簡(jiǎn)單易用，但難以確保適用性；巖石物理正演預(yù)測(cè)橫波理論上比較準(zhǔn)確可靠，但該方法涉及諸多實(shí)驗(yàn)室難以測(cè)量的參數(shù)，且方法實(shí)現(xiàn)比較繁瑣，往往無(wú)法得到理想的預(yù)測(cè)模型。

研究區(qū)缺乏實(shí)測(cè)橫波測(cè)井資料，利用研究區(qū)的縱波速度和密度資料對(duì)橫波測(cè)井資料進(jìn)行轉(zhuǎn)換。橫波疊前反演方法主要有經(jīng)驗(yàn)公式法以及理論模型法[7]。在理論模型的指導(dǎo)下，根據(jù)研究區(qū)的彈性參數(shù)資料，基于流體置換模型進(jìn)行了井內(nèi)剪切波速反演。因此，在橫波速度反演過(guò)程中，需要求取突破研究區(qū)的6個(gè)基本巖性參數(shù)，即砂巖的縱波速度、橫波速度、密度和泥巖的橫波速度、縱波速度、密度。在取得合理值之前，對(duì)研究區(qū)反演孔靶區(qū)巖石物性參數(shù)的分布范圍進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，確定了總的分布范圍，然后對(duì)巖石物性參數(shù)進(jìn)行微調(diào)，最終確定合理值，高精度地獲得橫波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)。

為與地震資料的縱橫波方向一致，選取2口直井建立橫波曲線預(yù)測(cè)模型。橫波曲線的預(yù)測(cè)和實(shí)測(cè)結(jié)果的吻合性較好，相關(guān)系數(shù)為0.863 7。

2.2 井震標(biāo)定與子波提取

在地震標(biāo)定和波形提取中，必須遵循2個(gè)原則：①疊后數(shù)據(jù)經(jīng)軟件處理，能夠達(dá)到均勻的時(shí)深比；②利用小角度資料進(jìn)行精細(xì)地震標(biāo)定。波形提取方法是“最優(yōu)方法”，其基本原理為：用遞歸算法提取最佳波，即生成第1個(gè)波，再利用生成的線性回歸得到最佳波，最后完成井震標(biāo)定和三角數(shù)據(jù)體的波提取，用最優(yōu)方法提取的波長(zhǎng)更符合實(shí)際的地震資料。

3 巖石物理分析及“甜點(diǎn)”分類

利用縱波速度可以分析地層巖性、流體性質(zhì)等對(duì)彈性參數(shù)影響[8-9]。在綜合分析研究區(qū)儲(chǔ)層地震和地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，研究不同巖性巖石物理特征，利用交匯分析來(lái)研究前緣砂體、砂礫巖等砂體各種屬性參數(shù)之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)異常點(diǎn)，并確定能夠有效區(qū)分不同儲(chǔ)集砂體的敏感巖石物理參數(shù)。

Whitcombe、Haas A等[10-11]認(rèn)為巖性越致密其脆性越高，因此，“甜點(diǎn)”分類以地質(zhì)“甜點(diǎn)”為主，在此基礎(chǔ)上按脆性程度進(jìn)行工程“甜點(diǎn)”分類。以各油層類型脆性指數(shù)的中值為界，將各類油層進(jìn)一步劃分為2類，由此可以得到“甜點(diǎn)”分類參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)(表1)。

表1 M2井區(qū)“甜點(diǎn)”分類參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)

4 反演結(jié)果分析

疊加后提取百口泉組上下200 ms時(shí)窗地震均方根振幅屬性數(shù)據(jù)，疊前反演結(jié)果與井一致性較好，趨勢(shì)與地質(zhì)模型一致。T1b2和T1b12整體縱波速度、橫波速度和密度都相對(duì)較高，反映了儲(chǔ)層較為發(fā)育。但也可以看出疊前同時(shí)反演結(jié)果縱向分辨率明顯偏低，與井曲線的吻合性有待提高，T1b13-2砂層特征不清晰，且無(wú)法區(qū)分T1b2段厚儲(chǔ)層內(nèi)部的隔夾層分布，因此，認(rèn)為疊前同時(shí)反演雖然可以反映儲(chǔ)層的橫向分布特征，但是縱向分辨率無(wú)法滿足薄層預(yù)測(cè)的要求，需要進(jìn)一步開(kāi)展高分辨率反演研究。

將縱波阻抗和橫波阻抗分別換算成縱波速度和橫波速度，通過(guò)井旁道反演成果與井曲線的交會(huì)圖分析，檢查反演成果的質(zhì)量?？v、橫波速度井旁道反演成果與井縱、橫波速度曲線的相關(guān)系數(shù)在0.880 0以上，密度井旁道反演成果與井密度曲線的相關(guān)系數(shù)為0.848 028，說(shuō)明反演成果與井資料吻合程度較好(圖1)。

圖1 井旁道反演成果—井曲線交會(huì)

由彈性參數(shù)分析可知，彈性參數(shù)對(duì)儲(chǔ)層分類和油層識(shí)別能力有限，因此不對(duì)反演成果做進(jìn)一步分析，而是將反演成果作為中間成果用于后續(xù)研究，包括：①直接為工程建模提供Vp(縱波速度)、Vs(橫波速度)及DEN(密度)約束，使楊氏模量和泊松比等模型更具預(yù)測(cè)性；②通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)融合Vp、Vs及DEN反演數(shù)據(jù)，為巖相建模和孔滲屬性建模提供更可靠的約束條件。

根據(jù)M2井區(qū)已有的聲波、密度曲線，計(jì)算出相應(yīng)的巖石物性參數(shù)，用于疊前反演分析?？v波阻抗和橫波阻抗不能有效區(qū)分各類儲(chǔ)層，而泊松比等對(duì)區(qū)分有效儲(chǔ)層和非有效儲(chǔ)層更為敏感。為進(jìn)一步進(jìn)行敏感性分析，選取了泊松比這一參數(shù)，通過(guò)與縱波阻抗聯(lián)合分析能基本判別區(qū)分泥巖和儲(chǔ)層(圖2)，儲(chǔ)層和泥巖速度差異較為明顯(門檻值為3 980 m/s)，表明在反演所能達(dá)到的分辨率內(nèi)，能較好地識(shí)別礫巖儲(chǔ)層和泥巖，但在某些區(qū)域有效儲(chǔ)層與非儲(chǔ)層仍存在重疊。

圖2 瑪湖百口泉組Vp/Vs-Vp交會(huì)圖版

為了更好地預(yù)測(cè)M2井區(qū)致密砂巖儲(chǔ)層，根據(jù)巖石物性分析結(jié)果，對(duì)瑪湖油田有效儲(chǔ)層進(jìn)行了預(yù)測(cè)，并在巖石物性分析中結(jié)合“甜點(diǎn)”區(qū)的分類(表1)，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)方法對(duì)瑪湖油田百口泉組疊前地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)多次反演結(jié)果進(jìn)行分析，得到不同巖性的概率體。以中礫為例(圖3)，概率分布剖面與井的巖性劃分具有很好的一致性。百口泉組砂體連續(xù)性較好，小層內(nèi)隔夾層刻畫清晰，為后續(xù)地質(zhì)模型建立提供了可靠依據(jù)，具有重要的地質(zhì)意義。

圖3 M2井區(qū)百口泉組M1—M5井縱向礫巖反演概率剖面

在數(shù)據(jù)分析及變差函數(shù)模型建立的基礎(chǔ)上，在相控條件和上述疊前地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演成果約束下，進(jìn)行孔隙度、滲透率、含油飽和度的模擬(圖4)，工區(qū)中部具有較好的物性和含油性。

圖4 M2井區(qū)百口泉組平面屬性模型

5 結(jié) 論

(1) 疊前反演技術(shù)可獲得縱橫波阻抗、泊松比等重要彈性參數(shù)，能夠準(zhǔn)確描述儲(chǔ)層的物性、含流體性質(zhì)，該技術(shù)是目前M2井區(qū)致密砂巖預(yù)測(cè)有效儲(chǔ)層的重要方法。

(2) 基于疊前反演技術(shù)的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)模擬，解決了疊后波阻抗不能識(shí)別有效儲(chǔ)層的問(wèn)題，克服了地震資料普遍分辨率低的困難，實(shí)現(xiàn)了對(duì)薄儲(chǔ)層的較好預(yù)測(cè)，為優(yōu)化M2井區(qū)開(kāi)發(fā)方案提供了支持。

(3) 在疊前地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演基礎(chǔ)上，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)提高了巖性概率及儲(chǔ)層物性預(yù)測(cè)效果，為地質(zhì)及巖石力學(xué)參數(shù)建模提供可靠的空間約束條件。