疊前彈性參數(shù)反演在鄂爾多斯Su-76區(qū)塊儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

(油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(長(zhǎng)江大學(xué)），湖北 荊州434023）

張世榮(北京瑞碼恒杰科技有限公司，北京100101）

夏訓(xùn)文(油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(長(zhǎng)江大學(xué)），湖北 荊州434023）

作為儲(chǔ)層地球物理的一項(xiàng)核心技術(shù)，地震反演始終是廣大地球物理工作者的研究重點(diǎn)。傳統(tǒng)疊后地震反演可以把界面型的地震資料轉(zhuǎn)換成巖層型的測(cè)井剖面，便于進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)。但是，利用疊后地震反演結(jié)果進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)要求儲(chǔ)層在聲波(或波阻抗）上有可以識(shí)別的特征，隨著現(xiàn)階段各油田勘探開(kāi)發(fā)程度的不斷提高，儲(chǔ)層性質(zhì)越來(lái)越復(fù)雜，越來(lái)越多的儲(chǔ)層在聲波上沒(méi)有明顯的特征。而且目前常用的基于模型的疊后測(cè)井約束反演結(jié)果受初始模型影響很大[1]，明顯不適合于橫向變化較大的復(fù)雜儲(chǔ)層。可見(jiàn)，傳統(tǒng)疊后地震反演不能滿足復(fù)雜儲(chǔ)層描述以及開(kāi)發(fā)階段對(duì)地震油藏精細(xì)描述的需要。

AVO分析是利用疊前信息的一種有效途徑，但是它僅能提供與相鄰界面彈性參數(shù)差有關(guān)的信息，而非與巖石性質(zhì)和流體直接相關(guān)的信息[2-3]。將AVO分析和疊后地震反演的思路有機(jī)結(jié)合的疊前地震彈性阻抗反演，既可以充分地利用疊前地震資料中振幅隨偏移距變化的信息，又可以得到直接反映地下巖層信息的資料，是目前地震研究領(lǐng)域的一個(gè)新方向和熱點(diǎn)。Connolly提出了一種與入射角有關(guān)的彈性阻抗(Elastic Impedance，EI）概念[4]，用于反演一定范圍內(nèi)入射角的角道集疊加。它與利用波阻抗來(lái)處理零炮檢距地震數(shù)據(jù)一樣，彈性阻抗提供了一個(gè)統(tǒng)一的物理量來(lái)進(jìn)行非零炮檢距地震數(shù)據(jù)的標(biāo)定和反演。其保留了地震反射振幅隨入射角或偏移距的變化而變化的特征，資料完全來(lái)源于疊前數(shù)據(jù)，沒(méi)有垂直入射假設(shè)[5]，能充分利用不同入射角(或偏移距）數(shù)據(jù)及先驗(yàn)的測(cè)井資料，聯(lián)合反演多種彈性參數(shù)，最終進(jìn)行儲(chǔ)層物性及含油氣性綜合判別。彈性阻抗反演能有效地解決AVO反演中子波隨偏移距變化的問(wèn)題，因此，疊前彈性阻抗反演有更高的精度，并能提供更豐富的地球物理信息。

1 疊前彈性阻抗反演方法及流程

疊前彈性阻抗反演主要包括構(gòu)建角道集數(shù)據(jù)、測(cè)井資料標(biāo)準(zhǔn)化處理、角道集子波的提取和約束反演[6]等。其步驟依次如下：

1）構(gòu)建角道集數(shù)據(jù) 為了使EI與地震數(shù)據(jù)相關(guān)，地震疊加首先必須由疊前偏移后的CRP道集疊加轉(zhuǎn)化為入射角角道集疊加。AVO分析與疊前地震反演的基礎(chǔ)都是基于Zoeppritz方程[7]，在一定角度范圍內(nèi)，Zoeppritz盡管與其各種簡(jiǎn)化公式形式不同，但精度并無(wú)太大差異，特別是小于30°的范圍內(nèi)差異更小。因此，筆者采用最普遍最簡(jiǎn)單的Zoeppritz方程的簡(jiǎn)化公式計(jì)算出角道集數(shù)據(jù)。除此之外，還可以將疊前道集數(shù)據(jù)分別根據(jù)入射角分為3個(gè)或多個(gè)道集進(jìn)行疊加，如將0～10°數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加代表5°角道集數(shù)據(jù)，10～20°數(shù)據(jù)疊加代表15°角道集數(shù)據(jù)，20～30°疊加代表25°角道集數(shù)據(jù)。

2）測(cè)井資料標(biāo)準(zhǔn)化處理 疊前彈性阻抗反演對(duì)測(cè)井資料的要求很高，且通常在一特定的研究工區(qū)，由于不同的測(cè)井時(shí)間、不同的測(cè)井儀器，以及不同的測(cè)量人員等因素都有可能導(dǎo)致測(cè)井資料的偏差。因此有必要對(duì)測(cè)井資料進(jìn)行必要的校正和標(biāo)準(zhǔn)化處理。以消除由于測(cè)井曲線中因存在系統(tǒng)誤差而造成低頻分量不準(zhǔn)確、噪聲等因素。特別是縱、橫波及密度曲線中存在的系統(tǒng)誤差，必須檢查異常值并進(jìn)行合理編輯。對(duì)于沒(méi)有橫波測(cè)井資料的情況，需要使用經(jīng)驗(yàn)公式或合適的流體替代技術(shù)得到橫波信息[8]。

3）提取角道集子波 地震角度子波的提取直接影響反演的精度，只有在子波提取較精確的情況下，才能確保反演結(jié)果的高精確度，它是疊前反演的關(guān)鍵問(wèn)題之一。這里筆者利用不同角度(近、中、遠(yuǎn)）的彈性阻抗曲線與相對(duì)應(yīng)的角道集地震資料進(jìn)行層位標(biāo)定并提取不同角道集地震資料相對(duì)應(yīng)的子波。

通過(guò)構(gòu)建角道集數(shù)據(jù)，測(cè)井資料標(biāo)準(zhǔn)化處理、提取角道集子波，就可以采用類似疊后波阻抗反演的方法反演得到相應(yīng)的彈性阻抗，最后計(jì)算出縱波、橫波速度及泊松比等彈性參數(shù)。

根據(jù)前述疊前地震反演的理論基礎(chǔ)及其疊前地震反演現(xiàn)狀，可以制定圖1所示的疊前地震反演流程圖。其中彈性阻抗反演流程圖見(jiàn)圖2。彈性阻抗反演的本質(zhì)即針對(duì)不同角度入射角數(shù)據(jù)的疊后反演，采用本區(qū)常用的隨機(jī)地震反演法即可得到較理想的反演效果。

圖1 疊前地震反演流程圖

圖2 彈性阻抗地震反演流程圖

2 實(shí)際應(yīng)用效果及分析

為了充分利用地震信息結(jié)合測(cè)井資料來(lái)預(yù)測(cè)含氣范圍及儲(chǔ)層規(guī)模，加快勘探節(jié)奏，筆者對(duì)鄂爾多斯Su-76區(qū)塊區(qū)目的層進(jìn)行了疊前彈性參數(shù)反演研究。前面已經(jīng)分析了疊前反演需要3個(gè)(或以上）角道集數(shù)據(jù)體，這里利用自適應(yīng)AVO處理技術(shù)(自適應(yīng)AVO處理技術(shù)是集疊加、AVO處理、角道集提取等多項(xiàng)疊前預(yù)處理、處理功能于一體的AVO處理技術(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)尋找AVO分析路徑進(jìn)行自適應(yīng)疊加、AVO處理、以及角道集輸出）得到3個(gè)角道集(10、20、30°）數(shù)據(jù)體。

對(duì)上面得到的不同入射角下的角道集數(shù)據(jù)分別進(jìn)行彈性阻抗反演，得到各入射角下的彈性阻抗反演剖面如圖3所示，可見(jiàn)，其差異較明顯，其中最明顯的是頻率的差異，大角度入射(30°）反演剖面的頻率明顯降低。此外在振幅(能量）、時(shí)差等方面也存在不同程度的差異。這些差異主要是由于氣層地震反射振幅隨入射角的變化所引起的。

從反演得到的不同入射角下的彈性阻抗體出發(fā)，便可計(jì)算出縱、橫波速度和密度等基本巖性參數(shù)。最后根據(jù)各巖性參數(shù)間的相互關(guān)系，即可計(jì)算得到拉梅常數(shù)、剪切模量、泊松比等能直接反映巖性特征的參數(shù)。根據(jù)該區(qū)域前人研究結(jié)果和實(shí)際驗(yàn)證均證實(shí)：在蘇里格地區(qū)利用泊松比不僅可以識(shí)別巖性，而且對(duì)含氣性也具有很好的分辨率[9-10]。因此選定泊松比為研究區(qū)儲(chǔ)層響應(yīng)敏感屬性，圖4即通過(guò)彈性阻抗反演最終得到的該區(qū)目的層平均泊松比平面圖。將平均泊松比與已鉆井無(wú)阻流量做交匯圖(見(jiàn)圖5），經(jīng)分析并結(jié)合蘇里格氣田劃分標(biāo)準(zhǔn)和氣井動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方案，取泊松比小于0．25為有利區(qū)。結(jié)合已知29口井測(cè)試無(wú)阻流量資料，預(yù)測(cè)與鉆探結(jié)果符合率為87%，能較好地指示本區(qū)地層的含氣性。據(jù)此并結(jié)合地質(zhì)、鉆井等資料將該三維工區(qū)大致分為5個(gè)有利區(qū)帶(見(jiàn)圖4），即南部有利區(qū)、西南有利區(qū)、西北有利區(qū)、北部有利區(qū)和中部有利區(qū)。主要有利儲(chǔ)層集中于南部、西南和西北有利區(qū)，其儲(chǔ)層厚度大都超過(guò)20m。該預(yù)測(cè)結(jié)果在井上與測(cè)井解釋得到的結(jié)果對(duì)應(yīng)較好，符合率較高，可信度高。

圖3 不同入射角彈性阻抗剖面

圖4 目的層平均泊松比平面分布圖

圖5 已鉆井無(wú)阻流量與平均泊松比交會(huì)圖

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[10]張盟勃，史松群，潘玉．疊前反演技術(shù)在蘇里格地區(qū)的應(yīng)用 [J]．巖性油氣藏，2007，19（4）：91．