提高氣田儲層預測精度技術(shù)研究

張 燕 ,岳利英 ,于翠格 ,杜曉玲 ,付新新

(中國石化中原油田分公司天然氣處理廠 ,河南濮陽 457062)

儲層預測最基本的反演方法可以分為基于道的反演方法和基于模型的方法。基于道的算法是最早研究的波阻抗反演方法,包括基于遞歸或道積分的算法。這些方法中地震道是唯一的輸入,因而計算簡單且速度很快。但是其結(jié)果局限于地震數(shù)據(jù)帶寬的范圍內(nèi),因為隱含的子波沒有被消除,調(diào)諧和子波旁瓣效應沒有降低,因而其使用具有很大的局限性。基于模型的波阻抗方法實際上就是以測井資料特別是聲阻抗資料 (一般從密度及速度測井資料獲得)作為約束,以地質(zhì)模型為基礎(chǔ),通過不斷修改模型,使模型正演合成的地震資料與地震數(shù)據(jù)最佳匹配,所修改的最終模型就是反演結(jié)果。

1 常見的基于模型的反演算法

1.1 地層或塊的反演

這種算法假定地層是由波阻抗和時間構(gòu)成的層塊結(jié)構(gòu),通過褶積模型與地震建立聯(lián)系。通過限制與地震樣點數(shù)目相關(guān)的層數(shù)目來抵消非唯一性。當?shù)貙幼兊帽∮诘卣鸱直媛蕰r,反演結(jié)果變得不唯一,為了降低這種多解性,通常以初始模型作為約束。

1.2 稀疏脈沖反演

這種算法假設地震反射系數(shù)序列是稀疏的,將地震道數(shù)據(jù)樣點進行重新采樣而得到少于地震道樣點數(shù)目的反射系數(shù)序列,與塊反演相同的方法是通過褶積模型來與地震相聯(lián)系,并且也可使用外部模型作為約束并用于恢復高頻及低頻成分,因而稀疏脈沖反演也是寬帶的。

1.3 最小平方反演

這種方法也是建立一個初始模型并使反演結(jié)果最大限度逼近初始模型,同樣可作地震頻譜以外的頻率補償,因而也是寬帶的。

1.4 地質(zhì)統(tǒng)計學反演

是一種全新的方法,Hass等 (1994)提出了地質(zhì)統(tǒng)計反演策略。該方法首先在地震時間域內(nèi)建立儲層的地質(zhì)模型,然后建立三維地層網(wǎng)格,利用井和地震數(shù)據(jù)來確定地質(zhì)統(tǒng)計學參數(shù),進行地質(zhì)統(tǒng)計學建模,將生成的可能的波阻抗與地震道進行比較。在地質(zhì)統(tǒng)計反演中,當產(chǎn)生井間的儲層參數(shù)的估算值時,模擬算法同時滿足井和地震數(shù)據(jù)。利用井控和地質(zhì)控制對波阻抗空間分布的影響,提供了一種強有力的從地震頻帶以外獲得信息的方法。

1.5 非線性反演

非線性方法為模擬退火法,該方法適于解決地震反演中普遍存在的非線性目標函數(shù)的最優(yōu)化問題,即多極值目標函數(shù)的最優(yōu)化問題。傳統(tǒng)方法在求解多極值目標函數(shù)的最優(yōu)化問題時,只能獲取局部最優(yōu)的反演解,而無法獲取全局最優(yōu)解。模擬退火方法在降溫參數(shù)的控制下,通過在解空間中的隨機搜尋,獲得全局最優(yōu)的反演解。與傳統(tǒng)方法比較,模擬退火方法對初始模型依賴性低,反演計算過程的穩(wěn)定性好。

2 預測精度分析

儲層預測結(jié)果的精度從反演的方法上來看,不論是帶限反演、稀疏脈沖反演、基于模型的反演,還是目前還未廣泛推廣的波動方程反演,大致主要受以下幾個方面的限制:①地震資料。用于反演的地震資料必須是高保真度資料,如果資料本身不是保持振幅處理的,那么在進行反演時,所得到的波阻抗就反映不了地下地層的信息,也就根本就不能用于儲層預測和油藏描述。此外,地震資料還應盡量高信噪比、高分辨率、準確成像,這些都將影響反演的分辨率。②測井資料。在進行反演前必須對工區(qū)內(nèi)參加反演的測井曲線進行環(huán)境校正,進行全區(qū)曲線的歸一化處理。如果測井曲線沒有進行環(huán)境校正,歸一化處理,在反演時同樣也反映不了地下地層的地質(zhì)信息。③子波的提取。以褶積模型為基礎(chǔ)的反演方法需要子波來進行反射系數(shù)的提取,如何估算子波?怎樣提取的子波才更適合于反演?才能得到準確的反射系數(shù)?目前提取子波的方法主要是從地震、測井或兩者綜合。④合成記錄的標定。子波提取的好壞、地震資料極性的判別都需要用合成記錄來判斷。標定的結(jié)果將影響低頻分量及反射系數(shù)的對應關(guān)系,最終影響波阻抗反演結(jié)果。⑤地質(zhì)模型的構(gòu)建。反演的地震資料必須進行精細的層位、斷層解釋建立合理的地質(zhì)模型,用于約束反演和提供低頻分量。

3 采用的方法

針對前期儲層反演中存在的問題,一是能夠較準確地反映出較厚的儲層,而對薄層、儲層較差的Ⅲ類識別率低,二是由于飛仙關(guān)組鮞灘與長興組礁灘之間巖石結(jié)構(gòu)存在較大差異,地震特征也有較大差異,使長興組的預測精度偏低,本次在子波提取、合成記錄標定方面選用基于模型的標定方法,地質(zhì)模型構(gòu)建方面考慮了斷層因素。

3.1 準確的子波提取

在反演過程中,提取的子波對反演的結(jié)果和合理性影響非常大。絕大多數(shù)反演技術(shù)假定觀測到的地震數(shù)據(jù)可以用具有帶寬限制的反射系數(shù)序列與地震子波褶積來模擬得到。反演過程首先估算地震子波,當估算地震反射系數(shù)時,把子波當做已知量,這樣估算的地震反射系數(shù)與子波褶積,產(chǎn)生與原始地震道高度匹配的合成地震記錄。如果子波不準確,那么反演結(jié)果誤差就比較大。

在以往的反演過程中,通常采用 Richer子波來作為初始子波,循環(huán)疊代進行標定,相關(guān)系數(shù)一般可達 0.6左右,基本能達到預測要求。為進一步提高預測精度,本次采用井控制下基于模型的子波相位和幅度譜估算子波。該項技術(shù)是目前較先進的方法,采用多種質(zhì)量控制手段,確保了高質(zhì)量的子波。首先在地震體目的層段提取零相位的子波作為初始子波,然后計算振幅譜,并通過相位和振幅譜合并求得與地震體相匹配的子波,該方法初始子波基于地震本身,并通過多種質(zhì)量控制,可進一步提高原始地震道匹配的合成地震記錄,一般相關(guān)系數(shù)可達到0.8左右,大大提高了反演的精度。

3.2 合理的合成地震記錄標定

普光氣田探井主要以直井為主,通常情況下合成地震記錄都能達到一個合理的結(jié)果。普光 1井為斜井,標定結(jié)果誤差較大,相關(guān)系數(shù)低于 0.3,很難保證預測結(jié)果。

普光氣田開發(fā)井主要以斜井為主,隨著開發(fā)井不斷完井,開發(fā)井的合成地震記錄標定成為難點。通常情況下標定斜井相關(guān)系數(shù)都很低,一般低于0.6,預測精度相對較低。為能夠有效利用目前完鉆的開發(fā)井,選用基于模型的合成記錄標定方法,很好的解決了斜井的標定,相關(guān)系數(shù)大大提高,質(zhì)量控制認為標定結(jié)果比較合理。

3.3 精細的地質(zhì)模型構(gòu)建

精確的地質(zhì)模型構(gòu)建并非簡單的構(gòu)造解釋,它是一個反復構(gòu)建的過程,斷層的走向、井的多少、準確的子波、合理的標定結(jié)果都會對模型產(chǎn)生很大的影響。首先建立一個比較粗的框架模型,然后依據(jù)模型提取子波和標定合成記錄來修正模型,不斷疊代直到建立精確的地質(zhì)模型。

逆斷層的模型構(gòu)建是建模的一個難點,在以往的儲層預測中,沒有考慮斷層的影響因素,使得在斷層附近的儲層預測精度相對較低。為提高預測精度,本次儲層預測充分考慮了斷層的影響因素,在建模中加入普光氣田主體兩條主要斷層即普光 7斷層和普光 3斷層,解決了斷層附近預測精度低的問題。

4 結(jié)論

通過準確的子波提取、合理的標定和精細的地質(zhì)模型,反演預測精度有較大提高,特別是長興組生物礁體儲層形態(tài)清楚,更接近氣藏實際情況。長興組儲層主要發(fā)育在普光主體南部 301、302、303、304、305、203平臺附近,呈東西向條帶狀分布,厚度達 60 m以上,向北逐漸減薄消失。整體形狀看,存在多個相對獨立的礁體。