隨機(jī)反演在文昌A油田儲(chǔ)層非均質(zhì)性研究中的應(yīng)用

黃 玉，馬光克，隋 波，孫月成

（中海石油（中國(guó)）有限公司 湛江分公司，廣東 湛江 524057）

0 前言

目前，地震反演是常用的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法，然而常規(guī)的地震反演由于受到垂向分辨率的限制，并且反演結(jié)果具有不確定性和多解性，往往難以滿足油田開發(fā)階段的需要。十九世紀(jì)七十年代地震隨機(jī)反演開始應(yīng)用于油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域，目前已在國(guó)內(nèi)、外許多復(fù)雜油氣藏開發(fā)中起到積極作用［1～4］。作者在本文中將隨機(jī)反演應(yīng)用于文昌A油田的儲(chǔ)層非均質(zhì)性研究中，以期為開發(fā)井的井位設(shè)計(jì)和油藏開發(fā)提供依據(jù)。

1 油田概況

文昌A油田位于珠江口盆地珠三坳陷文昌B凹陷中部東側(cè)，東南面為文昌C凹陷。主力油組ZJ2－1油組為完整的東翼陡西翼緩的低幅背斜構(gòu)造，目前有九口生產(chǎn)井。

ZJ2－1油組地層沉積環(huán)境為潮汐濱海沉積，儲(chǔ)集相帶主要為潮汐大水道與水體相對(duì)安靜環(huán)境發(fā)生化學(xué)沉積形成鈣質(zhì)膠結(jié)砂巖的沉積復(fù)合體。因此本區(qū)不但發(fā)育良好的儲(chǔ)集層，同時(shí)還發(fā)育鈣質(zhì)層和泥巖隔夾層。

從連井對(duì)比（見下頁(yè)圖1）可以看到，ZJ2－1油組從頂鈣至油層底厚度在21m～23m之間，發(fā)育二套油層，頂、底二套鈣質(zhì)隔層和中間一層鈣質(zhì)、二層泥巖夾層。鈣質(zhì)隔層為1m～4m，相對(duì)穩(wěn)定；油層單砂層厚為2m～5m，泥巖夾層局部分布，厚度為1m～3m不等，油層間還發(fā)育1層～2層較薄、單層厚度不超過1.5m小的鈣質(zhì)夾層。由于隔夾層發(fā)育，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，且認(rèn)識(shí)不清，影響了油田的開發(fā)效果。目前油田已進(jìn)入開發(fā)中后期，如果能很好地搞清隔夾層分布及砂巖的展布，可對(duì)含水上升規(guī)律、剩余油分布較好地預(yù)測(cè)，進(jìn)而適時(shí)地提出調(diào)整井挖潛措施，提高挖潛措施效果，最終提高油藏的采收率。

從過井地震剖面（見后面圖2）上看，由于地震資料的分辨率達(dá)不到區(qū)分薄儲(chǔ)層砂泥巖及鈣質(zhì)隔層的要求，利用常規(guī)地震偏移資料識(shí)別ZJ2－1油組砂巖、泥巖和鈣質(zhì)隔、夾層難度較大。

通過巖石物理分析珠江組二段不同巖性的波阻抗分布（見下頁(yè)圖3），圖3上紫色表示鈣質(zhì)，黃色表示砂巖，綠色表示泥巖波阻抗概率分布曲線，鈣質(zhì)夾層波阻抗值最高，波阻抗基本可將鈣質(zhì)層與其它巖性區(qū)分開來，但只用波阻抗難以區(qū)分砂泥巖。針對(duì)珠江二段為薄互層地質(zhì)條件和油層砂巖、泥巖波阻抗部份無法區(qū)分的特點(diǎn)，選擇了隨機(jī)反演方法來預(yù)測(cè)珠江組二段鈣質(zhì)隔夾層的分布。

2 隨機(jī)反演方法

隨機(jī)反演以地質(zhì)信息（地震、鉆井、測(cè)井等）為基礎(chǔ)，應(yīng)用隨機(jī)函數(shù)理論和地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法（變差函數(shù)分析、直方圖分析、相關(guān)分析等），結(jié)合傳統(tǒng)的地震反演技術(shù)，在每一個(gè)地震道（或多個(gè)地震道）產(chǎn)生多個(gè)可選的等概率反演結(jié)果［5～7］。隨機(jī)反演技術(shù)將隨機(jī)模擬的思想引入到地震反演中，用地震資料做約束，用隨機(jī)模擬算法實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)。實(shí)現(xiàn)思路是尋求符合地質(zhì)規(guī)律的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)模型（方法），以表征各種沉積類型的儲(chǔ)層參數(shù)變化規(guī)律，并用已知規(guī)律對(duì)井間未知地區(qū)的儲(chǔ)層參數(shù)空間分布做出估計(jì)［8］。

隨機(jī)反演具有以下特點(diǎn)：①具有與已知井資料相近的變差函數(shù)模型、平均值和方差；②該技術(shù)縱向上遵循測(cè)井，橫向上受地震資料的約束，分辨率較高，適用于井多和薄互層地區(qū)。本文作者所使用的隨機(jī)反演流程如圖4所示 （見后面）。

2.1 子波提取與層位標(biāo)定

從子波提取與層位標(biāo)定的結(jié)果（見后面圖5）來看，該工區(qū)各井聲波曲線制作的合成地震記錄與地震井旁道對(duì)應(yīng)較好，且各井提取的子波相似較好，因此采用各井的平均子波作為反演的最終子波，子波長(zhǎng)度為100ms，能量集中在中央的主瓣。

2.2 約束稀疏脈沖反演

約束稀疏脈沖反演是地震隨機(jī)反演的基礎(chǔ)，是基于脈沖反褶積基礎(chǔ)上的遞推反演方法［9］，其最終結(jié)果是與基于測(cè)井插值的低頻地質(zhì)模型合并而得到的。該反演算法的特點(diǎn)是反演結(jié)果忠實(shí)于地震數(shù)據(jù)，反演數(shù)據(jù)反映了儲(chǔ)層的大致變化規(guī)律，但垂向分辨率低，無法滿足非均質(zhì)薄砂層油氣藏的識(shí)別。稀疏脈沖反演在運(yùn)算的過程中，先使用較少的脈沖個(gè)數(shù)，產(chǎn)生一個(gè)初始模型，然后修改模型，使目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最小，之后再不斷增加脈沖個(gè)數(shù)，進(jìn)行迭代，直到反演結(jié)果改進(jìn)不大時(shí)停止迭代，并得到最終反演結(jié)果。

得到的約束稀疏脈沖反演結(jié)果（見后面圖6）基本反映了儲(chǔ)層的大致變化規(guī)律。剖面上砂體以塊狀為主，垂向分辨率有待于進(jìn)一步提高，但仍能反映波阻抗的總體變化特征，可用于求取水平變差函數(shù)。在稀疏脈沖反演過程中，求得的地震子波可直接用于隨后的隨機(jī)反演。

2.3 隨機(jī)反演

首先要建立變差函數(shù)，變差函數(shù)是地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法中最常用的衡量?jī)?chǔ)層空間關(guān)系的手段，綜合各種不同來源的數(shù)據(jù)，分析結(jié)果直接關(guān)系到建立儲(chǔ)層模型的可靠性［10］。利用變差函數(shù)進(jìn)行隨機(jī)模擬，產(chǎn)生N（N≥1）個(gè)符合已知條件的等概率體。如果所有實(shí)現(xiàn)基本相同或相差很小，說明模型中的不確定因素少，結(jié)果可信；如果各次實(shí)現(xiàn)間的差別較大，說明不確定性大，就要重新修改函數(shù)模型，重新模擬。

作者采用約束稀疏脈沖反演結(jié)果估計(jì)水平變差函數(shù)，利用測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)確定垂直變差函數(shù)，通過不斷試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)隨機(jī)模擬（見下頁(yè)圖7），圖7中棕色表示鈣質(zhì)層。可以看到四次實(shí)現(xiàn)間的差別較小，說明模型中的不確定因素少，結(jié)果可信。利用多次試驗(yàn)得到的最佳變差函數(shù)進(jìn)行后續(xù)的隨機(jī)反演。

作者通過本次隨機(jī)反演的過井巖性剖面（見后面圖8）的三次實(shí)現(xiàn)對(duì)比，可以看出井點(diǎn)處反演的巖性與測(cè)井解釋完全吻合。在井間尤其是井距較大時(shí)，三次實(shí)現(xiàn)之間有些許差異，反映了反演結(jié)果的隨機(jī)性與不確定性。儲(chǔ)層的頂鈣和底鈣隔層非常清晰。

3 結(jié)論

在油田開發(fā)階段，在常規(guī)確定性反演的基礎(chǔ)上，應(yīng)用隨機(jī)反演進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)，不僅可以大大提高地震資料的垂向分辨率，而且可以對(duì)反演結(jié)果的不確定性進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。通過文昌A油田隨機(jī)反演，可以看到：文昌A油田ZJ2－1油組儲(chǔ)層分布穩(wěn)定，穩(wěn)定發(fā)育兩套頂鈣和底鈣隔層；應(yīng)用隨機(jī)反演的方法可直觀地顯示巖性和物性的空間變化，更多地利用了測(cè)井資料，采用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)方法模擬的結(jié)果符合地質(zhì)規(guī)律。

通過在文昌A油田的應(yīng)用，表明該方法可以有效地綜合地質(zhì)、測(cè)井和地震數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)，尤其在預(yù)測(cè)薄互層方面效果良好，在儲(chǔ)層非均質(zhì)性的研究中能得到較好的效果。

圖8 幾次實(shí)現(xiàn)的反演結(jié)果Fig.8 Results of inversion

［1］TORRES－VERDIN C，VICTORIAM，MERLETTIG，et al.Trace－based and geostatistical inversion of 3－D seismic data for thin－sand delineation——Anapplication in San Jorge Basin，Argentina ［J］.The Leading Edge，1999：1070.

［2］LAMRYP，SWABY PA，ROWBOTHAM P S.From seismic to reservoir properties with geo statistical inversion［J］.SPE Reservoir Eval and Eny，1999，4（3）：334.

［3］史文東，張立昌，尹克敏，等.地質(zhì)統(tǒng)計(jì)地震反演方法及其在民豐斷裂帶封堵中的應(yīng)用研究［J］.石油地球物理勘探，2002，37（4）：407.

［4］劉俊州，周小鷹，王箭波，等.地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演在非均質(zhì)薄砂巖氣藏開發(fā)中的實(shí)踐［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2009（7）：16.

［5］慎國(guó)強(qiáng)，孟憲軍，王玉梅，等.隨機(jī)地震反演方法及其在埕北35井區(qū)的應(yīng)用［J］.石油地球物理勘探，2004，39（1）：75.

［6］易 平，林桂康.隨機(jī)地震反演技術(shù)及在文昌13－1油田的應(yīng)用［J］.石油地球物理勘探，2004，39（1）：75.

［7］李方明，計(jì)智鋒，趙國(guó)良，等.地質(zhì)統(tǒng)計(jì)反演之隨機(jī)地震反演方法［J］.石油勘探與開發(fā)，2007，34（4）：451.

［8］邊樹濤，狄?guī)妥專G蕾，等.地質(zhì)統(tǒng)計(jì)反演在東濮凹陷白廟氣田沙三段儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中的應(yīng)用［J］.石油地球物理勘探，2010，45（3）：398.

［9］黃緒德.反褶積與地震道反演［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1992.

［10］劉興東.隨機(jī)反演變差函數(shù)適用性研究［J］.石油天然氣學(xué)報(bào)，2010，32（2）：253.

［11］孫思敏，彭仕密.地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演及其在吉林扶余油田儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中的應(yīng)用［J］.物探與化探，2007，31（1）：51.