埕島東斜坡帶約束稀疏脈沖波阻抗反演及應用效果

齊陸寧，王學軍

(1.中國石化勝利油田分公司海洋采油廠，山東東營 257237；2.中國石化勝利油田分公司地質科學研究院)

埕島東斜坡帶區域構造上位于埕寧隆起帶埕北低凸起東部，是埕北低凸起向生油凹陷——渤中凹陷延伸的斜坡部分，為前古近系潛山上發育起來的披覆構造，周圍凹陷眾多、油源充足，成藏條件非常有利。

埕島東斜坡帶東營組在構造坡折帶之下的溝谷內發育了大量的低位域砂體，具有較大的油氣資源前景。但目前仍有兩個問題：①由于河道砂體在地震剖面上的反射不明顯，難以識別追蹤，小斷層和巖性在三維地震解釋上具有多解性，常規處理技術滿足不了對巖性油藏及小幅度構造研究的要求，難以進行精細的描述；②由于東營組及沙一段的單層砂體厚度大多數較薄，而且砂泥巖速度差別較小[1-2]，一般的地震反演難以分辨這些相對較薄的砂體以及砂泥速度差別較小的砂體。

1 約束稀疏脈沖波阻抗反演技術

1.1 約束稀疏脈沖波阻抗反演原理

稀疏脈沖反演是基于脈沖反褶積基礎上的遞推反演方法，其基本假設是地層的強反射系數是稀疏分布的[3-5]。稀疏脈沖反演主要包括三個過程：一是通過最大似然反褶積求得一個具有稀疏特性的反射系數序列；二是通過最大似然反演導出寬帶波阻抗；三是通過道合并得到一個全頻帶的絕對波阻抗[6]。約束稀疏脈沖反演方法在勘探程度較低的探區和勘探程度較高的開發區都能取得比較好的效果[7-8]，其優點是能夠獲得寬頻帶的反射系數，較好地解決地震反演的多解性問題[9-10]，較好地分辨大的砂層組，反映砂層組的宏觀分布規律，從而使反演結果更趨于真實。

1.2 約束稀疏脈沖波阻抗反演算法

約束稀疏脈沖反演建立在一個趨勢約束的脈沖反演算法上，具體做法是從地震道中根據稀疏原則抽取反射系數，與子波褶積后生成合成地震記錄，利用合成地震記錄與原始地震道的殘差修改反射系數，得到新的更密一些的反射系數序列，再做合成記錄。在迭代過程中，用測井聲阻抗或速度譜擬合的阻抗趨勢線和在趨勢線兩邊定義的兩條約束線作為約束，來控制阻抗的變化范圍，減少反演的多解性，最終得到相對波阻抗[11-12]。

1.3 埕島東斜坡帶反演難點及對策

埕島東斜坡地區三維地震資料品質一般，河道砂體在地震剖面上的反射不明顯，滿足不了對巖性油藏及小幅度構造研究的要求，主要存在以下兩個難點：①東斜坡地區構造以簡單的單斜為主，構造幅度小，斷層不發育，油藏類型以巖性、構造巖性等隱蔽性油藏為主，利用常規地震進行精細的油藏描述難度大；②砂體厚度大多較薄，多數在10 m以下，有的砂體厚度只有1～2 m，而且砂泥巖速度差別較小，因此該區的儲層預測難度較大。

根據以上分析，埕島東斜坡帶約束稀疏脈沖波阻抗反演特色就是在于約束，是以測井聲波阻抗為骨架，在地震資料層位解釋結果產生的地質模型內對工區內的所有穿越此模型的探井的波阻抗的動態變化范圍進行內插外推，從而確定出各個待反演地震道各采樣點上的波阻抗動態范圍，約束條件給定的越合理，反演的結果也越可靠[13-14]。

2 約束稀疏脈沖反演處理

2.1 子波估算和綜合標定

反演處理中，子波估算與單井合成地震記錄的制作是一個循環反饋過程[15-16]。首先根據地震資料的頻譜分析合成主頻為30 Hz的理論雷克子波，在東營組地層反射速度的控制下，與測井曲線生成合成地震記錄，選擇合適的時窗，進行地震道子波提取，產生新的合成地震記錄，調節時深關系曲線，使合成地震記錄逐步逼近實際地震道；重復上述過程，直至獲得與地震記錄達到最佳匹配的合成記錄。

經過幾輪估算，最終得到一個正極性、50 Hz以下基本為常相位、主頻在15～35 Hz的子波，與井旁地震道的頻率范圍較為吻合。從最終的標定成果可以看出，全區的時深關系比較一致(圖1)。

圖1 合成記錄標定結果

2.2 反演參數的調整

使用約束稀疏脈沖反演模塊對埕島東斜坡的三維地震資料進行反演處理，在一個快速的趨勢約束的脈沖算法上，聲阻抗趨勢由解釋層位和井控制，獲得低頻分量估計。利用前面提取的子波和所有參與反演的井得到的低頻分量，調整質量控制參數進行約束脈沖反演。選擇若干過井剖面，對目標層段進行了大量、反復的試驗，確定了適合目標層段的反演參數，特別是對λ值的估算，經過多次的試驗，確定了較為合適的λ值為12。當λ值取12時，相對波阻抗數據體的信噪比、與測井數據的相關系數及反射系數的差都在較為理想的位置趨于穩定，而波阻抗數據體與地震數據體的誤差在一個較低的位置趨于穩定，經過多次反復的反演處理，使反演數據體的精度達到最佳(圖2)。

2.3 低頻高頻分量的補充

約束稀疏脈沖反演得到的波阻抗數據體相對缺乏低頻分量，尤其是10 Hz以下的低頻分量，需要做低頻補償。將前面生成的含有豐富低頻信息的初始波阻抗數據體與其做匹配濾波合并，補償其缺乏的頻率成分。經過低頻補償的波阻抗剖面由于其低頻成分得到有效地加強，剖面的層次感明顯高于相對波阻抗剖面，更有利于砂體識別[17-19]。

圖2 反演參數λ值的選擇

經過對相對波阻抗數據體低頻分量的有效補充，所得到的中低頻波阻抗反演數據體的質量有所提高，但此時測井資料高頻成分還沒有得到有效地利用，分辨率還不能滿足描述儲層的需要，需要進一步提高數據體的頻帶寬度，尤其是對高頻成分的補充(圖3)。

圖3 高頻分量補充頻率分布范圍

經過反復試驗，最終將初始波阻抗數據體的55 Hz以上頻帶內的部分信息補充到前面的中低頻波阻抗反演數據體中，得到了既包含豐富的地震中頻信息又有較高頻率的絕對波阻抗數據體，剖面質量有明顯改善，目標層段的特征比較清楚，分辨率有明顯的提高，最終處理出符合要求的三維波阻抗反演數據體。

3 反演效果及儲層評價

3.1 反演效果評價

經過反演處理，地震資料的分辨率有了明顯的提高，由反演剖面疊合地震剖面的疊合可以分辨多套常規地震沒有反射特征的砂體(圖4)。砂巖在反演剖面上的響應較好，縱向分辨率較高，橫向變化清楚，能夠有效分辨厚度在5 m左右的砂體，實現了對砂巖進行清晰的識別和準確的追蹤。

圖4 過埕北810井反演剖面與地震剖面疊合

3.2 反演與實鉆結果對比

通過已鉆井的自然電位曲線與反演剖面的對比統計，兩者相關性較高，已鉆井5 m以上的砂體在反演剖面上都能夠得到反映，反演剖面的平均吻合率在80%以上。

通過新鉆井對反演結果驗證，埕北810井2 942.3～2 950.4 m油層、2 639.3～2 644.2 m水層都在反演剖面上得到良好反映(圖5)。可見約束稀疏脈沖波阻抗反演符合埕島油田地質情況，反演取得了良好效果。

圖5 埕北古4井反演預測砂體

3.3 有利儲層預測分析

根據反演成果，埕島東斜坡帶有利儲層是多期水下扇沉積砂體，成藏模式為旁生側儲，油源主要來自北東方向的渤中凹陷，油氣以沿古近系底部不整合面的側向運移為主，遇斷層沿斷層向上運移聚集成藏。斜坡上形成的滑塌濁積扇及水下扇等砂體離油源近，又位于油氣運移通道上，其上有高位體系域的厚泥巖遮擋作為蓋層，因此具有良好的生儲蓋配置關系，容易形成巖性油氣藏。

根據儲層描述原則，埕島東斜坡地區有五個油氣成藏有利地區：埕北古4塊、勝海8塊、埕北32-324塊、埕北8塊和埕北802-勝海10塊。通過對儲層稀疏脈沖波阻抗反演，對描述完的砂體進行儲量估算，共預測有利含油氣面積約20.0 km2，預測石油地質儲量2 400×104t。

4 結論

在埕島東斜坡地區儲層預測過程中，采用了約束稀疏脈沖波阻抗反演，取得以下結論與認識：

(1)約束稀疏脈沖反演建立在一個快速的趨勢約束的脈沖算法上，聲阻抗趨勢由解釋層位和井控制，確定合適目標層段的反演參數，需要多次的反復的處理。

(2)為克服約束稀疏脈沖反演得到的波阻抗數據體中的低頻分量，提高反演結果的分辨率，將內插得到的阻抗體的高頻部分與絕對波阻抗數據合并，得到全頻帶的絕對阻抗數據。

(3)通過對埕島東斜坡儲層進行稀疏脈沖波阻抗反演，對描述完的砂體后做了初步的儲量估算，共預測有利含油氣面積約20.0 km2，預測石油地質儲量2 400×104t。

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