黏滯彌散正演模擬與譜反演精細描述技術在渤海X油田中的應用

熊 煜，李福強，周連德，高磊，譚輝煌

(中海石油(中國)天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽 300452)

黏滯彌散正演模擬與譜反演精細描述技術在渤海X油田中的應用

熊 煜，李福強，周連德，高磊，譚輝煌

(中海石油(中國)天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽 300452)

X油田位于渤海南部海域，其主力層位A砂體厚度達28 m，但A砂體南部受上覆氣層B砂體影響，地震資料響應較弱，難以從井出發開展A砂體橫向展布規律研究。通過黏滯彌散正演模擬后認為子波調諧與上覆氣層能量的屏蔽吸收是影響A砂體成像的主要因素，因此，需利用譜反演方法恢復地震資料能量。譜反演方法的成功應用，將氣層覆蓋區域內的A砂體地震資料反射強度恢復到與氣層覆蓋區域之外砂體地震反射相當的程度，基本消除了由于上覆氣層的存在而產生的子波調諧干擾，應用譜反演結果很好地指導了開發井位部署。

渤海油田；黏滯彌散正演；譜反演；河流相沉積

X油田位于黃河口凹陷南部斜坡帶上，構造附近的輸導砂體和次級斷層比較發育。X油田含油層系主要發育于新近系明化鎮組下段，該段儲層為淺水三角洲背景下的水下分流河道砂體，巖性為中-細粒砂巖。

該油田受河流相沉積的影響，儲層普遍較薄，其中只有A砂體的儲層厚度達到28 m，該砂體探明儲量是油田探明儲量的二分之一。但A砂體南部受上覆氣層B影響，地震資料響應較弱，難以開展A砂體南部的儲層橫向展布規律研究。通過黏滯彌散正演模擬[1-3]分析后認為：由于受到子波調諧與上覆氣層能量屏蔽吸收的雙重影響，氣層下覆區域的儲層反射減弱明顯。本文應用譜反演方法[4-5]將氣層覆蓋區域內的A砂體地震資料反射強度恢復到與氣層覆蓋區域之外相當的程度，基本消除了由于上覆氣層的存在而產生的子波調諧干擾。

1 黏滯彌散正演

1.1 黏滯彌散正演模擬方法

Goloshubin和Korneev(2004)等人考慮到孔隙介質中流體的黏滯性和彌散性兩種特性，提出了一維彌散黏滯型波動方程：

(1)

方程式(1)中各個變量符號的含義是：ζ為流體的彌散性系數，表示儲層單元內流體中離子或者流體分子的無序運動，單位為Hz；η為流體的黏滯性系數，在該方程中屬于運動黏滯系數，單位為m2/s；ν為波在非耗散介質中傳播的縱波速度，其值為恒定值，單位為m/s；u為地震波在介質中震動標量位移。方程式(1)的物理含義為，當去掉方程式中第二項和第三項，方程式變為經典的一維聲波方程，式中第二項刻畫波在地層介質傳播過程中的擴散耗損，第三項表征波在地層中傳播的黏滯性衰減特征。

(2)

(2)式中，未考慮各向異性的特征，適合于在橫向x和縱向z上具有相同的彌散系數和黏滯系數的二維地質體的數值模擬。根據波在二維介質的傳播理論，(2)式表示的波動方程在時間-空間域解的表達形式為：

u(x,z,t)=ei(kz+kxx)×e-iwt

(3)

(3)式中，w為角頻率；kx為波沿x方向傳播的波數；kz為波沿z方向傳播的波數。

1.2 黏滯彌散正演模擬方法的應用

X油田于2013年進入開發井鉆探階段，A砂體在地震資料中響應較弱，難以由井出發去開展A砂體的平面展布關系研究。為探討A砂體地震反射弱的原因，分別采用聲波方程與黏滯彌散波動方程的方法開展正演模擬。

根據圖1(a)所示的實鉆情況，設計了速度模型圖1(b)。在速度模型上將B砂體設計為一個整體，將A砂體按實際情況設計為上、下兩個部分，砂體厚度、泥巖隔夾層厚度均按照實鉆情況設定。

利用式(1)～式(3) 對該模型進行頻率-波數域的黏滯彌散正演模擬以及聲波方程正演模擬，其結果如圖2所示。

圖1 X-3油田探井柱狀圖(a)與地質模型圖(b)

圖2 正演模擬結果

由圖2可以看出：在聲波方程正演模擬的結果上，代表B砂體底面的波峰之下是一套強波谷反射；而在黏滯彌散正演模擬的結果上，代表B砂體底面的波峰之下是一套弱波谷反射，黏滯彌散正演模擬結果與圖3所示的過X-3井的地震剖面情況更為吻合。其原因是：常規聲波方程正演模擬方法沒有考慮B砂體的含油氣性，使得其下部的反射同相軸出現振幅衰減、主頻降低、時間延遲、相位畸變等現象，而這正是造成A砂體在地震資料上呈現弱反射的重要原因。根據黏滯彌散正演模擬結果，可以得出以下結論：由于B砂體與A砂體縱向上距離較近，受子波調諧以及上覆B砂體含氣造成的黏滯彌散性的影響，A砂體受到B砂體覆蓋區域處的頂面地震響應為弱波谷反射。

由圖3可以看出，在不受B砂體覆蓋的區域，A砂體為強波谷反射。為消除子波調諧等多種因素的影響，真實地反映出A砂體頂面的地震響應以及平面展布情況，本文采用譜反演方法成功恢復了A砂體受氣層覆蓋區域的地震響應。

2 譜反演

2.1 譜反演技術方法

近年來Portniaguine等提出一種有別于傳統地震反演的譜反演新方法，其主要特點是只采用部分頻譜資料就可反演稀疏反射系數或層厚。在沒有噪聲和地震子波已知的情況下，該方法能識別厚度小于調諧厚度的薄層，并且可以精確地刻畫出地層的邊界。譜反演的目標函數具有較好的收斂性和約束能力，通過調整反射系數的位置和大小，在目標函數的約束下可得到反射系數信息。在實際應用中，可將由于地層的調諧作用而模糊了的薄層信息反演出來，進而提高了地震資料的分辨率。利用譜反演方法對地震數據體進行反演得到反射系數體，再將其與給定高分辨率地震子波進行褶積，得到了分辨率提高后的地震數據體，該體可用于地震屬性分析。

圖3 過X-3井的地震剖面

譜反演采用高精度譜分解技術在頻率域內進行最優化求解，通過頻譜反演來計算地層厚度，反演過程無需反射系數假設，無需井控和建模，是近年來新興的一項用于提高分辨率和地層厚度識別的反演方法[4-5]。

2.2 譜反演技術方法的應用

為更好地開展儲層展布關系研究，本文基于常規地震資料和已鉆井資料進行了常規稀疏脈沖反演和譜反演，所得成果如圖4所示。

通過圖4(a)可以看出，在常規稀疏脈沖反演剖面上，X15井與X-3井所鉆遇的A砂體均位于氣層所覆蓋區域，但X15井的振幅響應明顯弱于X-3井。而在圖4(b)所示的譜反演剖面上，X15井所鉆遇的A砂體的振幅響應與X-3井相比基本相當。通過圖5可以看出，X15井所鉆探的A砂體的厚度、物性、埋深等多種地質特征與X-3井基本一致，推斷X15和X-3井鉆遇A砂體處的振幅響應特征應該相近或相似，圖4(b)所示的譜反演結果更加符合實鉆情況。

圖4 常規稀疏脈沖反演剖面(a)與譜反演剖面(b)

X油田基于譜反演成果新部署了多口開發井，均鉆遇優質儲層，譜反演成果有力地推動了X油田的高效開發。

3 結論

黏滯彌散型波動方程的數值模擬，為研究含油氣儲層的地震響應特征提供了新的方法和途徑，該方法的正演模擬結果與實際地震反射更為相似。譜反演處理技術成果能較為有效地提升地震資料的分辨率，有效地消除子波調諧等影響地質界面正確成像的因素，通過與常規反演進行對比，該技術方法無論在剖面、平面屬性、以及實鉆井的吻合度上均優于常規反演方法。應用譜反演的研究成果可有效地開展復雜儲層的精細描述工作。

[1] 陳學華，賀振華，文曉濤，等.低頻陰影的數值模擬與檢測[J].石油地球物理勘探，2009，44(3)：298-303.

[2] 蔡涵鵬.基于地震資料低頻信息的儲層流體識別[D].成都：成都理工大學，2012.

[3] 熊煜，李久，金寶強. 渤海古近系復雜斷塊油田精細構造解釋技術在J油田中的應用[J].石油地質與工程，2013，27(2)：30-33.

[4] 曹鑒華，邱智海，郭得海，等.疊后地震數據的譜反演處理技術及其應用淺析[J].地球物理學進展，2013，28(1)：387-393.

[5] 劉萬金，周輝，袁三一，等.譜反演在地震屬性解釋中的應用[J].石油地球物理勘探，2013，48(3)：423-428.

編輯：劉洪樹

圖5 A砂體的已鉆井的連井柱狀圖

1673-8217(2015)01-0098-04

2014-07-30；改回日期：2014-10-10

熊煜，工程師，碩士，1980年生，2006年畢業于成都理工大學物探專業，現從事開發地震、地球物理綜合解釋等方面的研究工作。

TE631.443

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