密井網條件下地質統計學反演初始模型的構建及其對反演結果的影響
——以大慶長垣油田密井間開發區為例

張秀麗

(中國石油大慶油田有限責任公司勘探開發研究院，黑龍江大慶 163712)

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密井網條件下地質統計學反演初始模型的構建及其對反演結果的影響
——以大慶長垣油田密井間開發區為例

張秀麗

(中國石油大慶油田有限責任公司勘探開發研究院，黑龍江大慶 163712)

在斷層附近區域，不加入斷層信息的簡化初始模型對地震反演結果的預測精度差，不能準確刻畫砂體的分布規律。以大慶長垣油田密井網開發區為例，利用井震結合的方法構建了高精度的層位模型和構造模型，建立加入準確構造信息的反演初始模型，并在該初始模型約束下進行地質統計學反演，對比了不同初始模型約束下的地震反演結果及精度。研究結果表明，加入斷層信息的初始模型能夠有效地提高地質統計學反演的砂巖預測精度，厚度為3 m以上砂巖的預測符合率可提高約7%，厚度為1～3 m砂巖的預測符合率可提高約11%，厚度為1 m以下砂巖的預測符合率可提高約12%。

大慶長垣油田；初始模型；地震反演；儲層預測；密井網

地震反演是利用地震信息進行砂體預測的主要方法之一[1-2]。在地震反演時，建立合理、準確的初始模型，可以提高儲層砂體的預測精度[3-4]。但在實際應用過程中，由于地質建模軟件與地震反演軟件的不兼容性，單獨應用地震反演軟件建立斷層構架模型過程繁瑣及復雜的斷層交切關系調整難度大等原因，常規地震反演的初始模型構建過程中通常不加入斷層信息。為了簡化地震反演構造模型構建流程，在構造解釋過程中，斷點處解釋層位時往往采用簡單的拉平技術[5-6]，這會導致研究區斷層比較發育區域，地震反演預測的砂體分布規律與實際砂體分布情況差別較大。因此，如何構建一個合理的加入準確構造信息的初始模型是地震反演過程中亟待解決的關鍵問題。本文以大慶長垣油田密井網開發區為例，通過井震結合進行層位追蹤和斷層識別，建立加入準確構造信息的初始模型，并在該初始模型約束下進行地質統計學反演，對比了不同初始模型約束下的地震反演結果及精度。

1 初始模型構建的關鍵過程

1.1 密井網條件下高精度層位模型的構建

1.1.1 基本思路

高精度的層位模型是地震反演初始模型構建的基礎，直接決定地震反演的精度。以薄互層砂體為主的油田，垂向大尺度(油層組級)地震反演不能滿足油田開發中后期的需求，必須開展垂向小尺度(小層級或單砂體級)地震反演研究，如何構建高精度的層位模型顯得尤為重要。但在復雜的地質體結構條件下，由于原始樣本點不足和離散性等特征，數據擬合過程具有明顯的隨機性，較難構建出高精度的層位模型。離散光滑插值方法(Discrete Smooth Interpolation，簡稱DSI)是一種高精度三維地質曲面構建方法[7-8]，能夠保證相鄰數據間的平滑過渡，且在設定相關約束條件下，可以實現地質等值線在投影平面上的幾何連續，有效地將離散性數據通過數據擬合手段轉化為“連續性”數據。在密井網條件下高精度層位模型構建過程中，將鉆井分層當作一系列離散數據，地震解釋層面作為建立最終層位模型的趨勢約束條件，最終得到忠實于井點分層數據且井間保留地震解釋層面趨勢的構造層面。

1.1.2 具體實現過程

(1)在地震剖面上自動追蹤目的層附近可識別的地震解釋層面，并通過地震合成記錄等方式，實現鉆井分層與地震分層一致(圖1)；

圖1 離散光滑插值方法構建高精度層位模型示意圖

(2)計算出已知井點分層A、B、C、D到已知地震層面的距離d1、d2、d3、d4；

(3)采用“井點分層引導、地震層位約束”的方法，在已知地震層面范圍內進行多點運算，得到地震層面范圍內任意位置處的距離di；

(4)將距離di加到已知地震層面，得到一系列距離已知地震層位為di的離散數據點(地震采樣間隔10 m × 10 m)；

(5)采用距離反加權或克里格方法將一系列離散數據點進行插值，即得到井震高精度的層位模型。

圖2是利用DSI方法構建的密井網條件下高精度層位模型圖。由圖可見，井點分層與井震結合解釋層位匹配性好(在井點處與井點分層符合，井間符合地震的趨勢)，精度遠高于常規的地震解釋方法(可達小層級或單砂體級)。

圖2 井震結合層位解釋地震剖面

1.2 井震結合斷層構造模型的構建

斷層構造模型是地震反演初始模型構建過程中另一重要部分，其精度直接影響地震反演精度。通過分析研究區鉆遇斷層在實際地震資料中的反射特征發現, 垂直斷距超過10 m 的斷層地震響應明顯，波組錯斷特征清楚, 斷層的空間展布特征均已落實, 但小斷距斷層識別難度很大。因此，本次研究利用密井網開發區井斷點數據庫完善的條件，采用井斷點引導的方法提高小斷層解釋精度[9-13]。具體思路：

(1)井斷點數據層位化處理：將斷點數據作為單井分層數據輸入地震解釋系統，以標志層方法進行井震標定，將深度域斷點數據轉化為時間域數據；

(2)斷層傾向、位置及走向的確定：利用地震剖面、相干體剖面、螞蟻體剖面并結合時間域的井斷點數據在縱向確定斷層的傾向和位置，并通過相干體的時間切片和沿層切片確定斷層走向；

(3)斷層交切關系處理：采用設置斷面的主副關系，自動處理與人機交互相結合的方式實現斷層交切關系處理。

2 反演初始模型的建立

地質統計學反演初始模型的建立過程中，重點考慮斷層與斷層、斷層與層位的交切處理，特別是斷層與層位的交切關系的準確厘定。首先，應用井震結合層位數據作為趨勢約束構造層面，設置各層面之間的關系，并將井震結合得到的斷層數據加入到模型中；其次，對斷層兩側的地層層面進行三角法插值處理，將地層層面向外拓展，使之與斷層面相交；然后根據地層面與斷層面的交線、地層層面、斷層面建造出封閉的實體模型。最終，獲得既忠實于原始井點數據，又保留井間地震解釋層面的高精度時間域初始(構造)模型(圖3)，網格精度可達10 m×10 m×0.2 m。

3 地質統計學反演及結果分析

3.1 地質統計學反演基本思路

地質統計學反演是以地質統計學為基礎，結合地質學、沉積學等學科的知識，根據巖心分析、測井解釋、地震勘探、生產動態及露頭觀測等多種已知數據，對沉積相單元、巖相組合或具體的流動單元的空間分布以及物性參數在空間的變化進行模擬，從而產生一系列等概率的儲層一維或多維成像，或稱等概率實現。其基本思路為：通過測井資料質控和儲層巖石物理分析得到縱波阻抗與儲層巖性的關系，了解目標區儲層展布特征，將測井與三維地震資料有機結合，采用序貫高斯模擬算法，以上述建立的加入斷層信息的初始模型為控制，從井點出發求取子波和縱、橫向變差函數，以及巖性比例、地震信噪比等參數，通過正演獲得的地震合成資料與實際地震數據不斷逼近，最終的數據體是地震反演結果。加入斷層信息的初始模型在地震反演中起到了兩個方面的作用：一是為反演提供了三維地質框架；二是通過初始模型約束，限定層位格架。

3.2 反演結果分析

從兩種初始模型條件下的地震反演結果看(圖4)，無斷層區域的地震反演結果具有相似特征，但在斷層附近的地震反演結果則差異較大。簡化初始模型約束地震反演預測的砂巖分布特征在斷層附近表現為連通的(或雜亂的)特征(圖4a)，這主要是受到斷點處層位拉平解釋的影響，這種預測結果導致地震反演預測的砂巖展布與實際的砂巖分布有偏差，不符合實際地質模型。而加入了斷層信息的初始模型約束地震反演預測的砂巖分布特征則更為合理，斷層兩側的同層砂巖呈現錯斷特征，符合實際的地質模型(圖4b)。

圖3 加入斷層信息的初始模型

通過斷層兩側的“后驗井”的檢驗，在斷層附近區域，加入斷層信息的初始模型約束地震反演預測的砂巖分布與實際鉆井的砂巖分布吻合較好(圖5)。厚度為3 m以上砂巖在反演剖面上預測符合率達到91%(簡化初始模型預測符合率約為84%)，厚度為1～3 m砂巖在反演剖面上預測符合率為83%(簡化初始模型預測符合率約為72%)，厚度為1 m以下砂巖在反演剖面上預測符合率約為70%(簡化初始模型預測符合率約為58%)。由此可見，加入斷層信息的初始模型能夠有效地提高地質統計學反演的砂巖預測精度，增強斷層兩側砂巖描述細節，更清晰地揭示斷層附近砂巖的發育特征和疊置模式，為斷層附近區域儲層砂體精細刻畫提供了重要依據。

圖4 不同初始模型約束下的地震反演砂巖概率剖面

4 結論

(1)采用離散光滑插值方法和井斷點引導的小斷層識別方法能夠較有效地建立高精度層位模型和斷層構造模型，將二者結合，可正確處理斷層與斷層、斷層與層位的交切關系，建立了既忠實于原始井點數據，井間也保留了地震解釋層面的高精度時間域初始模型，網格精度可達10 m×10 m×0.2 m。

(2)與簡化初始模型相比，加入斷層信息的初始模型能夠有效地提高地質統計學反演的砂巖預測精度，厚度為3 m以上砂巖的預測符合率可提高約7%，厚度為1～3 m砂巖的預測符合率可提高約11%，厚度為1 m以下砂巖的預測符合率可提高約12%。

圖5 加入斷層信息的初始模型約束地震反演砂巖概率剖面

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編輯：趙川喜

1673-8217(2016)06-0036-04

2016-04-18

張秀麗，碩士，工程師，1979年生，2007年畢業于大慶石油學院地球探測與信息技術專業，現從事油田開發地震與儲層預測等研究。

國家自然科學基金“油水分布復雜區單一圈閉控藏模式研究”(41202102)項目資助。

TE313.319

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