地震波形指示反演在敖南油田T區塊黑帝廟油層儲層預測中的應用

王一寒

（大慶油田有限責任公司第七采油廠，黑龍江大慶163515）

敖南油田黑帝廟油層的油氣資源主要儲集在河道砂、席狀砂等儲層中，儲層砂體厚度薄，分布零散，縱向疊置關系復雜，橫向非均質性強等特點，同時受地震資料分辨率的影響，儲層定性定量預測難度加大。而傳統統計學反演是一種將隨機模擬理論和地震反演相結合的反演方法，由于其結果存在多解性，而且變差函數在井位不均勻的情況下很難準確建立，導致在儲層橫向變化快的地區預測精度較低。

地震波形指示反演是在傳統的統計學的基礎上發展起來新技術。該方法充分利用了地震波形的橫向變化。由于地震波形特征和沉積環境密切相關，因此利用地震波形橫向變化特征取代變差函數來表征儲層的空間變化規律，完全可以反映出沉積要素的影響，實現相控條件下的隨機反演，提高高頻成分的確定性。疊前波形指示反演利用道集波形和AVO特征，基于道集波形相似性、AVO特征和空間距離三變量作為指示變量，提取道集特征相似的井作為空間估值樣本，并以統計的彈性阻抗作為先驗信息，應用地震波形指示反演得到高精度的疊前彈性參數反演成果。

本文通過疊加角度優選，橫波曲線預測，儲層敏感參數計算，確定了最佳參數組合——密度與拉梅阻抗，進行高分辨率疊前波形指示反演，預測砂體空間分布，效果較好。

1 地質背景

研究區位于敖南油田南部，整體上看是一個向東南傾沒的斜坡，東部緩、西南部陡，西南部和東南部在研究區邊部發育小型隆起，從黑帝廟HⅠ1頂面構造來看，構造深度在-450～-250m之間（圖1）。

圖1 T121-4區塊HⅠ1頂面構造圖

2 疊前波形指示反演

地震波形指示反演是在地震波形特征指導下對反射系數組合尋優的過程，是傳統地質統計學基礎上衍生出的一種新的針對儲層縱向厚度薄、橫向變化快、非均質性強的反演方法[1]。該方法的原理認為三維地震是分布密集的空間結構化數據，可以揭示沉積環境和巖性組合的空間變化規律；該方法的核心算法理論是地震波形指示反演利用地震波形相似性優選相關井樣本，參照樣本空間分布距離和曲線分布特征建立初始模型，代替變差函數分析空間變異結構，對高頻成分進行無偏最優估計。地震波形指示反演地質思想是反演結果在空間上體現了地震相的約束，平面上更符合沉積規律。

疊前波形指示反演實現流程為：

①生成角度道集，進行部分角度疊加；

②分別提取每個部分角度疊加體對應井旁道子波；

③用地震解釋層位和測井資料作為約束生成彈性阻抗（EI）模型；

④進行地震波形指示彈性阻抗反演，得到不同角度的EI結果；

⑤進行計算，得到縱、橫波阻抗和密度體，進而得到其它彈性參數體[2-3]。

2.1 部分疊加角度分選

疊前反演就是在部分角道集疊加基礎上進行的，因此要進行角度劃分，確定部分角道集疊加剖面。在實際處理中，為了能改善AVO道集記錄的信噪比和提高一定的橫向分辨率，可以選擇每個角度道集中達到三次或者三次以上覆蓋的記錄做疊加[4-6]。

通過對CRP道集分析認為，研究區黑帝廟油層有效偏移距為90～630m，利用疊前時間偏移速度建立層速度場，將CRP道集由偏移距域轉化為角度域，對應目的層段有效入射角范圍在6°～32°。

本次利用AVO響應特征來對劃分結果進行監控，保證劃分出的部分角道集疊加剖面能夠比較好的體現出與井點一致的AVO響應。經過對比分析，南242-320井所對應的近、中和遠部分角度疊加剖面信噪比較高，保留了儲層的AVO響應特征。這樣確定的角度段，可以使得疊前反演結果能反映出儲層物性及含流體性的變化。所以最終確定以6°～16°、16°～24°和24°～32°三個角度道集進行疊加，應用于疊前反演。

2.2 巖石物理建模及橫波曲線預測

準確的橫波測井速度是進行疊前彈性參數反演的必要參數，但是實際生產中由于各種原因往往缺乏橫波速度信息，為此橫波速度的估算成為疊前反演的必要步驟。目前橫波估算主要有經驗公式法、統計法、直接測定法和巖石物理模型法等技術方法[7-9]。

經驗公式法往往精度很低，統計法需要很多的實測橫波速度樣本，直接測定法現場條件不允許，而巖石物理模型法不僅具備估算準確，還綜合考慮各種因素，因此選擇其作為橫波速度估算的方法。本文選取Xu-White法（1996）進行橫波速度計算，該方法結合Gassmann方程和Kuster-Toksoz方程及差分等有效介質理論（DEM）提出了一種利用孔隙度和泥質含量估算泥質砂巖縱橫波速度。

研究區黑帝廟油層屬于高孔隙度儲層，固結程度較低。筆者通過對比多種巖石物理模型，認為Pride模型較適合研究區黑帝廟油層特征，采用該模型進行巖石物理建模預測橫波曲線。由于研究區內黑帝廟油層沒有實測橫波井，只能利用工區附近P179-121井作為標準進行參數測試，最終確定黑帝廟油層骨架和粘土的縱波速度、橫波速度和密度以及巖石的固結系數等參數。預測的橫波速度曲線與實測橫波曲線非常接近，相關系數大于0.85，能夠滿足疊前反演的精度要求。

2.3 儲層敏感參數分析與選取

黑帝廟油層厚砂巖具有低速度、低密度、低阻抗、低伽馬、低自然電位和高電阻的特征。薄砂巖與泥巖阻抗值重疊嚴重，不能反演波阻抗預測研究區黑帝廟油層砂巖分布情況。

通過對研究區黑帝廟油層組砂泥巖的密度、橫波阻抗、縱波阻抗、拉梅阻抗、剪切阻抗及縱橫波速度比等彈性參數直方圖分析可以看出，密度區分砂、泥巖能力最好，其次是拉梅阻抗和縱橫波速度比，但都有較大部分重疊。因此單一彈性參數難以有效區分砂、泥巖。通過將各彈性參數交匯分析，密度與拉梅阻抗交匯結果砂、泥巖重疊最少，且分布較為集中，能夠較好地區分砂、泥巖。砂巖具有低拉梅阻抗和低密度特征。

3 反演結果分析

經過精細調整、優化反演關鍵參數，疊前波形指示反演可以同時得到不同的巖石彈性參數體，如縱波阻抗體、橫波阻抗體、密度體、縱波速度體、橫波速度體、縱橫波速度體、剪切阻抗體和拉梅阻抗體等。厚砂巖表現為低縱波阻抗，薄層以高縱波阻抗為主，橫波阻抗特征與縱波阻抗相同。密度和拉梅阻抗反演縱向分辨率較高，與井上測井解釋結果吻合的較好。

通過前述儲層敏感彈性參數分析，認為研究區密度曲線識別儲層最好，其次是拉梅阻抗和縱橫波速度比，但都有較大部分重疊。所以，本次儲層預測利用疊前反演得到的密度和拉梅阻抗，進行體交會定量預測儲層分布。

3.1 反演剖面分析

疊前地震波形指示反演密度連井剖面顯示，反演結果分辨率較高，空間變化自然，與測井解釋結果吻合較好。拉梅阻抗反演剖面縱向分辨率也較高，空間變化自然，與井上測井解釋結果吻合的較好，厚層砂巖具有明顯的低拉梅阻抗特征。

3.2 反演平面分析

從疊前反演切片和地震屬性切片對比結果看，疊前波形指示密度與拉梅阻抗反演切片都能較好地刻畫河道展布形態，拉梅阻抗切片橫向分辨率更高，河道特征更明顯，連續性更好，邊界刻畫也更加清晰，與區域地質特征趨勢更相符，更適合研究區河道砂體刻畫研究（圖2）。

黑Ⅰ1油層各小層河道砂體發育，連續性較好；黑Ⅱ油層各小層砂體發育較零散，連續性較差。

3.3 后驗井預測符合率分析

圖2 黑Ⅰ1小層疊前疊前拉梅阻抗切片

從前面分析可知，拉梅阻抗與密度交會可以較好地識別巖性，將疊前反演出拉梅阻抗體和密度體進行體交會，獲得巖性剖面。

巖性剖面與測井解釋成果吻合情況較好（圖3），統計20口后驗井，共發育2m以上砂巖251層，預測符合199層，預測符合率79.3%。

圖3 彈性參數體交會預測巖性分布

4 結論

（1）近、中和遠部分角度疊加剖面信噪比較高，保留了儲層的AVO響應特征；優選了6°～16°、16°～24°和24°～32°三個角度道集進行疊加，應用于疊前反演。

（2）運用巖石物理模型法對橫波曲線進行了預測，預測結果和實測相關系數大于0.85，能夠滿足疊前反演的精度要求。

（3）單一彈性參數難以有效區分砂、泥巖，密度與拉梅阻抗交匯結果顯示砂、泥巖重疊最少，且分布較為集中，能夠較好地區分砂、泥巖。

（4）疊前波形指示密度與拉梅阻抗反演切片都能較好地刻畫河道展布形態，拉梅阻抗與密度交會可以較好地識別巖性，巖性反演剖面與實鉆井吻合情況較好，預測符合率達79.3%。