基于波形結構的濁積巖儲層預測分析

邢潔正，王小佳，楊富財

(山東佳業石油科技有限公司，山東 東營 257000)

0 引言

濁積巖是油氣儲存的良好層級，基于波形結構的基礎上，針對其儲層進行探索與預測，可以進一步提高預測精度。

1 波形結構與濁積巖形成原理

1.1 濁積巖形成

濁積巖主要是由不同粒級的粉砂、粉砂質黏土礦物在重力作用下形成的泥晶方解石膠結而成。沉積作用過程主要包括物源供給、搬運和堆積3 個方面。沉積物源供給是指來自于烴源巖或來自烴源砂的碎屑物質，這類物質在重力作用下將泥晶方解石膠結，形成泥晶方解石膠結后的沉積體稱為濁積巖。物源供給的方式主要有兩種，一種是來自烴源巖的有機質在埋藏過程中經過氧化和熱演化作用，將有機質中的油質組分釋放出來；另一種方式是由于盆地構造沉降及古地形差異導致局部烴源巖沉積中心發生遷移造成局部濁積砂體形成。搬運堆積是指在重力作用下，由陸相河流攜帶的大量碎屑物質沿主河道運移到沉積物堆中，并在重力和古地貌等因素相互作用下，經過長期搬運形成沉積物堆。

1.2 井震協同表征

地震波是通過巖層傳播之后形成不同頻率的波形結構，這種波形結構在使用過程中可以針對濁積巖的薄儲層起到良好的預測效果。在波形結構使用中，其可以通過井震協同表征來實現聯合反演。在繁衍過程中，井震協同表征能夠作為主要的協助參數來實現濁積巖儲層預測的精度與可靠性。在井震協同表征的協助下，其能夠忽視波形結構的變化信息，針對相似波形的儲層結構進行分類以及特征對比，能夠實現濁積巖儲層表征空間結構的相控思想。

1.3 預測過程

針對地震波形結構中存在的斷層帶或巖性變化劇烈地區的濁積巖儲層預測開展研究工作，將地震數據體分解成多個波形單元，對各波形單元進行疊加處理，最終形成具有組合關系的地震波組結構；在此基礎上，通過對組合波組進行波形分離處理來預測三維構造。其主要過程為：基于波形分析技術和疊前疊后分解技術，分別構造了不同類型的波形帶。通過對各類型單波記錄進行波組分解和特征分析，結合地質資料對各組合波組特征進行分類研究。將不同類型單個波形單元組合形成的地震波形結構作為虛擬井數據體。在此基礎上進行組合波組參數合成，利用基于虛擬井數據體合成時記錄和地震記錄特征信息建立測站到虛擬井之間關系模型并進行數值模擬，從而確定測線及測井點對應屬性。利用虛擬井數據體在三維地質建模中進行地層劃分與對比驗證[1]。

2 基于波形結構的濁積巖儲層預測

2.1 濁積巖巖石物理模型

積巖是油田生產中常見的一種儲層，其地震響應以彈性波為主。文章可以在基于波阻抗、橫波速度、縱波振幅及波形結構等地震響應特征，建立了一套濁積巖儲層預測巖石物理模型，并對模型的適用性進行了分析。濁積巖儲層以裂縫-孔洞型為主，儲層裂縫發育，孔滲較差。由于研究區為濁積砂體分布特征相對明顯，通過建立濁積巖儲層預測巖石物理模型可對其進行分類和預測。基于地震數據體中所提取的波阻抗、縱波速度、振幅及波形特征，利用支持向量機回歸算法建立訓練好的基于巖石物理響應的濁積巖儲層預測巖石物理模型?；诘刭|統計學原理及正演方法，在三維地震數據體中通過隨機采樣及正演模擬提取與地震波速度、縱波振幅及波形特征相關的地震信息。將所提取數據體作為約束條件，利用支持向量機回歸算法進行訓練并應用于預測巖石物理模型，建立了一套基于波阻抗特征的濁積巖儲層預測巖石物理模型。該模型以隨機采樣點為研究單元，以巖石物理響應為約束條件；利用訓練好的支持向量機回歸算法預測所建立的模型；通過輸入不同頻率的地震記錄計算每一時刻不同巖性組合條件下對應的最大振幅和縱波速度；通過輸出測井數據與巖石參數相結合得到所建立模型的最佳擬合參數和各巖性組合下最大峰值振幅。

采用支持向量機回歸算法建立了濁積巖儲層預測巖石物理模型，并對模型進行了評價分析，該模型能夠較好地預測濁積巖儲層的巖石物理響應特征，且可以有效提高其預測精度。所建立的濁積巖儲層預測巖石物理模型可以較好地表征濁積巖的波阻抗特征并對其進行建模分析。對于不同組合條件下波阻抗特征值與儲層物性參數結合所建立的巖石物理模型預測精度較高。在模型建立方面，可以濁積巖儲層的波阻抗參數分析，其中：Vn 代表波阻抗；A 代表波阻抗系數；B代表橫波速度；E 代表縱波速度；R 代表波形畸變系數。通過這些參數分析得到濁積巖的波阻抗曲線[2]。

2.2 疊前同時反演關鍵技術

濁積巖儲層預測是油氣勘探的難點之一，其地質特征具有多解性。目前，地震波在濁積巖層中傳播時，由于地層介質的各向異性、地震波能量衰減、頻率失諧等因素，造成成像質量差、分辨率低。疊前反演是解決濁積巖儲層展布特征的重要手段；疊前反演技術包括地震反演和彈性參數反演兩部分。其中：地震反演包括地質層位標定分析、地質模型參數化分析、巖心約束等波阻抗反演等，彈性參數反演涉及全波形模型建立、波阻抗和速度建模及三維反演等。目前，針對濁積巖儲層預測的疊前反演技術主要有基于多波多道地震資料合成孔徑成像技術和基于AVO(全波分析)分析技術兩種。濁積巖主要是由泥質組成，具有顆粒細、結構致密、物性好，孔隙中含砂等特點。地震波在不同類型的沉積層中傳播時，速度差異很大，導致了濁積巖地震波傳播特性不均勻性。因此在地震反演時應該選擇合適的方法進行多尺度分解，得到更具代表性的地震波介質模型[3]。

在經過疊前同時反演關鍵技術的使用之后，可以確定了影響反演精度的關鍵因素，并針對這些方法和技術進行了優選。對地震反射速度模型進行改進，采用基于波數域的改進方案；通過地震數據分析得到初始速度模型，在初始速度模型的基礎上通過迭代算法得到高精度的初始速度模型，同時將其與地震記錄進行疊后處理，通過反演方法得到初始速度模型參數(如：彈性模量、泊松比等)或反演屬性參數(如：縱橫波阻抗和相位關系等)；將疊后數據輸入到疊前地震反演中，對輸入數據做相關處理后即可得到初始速度模型。在反演過程中，如果能夠對初始速度和最終結果進行快速調整，可使反演的最終成果更接近于實際地質體。過地震波傳播特性分析，研究了濁積巖的地震反射特征和地震波場特征，結合地質綜合解釋結果表明，波阻抗、速度結構、頻率比和振幅與地層厚度呈明顯正相關。基于波形結構特征的濁積巖儲層預測方法中，使用疊前同時反演關鍵技術可以利用疊前疊后三維地震正演模擬及數據體合成，對濁積巖的發育位置、厚度及儲層類型進行定量描述。通過疊后參數反演及儲層預測，解決了復雜構造地區巖性組合復雜問題。利用該方法預測濁積巖發育層位效果較好的情況一般如下：巖性組合相對單一，可進行精細反演。沉積體系相對穩定，可對儲層發育區域實行高精度圈定。

2.3 虛擬井

虛擬井數據體是利用地震資料中的不同波組進行疊加，對每個波形單元進行數值模擬計算，從而建立具有組合關系的地震波形結構。虛擬井數據體包含：每個單波記錄(即由多個組合波單元組成的記錄)；多個波組記錄(即由每個組合波單元組成的記錄)；各個組合波單元之間的關系(即該組合波單元與相應各單波元之間的關系)。虛擬井數據體通過對測線及測點屬性進行綜合分析，結合地質資料，可以得到每一個單波元與相鄰所有單波元以及測點處的屬性特征信息，再利用組合波單元之間關系建立測站與虛擬井之間關系模型并進行數值模擬計算，從而確定測站及測井點對應屬性并進行地層劃分與對比驗證。根據上述研究內容，將組合波組參數進行組合處理，可以采用最小二乘法，求取各組合波組的地震記錄數據體。將該地震記錄數據體通過計算轉化為各組成波段組合波組數據體的振幅與相位關系，并將其轉換為三維空間結構。

在以上研究基礎上，結合實際地質資料建立測站與測線到虛擬井之間關系模型，并利用該模型模擬計算得到虛擬井所對應的地質屬性值，從而確定了地震波組的組合關系。在以上研究的基礎上，文章進一步研究了組合波組參數的合成。對所研究內容建立的濁積巖儲層預測模型進行計算后得出：當組合波組個數為n=2 或3 時，可得到最佳分辨率和最大反射振幅。同時還可以發現該地震波組可分為以下幾類：一類是僅含某一個波形單元(如：m≥1)；二類是同時包含2 個波形單元(如上式中的m≤1)；三類是分別含有2 個波形單元(如上式中的m≥2)、4 個波形單元和3個波形單元。

2.4 聲波曲線重構

濁積巖儲層參數的提取一般可以通過以下3 種方法進行：利用儲層參數的分布函數，在反演過程中根據其與巖性的對應關系得到參數分布函數。通過分析實際資料，利用巖性分布函數來預測儲層參數?；趯嶋H數據，利用地質統計學方法提取儲層特征。在地震波阻抗反演的過程中，需要根據不同的沉積環境來確定不同類型的參數。因此，為了獲得更加準確、更加符合真實沉積環境的波阻抗特征參數，需要在反演過程中確定巖心以及實際地質資料之間的差異范圍。首先，基于最小二乘原理的單變量回歸分析方法，將地震波阻抗曲線反演得到的數據作為輸入，從而得到與地質條件相對應的巖心以及相應巖心中地震波阻抗值。利用這種方法獲取到波阻抗、孔隙度和滲透率等單變量數據后即可進行數據擬合。

濁積巖儲層具有較強的非均質性和多解性，利用地震數據進行反演可以獲得更多的地質信息。通過基于地震資料的巖性和沉積相分析，并利用波阻抗反演進行參數反演，將實際結果與理論結果進行對比，可以看出，通過地震資料的反射特征可以較好地反映實際地質情況。采用地質統計學中“地質-統計”方法進行儲層參數反演得到了以下結論：地震波形特征可以有效反映孔隙度、滲透率等重要信息。振幅統計能夠提取巖性變化特征參數。波阻抗反演結果與地震反射特征具有很好的一致性。對于復雜儲層預測建模而言，通過對實際數據進行處理提取波阻抗曲線特征參數是十分必要的，不僅有助于反演的結果更加符合實際情況和規律，而且能夠較好地提高反演精度。

2.5 波形反演效果

濁積巖的預測主要是基于儲層特性研究、儲層參數分析和地震波阻抗反演分析3 個方面。利用地質統計方法進行儲層參數提取可以較好地解決濁積巖參數預測問題?；趲r心波阻抗反演分析方法能夠獲得更好地反映砂體分布、砂體展布和巖性變化特征以及沉積相發育規律的預測模型，這對于濁積巖油氣藏的開發具有重要意義。為了實現實際地震資料中濁積巖儲層參數重構過程中對波阻抗和波形特征參數的控制，文章利用地質統計學方法對實際數據進行處理并最終形成了可用于地震波阻抗反演分析建模過程中控制波阻抗和波形特征參數提取過程中誤差影響因素。

濁積巖是一種特殊的含油氣盆地儲層，目前已成為勘探開發的熱點。而濁積巖中含油氣性預測一直是地震勘探的難點，國內外學者針對該問題進行大量研究，取得了一定的成果。目前已應用波形反演技術開展了濁積巖儲層預測研究，為濁積巖儲層預測提供新思路和理論基礎。通過波形反演可以準確刻畫濁積巖儲層特征，建立地震地質層位標定關系，以地震波形反演為手段進行濁積巖儲層預測。

3 結語

文章通過對濁積巖儲層預測中的單波處理方法進行分析，提出了一種適用于濁積巖儲層三維構造預測的新方法。分析了主要采用的波組合成技術中組合波組合成的具體過程以及影響組合波組參數合成結果的因素。在此基礎上，通過分析地震波形結構中各波形單元的特征，根據虛擬井結合地質資料進行分類研究，最終得出具體結果。