层状分频构形反演技术的研究与应用——以苏76区块为例.pdf

录 井 工 程第34卷第2期层状分频构形反演技术的研究与应用以苏76区块为例石 岩李国良李玉英房金伟谢 磊邵映明（中国石油渤海钻探油气合作开发分公司）石岩工程师，1985年生，2009年毕业于长江大学勘查技术与工程专业，现在中国石油渤海钻探油气合作开发分公司从事地震地质综合研究工作。通信地址：300457 天津市滨海新区第二大街83号（中国石油天津大厦）。电话：[phone]。Email：0引言油气田开发阶段的地震储层预测反演手段主要分为测井约束反演和地质统计学反演。测井约束反演的基础是井插值模型，井震结合，通过标定记录反复修改模型，从而得到最终的模型即反演结果，由于初始模型严重影响反演结果，其缺点是横向分辨率较低，不能有效刻画目标体边界；地质统计学反演是指通过岩性指示和序贯高斯随机模拟建立井间波阻抗，合成与原始地震数据相匹配的地震道，从而获得多个等概率体。以上两种建模方法都采用变差函数控制，而两点间的变差函数难以把控非均质性强的地质体，主要表现为纵向的地层产状和地震同相轴不一致，横向上插值结果有围绕井的“牛眼”现象等。随着地震摘要致密油气藏开发是当前油气开发的重要组成部分，常规的测井约束反演和地质统计学反演存在一定的局限，其反演精度无法满足非均质性强的储层精细刻画要求。层状分频构形反演技术是针对层状、准层状介质的一种非线性反演技术，通过分频建模、属性建模实现，为此介绍了层状分频构形反演的基本原理和实现过程，论述了层状分频构形反演在苏76区块的应用效果。该技术在苏76区块的应用结果表明，层状分频构形反演对薄储层的预测具有较高的吻合率，能够有效刻画砂体空间展布，是进行井位部署的可靠依据。关键词致密储层层状分频构形反演分频建模伽马曲线苏76区块中图分类号：TE 132.1文献标识码：ADOI：10.3969/j.issn.16729803.2023.02.020Researchandapplicationoflayeredfrequency divisionconfigurationinversiontechnology：A case study of Su 76 blockSHI Yan，LI Guoliang，LI Yuying，FANG Jinwei，XIE Lei，SHAO YingmingOil&Gas Cooperation and Development Company，BHDC，CNPC，Tianjin 300457，ChinaAbstract：Tight reservoir development is an important direction of oil and gas development.Conventional log constrainedinversion and geostatistical inversion have some limitations，and their inversion accuracy can not meet the needs of finereservoir characterization.Layered frequency division configuration inversion is a nonlinear inversion technique for layered andquasilayered media.It is realized by frequencydivision modeling and attribute modeling.This paper introduces the basicprinciple and realization process of layered frequencydivision configuration inversion，and discusses the application effect oflayered frequencydivision configuration inversion in Su 76 block.The application results show that the layered frequencydivision configuration inversion has a high coincidence rate for thin reservoir prediction.It can describe the spatial distributionof sand body effectively，and it is a reliable basis for well site deployment.Key words：tight reservoir，layered frequencydivision configuration inversion，frequencydivision modeling，Gamma curve，Su 76 block引用：石岩，李国良，李玉英，等.层状分频构形反演技术的研究与应用以苏76区块为例J.录井工程，2023，34（2）：123128.SHI Yan，LI Guoliang，LI Yuying，et al.Research and application of layered frequency division configuration inversiontechnology：A case study of Su 76 blockJ.Mud Logging Engineering，2023，34（2）：123128.123录 井 工 程地 质 研 究2023年6月反演技术的不断创新发展，相控预测思想指导反演建模的方法被广泛应用在非常规油气藏预测中，并且效果显著。沉积储层的构形特征在块状介质中是地质体外形和结构的反映，在层状介质中是储层纵横向非均质性的表现。沉积储层非均质性的表现特征和探测频率有关，探测频率越高，储层在横向上呈现的非均质性越强，呈现的随机性也越强，所以分频建模是反演技术对储层非均质性表征的关键。通过分频建模和属性建模可以开发一种新的反演方法分频构形反演法，该方法既有较高的测井纵向分辨率，又有地震横向分辨率，能保持地质体构形特征及储层非均质性特征。1研究区概况与储层特征苏76区块位于苏里格气田北部，构造属于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡，构造格局为倾向西南向的单斜，构造平缓，全区无明显的断层，具有砂体广泛发育的河流相沉积的构造沉积地层特征，成层性中等，为典型的准层状介质。苏76区块的三维区为研究目标区，位于区块南部，主力目的层为盒 8 段，时间深度为17401780 ms。其砂体的空间展布与气藏并不完全重合，“甜点”气藏在空间发育不稳定，有效提高“甜点层”精选率是解决当前区块效益开发的关键。苏76区块盒8段沉积特征为辫状河沉积，钻井揭示目的层多套砂体叠置发育，但储层非均质性强，含气性差异大，储层多为薄互层，存在有效储层平面分布规律认识不清的问题。同时地震资料主频约为27 Hz，有效频宽范围 1055 Hz，主频低且有效频宽较窄，常规地震属性与反演预测结果存在多解性。通过对研究区已知井的岩石物理分析表明，伽马曲线能够较好地反映砂岩、泥岩的变化。因此，伽马曲线的重构可以用来预测砂岩的空间展布特征。2分频构形反演模型的建立2.1基本原理地震数据具有一定的地质形态刻画能力，但由于常规地震资料具有带限频性（一般有效频带范围10100 Hz），缺少低频和高频成分，无法准确刻画储层非均质性特征。分频构形反演方法是指利用分频构建的思想，将低频信息和高频信息与地震数据有效地进行融合，采用波阻抗建模或反演的方法将波阻抗能量割裂成4个部分，即低频、中频、高频、超高频成分，每一个部分都利用不同的建模方法进行计算，从而获得高分辨率的波阻抗体，提高反演结果的稳定性（图1）。以层位与断层为约束趋势，内插井曲线搭建地质模型，得到反射系数列，计算波阻抗，进而得到一个低频模型；中频部分是地震频带，具有一定的构形表征能力，通过有色反演实现；高频部分是构形表征的关键，对表征地质体构形贡献最大，高频模型是通过地震波形与测井曲线的相关性，建立不同时间厚度振幅随频率变化的关系（AVF）12；超高频能量最小，对整体构形表征影响不大。以W 33井为例进行重构，重构后特征曲线保留波阻抗的背景，具有伽马高频特征（图2）。2.2反演流程及建模过程分频构形建模能够获得高于地震频带以上的高频成分，每个频带对储层构形表征能力都是不同的。分频建模是用不同的建模方法用低频、中频、高频及超高频信息建立不同频带的模型，进而使得频率全覆盖，精确表征地质体。分频构形反演的主要流程如图3所示。按照不同厚度储层对应不同频率的原则，对测井曲线进行标准化处理，使参加建模的井曲线具有较好的一致性，将频段由低频到超高频分别建立模型。分频构形建模是反演的主体，由低频到超高频的实现过程如下。2.2.1低频成分对已知井的测井曲线进行优化处理，建立精细的时深对应关系，提取低频波阻抗，统计低频变差函数，应用克里金插值法进行插值建模，获得低频波阻抗体。2.2.2中频成分通过谱反演实现，应用谱分析技术提取地震中对储层敏感的有效频带信息，有效保留地震的中频信息，井震结合，甄选具有大套储层表征能力的属性体，突出有效频带信息，叠加低频波阻抗体，生成绝对波阻抗体。图1分频构形反演频率表现形式124第34卷第2期石岩等：层状分频构形反演技术的研究与应用以苏76区块为例2.2.3高频成分地震属性与沉积相结合，按照相控差值的原理，将已知井的地震波形与测井曲线的相似性进行标定追踪（图4），如W 1、W 2井测井曲线特征为齿状箱型特征与形态相似的地震波形匹配，W 3、W 4井测井曲线特征与形状相似的地震波形对应，利用地震数据构形特征有效外推进行插值建模，其结果比变差函数控制更加可靠，增强了高频信息模型的稳定性34。2.2.4超高频成分通过MCMC反演5获得，即通过地质统计学随机模拟得到等可能的岩相模型，利用相控序贯高斯模拟建立储层参数模型，即通过初始模型模拟波阻抗曲线，计算相应的弹性参数，优选与井吻合率高的样本，通过反复迭代修正获得超高频模型6。图4地震波形与测井曲线形态相似对照图2W 33井特征曲线重构前后对比图3分频构形反演的主要流程125录 井 工 程地 质 研 究2023年6月2.2.5频率融合反演将频率域数据体按照一定的权重值相加，从而获得全频带反演数据体。依据地质体特征，设置不同频带成分的权重值，以突出地质体构形特征。块状介质突出低频成分，层状介质突出高频成分。根据苏76区块的地震资料品质进行提频处理，再根据储层敏感频带信息，对地震资料进行分频处理，得到3个分频体（主频分别为10、20、40 Hz）分频建模的有效频带信息。低频模型通过地震低频体（10 Hz）约束的井克里金插值建立；中频模型（20 Hz）是由地震数据谱反演实现的绝对波阻抗体，计算过程无子波提取，无初始模型约束，全局优化，反演人为因素少，地质现象反映客观；高频模型（40 Hz）是利用地震波形与测井曲线的相似性，通过属性与储层对应关系，应用属性指导高频的插值外推，获得高频模型，研究区以频率均值属性为相控数据指导井插值；超高频模型由MCMC反演获得。结合研究区储层多为薄互层的特点，反演过程突出高频成分以实现对储层的构形表征，经过多次计算最终确定将低、中、高、超高分频模型按照相对关系进行迭代得到反演结果（图5）。3苏76区块的应用效果分析储层反演预测精度决定了反演成果的可信度7，应用层状分频构形反演对研究区主力目的层进行了预测，与常规反演连井剖面相比，分频构形反演优势明显，纵向分辨率更高，不同厚度的储层边界都更加清晰，图中测井解释砂岩与构形反演剖面的红黄色对应，蓝绿色表示泥岩，对薄储层的识别能力有大幅度提高（图6）。通过伽马曲线与纵波阻抗的交会分析确定不同图5分频反演剖面图6常规反演（上）与分频构形反演（下）对比126第34卷第2期石岩等：层状分频构形反演技术的研究与应用以苏76区块为例层位储层与非储层的波阻抗临界值，提取井点处预测厚度，并与实钻统计厚度进行对比分析，储层反演预测整体效果较好，尤其是厚度10 m以下薄层的预测率达到了70%以上（图7）。本次反演成果能够满足主力目的层储层预测精度，通过砂体追踪，确定河道展布方向，标定河道主体。根据反演成果，对W 11井区盒8上22段储层进行预测分析，图8为盒8段反演预测有效砂岩厚度平面图。井区南侧储层较发育，储层厚度515 m，W 11井向北储层减薄，与实钻井吻合。W 21井东侧预测储层局部发育，厚度在1020 m，结合邻井的储层特征分析及含气性特征研究，确定W 21井东侧为河道主体，先后部署了W 22、W 23井，这两口井的成功实施也验证了反演成果的准确性。钻井揭示，W 22、W 23井均在目的层位钻遇加厚砂体，且储层发育，其中W 22井钻遇两套气层，累计厚度 14.1 m，W 23井钻遇一套单层为 6.2 m的气层（图9），试气均获得较高产能。该井组的成功实施检验了层状分频构形反演在井控程度较低的井区预测结果的可靠性（图10）。图7实钻砂体厚度与反演预测成果对比分析图8盒8段反演预测有效砂岩厚度平面图图9W 21、W 22、W 23井砂体对比剖面127录 井 工 程地 质 研 究2023年6月4结论层状分频构形反演是通过分频构建的思想，利用波阻抗建模或反演的方法将波阻抗能量割裂成4个部分，每一个部分都利用不同建模和反演方法进行计算，根据要突出表征的地质特征，按比重将分频建模进行叠加，进而获得完整的反演成果。层状分频构形反演对薄储层的预测具有较高的吻合率，有效刻画砂体空间展布。此方法在苏76区块应用效果较好，薄储层预测吻合率高，为井位部署提供了可靠依据。参考文献 1 李庆忠.走向精确勘探的道路：高分辨地震勘探系统工程剖析M.北京：石油工业出版社，1993.LI Qingzhong.Towards the road of accurate exploration：AnalysisofhighresolutionseismicsurneysystemengineeringM.Beijing：Petroleum Industry Press，1993.2 王香文，刘红，滕彬彬，等.地质统计学反演技术在薄储层预测中的应用J.石油与天然气地质，2012，33（5）：730734.WANG Xiangwen，LIU Hong，TENG Binbin，et al.Application of geostatistical inversion to thin reservoirpredictionJ.Oil&Gas Geology，2012，33（5）：730734.3 于建国，韩文功，刘力辉.分频反演方法及应用J.石油地球物理勘探，2006，29（6）：419432.YU Jianguo，HAN Wengong，LIU Lihui.Frequency dividedinversionandapplicationJ.OilGeophysicalProspecting，2006，29（6）：419432.4 余鹏，李振春.分频技术在储层预测中的应用J.勘探地球物理进展，2006，29（6）：419423.YU Peng，LI Zhenchun.Application of frequencydividedtechniqueinreservoirpredictionJ.ProgressinExploration Geophysics，2006，29（6）：419423.5 赵林.马尔可夫链蒙特卡罗模拟在储层反演中的应用J.石油天然气学报，2010，32（2）：249252.ZHAO Lin.Application of Monte Carlo Simulation ofMarkov chain in seismic inversionJ.Journal of Gas andOil Technology，2010，32（2）：249252.6 张恒山，闵小刚.基于MCMC算法的地质统计学相控反演技术J.科技创新与应用，2013（9）：1314.ZHANG Hengshan，Min Xiaogang.Geostatistics phasecontrolled inversion technique based on MCMC algorithmJ.Technology Innovation and Application，2013（9）：1314.7 王琦，李红梅.开发地震在大庆长垣喇嘛甸油田储层预测中的应用J.石油与天然气地质，2012，33（3）：490496.WANG Qi，LI Hongmei.Application of developmentseismology to reservoir prediction of Lamadian oilfield inDaqing placanticlineJ.Oil&Gas Geology，2012，33（3）：490496.（返修收稿日期20230419编辑孔宪青）图10过验证井反演剖面128