拟声波反演技术在轮南地区的应用*

何　翠，郭少斌，唐　瑾，张海祖，张雪辉，谭建波

(1.中国地质大学(北京) 能源学院，北京 100083；2.新疆恒泰艾普能源服务有限公司，新疆 库尔勒 841000；3.中国石油塔里木油田勘探开发研究院，新疆 库尔勒 841000；4.中国石油冀东油田勘探开发研究院，河北 唐山 063000；5.北京斯堪帕维科技有限公司，北京 100000)



拟声波反演技术在轮南地区的应用*

何翠1，郭少斌1，唐瑾2，张海祖3，张雪辉4，谭建波5

(1.中国地质大学(北京) 能源学院，北京 100083；2.新疆恒泰艾普能源服务有限公司，新疆 库尔勒 841000；3.中国石油塔里木油田勘探开发研究院，新疆 库尔勒 841000；4.中国石油冀东油田勘探开发研究院，河北 唐山 063000；5.北京斯堪帕维科技有限公司，北京 100000)

为解决轮南油田三叠系TⅡ油组砂体较薄、岩性横向变化大、单纯的声波测井曲线不能有效的反映储层特征、岩性勘探开发尚未取得实质性进展等问题，采用基于模型的拟声波反演方法，以岩石物理学为理论指导，从地质分析入手，综合地震和测井资料，优选出对储层特征比较敏感的自然电位曲线，结合原始声波曲线构建能反映储层横向变化的拟声波曲线，开展了基于模型的测井约束反演。结果表明：拟声波反演比原始声波反演效果好，分辨率提高，在密井网区纵向分辨率可达3～5 m，反演结果相对误差为0.26%～24.49%，平均相对误差为13.7%，可以基本满足薄砂体雕刻的需要，拟声波反演技术对薄砂体的预测取得了一定的效果。

轮南地区；测井约束；拟声波反演

2.XinjiangLandOceanEnergyServiceCo.，Ltd.,Korla841000，China；

3.TarimOilfieldCorporation，PetroChina，Korla841000,China；4.JidongOilfieldCorporation，PetroChina，Tangshan063000,China；

5.EsscaEnergyServiceCo.，Ltd.，Beijng100000,China)

0　引　言

轮南断垒带是塔里木油田三叠系油气主要分布区，为塔里木油田开发持续稳产起到了积极作用。随着勘探程度的增加，对该区的构造油气藏认识程度比较高[1]，但对三叠系TⅡ油组的岩性油藏认识程度低。轮南地区一直以来是三叠系滚动勘探的有利地区，由于三叠系岩性横向变化大，油气藏受砂体控制，目前岩性勘探开发尚未取得实质性进展。特别是TⅡ油组的砂体薄，岩性横向变化大，常规反演不能反映薄砂体的变化，反演剖面上波阻抗分辨率不高，导致岩性识别比较困难。

地震储层预测技术是研究储层分布的重要技术手段，经过近些年的进步，发展了地震属性分析技术、波阻抗反演技术、烃类检测技术、时频分析技术等[2-5]。地震属性预测技术于1960年开始应用于储层预测中，主要属性包括时间属性、振幅属性、频率属性等，通过3种基本地震属性衍生出上百种地震属性，并可运用于储层属性的预测中，比如储层厚度、孔隙度、渗透率、饱和度及泥质含量等，并取得一定效果[6-7]。地震反演是利用地震资料反演地层的波阻抗的处理方法，由Backus与Gilbert于1967年首次提出[8]，包括递推反演、模型约束反演、地质统计学反演等方法，不同的方法针应用于不同的研究目标时会产生不同的效果，需选用合适的反演方法进行预测。地震反演是地震勘探中的核心技术，现应用较多的为测井约束反演，即利用地震剖面所过井位的声波资料作为外部条件，利用正反演结合的方法求取地下波阻抗，此种方法利用了测井资料的高频信息，大幅度拓宽了地震资料的频带，因此得到了较多的发展。但测井约束反演方法质量取决于原始资料的质量，如测井曲线的可靠性等，因此反演结果存在一定误差。基于以上问题，文中提出了基于模型的拟声波反演方法，即通过对原始AC曲线和对岩性反映较好SP曲线进行拟合，得到高分辨率的反演剖面，完成了研究区薄储层的识别，并在研究区取得较好的效果。

1　拟声波反演技术的原理和关键技术

1.1拟声波反演技术的基本原理

在储层预测过程中，反演是一种非常重要的手段[12-13]。一般情况下，储层和非储层的速度和密度都会有一定不同，用声波测井曲线就能有效的反映岩性的变化，此时用声波测井曲线来约束进行波阻抗反演就能很好的反映地层的真实情况[14-16]。但当声波测井曲线中的高频信息不能很好地反映储层和围岩的差异时，用单纯的声波测井曲线反演就无法得到好的效果，这时就需要进行拟声波反演[17]。

拟声波反演技术将信息优化、非线性理论融入反演之中，突破常规地震分辨率的局限，追求地震频带宽度(有效频带)以外的高分辨率。它采用分形、分维的算法在地震记录上逐道取均值、偏差、维数等能反映储层空间变化的有用信息，将提取的储层各向异性信息与层序地层模型结合起来，控制测井曲线外推的部分。分形插值采用设置插值点法，即已知点x1和x2处的函数值为f(x1)、f(x2)，则x处的函数值f(x)可用如下公式计算

f(x)=f(x1)+(f(x2)-f(x1))*‖x-x1‖/‖x2-x1‖+RAN.

式中RAN为一随机增量，其值为

式中H为Hirst指数；σ为离差；G为Gauss随机变量，服从N(0，1)分布，‖x2-x1‖为样本距，rate为标定系数。

通过反复标定和校正，建立复杂可靠的地质模型，之后做拟声波反演，最终获得对储层岩性、物性反映较为敏感的高分辨率拟声波速度或波阻抗数据体。

1.2拟声波反演关键技术

拟声波反演是储层横向预测的核心技术，要取得好的地质效果，必须注意以下几点技术关键：①收集地震反演所需要的各项原始资料，主要包括：工区地质情况、地震资料、测井资料、测试资料和分析化验资料等；②认真分析收集到的各项资料，针对工区地质情况和目的要求选择合适的处理流程；③作好层位标定工作，可利用VSP资料和已有的时深关系，结合合成记录的制作，准确标定层位，尤其是目的层附近要做到每一个同相轴都能精细标定；④精细解释好地震层位，这些层位在模型制作中起控制作用，必须确保层位解释的合理性，不能窜层；⑤根据工区的地质构造背景，定义好地层之间的接触关系，保证模型的合理性；⑥对测井曲线进行分析研究，剔除野值，同时要做到同一种曲线的归一化处理；⑦选择合理的反演参数，保证反演结果的合理性和可行性[18]。

1.3拟声波反演思路

针对油田区域地质特征，在对该区钻井、测井、地震等资料深入分析的基础上，采用了在曲线重构基础上进行高分辨率测井约束反演方法。其基本思路是：利用声波测井曲线，把反映地层岩性变化比较敏感的自然电位、自然伽玛、电阻率等多种测井信息有效地融合并转换成具有声波量纲的拟声波曲线，使其不仅含有声波的低频信息，还具备前述的各种曲线的高频信息，以拟声波曲线所得的高频信息作为约束条件，建立初始模型；然后对初始模型进行正演，计算出合成地震剖面，再与实际地震剖面相比较并求取误差参数(摄动量)，利用沉积相联井剖面，反复更新修改初始模型，使合成地震剖面与实际地震剖面在最小平方意义下最为接近，最终得出高分辨率的波阻抗反演剖面[19]。

文中采取的是基于模型的拟声波反演技术，其关键点在于

1)根据已有的测井资料、钻井数据及研究区地质规律为约束条件，设置各种参数，构建研究区目的层位储层地质模型，即建立的初始模型；

2)通过正演求取该模型的地震响应，计算出合成地震剖面；

3)将初始模型的地震响应和研究区实际的地震数据体进行对比，根据它们之间差异进行初始模型参数的反复修改，直到初始模型的地震响应和原始地震数据之间的误差达到要求，此时完成初始模型的建立；

4)在初始模型的约束下加入地震信息，得到最终的反演数据体，可相对较好描述目的层物性特征变化及储层纵横向展布特征。

2　拟声波反演

2.1测井曲线校正及归一化

由于受到测量环境、仪器、井径等外界因素的影响[21-22]，不同井的测井曲线之间存在一定的误差，在使用之前要将不同井的同一类测井曲线校正到统一的范围。

本次研究对自然电位(SP)测井曲线进行了归一化校正。利用直方图平移法，统计出每口井各条测井曲线的校正量，利用统计的校正量，对研究工区内128井的自然电位(SP)曲线进行了标准化校正(图1)。自然电位(SP)曲线校正值最大为26MV，校正量主要在-13～13MV之间。

图1　自然电位曲线校正前后直方图Fig.1　Spontaneous potential curve histogram before and after correction

2.2拟声波曲线构建

在进行反演之前，要先对研究区进行岩石物理分析，岩石物理分析是反演的基础。对于研究区，通过对单井目的层储层和非储层段的速度进行分析，发现TⅠ，TⅢ油组砂岩与泥岩速度差别较大，TⅡ油组砂泥岩的速度大差异不明显，这就导致了原始声波曲线对储层的响应不明显。通过对井的分析发现，自然电位曲线对砂泥岩响应特征明显，能够很好的区分砂泥岩(图2)，而自然电位没有声波信息，故在曲线归一化的基础上，通过声波曲线的低频信息结合自然电位的高频信息来做拟声波曲线，这样既保留了声波信息，又能很好的识别岩性。

对于拟声波曲线构建流程如下(图3)

1)确定能够反映工区岩性特征的曲线，对于本研究区，通过分析选择的是能有效区分砂泥岩的SP曲线；

2)通过对明显区分岩性特征的测井曲线进行分析整理和滤波，从中提取对岩性有很好识别能力的高频成分。对于研究区，提取的是SP曲线的高频成分；

3)对原始AC曲线做滤波处理，提取其中能反映地层背景速度的低频信息；

4)将提取出来的原始AC曲线中的低频信息和SP曲线中的高频信息“调制”到一起。通过对研究区的拟声波曲线构建，可以发现拟声波曲线能够很好的区分砂泥岩(图4，图5)，砂泥岩波阻抗值分界在10 000左右。

图2　原始AC与原始SP交汇图Fig.2　Original AC and SP crossplot graph

图3　波阻抗曲线构建原理Fig.3　Acoustic curve constructing principle diagram

图4　波阻抗与拟声波曲线交汇图Fig.4　Wave impedance and pseudo acoustic crossplot

图5　拟声波曲线岩性识别效果Fig.5　Lithology recognition effect of pseudo acoustic curve

2.3子波提取和标定

子波提取是波阻抗反演的一个重要环节，子波的准确性可以很大的影响反演的效果，经过分析认为本区40雷克子波的振幅谱与井旁地震道振幅谱最大相关，通过合成地震记录反复提取各口井的子波使井旁地震道和合成记录达到最佳匹配，对地震地质层位进行精细标定。

3　反演及效果分析

在精细标定的基础上，进行测井约束的高分辨率反演。通过用原始声波和拟声波反演结果对比发现，拟声波反演比原始声波的反演效果好，分辨率提高，在密井网区纵向分辨率可达3～5 m，可以基本满足薄砂体雕刻的需要。

通过对研究区波阻抗反演剖面分析可知(图6(b))，地震反演结果与测井解释砂体结论比较一致。单井上沙9，轮南206-1，轮南206，轮南2-3-13井TⅡ层砂体都比较薄，平均为4 m左右，通过对比原始AC和拟声波的反演剖面可清楚看到，原始AC反演剖面(图6(a))不能很好的分辨薄砂体，砂体横向尖灭特征也不清晰，砂体叠置关系也不能很好地反映出来；但在拟声波反演剖面中(图6(b))，对于每口井TⅡ的薄砂层都清晰可见，砂体厚度、砂体横向分布范围及砂体之间叠置关系都与钻井资料一致。

对TⅡ1-1油组砂体的反演效果进行了分析，油组单井砂岩厚度为0～8 m，反演剖面预测的砂岩厚度为0～7.52 m，相对误差为0.26%～24.49%，平均相对误差为13.7%.从相对误差大于10%的井位分布图来看，一般位于井上砂体厚度小于3 m的井点，因此在现有地震资料基础上，对于3 m厚度以下砂体，预测精度较低。砂体厚度越大，其相对误差越小。

图6　轮南206井区原始AC与拟声波 反演剖面效果对比图Fig.6　Wave impedance inversion result contrast of original acoustic curve and pseudo acoustic curve (a)原始AC反演剖面图　(b)拟声波反演剖面图

对于井间之间砂体的展布和连通关系，只能通过动态资料来进行验证，如同剖面中轮南2-3-13井和轮南206井TⅡ的砂体从动态上分析不是相互连通的，反演出来的结果也证实了这一点。整个剖面来看，轮南206井区目的层砂体整体厚度不大，横向上相互叠置关系复杂，也符合该区为三角洲前缘的沉积环境的特征。

4　结　论

测井约束反演是一种地震-测井联合反演，用测井曲线的丰富的低频和高频信息来弥补地震资料的不足，可以有效预测储层。但是对于研究区，在通过单纯速度资料不能区分储层和非储层的情况下，就有必要将能反映储层特征的非声波地球物理测井信息构建成为具有声波量纲的新曲线进行储层反演预测。利用自然电位曲线重构拟声波曲线，建立初始模型，完成了拟声波反演，薄砂体的预测取得了较好的效果。

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Application of pseudo acoustic inversion technique in Lunnan area

HE Cui1，GUO Shao-bin1,TANG Jin2，ZHANG Hai-zu3,ZHANG Xue-hui4，TAN Jian-bo5

(1.CollegeofEnergyResources，ChinaUniversityofGeosciences(Beijing)，Beijng100083,China；

In order to solve the problems inTⅡoil group of Lunnan Oilfield which demonstrate thin sand body and big lateral variations of lithology，pure acoustic logging curve do not reflecting reservoir characteristics，lithological exploration and development has not yet been achieved substantial progress，using pseudo acoustic inversion method based on model，guided by rock physics theory，starting from the analysis of geological with seismic and logging data，SP curve is selected which is more sensitive to reservoir characteristics.And pseudo acoustic curve is constructed which can reflect the lateral variation of reservoir with original acoustic curve，then carries out the logging constrained inversion based on model.The result shows：the prediction of acoustic inversion technique for thin sand body has a better effect than original acoustic curve with enhanced resolution.The inversion vertical resolution can reach 3～5 m in dense well area，and the relative error of inversion results is 0.26%～24.49%，the average value is 13.7%，it can basically meet demand of carving of thin sand body.The prediction of acoustic inversion technique for thin sand body has a good effect.

Lunnan area；log constrained；pseudo acoustic inversion

10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2016.0318

1672-9315(2016)03-0408-06

2016-02-21责任编辑：李克永

全国油气资源战略选取调查与评价国家专项(2009GYXQ02-03)

何翠(1986-)，女，湖北襄阳人，博士研究生，E-mail：hecui_666@163.com

TE 122

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