约束稀疏脉冲波阻抗反演在精细油藏描述中的应用

约束稀疏脉冲波阻抗反演在精细油藏描述中的应用 朱金富, 于炳松, 姚纪明, 聂保锋, 阮 壮 ()中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室, 北京 100083 摘 要: 综合研究区地质、地震、测井、录井等各类信息, 从测井约束稀疏脉冲波阻抗的反演技术的 基本原理出发, 探讨了反演过程中测井资料的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化处理、地震子波的提取、时深关系的转化以及初始 波阻抗模型的建立等四个主要的技术环节。 综合分析了研究区双阳组二断重点圈闭区块砂体的发育和 分布情况, 探讨了同一构造圈闭上不同井位失利的原因, 为精细的油气储层研究提供了可靠的信息。关键词: 稀疏脉冲; 波阻抗反演; 子波 ; 波阻抗模型 随着油气田勘探开发难度的不断增大, 油田开 ( ) ( ) 式中, 为第 层的波阻抗值; 为第 层的 Z ii R ii 发过程中的精细油气储层预测显得越来越重要。 在反射系数。 113 结合井的约束条件进行波阻抗反演 这一背景下, 精细油气储层的预测方法得到了不断 的发展和完善, 对于寻找新的开发目标极为关键, 为约束稀疏脉冲反演对每一道依据目标函数对计 算出的初始波阻抗进行调整, 包括对反射系数的调油气田的勘探开发提供有力的保证。 储层预测是综 合运用地震、地质、测井等基础资料, 主要以三维地整。 目标优化函数为:- 1( ) ( ) ( ) F = L r+ ΚL s - ΑL ?Zd + 3 震资料为预测基础, 定量预测储层的空间几何形态p q 1 及物性参数在空间的分布特征。 目前油气储层预测式中, r 为反射系数序列; ? Z 为与阻抗趋势的 常用的方法有波形振幅法、波阻抗反演法、频谱分析差序列; 为地震道序列; 为合成地震道序列; 为 d s Κ1, 2 为趋势权重因子法等。约束稀疏脉冲波阻抗反演法是从反射地震残差权重因子; ; 、为模因子。 Αq L p3 具体的, 方程 3 第一项反映了反射系数的绝对值和, 资料导出的一项储层预测反演技术, 它把测井和 地震资料结合起来, 充分利用了测井资料纵向分辨第二项反映了合成声波 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 与原始地震数据的差 率高、地震剖面横向分辨率高这两大优点, 因此反演值, 第三项为趋势约束项。 出的波阻抗剖面集地震剖面的横向连续可追踪性、可以看出, 约束稀疏脉冲反演是基于地震道的 测井资料垂向高分辨率性以及地质剖面的直观性于反演, 它的实质就是在阻抗趋势的约束下, 用最少数 目的反射系数脉冲达到合成记录与地震道的最佳匹一体, 提高了含油砂体纵向风辨率和横向展布范围 的精度, 为精细的油气储层研究提供可靠的信息, 为配。 勘探开发指出有利方向。2 约束稀疏脉冲波阻抗反演流程 约束稀疏脉冲波阻抗反演流程如图 1 所示, 首 1 约束稀疏脉冲波阻抗反演的基本原理 约束稀疏脉冲波阻抗反演是基于稀疏脉冲反褶先对地震资料详细分析, 提取地震子波, 并对地震层 积的递推反演方法, 其基本假设是地层的强反射系位进行精细解释, 以保证建立正确的地层格架模型。 数是稀疏的, 即地层反射系数由一系列叠加于高斯在对测井资料分析过程中, 首先对测井曲线做标准 背景上的强轴组成。 该方法的主要优点是能获得宽化分析, 结合提取的地震子波, 制作精细的合成记 频带的反射系数, 能较好地解决地震记录的欠定问录, 以保证时间域—深度域相互转换的准确性。在地4, 5 题, 从而使波阻抗反演得到的数据更趋于真实。层格架模型的基础上, 结合合成记录, 建立初始波阻 从算法上, 约束稀疏脉冲波阻抗反演的计算流程可抗模型。以三维地震资料为基础, 利用地震子波和初 分为三步:始波阻抗模型的约束条件, 进行波阻抗反演, 最后得 111 反射系数反演 出精细的反演资料。 采用最大似然反褶积进行反射系数的反演, 最 大似然反褶积对地层的假设认为: 地层的反射系数 是由较大的反射界面的反射和具有高斯背景的小反 射叠加组合而成, 导出一个最小目标函数:L L 1 1 2 2 () () ( ) J = 2 rK +2 n K - 2M L n Κ-2 2 K = 1K = 1R N )( )()( 2 L - M L n 1 - Κ 1 2 2 式 中, 和分别为反射系数和噪音的均方 R N () () 值; 和表示第个采样点的反射系数和噪 r K n K K 音; 表示反射层数; 表示采样总数; 表示给定 M L Κ 反 射 系 数 的 似 然 值。 通 过 多 次 迭 代, 求 取 反 射 系 6 数。 112 根据反射系数的反演结果, 结合阻抗趋势计算 图 1 约束稀疏脉冲波阻抗反演流程 一个初始的波阻抗3 主要技术环节 根据最大似然反褶积计算得到的反射系数, 结 约束稀疏脉冲波阻抗反演实质上是地震—测井 合初始阻抗模型, 采用递推算法, 反演得到初始的波 联合反演, 是以测井资料丰富的高频信息和完整的 阻抗模型: 低频成分来补充地震有限带宽的不足, 是用已知地 ( )R i 1 + 质信息和测井资料作为约束条件反演得到高分辨率( ) ( )) (Z i= Z i - 12 ( ) 1 - R i Ξ 收稿日期: 2008- 03- 15 () () 作者简介: 朱金富 1978- , 男, 汉族, 中国地质大学 北京 在读博士, 研究方向: 含油气盆地沉积学。 的地层波阻抗资料。因此, 在对目标储层进行测井约 束地震反演之前, 对其基础资料进行综合分析和测 井资料的校正是必要的, 也是必需的。只有根据研究 区域实际资料情况和地质特点选择合适的反演方 法, 建立尽可能接近实际地层情况的波阻抗模型, 这 样 才 能 提 高 反 演 结 果 的 精 度, 使 反 演 结 果 真 实 可7 靠。 约束稀疏脉冲波阻抗反演主要有 4 个技术环 节。 3. 1 测井资料标准化处理 由于测井资料是在不同的时间和条件下利用不8 同的仪器进行测量的, 因此存在随机误差和系统 误差。为了减少或消除这些误差, 必须对测井资料进 行标准化处理, 主要包括环境校正、深度校正和刻度 校正等。测井资料的标准化实际上是刻度标准化, 其 过程就是选择分布稳定的岩性, 作为测井刻度的两 个点。 其依据是具有相同沉积环境的沉积物, 其岩 性、电性大致相同。因此同一研究区不同井的同类测 井曲线对同一标准层段的测井响应是相似的。 实际 操作是选取研究区内分布稳定的泥岩段作为标准层 段进行测井资料的标准化。 3. 2 子波的提取9 子波的提取是反演的关键步骤。 首先利用地 ( 震资料和测井资料提取子波的振幅谱和相位谱 图 3. 4 初始波阻抗模型的建立 ) 2, 然后利用振幅谱和相位谱的信息合成一个理论初始波阻抗模型建立的过程, 实际上就是把横 雷克子波。用理论子波合成的记录进行层位标定。若向上连片变化的地震界面信息与高分辨率的测井波 标定不符时, 需重新修改时深关系和提取子波, 用新 阻抗信息相结合的过程, 它是反演过程中相当重要 的子波制作合成记录, 重新修正井的时深关系。如此11 的一步。 测井资料在纵向上详细揭示了岩层的波 反复, 直至得到相位振幅谱变化稳定的子波, 同时得阻抗变化细节, 地震资料则连续记录了波阻抗界面 到与井旁道相关性最好的合成记录。的深度变化, 二者的结合, 为精确地建立空间波阻抗 由于是多井反演, 同一个工区地震资料的相位模型提供了必要的条件。 在时间和空间上的变化是不会太大的。根据此原则,初始模型的横向分辨率取决于地震层位解释的 如果子波的变化太大, 则认为所提取的子波不合理。精细程度, 纵向分辨率受地震采样率的限制, 为了能 子波长度根据资料的信噪比、频率特征等因素, 通过较多地保留测井的高频信息, 反映薄层的变化细节, 反复试验来确定。通常要对地震数据进行加密采样。 加密地震道采样 3. 3 时间域- 深度域关系的确定率虽然没有给地震数据增加任何新的信息, 却使得 地震- 地质层位标定是地震解释和反演的基10 测井数据按地震采样率重新采样后不会失去薄层信 础。 合成地震记录是把地震资料和测井资料联系息, 为地震反演提供了一个高分辨率的约束条件。 起来的桥梁, 其目的是利用测井资料的高分辨率精4 应用实例 确标定各岩性界面在地震剖面上的反射位置。 层位刘 3 井区位于伊通地堑五星构造带上, 其中双 标定的准确与否将直接影响到反演的结果。阳组是研究区主要的产油层位。 在对研究区进行精 根据钻井地质分层, 利用测井井旁地震子波并细储层评价之前, 我们首先对研究区不同层位的各 ( ) 参考研究区速度, 制作井的合成地震记录 图 3。在井 油 气 显 示 情 况 作 了 统 计, 其 中 在 双 阳 组 二 段 标定的过程中, 要充分利用测井曲线和地质认识, 对() ( ) E S, 刘 2 井在 2921. 4, 2930m E S深处, 获得 22 22 个别井进行改造, 以达到最大限度的对应; 同时对目0. 33 吨日原油, 而刘 1 井, 刘 5 井在该层段均没有 ƒ 的层的对应关系进行分析, 使相关系数大于70% 。按油气显示。在对整个研究区进行波阻抗反演的同时, 标定后的时间- 深度关系进行时深转换, 同时对各在局部构造圈闭上, 利用约束稀疏脉冲波阻抗反演 井的时深关系曲线进行了交汇对比, 以便取得研究技术, 分析同一有利圈闭上不同井位失利的原因。 区正确的时深转换关系。通过精细的构造解释, 利用变速成图技术, 得出 研究区双阳组二段顶部构造图, 从构造图上可以清 晰的看出: 刘 2 井和刘 1 井, 刘 5 井位于同一个构造 ( ) 圈闭上, 即刘 1 断背斜 图 4。 通过统计研究区双阳 组二段各井的产油情况, 虽然刘 2 井, 刘 1 井, 刘 5 井 均在同一个有利的构造圈闭上, 但是仅有刘 1 井在 该层段有油气显示。 为了分析刘1 井和刘5 井失利的原因, 利用约束 稀疏脉冲波阻抗反演技术对双阳组二段的砂体变化 作了进一步的分析, 得到 L 1—L 5—L 2 连井波阻抗 () 反演剖面 图 5, 发现2 井的含油砂层在横向上变 L 化很快。在刘2 井含油砂体平面分布图上, 该砂体的 ( ) 分布也很局限 图 6。 由反演剖面可以看出, 刘 1 井 ( ) 5 2 图 4, 和刘 井均不在刘 井含油砂体上 这是造成 刘 1 井和刘 5 井失利的原因。由此可见, 约束稀疏脉 图 2 研究区地震波频谱特征 的信息, 为下一步的勘探开发提供了有利的方向。 1997. 26: 53, 5 结论 n. So c ie ty Sp ec ia l P u b lica t io ?测井约束稀疏脉冲波阻抗反演之前, 必须对62. 3刘雯 1 林场油气田开发地震技术 [. 北京: 研究区的地震资料和测井资料进行处理和校正, 进M 石油工业出版社, 1992.行子波提取是反演的关键步骤。 4?合成地震记录的标定是联系地震资料和测井安鸿伟, 李正文, 李仁甫等. 稀疏脉冲波阻抗 数据的纽带, 是进行时间域—深度域相互转换的关反演在油田开发中的应用 [. 石油物探, YX J ( ) 2002, 1: 56, 57. 键。 , . 5 ?测井约束稀疏脉冲波阻抗反演, 结合了测井P eb ecca B L R ick DA n in te rp re te r’ s gu ide - to u n de r s tan d in g an d w o rk in g w ith se ism ic 资料纵向分辨率高和地震剖面横向分辨率高的信 . [ 息, 不仅能反映横向上砂体的展布范围, 也大大提高e T h de r aco u t ic im p ce da ta J ived sedan( ) , 2002, 3: 246, 255.lead in g edge 了砂体的纵向分辨率。黄绪德. 反褶积与地震道反演 [. 北京: 石 M ?在沉积相研究和构造圈闭研究的指导下开展6 , 1992, 56, 58. 油工业出版社 测井约束稀疏脉冲波阻抗反演, 将使精细的储层预 7李庆忠.北京: 石走向精确勘探的道路 [M . 测结果更加符合地质规律, 对同一圈闭范围内不同 油工业出版社, 1993, 110, 154.砂体的分布规律刻画更加清晰, 为油气储层预测提 8供了可靠信息, 为研究区的勘探开发提供有利方向。鲁红, 李建民, 刘情山等. 进行声波册竟资料 校 ] 1 正的一种方法[大庆石油地质与开发,J [ 参考文献 ] ( ) 1: 1996, 15 71, 73. 1 潘 元 林. 油 气 地 质 地 球 物 理 综 合 勘 探 技 术9 梁光河. 地震子波提取方法研究 [. 石油物 J [. 北京: 地震出版社, 1998. M ) (探, 1998. 37 1: 31, 39. 2 . . .M itch um J r R M V a il P RT hom p so n M 10 郝银全, 潘懋, 李忠权等. 多井约束反 J a so n Se ism ic t ra t ig rap h y an d g lo b a l ch an ge s o sf成都 演技术在油汽储层预测中的应用 [ J . ( ) ( ) 理工大学学报 自 然 科 学 版, 2004, 31 3: sea leve l: T h e dep o s it io n a l sequ en ce a s a [ .an a ly s is A 297, 300.b a s ic u n it fo r s t ra t ig rap h ic 11 n 王波. 测井约束地震反演技术分析及其应用P ay lo C E. Se ism ic s t ra t ig rap h ic ( ) 断块油气田, 2006, 31 5: 23, 24. ap p lica t io n s o f h yd ro ca rbo n exp lo ra t io n [J . A A P G M em o r i [ C . L o n do n: Geo lo g ica l A pp l ica t ion of Re str ic t ion Spa r se Sp ite In ver s ion in Re ir E st im a servo teZ H U J in - f u , YU B in g - son g , YA O J i- m in g , N I E B a o- f en g , R U A N Z h u a n g (, S ta te K ey L abo ra to ry o f Geo lo g ica l P ro ce s se s an d M in e ra l R e so u rce s )100083, , C h in a U n ive r s ity o f Geo sc ien ce s B e ijin g : , , , A bstrac tO n th e ba sis o f info rm a t io n in geo lo gyse ism and lo gg ingby th e p r inc ip le o f J a so n inve r sio nth is a r t ic le , , d iscu sse s fo u r p ivo ta l tech n ique ssuch a s standa rd iza t io n o f lo gg ing da ta in th e p ro ce ss o f inve r sio nex t rac t io n o f se ism w ave le t s, t ran sac t io n o f re la t io n be tw een t im e and dep th , m o de l- bu ild ing o f in it ia l w ave im p edance and so o n. A t th e sam e , 22 , t im eth is p ap e r revea ls th e deve lopm en t and d ist r ibu t io n o f sand in th e k ey t rap s sec t io n s in E So f re sea rch ing d ist r ic tand , fu r th e rm o re it ana lyze s th e cau se o f d isadvan tage s o f va r io u s w e ll in th e sam e tec to n ic t rap th u s p ro v ide s re liab le ev idence fo r .th e study o f f ine re se rvo ir fo r ga s and o il : ; ; ; Key wordSp a r se Sp ik e Inve r sio nW ave Im p edance Inve r sio nW ave le tM o de l o f W ave Im p edance