CN103713319A

CN103713319A - 一种基于地震约束建模的叠前反演方法

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Publication number: CN103713319A
Application number: CN201310749379.1A
Authority: CN
Inventors: 张远银; 孙赞东
Original assignee: HAN JIANFA
Current assignee: China University of Petroleum Beijing
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2033-12-31
Also published as: CN103713319B

Abstract

本发明涉及一种基于地震约束建模的叠前反演方法。叠前反演的结果直接受控于其约束模型的优劣，但“相控建模”、“岩溶建模”和“储集相建模”等方法均不能定量建立针对强非均质性碳酸盐岩储层的模型，且其常规基础数据存在误差，导致后续反演和储层预测不准确。本发明基于叠前保幅道集首先采用纯纵波提取技术去除AVO效应以提高资料精度，然后采用颜色反演获得的相对阻抗与测井资料确立反映次生储层分布规律的定量模型指导反演。实际资料应用证实：基于地震约束建模的叠前反演结果对于次生碳酸盐岩储层发育细节刻画更加清晰。本发明的优势在于可直接应用于实际资料，尤其对深部无井区域储层的发育规律刻画更加准确。

Description

一种基于地震约束建模的叠前反演方法

技术领域

本发明属于石油勘探领域，特别涉及一种适应于强非均质性碳酸盐岩储层预测的基于地震约束建模的叠前反演方法。

背景技术

近年来塔里木盆地深部碳酸盐岩油气勘探取得了显著进展，十一五期间已初步建成轮古、英买力、哈拉哈塘和塔中Ⅰ等4个油气高效开发区（塔里木石油报，2011）。碳酸盐岩探明加控制储量油当量已经占全油田储量的半壁江山，原油年产量已突破100万吨，基本具备年产300万吨资源基础（新疆新闻在线，中国管道商务网等，2012），显示了巨大的勘探前景。但是该区碳酸盐岩沉积年代老，埋藏深度大，储层的基质孔隙普遍很低，其储集空间多以次生的不均匀分布的孔、洞、缝组成（周新源等，2009），常表现为不同尺度的缝洞组合储集体（杨平，2011）。这些次生储层的分布受原始沉积相带的控制作用小，空间变化大，本身具有很强的非均质性特征。

地球物理技术是预测这种次生碳酸盐岩储层的主要手段，因为不同性质的储层所对应的地球物理响应特征不同。比如，可分辨的优质溶蚀孔洞储层会在叠后地震剖面上形成“串珠状强反射”而被识别（Yang et al., 2006；Zeng et al., 2011）。目前已从理论和应用角度证实结合叠前反演获得的横波等弹性信息可以更好地预测次生碳酸盐岩储层分布和品质（流体性质）（Zhang et al., 2011），但反演结果常常受限于低频模型的精度不足而存在较大误差。原因在于这种碳酸盐岩储集体和基质在空间上的随机交互分布，非均质性极强，难以建立合乎实际情况的地质模型，而碳酸盐岩储层建模本身也是油气勘探开发攻关的技术难题（刘立峰等，2010）。

传统适合于碎屑岩储层的“相控建模”技术(Damsleth et al., 1992)虽然比较成熟，但是不能直接用于次生碳酸盐岩储层，因为这种储层的极强非均质分布特征不能单靠沉积相予以准确描述。而针对常规碳酸盐岩储层的“岩溶相控”（杨辉廷等，2004；霍春亮等，2007）建模技术虽然很好地解决了风化壳型碳酸盐岩储层的建模问题，但是对于埋藏岩溶型碳酸盐岩储层却不适用，应用范围比较局限。碳酸盐岩储集相控建模技术（刘立峰等，2010）以钻测井信息为先导，通过多种地震属性信息的融合与优化建立了稳定的非均质性碳酸盐岩储层模型。但是这种建模手段本身涉及均方根振幅、分频、波阻抗等多个数据体的求取与多元判别分析，操作比较复杂；另外，其只能得到定性/半定量的结果，不能直接用于指导反演，用于属性优化的常规波阻抗反演结果也受限于初始模型的精度。实际上，建模采用的地震、测井等基础资料准确程度和判别方法的优劣也直接决定了结果的好坏，而常规的全叠加地震资料本身存在AVO效应干扰（张远银等，2012），势必降低模型的准确性。实际上，储层建模主要包括确定性建模和随机建模，随机建模的成功则需要以正确的确定性信息为基础（吴胜和，2010）。地学问题的确定性建模手段主要是应用插值方法对储层进行井间内插和外推，显然不适合于非均质极强的次生碳酸盐岩储层。

将地震剖面与岩性剖面建立联系的简便办法就是颜色反演，最早由BP公司Lancaster和Whitcombe在2000年SEG年会上提出，其目的就是要让反演变得简便。这种方法运算迅速，与初始模型基本无关。其操作流程主要是寻找一个简单的操作因子O，将地震道S直接转换为反演结果I，如下式：

Figure 2013107493791100002DEST_PATH_IMAGE001

（1）

其中，*式为频域乘积。操作因子O一般在频率域计算获得：具体地，以纵波反演为例，首先通过拟合测井资料的声波阻抗频谱指数关系特征，然后提取井旁道资料地震谱的指数关系，两者相除之后获得操作因子谱，再做-90度相位移动即可获得操作因子。最终可以获得相对波阻抗。传统的相位旋转，道积分，递归反演等办法没有考虑子波的因素，相当于没有与地下地质建立联系；考虑了子波因素的、更为复杂的稀疏脉冲反演则需要非常高的技巧才能正确。而颜色反演操作简便，人为因素小；其操作因子包含了测井信息，可以消除地震子波对地下地质响应的影响（Lancaster and Whitcombe, 2000）。

发明内容

本发明提出一种基于地震约束建模的叠前反演方法，该方法能够用于强非均质性储层的定量描述。通过本发明提供的方法，能够更加清楚地刻画强非均质性储层发育细节，尤其适合于表征塔里木盆地深层次生碳酸盐岩储层分布规律，提交储层预测精度。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于地震约束建模的叠前反演方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1：对地震资料进行保幅处理，抽取高品质共反射点（CRP，Common Reflection Point）道集；

步骤2：基于步骤1中所述的高品质CRP道集，采用叠前线性反演算法去除振幅随偏移距变化对叠加的干扰（AVO效应，Amplitude Versus Offset），获得纯纵波数据；

步骤3：基于步骤2得到的纯纵波数据结合测井信息进行颜色反演获得刻画储层非均质性的相对阻抗，降低子波干扰；

步骤4：采用井控方法将相对阻抗数据定量转化为绝对阻抗数据，并完全保留其对非均质性储层的刻画能力，为叠前反演提供良好的约束条件；

步骤5：基于地震约束建立的绝对阻抗模型进行叠前三参数同步反演，获取纵波阻抗、横波阻抗、纵横波速度比等弹性参数；

步骤6：基于反演获得的弹性参数进行储层或流体的综合预测，并进行地质意义分析。

本发明所提供的基于地震约束建模的叠前反演方法提高强非均质性储层预测精度的基本原理如下：

该方法首先基于高品质共反射点道集进行叠前线性反演获得纯纵波数据，借此去除AVO效应的干扰，并提高资料分辨能力。常规地震资料处理的一大误区是将叠加的混合波资料当作纯纵波资料解释，因为即便道集完全平直，岩性或者流体差异产生的AVO效应也会使得叠加降低资料分辨能力和准确程度。所以，将叠加的资料当作纵波垂直入射反射资料进行解释分析必然会产生误差。而碳酸盐岩储层本身埋藏大，AVO效应对资料分辨率和储层预测精度的影响误差会非常明显，解释过程中常将调谐效应误差错误解释成为片状反射型储层（张远银等，2012），因而必须采用去除了AVO效应的纯纵波而不是全叠加资料进行解释。实际上，纯纵波数据可以通过求解如下Aki&Richards公式的变形获得：

（2）

其中，

Figure 2013107493791100002DEST_PATH_IMAGE003

，分别为纵波、横波反射系数；Rpp(θ)为P波入射界面时的反射系数，θ为入射和反射角的平均，α，β，ρ分别为上下界面的纵波速度、横波速度和密度平均，Δα，Δβ，Δρ分别为界面下部介质与上部介质的纵波速度、横波速度和密度之差。若不进行子波去除直接将叠前地震道集当做反射系数求解式（2），那么求解的Rp就是纯纵波数据体。

之所以传统的储层插值建模方法不适合于塔里木盆地次生碳酸盐岩储层，是因为这种储层的分布规律难于用沉积相带约束，即难于在空间上全部解释出储层的层位来。所以，如何有效利用地震资料的空间覆盖信息和钻测井资料的纵向分辨率是建模成功的关键。而基于多属性优化的储集相建模只能产生定性模型，操作相对复杂，其所需的波阻抗数据精度本身又受限于初始模型的精度，对反演的指导性不大。

基于去除了AVO效应的纯纵波资料，本发明采用颜色反演技术反演获得相对阻抗数据并保留储层的非均质性分布特征，然后将包含了非均质性储层空间分布规律的相对阻抗在实际测井资料控制下定量转化为绝对阻抗模型指导叠前反演，最终反演获得各种弹性参数提高储层或流体预测精度。

本发明相比现有技术的有益效果为：

1、本发明所述的基于地震约束建模的叠前反演方法，能够用于强非均质性储层的定量描述，通过本发明提供的方法，能够更加清楚地刻画强非均质性储层发育细节，尤其适合于表征塔里木盆地深层次生碳酸盐岩储层分布规律，提交储层预测精度；

2、本发明所述的基于地震约束建模的叠前反演方法，可直接应用于实际资料，尤其对深部无井区域储层的发育规律刻画更加准确；

3、本发明基于叠前保幅道集首先采用纯纵波提取技术去除AVO效应以提高资料精度，然后采用颜色反演获得的相对阻抗与测井资料确立反映次生储层分布规律的定量模型指导反演，获得优于传统方法的结果。

以下结合实施例与附图说明本发明具体实施方式。

附图说明

图1 是碳酸盐岩储层岩心照片(a)，野外露头(b)，典型地震剖面(c)；

图2 是塔里木盆地某区块常规全叠加地震剖面；

图3 是塔里木盆地某区块反演获得的纯纵波地震剖面；

图4 是塔里木盆地某区块反演获得的相对纵波阻抗地震剖面；

图5 是基于地震约束建模的叠前反演方法流程图；

图6 是纵波阻抗（测井滤波到地震频带）与相对波阻抗（颜色反演获得）交汇图；

图7 是传统插值建模方法建立的纵波阻抗模型图；

图8 是基于地震约束方法建立的纵波阻抗模型图；

图9 是基于传统插值建模方法反演的纵波阻抗结果；

图10 是基于地震约束建模方法反演的纵波阻抗结果；

图11 是地震均方根振幅、传统反演结果和基于地震约束建模方法反演结果对比图。

具体实施方式

实施例1

图1是碳酸盐岩储层岩心照片(a)，野外露头(b)和典型地震剖面(c)，显然这种碳酸盐岩储集体和背景基质在空间上的随机交互分布，非均质性极强，难以建立合乎实际情况的地质模型指导反演，最终使得储层和流体预测不准确。

图2和图3分别为过塔里木盆地某井区针对碳酸盐岩储层的典型井的全叠加和纯纵波剖面，可以看出，后者AVO效应去除之后，分辨率有所增加，对储层刻画更加清晰。而传统的“相控建模”、“岩溶建模”和“储集相建模”等方法均依据全叠加数据体进行操作，显然精度不足。而采用进行属性分析和储层预测的精度会更高。

图4为与图2，3相同侧线位置对纯纵波数据在目标碳酸盐岩层段的颜色反演结果，可以看出ZG8井等对应的储层目标响应更加清楚，而此刻的相对阻抗结果已经包含了非均质性储层的空间分布信息。

碳酸盐岩基质速度大，而次生储集空间的速度则相对较小，两者产生的强烈阻抗差会在地震剖面上形成强的反射，这也是传统叠后手段预测储层的客观依据。但是泥质的可压缩性能与流体类似，即泥质与优质储层的速度差别不大，显然单纯依靠叠后响应不能予以区分。而流体充填的优质储层孔隙度相对较大，其可剪切性能小于泥质，因而其纵横波速度比相对泥质较小，这正是叠前识别优质储层的依据。基于此，本发明将测井曲线滤波到地震频带，然后与井旁反演的相对波阻抗做交汇对比，从而建立相对阻抗与绝对阻抗之间的联系。

图5 是基于地震约束建模的叠前反演方法流程图：

本实施例所述的基于地震约束建模的叠前反演方法，包括以下步骤：

步骤1：对地震资料进行保幅处理，抽取高品质共反射点（CRP）道集；

步骤2：基于高品质CRP道集，采用本发明采用的叠前线性反演算法去除AVO效应的干扰，获得纯纵波数据；

步骤4：采用本发明的井控方法将相对阻抗数据定量转化为绝对阻抗数据，并完全保留其对非均质性储层的刻画能力，为叠前反演提供良好的约束条件；

步骤6：基于步骤5获得的弹性参数进行储层或流体的综合预测，并进行地质意义分析。

进一步的，所述的步骤2中的叠前线性反演算法的公式为：

其中，

，

分别为纵波、横波反射系数；Rpp(θ)为P波入射界面时的反射系数，θ为入射和反射角的平均，α，β，ρ分别为上下界面的纵波速度、横波速度和密度平均，Δα，Δβ，Δρ分别为界面下部介质与上部介质的纵波速度、横波速度和密度之差。

图6是纵波阻抗（测井滤波到地震频带）与相对波阻抗（颜色反演获得）交汇图。图中绝对阻抗与相对阻抗较大的区域主要对应碳酸盐岩基质（图上黑圈），较小的范围可能对应流体充填的优质储层（图上粉圈）和泥质（图上绿圈），依据声波属性不能区分。可以看出相对阻抗与绝对阻抗在本区具有很好的相关性，绝对纵波阻抗数值与相对阻抗基本呈分段线性关系：绝对阻抗数值越小，相对阻抗数值越小，可用直线AB拟合；反之亦然，可用直线BC’拟合。换言之，相对阻抗可以定量转化为绝对阻抗。转化公式为：

AB段：PI = 3.556RPI + 1.828e+07 (3)

BC’段：PI = 0.129RPI + 1.656e+07 (4)

其中，PI和RPI分别为绝对和相对阻抗。

颜色反演获得的相对阻抗本身受控于地震资料的振幅，而子波旁瓣常常导致所有反演结果在低阻储层周围出现高阻阴影。利用准确的模型与反演结果进行低频信息合并可以适当避免这种现象。为了最大限度降低反演结果的低频阴影，本文在碳酸盐岩基质段进行大尺度滤波，即认为基质纵波阻抗数值基本不变，采用图6中的BC线进行转换计算纵波阻抗模型。获得纵波抗阻模型之后，基于泥石关系可以获得横波阻抗的模型，二者共同用于叠前反演。

图7和图8分别为传统插值建模方法和地震约束建模方法产生的纵波阻抗结果对比。可以看出：无论采用何种插值方法，传统插值建模的结果均会造成局部非均质性井点处的响应在空间上大面积分布，如图7所示，与实际情况不符。另外，由于钻测井深度的有限，导致深部的模型难以产生具体的数值。而采用震控建模方式获得的阻抗模型则在空间上最大程度地利用了地震数据的空间信息，结合了测井资料的分辨率信息，产生了一个反应非均质性碳酸盐岩储层分布规律的定量模型，如图8所示。

图9和图10分别是基于传统插值建模和震控建模产生的低频模型进行约束叠前反演获得的纵波阻抗剖面图。可以看出：用于反演的模型对最终的反演结果有至关重要的影响。基于插值模型反演的结果对深部次生碳酸盐岩储层刻画精度不足。特别地，结合图2的原始地震剖面对比，其反演的结果会导致一些有利目标的丢失，或者被错误估计，如图上圆圈所示。

图11是测试井区鹰山组碳酸盐岩目标层段地震均方根振幅、传统反演结果和基于地震约束建模方法反演结果对比图。可以看出传统方法反演的结果在平面上存在明显的“牛眼”现象，及反演结果在井旁一定范围内受井控影响过大，严重忽略了储层的强非均质性特征。而基于地震约束建模方法反演结果的平面宏观分布特征与均方根振幅一致，且其精度高于振幅属性，很好地保持了次生储层的非均质特征。实际资料应用证实：基于地震约束建模的叠前反演结果对于次生碳酸盐岩储层发育细节刻画更加清晰。本发明的优势在于可应用于实际资料，尤其对深部无井区域储层的发育规律刻画更加准确。

Claims

1.一种基于地震约束建模的叠前反演方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤2：基于步骤1中所述的高品质CRP道集，采用叠前线性反演算法去除振幅随偏移距变化对叠加的干扰（AVO效应），获得纯纵波数据；

2.根据权利要求1所述的基于地震约束建模的叠前反演方法，其特征在于，所述的步骤2中的叠前线性反演算法的公式为：

Figure 2013107493791100001DEST_PATH_IMAGE001

其中，

，

Figure 2013107493791100001DEST_PATH_IMAGE003

3.根据权利要求1所述的基于地震约束建模的叠前反演方法，其特征在于，所述的步骤4中的采用井控方法将相对阻抗定量转化为绝对阻抗，其转化公式为：

AB段：PI = 3.556RPI + 1.828e+07

BC’段：PI = 0.129RPI + 1.656e+07

其中，PI和RPI分别为绝对和相对阻抗。