CN105182444B - 一种高分辨率层序地层格架约束的地质统计学反演方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高分辨率层序地层格架约束的地质统计学反演方法，其包括步骤：进行井‑震标定，并提取优化目标区多井子波；以井‑震标定为基础，建立高分辨率层序地层格架；根据目的层地震数据、地质先验数据、测井数据，构建以高分辨率层序地层格架为基础的地质低频模型，并进行高分辨率层序地层格架约束下的稀疏脉冲反演，得到稀疏脉冲反演数据体；以曲流河地质知识库为基础，结合目的层测井数据和地震特征数据，采用高分辨率层序地层格架为约束选取优化目的层砂地比和水平变程，并进行高分辨率层序地层格架约束下的地质统计学反演；基于最终的地质统计学反演结果，运用GR测井曲线对储层进行精细标定，并运用基于反演结果提取的地震属性来预测储集砂体平面展布。

Description

一种高分辨率层序地层格架约束的地质统计学反演方法

技术领域

本发明涉及一种油气储层预测的地质统计学反演方法，特别是关于一种适用于海上稀疏井网条件下的高分辨率层序地层格架约束的地质统计学反演方法。

背景技术

目前我国海域在产油气田多数已进入开发中后期，含水率高，油气田的开发难度与风险越来越大，怎样合理提高油田采收率成为急需解决的问题，而采收率的提高主要取决于储层预测的精度。因而，研究一种适合海上油田开发特色的精细储层预测技术已迫在眉睫。对于海上稀疏井网，大井距的钻井很难控制住纵横向上快速变化的砂体，从而降低了井间储层预测和描述的准确率，进而影响到油田开发和调整策略的精确性。因此，如何利用好油田开发地震资料，深度挖掘地震信息中蕴藏的丰富地质信息对海上油田储层进行预测就显得非常重要。

随着研究程度的不断深入，地质统计学反演成为重要的储层预测手段。地质统计学反演，亦称随机反演，是以地质统计学为理论的随机模拟及随机反演方法，其目的是在储层参数概率分析条件下，提供一个或多个既满足地质统计学特征又满足地震、地质和测井信息的概率实现结果。该反演方法充分利用了地震反演与随机建模储层预测的优势，综合了地质与地球物理不同尺度的数据信息，从产生的多个概率实现结果中筛选出最佳的结果数据，且可实现对多个反演结果进行不确定性评价。地质统计学反演突破了地震频带宽度的限制，除能获得高分辨率的地层波阻抗资料，还可通过协模拟获得孔隙度等储层非阻抗信息。

影响地质统计学反演的重要参数有变差函数、目的层砂地比、地震采样率、地震信噪比及概率密度函数等，不同学者针对各参数对反演的影响进行了研究，如檀玉松、董奇、李丽丽、李方明、黄军斌等，然而，在层序地层格架对反演的影响方面涉及较少。在地质统计学反演研究中，常常用“层位内插”的方式来建立层序地层格架，并用于约束地质统计学反演。这种方式建立的“精细层序地层格架”仅仅是通过软件的数学算法来实现的，缺乏一定的地质含义，将其用于约束地震反演，其结果不能反映真实的地下地质沉积特征。

此外，在地质统计学反演的变差函数选取，尤其是水平变程的选取方面，实际工作中常以基于原始地震资料或稀疏脉冲反演结果提取地震属性的方式来选取水平变程，并将其作为重要的参数输入反演过程中。这种方式选取的水平变程，受人为因素影响大，随机性较强，将其用于约束地质统计学反演，其反演结果未能真实的表征地下沉积体特征，使得研究结果未能客观的反映储层参数的空间展布。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种在海上稀疏井网条件下，精细刻画储层横向边界、纵向叠置关系的高分辨率层序地层格架约束的地质统计学反演方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种高分辨率层序地层格架约束的地质统计学反演方法，其特征在于：所述反演方法包括以下步骤：1)根据目的层测井数据、地震特征数据进行井-震标定，并通过多井振幅谱、多井相位谱及子波旁瓣检查提取优化目标区多井子波；2)以井-震标定为基础，采用“井-震互动”的方法建立高分辨率层序地层格架；3)根据目的层地震数据、地质先验数据、测井数据，采用可视化方法构建以高分辨率层序地层格架为基础的地质低频模型，并进行高分辨率层序地层格架约束下的稀疏脉冲反演，得到稀疏脉冲反演数据体；4)以曲流河地质知识库为基础，结合目的层测井数据和地震特征数据，采用高分辨率层序地层格架为约束选取优化目的层砂地比和水平变程，并进行高分辨率层序地层格架约束下的地质统计学反演；(1)在高分辨率层序地层格架约束下，以计算的单井岩性曲线为基础，计算单井垂向单砂体厚度，作为目的层河道满岸深度，运用Leeder经验公式计算目的层河道满岸宽度W_c；(2)运用Lorenz经验公式计算目的层点坝宽度W_m；(3)由已知的现代河流河道满岸宽度与点坝长度实测数据，根据曲流河地质知识库运用Matlab软件拟合河道满岸宽度与点坝长度的关系式；(4)根据目的层点坝长度和点坝宽度数据正态分布特征，选取正态分布的最小值、平均值和正态分布峰值处数据作为水平变程，进行反演测试，遴选最佳反演结果对应参数值作为水平变程；5)基于最终的地质统计学反演结果，运用GR测井曲线对储层进行精细标定，并运用基于反演结果提取的地震属性来预测储集砂体平面展布。

所述步骤2)中，所述高分辨率层序地层格架建立方法如下：①基于一维连续小波变换处理的GR曲线分析单井曲线旋回变化特征，并进行连井层序对比分析，建立初始的井上层序地层格架；②根据步骤①中的单井/连井层序分析结果，通过井震标定建立初始地震层序地层格架；③采用地层切片演绎和地震参数特征分析粗化初始地震层序地层格架；④根据粗化后的地震层序地层格架修正单井/连井层序；⑤重复步骤①～④，构建测井层序划分与地震层序划分匹配的符合地质沉积规律的高分辨率层序地层格架。

所述步骤4)中，采用高分辨率层序地层格架为约束选取优化目的层砂地比包括以下步骤：(1)确定目的层砂泥岩岩性门槛值，计算单井岩性曲线；(2)以高分辨率层序地层格架为约束，采用马尔科夫链-蒙特卡罗算法计算目的层砂地比，得到的目的层各层序砂地比。

所述步骤(1)中，目的层砂泥岩岩性的判断条件为：如果GR<80gAPI且DEN<2150kg/m³，则目的层砂泥岩岩性为砂岩；反之，目的层砂泥岩岩性为泥岩；其中，GR为自然伽马曲线，gAPI为自然伽马曲线数值单位，DEN为密度曲线。

所述步骤4)中，所述目的层河道满岸宽度W_c为：W_c＝6.8d^1.54，d为目的层河满岸深度。

所述步骤4)中，所述目的层点坝宽度W_m为：

所述步骤4)中，所述河道满岸宽度与点坝长度的关系式为：W_l＝3.7933W_c ^0.6215-0.2849，式中，W_l为目的层点坝长度，W_c为目的层河道满岸宽度。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于采用“井-震互动”的方法快速建立高分辨率层序地层格架，充分挖掘了地震资料的层序地层信息，使测井与地震的层序地层划分级别更加匹配，使得建立的层序地层格架更符合实际的沉积地质规律；2、本发明由于采用以地质知识库为基础、高分辨率层序地层格架为约束选取地震反演参数，一方面提高了地质统计学反演过程中参数选取的效率和准确性，另一方面使所选参数更符合实际的沉积地质特征，进而提高了反演数据体的分辨率，提升了储层砂体的识别能力，实现了对储层的横向边界及叠置关系的清晰刻画。综上所述，本发明可以广泛应用于油气开发的储层预测及精细描述中。

附图说明

图1是本发明高分辨率层序地层格架约束下的地质统计学反演方法示意图；

图2是本发明建立高分辨率层序地层格架方法图，其中图2(a)为GR曲线小波一维连续变换、单井/连井层序分析建立连井层序格架；图2(b)为井震标定，建立初始地震层序格架；图2(c)为切片演绎与子波辅助粗化初始地震层序地层格架；

图3是本发明建立高分辨率层序地层格架路线图；

图4是本发明新旧方法建立的层序地层格架对比图，其中图4(a)为目的层低级别层序地层格架；图4(b)为旧方法，通过等比例内插方法建立的“精细层序地层格架”；图4(c)为本发明通过“井-震互动”建立的高分辨率层序地层格架；

图5是本发明层序地层格架对反演影响对比图，其中图5(a)为低级别(油组级)层序地层格架约束下的地质统计学反演结果剖面图；图5(b)为“井-震互动”建立的高分辨率层序地层格架约束下的地质统计学反演结果剖面图；图5(a)与图5(b)中顶、底两层为地质统计学反演中为消除子波旁瓣效应的镶边层；

图6是本发明高分辨率层序地层格架约束基于马尔科夫链-蒙特卡罗算法求取的目的层各层序砂地比图，其中图6(a)为层序1砂地比图；图6(b)为层序2砂地比图；图6(c)为层序3砂地比图；

图7是本发明砂地比取值方式对反演影响对比图，其中图7(a)为目的层各层序砂地比取平均值的地质统计学反演结果剖面图；图7(b)为基于马尔科夫链-蒙特卡罗算法高分辨率层序地层格架约束下求取目的层各层序砂地比的地质统计学反演结果剖面图；

图8是本发明基于曲流河地质信息库求取水平变程方法示意图；

图9是本发明河道满岸宽度与点坝长度关系拟合图；

图10是本发明目的层点坝宽度、点坝长度正态分布图；

图11是本发明水平变程选取方式对反演影响对比图，其中图11(a)为基于稀疏脉冲反演数据提取地震属性选取水平变程的地质统计学反演结果剖面图；图11(b)为基于地质知识库选取水平变程的地质统计学反演结果剖面图；

图12是本发明原始地震、稀疏脉冲反演及地质统计学反演结果剖面对比图，其中图12(a)为地震同相轴解释存在的多解性；图12(b)为原始地震剖面图；图12(c)为稀疏脉冲反演结果剖面图；图12(d)为高分辨率层序地层格架约束的地质统计学反演结果剖面图；

图13是本发明基于原始地震数据、稀疏脉冲反演、地质统计学反演结果提取的均方根属性平面对比图，其中图13(a)为基于原始地震数据提取的均方根属性平面图；图13(b)为基于稀疏脉冲反演结果提取的均方根属性平面图；图13(c)为基于高分辨率层序地层格架约束的地质统计学反演结果提取的均方根属性平面图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明提供一种高分辨率层序地层格架约束的地质统计学反演方法，包括以下步骤：

1)根据目的层测井数据、地震特征数据进行井-震标定，并通过多井振幅谱、多井相位谱及子波旁瓣检查提取优化目标区多井子波，多井子波用于地质统计学反演。

目的层的地震数据特征为：地震剖面上，目的层下部表现为连续强反射，目的层上部表现为杂乱弱反射，整个地震剖面垂向上具有明显的二分性。其中，目的层下部被一连续反射地震同相轴划分为上下两套，也具有一定的二分性。

目的层的测井数据表明：目的层在垂向上具有二分性，目的层下部以两套中-厚层砂岩夹薄层泥岩为特征，目的层下部的GR曲线(自然伽马曲线)表现为两段明显的低伽马曲线夹一薄层高伽马曲线段；目的层上部为厚层泥岩夹薄层砂岩，目的层上部的GR曲线上以厚层的高伽马值曲线段为特征。此外，目的层下部在垂向上由两套由粗变细的正旋回地层构成，在垂向上也具有明显的二分性。

2)如图2、图3所示，以井-震标定为基础，采用“井-震互动”的方法建立高分辨率层序地层格架，包括以下步骤：

①基于一维连续小波变换处理的GR曲线分析单井曲线旋回变化特征，并进行连井层序对比分析，建立初始的井上层序地层格架(如图2(a)所示)；

②根据步骤①中的单井/连井层序分析结果，通过井震标定建立初始地震层序地层格架(如图2(b)所示)；

③采用地层切片演绎和地震参数特征分析粗化初始地震层序地层格架(如图2(c)所示)；

④根据粗化后的地震层序地层格架修正单井/连井层序；

⑤重复步骤①～④，构建测井层序划分与地震层序划分匹配的符合地质沉积规律的高分辨率层序地层格架。

如图4所示，前人的等比例内插建立的“精细层序地层格架”只是一种数学运算(如图4(a)、图4(b)所示)，所建立的格架缺乏明确的地质含义；本发明采用“井-震互动”的方式建立的高分辨率层序地层格架充分挖掘了地震内部所包含的层序信息，且在层序划分时综合了测井和地震的分辨率，分析结果使测井层序划分与地层层序划分结果更加匹配，所建立的层序地层格架具有地质含义(如图4(c)所示)。

如图5所示，是不同层序地层格架对地质统计学反演结果影响的对比图，由图5可以看出，高分辨率层序地层格架约束下的反演剖面在纵向上的分辨率明显高于低级别层序地层格架(油组级)约束下的反演剖面，尤其是目的层中部砂体储层部分，高分辨率层序地层格架约束下反演剖面中砂体的垂向叠置关系更加清晰，且与GR测井曲线吻合度更高(如图5(a)、图5(b)虚线框中部分所示)。

3)根据目的层地震数据、地质先验数据、测井数据，采用可视化方法构建以高分辨率层序地层格架为基础的地质低频模型，并进行高分辨率层序地层格架约束下的稀疏脉冲反演，得到稀疏脉冲反演数据体，为后期地质统计学反演提供数据基础。

4)以曲流河地质知识库为基础，结合目的层测井数据和地震特征数据，采用高分辨率层序地层格架为约束选取优化目的层砂地比和水平变程，并进行高分辨率层序地层格架约束下的地质统计学反演。

其中，采用高分辨率层序地层格架为约束选取优化目的层砂地比包括以下步骤：

(1)确定目的层砂泥岩岩性门槛值，计算单井岩性曲线；

其中，目的层砂泥岩岩性的判断条件为：如果GR<80gAPI且DEN<2150kg/m³，(GR为自然伽马曲线，gAPI为自然伽马曲线数值单位，DEN为密度曲线)则目的层砂泥岩岩性为砂岩；反之，目的层砂泥岩岩性为泥岩。

(2)如图6所示，以高分辨率层序地层格架为约束，采用马尔科夫链-蒙特卡罗算法计算目的层砂地比，得到的目的层各层序砂地比(如图6(a)～图6(c)所示)。

如图7所示，不同砂地比求取方式下的地质统计学反演剖面对比分析，从图7(a)和图7(b)可以看出，各层序砂地比以高分辨率层序地层格架为约束、采用马尔科夫链-蒙特卡罗算法求取的反演剖面较各层序砂地比取平均值的反演剖面纵/横向分辨率更高，与盲井GR测井曲线吻合更好。尤其是对井间的砂体而言，由于前者砂地比取值方式表征了岩性的3D空间变化特征，因此其约束下的反演剖面更符合真实的沉积地质规律。

如图8所示，本发明的采用高分辨率层序地层格架为约束、曲流河地质知识库为基础选取目的层水平变程主要包括以下步骤：

(1)在高分辨率层序地层格架约束下，以计算的单井岩性曲线为基础，计算单井垂向单砂体厚度，作为目的层河道满岸深度，运用Leeder经验公式计算目的层河道满岸宽度：

W_c＝6.8d^1.54

其中，d为目的层河满岸深度，W_c为目的层河道满岸宽度。

(2)运用Lorenz经验公式计算目的层点坝宽度W_m：

(3)由已知的现代河流河道满岸宽度与点坝长度实测数据，根据曲流河地质知识库运用Matlab软件拟合河道满岸宽度与点坝长度的关系式为：

W_l＝3.7933W_c ^0.6215-0.2849

式中，W_l为目的层点坝长度，W_c为目的层河道满岸宽度。

其中，河道满岸宽度与点坝长度的关系拟合图(如图9所示)。

(4)根据目的层点坝长度和点坝宽度数据正态分布特征(如图10所示)，选取正态分布的最小值、平均值和正态分布峰值处数据作为水平变程，进行反演测试，遴选最佳反演结果对应参数值作为水平变程。

如图11所示，对比了目的层水平变程选取不同方式对地质统计学反演的影响，从图11(a)和图11(b)可以看出，基于曲流河地质知识库、以高分辨率层序地层格架为约束求取目的层水平变程的反演剖面较基于稀疏脉冲反演结果提取地震属性求取水平变程的反演剖面纵/横向分辨率更高，与GR测井曲线吻合更好。尤其是中部储集砂体，高分辨率层序地层格架约束的地质统计学反演中井间砂体的横向展布及叠置关系较稀疏脉冲反演更为清晰，砂体叠置间的薄夹层在高分辨率层序地层格架约束的地质统计学反演剖面上表现得更为清晰，与井上的GR曲线吻合度更高(如图11中虚线框中部分)。

5)基于最终的地质统计学反演结果，运用GR测井曲线对储层进行精细标定，并运用基于反演结果提取的地震属性来预测储集砂体平面展布。

如图12所示，为原始地震剖面、稀疏脉冲反演剖面及高分辨率层序地层格架约束下的地质统计学反演剖面的盲井检验对比分析。通常情况下，受地震分辨能力的限制，对同一地震反射同相轴往往存在三种不同的地震解释方案，如图12(a)所示。通过盲井GR曲线对目的层储集砂体的标定，表明较原始地震剖面和稀疏脉冲反演剖面而言(如图12(b)、图12(c)所示)，高分辨率层序地层格架约束下的地质统计学反演剖面更能够清晰地表征砂体间的纵/横向叠置关系，较好的刻画了储集砂体的横向边界，与井上GR曲线吻合度更高(如图12(d)所示)。

如图13所示，基于原始地震数据、稀疏脉冲反演数据及高分辨率层序地层格架约束下的地质统计学反演数据提取的均方根地震属性的盲井检验(如图13(a)～如图13(c)所示)，通过对基于不同数据的均方根属性平面图的对比可以看出，高分辨率层序地层格架约束下的地质统计学反演提高了地震的横向分辨率，提供了更丰富的平面地质信息，进而提高了储层横向边界的刻画能力，有利于储层平面展布特征分析精度的提高。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种高分辨率层序地层格架约束的地质统计学反演方法，其特征在于：所述反演方法包括以下步骤：

1)根据目的层测井数据、地震特征数据进行井-震标定，并通过多井振幅谱、多井相位谱及子波旁瓣检查提取优化目标区多井子波；

2)以井-震标定为基础，采用“井-震互动”的方法建立高分辨率层序地层格架；

3)根据目的层地震特征数据、地质先验数据、测井数据，采用可视化方法构建以高分辨率层序地层格架为基础的地质低频模型，并进行高分辨率层序地层格架约束下的稀疏脉冲反演，得到稀疏脉冲反演数据体；

4)以曲流河地质知识库为基础，结合目的层测井数据和地震特征数据，采用高分辨率层序地层格架为约束选取优化目的层砂地比和水平变程，并进行高分辨率层序地层格架约束下的地质统计学反演；

(1)在高分辨率层序地层格架约束下，以计算的单井岩性曲线为基础，计算单井垂向单砂体厚度，作为目的层河道满岸深度，运用Leeder经验公式计算目的层河道满岸宽度W_c；

(2)运用Lorenz经验公式计算目的层点坝宽度W_m；

(3)由已知的现代河流河道满岸宽度与点坝长度实测数据，根据曲流河地质知识库运用Matlab软件拟合河道满岸宽度与点坝长度的关系式；

(4)根据目的层点坝长度和点坝宽度数据正态分布特征，选取正态分布特征的最小值、平均值和正态分布峰值处数据作为水平变程，进行反演测试，遴选最佳反演结果对应参数值作为水平变程；

5)基于最终的地质统计学反演结果，运用GR测井曲线对储层进行精细标定，并运用基于最终的地质统计学反演结果提取的地震属性来预测储集砂体平面展布。

2.如权利要求1所述的一种高分辨率层序地层格架约束的地质统计学反演方法，其特征在于：所述步骤2)中，所述高分辨率层序地层格架建立方法如下：

①基于一维连续小波变换处理的GR曲线分析单井曲线旋回变化特征，并进行连井层序对比分析，建立初始的井上层序地层格架；

②根据步骤①中的单井曲线旋回变化特征/连井层序对比分析结果，通过井震标定建立初始地震层序地层格架；

③采用地层切片演绎和地震参数特征分析粗化初始地震层序地层格架；

④根据粗化后的初始地震层序地层格架修正单井/连井层序；

⑤重复步骤①～④，构建测井层序划分与地震层序划分匹配的符合地质沉积规律的高分辨率层序地层格架。

3.如权利要求1所述的一种高分辨率层序地层格架约束的地质统计学反演方法，其特征在于：所述步骤4)中，采用高分辨率层序地层格架为约束选取优化目的层砂地比包括以下步骤：

(4.1)确定目的层砂泥岩岩性门槛值，计算单井岩性曲线；

(4.2)以高分辨率层序地层格架为约束，采用马尔科夫链-蒙特卡罗算法计算目的层砂地比，得到目的层各层序砂地比。

4.如权利要求3所述的一种高分辨率层序地层格架约束的地质统计学反演方法，其特征在于：所述步骤(4.1)中，目的层砂泥岩岩性的判断条件为：如果GR<80gAPI且DEN<2150kg/m³，则目的层砂泥岩岩性为砂岩；反之，目的层砂泥岩岩性为泥岩；其中，GR为自然伽马曲线，gAPI为自然伽马曲线数值单位，DEN为密度曲线。

5.如权利要求1所述的一种高分辨率层序地层格架约束的地质统计学反演方法，其特征在于：所述步骤4)中，所述目的层河道满岸宽度W_c为：

W_c＝6.8d^1.54，

式中d为目的层河道满岸深度。

6.如权利要求5所述的一种高分辨率层序地层格架约束的地质统计学反演方法，其特征在于：所述步骤4)中，所述目的层点坝宽度W_m为：

$W_m=7.44W_c^{1.01}.$

7.如权利要求5所述的一种高分辨率层序地层格架约束的地质统计学反演方法，其特征在于：所述步骤4)中，所述河道满岸宽度与点坝长度的关系式为：

W_l＝3.7933W_c ^0.6215-0.2849，

式中，W_l为目的层点坝长度，W_c为目的层河道满岸宽度。