（油气田开发工程专业论文）反演技术在复杂油气储集层研究中的应用.pdf

成都理工大学博士学位论文 a p p l i c a t i o no fl o g - c o n s t r a i n ti n v e r s i o nt e c h n i q u ei n c o m p r e h e n s i v ea n a l y s i so fc o m p l e xo i l - g a sr e s e r v i o r i nt h i sp a p e r , i th a so b t a i n e dt h eb r e a k t h r o u g hf o rc r a c kr e s e a r c ht e c h n i q u ea n d t h ep r a c t i c eo ft h ev o l c a n i cr o c k ，t h e s e sr e s e a r c ht e c h n i q u ea n dm e t h o di n c l u d es t u d y o fs e i s m i ca t t r i b u t e 、c o h e r e n ts l i c eo ft h r e ed i m e n s i o ns e i s m i cb o d y 、f l e x u r a ls t r e n g t h e t c t h r o u g ho b s e r v a t i o no f t h ec o r es a m p l e 、a n a l y s i so fc a s t i n gt h i ns l i c e 、l o g i n ga n d d r i l l i n ga n a l y s i s , t h ea u t h o rr e p r e s e n ta s e to fs y s t e mv o l c a n i cr o c kr e s e a r c ht e c h n i q u e a n dt h er e s e a r c hp r o c e d u r e ，a n dt h er e s e a r c hi su s e dt op r e d i c to i la n d g a s n ep a p e rh a sd e s c r i b e dp r o p e r t yo fi g n e o u sr o c ka n do i l i n e s si g n e o u sr o c k ，i t r e p r e s e n tt h a ti g n e o u sr o c kr e s e r v o i rh a sl o wd e n s i t y 、l o ws o n i cs p e e d ，t h e r ea r er a n g e f o rn e u t r o nv a l u e 、m o r eh i g h e rd e g r e ed i f f e r e n c eo fs h a l l o wa n dd e e pr e s i s t i v i t y l o g i n g , b u td e e pl o g i n gr e s i s t i v i t yi n c r e a s e so b v i o u s l y f o ro i l i n e s si g n e o u sr o c k ， s h a l l o w1 0 9 i n gr e s i s t i v i t yi sn oc h a n g i n ga n df o ri g n e o u sr o c kr e s e r v o i r a u t h o rp l o t t h er e s e r v o i rd i s t r i b u t i o nm a pa n de f f e c t i v et h i c k n e s sd i s t r i b u t i o nm a po fi g n e o u sr o c k o fm e s o z o i cf o rr e s e a r c ha r e a t h es t u d yo fp r e s s u r ef o r e c a s tm e t h o db ys e i s m i ca n dw e l lr e s t r a i n i n gi n v e r s i o n ： t h ef i r s t h a v i n gs e i s m i cb e dv e l o c i t y , i ti se s t a b l i s h e df o rt h ep r e c i s ev e l o c i t yf i e l db y w e l lr e s t r a i n i n gi n v e r s i o nd a t a ；u s i n gt h ef o u r i e rt r e n da n a l y s i st ot a k et h en o r m a l c o m p a c t i o nt e n d e n c ys e i s m i cb e dv e l o c i t y ；t h es e c o n d ，t h ep r e s s u r ec o e f f i c i e n tf i e l d i so b t a i n e db yd e r i v i n gf i l l i p p o n el a w ；f i n a l l ya b n o r m a lp r e s s u r ed i s t r i b u t e dr u l e s t u d yf r o mt h ep r e s s u r ec o e f f i c i e n tf i e l d , t h u so b t a i n sa b n o r m a lp r e s s u r ed i s t r i b u t i o n m a po f t h e g o a ls t r a t i g r a p h i ci n t e r v a l ，a n d t h ed i s t r i b u t i o n m a po f o i l g a s a d v a n t a g e o u sa r e ab yu n u s u a lp r e s s u r ec h a r ta n do i f w a t e rr e l a t i o n s h i po ft y p i c a l w e l l s ，a n ds t r u c t u r e 、r e s e r v o i ro fs t u d ya r e a k e y w o r d s ：i g n e o u sr o c kr e s e r v o i r 、l o gd a t ar e c o n s t r u c t i o n 、f l e x u r a ls t r e n g t h 、 d e r i v i n gf i l l i p p o n e 、a b n o r m a lp r e s s u r eb e l t 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得盛嫠堡兰盍堂或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者导师 学位论文作者签名 旬年t 月订日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解成都理王太堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅。本人授权盛都理王盍堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 刘储躲魏肼彳 年 卜月叫7 日 第1 章引言 1 1 研究目的和意义 第1 章引言 随着石油勘探开发形势的发展和计算机技术的提高，各种综合性越来越强的 地震解释及处理方法越来越多，尤其是近年来地震反演技术的发展更为迅速，已 被各油田及研究院所广泛应用于生产科研当中，尤其是在复杂油气储集层研究中， 成为研究储层横向变化的主要手段“”。一般来说，用现有技术和方法很难定性、 定量去评价的非均质储集层称之为复杂油气储集层。火山岩储集层属于孔洞、裂 隙型油气储层，存在着严重的不均质性，无论在成因研究还是在储层展布研究中， 都是目前国内外研究的难题。我国东部油田沙河街组中深层砂岩储集层，由于在 成因方式、油气运移及构造遮挡作用等因素的影响下，油气储集层中存在着高压 异常，预测储层异常高压的存在，也正是油气田开发钻井过程中所要解决的技术 难题，是复杂油气储集层研究中的课题之一。 j ? 目前研究火山岩储层的方法很多，如火山岩地层的古应力场分析法、火山岩 的现今构造应力场的分析法、火山岩储层的相控多地震属性分析法、相干体对火 山岩裂缝的反映分析法、神经网络在火山岩储层研究中的应用分析、火山岩储层 建模反演分析法及构造主曲率法研究构造裂缝等方法“4 嘲。因为以裂缝孔隙型为 主的火山岩储集层与孔隙型砂岩储集层的研究，在理论、方法和技术上都存在着 明显差异，火山岩的原生孔隙大部分不复存在，代之以次生的构造裂缝和次生孔 隙形式存在，其中的构造裂缝不仅仅起着渗流通道作用，同时还作为重要的储集 空间“删。通常来说，火山岩储集层由于埋藏深、构造复杂，给储层解释和预测 工作带来了较大的困难，由于裂缝预测和描述的难度较大，客观上阻碍了对裂缝 型油气藏成藏规律的认识程度，也相应制约了对此类油田开发工作的布置和有效 实施，因而，利用井约束反演技术如何开展裂缝研究与识别工作，分析裂缝性储 集层发育特点，应用和开发有效的裂缝识别技术，准确预测有利的储集层发育带， 将对裂缝型油气田的正确评价与高效开发起重要作用。井约束反演分析法研究火 山岩裂缝发育频度方法，是本论文在辽河东部凹陷荣兴屯火山岩裂缝发育带研究 中提出的有效方法之一。 成都理工大学博士学位论文 油气层压力是油气层能量的反映，是油层油气流动的动力，是公认的油气层 开发的“灵魂”呻1 。据a a p g 年会报导( 1 9 9 8 ) ，世界上许多含油气盆地的较深部 位都有异常高压的储集层，区域性的超压通常都伴随工业性油气流，尤以天然气 最为显著；据统计，世界上1 6 0 个证明的大油气田，异常高压油气田占4 7 7 ，正 常压力的油气田不足4 0 9 6 。”；在油气田勘探中，研究油气层压力特别是油气层 异常压力的分布，以及预测和控制油气层压力的方法，不仅可以保证安全快速地 钻进，而且可以正确地设计泥浆比重和工程套管程序，同时也可以帮助选择钻井 设备类型和有效安全正确的完井方法等。这些都直接关系到钻井的成功率以及油 气田的勘探速度等问题；而在油气田开发过程中，特别是在油气田滚动开发过程 中，准确的压力预测以及认真而系统的油气层压力分布规律研究，不仅可以帮助 认识和发现新的油气层，而且对于了解地下油气层能量，控制油气层压力变化， 并合理的利用油气层能量最大限度地采出地下油气，具有十分重要的意义。 用地震资料预测地层压力，实际上是通过地震获得的层速度信息，计算地层 压力”1 ，而本论文把反演技术应用到研究油气储集层异常压力带的研究中的最大 意义就是，通过井约束反演数据体提取层速度，建立精确速度场，从并出发，应 用傅立叶趋势分析求取正常压实趋势层速度汹”删，经过衍生f i l l i p p o n e 法计算 压力系数，在压力系数数据体中分析目的层段的压力分布规律，研究压力异常与 油气藏的关系，结合构造、储层等资料预测油气的有利分布区。 1 2 国内外反演技术研究现状 波阻抗反演通常是指利用叠后地震资料进行反演的一种技术，是在二维和三 维空间进行储层特征描述，开展储层空间分布特征研究的主要手段之一0 1 。它将地 震资料、测井资料、地质解释相结合，充分利用测井资料具有较高的垂向分辨率 和地震剖面具有较好的横向连续性的特点，将地震剖面转换成波阻抗剖面，不仅 便于解释人员将地震资料与测井资料连接对比，而且能有效地对储层物性参数的 变化进行研究，从而得到物性参数在空间上的分布规律，指导油气的勘探和开发， 已成为解释技术中不可缺少的一项解释性处理技术。随着反演技术的不断发展， 出现了多种多样的波阻抗反演方法，这些方法具有不同的适用条件。如何正确应 用这些方法，并在解释中认识这些方法的结果，是利用波阻抗反演技术进行储层 2 第1 章引言 预测的前提”4 捌。 目前国内外地震反演的方法主要有两种。”，一种是叠前反演，一种是叠后反 演，叠前反演主要有旅行时反演和振幅反演，叠后反演主要有振幅反演和波场反 演。通常所说的反演属于振幅反演，主要有递归反演、稀疏脉冲反演和基于模型 的反演三种方法“枷。 地震反演是储层预测的核心技术嘲，目前地震反演软件依据反演的方法可分 为三大类，即递推反演、约束稀疏脉冲反演和基于模型的反演。递推反演如 s e i s l o g 、v - l o g 、g - l o g ，以s e i s l o g 为代表；约束稀疏脉冲反演以及基于模型 的反演以s t r a t a 、p a r m 、j a s o n 、i s i s 、b c i 等。由于这些软件的反演方法不同， 因而具有不同的应用条件和反演结果，掌握各类软件的应用条件和优缺点，优选 适于研究区的反演软件，是储层预测的关键。 除了上述各种地震反演方法外，储层预测工作中还涉及到其他很多重要的技 术，如地质统计分析技术( g e o s t a t ) “删、振幅随炮检距变化技术( a v o ) 、油气检 测模式识别技术删、地震多参数分析技术和测井处理解释技术等呻1 ，只有把地震 反演与这些技术有机地结合起来使用，才能使储层预测工作不仅仅局限于对储集 体的厚度、空间展布等几何形态特征参数进行预测和描述，更重要的是可以对储 层微观物性特征、含油气性及其分布范围进行准确预测“2 。1 。 “随着勘探开发的不断深入，易勘探开发的整装油田越来越少，研究人员所面 对的是越来越多的很难进行勘探开发的复杂油气藏。包括：裂缝油气藏、岩性 油气藏和复杂断块( 包括：逆掩、遮盖) 油气藏等。对于这类油气藏要回答储层 分布、储层物性参数和含油气特征等问题，用常规技术及软件已感束手无策，应 运而生的是j a s o n 综合储层预测和储层描述软件，j a s o n 反演软件是一个综合性的 地学平台，该软件是多功能反演软件系统，不但提供了各种反演方法，也为开发 阶段所需的储层参数预测提供了有效的统计分析手段“1 。它将地质、地震、测井 有机地结合起来，互相补充，互相验证，从而得到趋近真实的地质参数模型，实 现正确的储层预测和描述结果。 1 3 主要研究内容 测井约束反演技术以具有丰富的高频信息和完整的低频成份的测井资料，补 3 成都理工大学博士学位论文 充地震有限带宽的不足“，用已知地质信息和测井资料作为约束条件，推算出高 分辨率的地层波阻抗资料，精细描述储层的平面展布、深度、厚度及其物性的变 化规律。本论文研究内容包括反演技术在火山岩裂缝分布和地层压力异常预测中 的应用两个部分。 1 3 1 反演技术在火山岩裂缝研究中的应用 针对辽河东部凹陷油燕沟火山岩储层的自身特点。充分利用现有的地震、测 井和岩石物理资料，摸索出一套相应的火山岩裂缝储集层预测的技术方法。 1 3 1 1 精细构造研究 首先以井资料出发，针对中生界火成岩储层进行精细对比标定，以相干断层 解释技术为指导，进行全三维地震资料精细解释，做出各主要目的层位构造模型， 分析断裂系统特征、构造特征。 1 3 1 2 中生界火成岩储层综合研究 在前人研究基础上【5 3 5 6 】，开展火山岩储层岩石学特征研究：包括火山岩岩石 学研究，搞清储油岩岩性及岩石物性变化特征。 火山岩储层岩相研究：通过地质、测井和地震资料的综合分析，识别火山岩 产状，划分喷发期、溢流相和过渡相，进而划分岩相带。 火山岩储层储集空间形成机理研究：包括构造裂缝、风化裂缝及各种溶解缝 洞及气孔的形成机理及其分布研究。 火山岩储层综合评价：研究火山岩储层的发育特征、成岩作用和有利储层分 布规律，并根据构造及储层展布特征，对含油火山岩层进行综合评价。 1 3 1 3 油藏类型及油气富集规律研究 根据构造和储层研究成果，研究中生界火山岩储层油气的富集规律和形成条 件，研究成藏类型和区块油气水关系，搞清油层分布及控制因素。 1 3 1 4 有利圈闭进行综合评价 综合砂岩、火山岩构造特征、测井资料、储层预测成果、火山岩岩相及有关 的地质信息对有利圈闭进行评价。 4 第1 章引言 1 3 2 反演技术在地震压力异常预测中的应用 通过井约束反演数据体提取层速度，建立精确速度场，从井出发，应用傅立 叶趋势分析求取正常压实趋势层速度，经过衍生f i l l i p p o n e 法计算压力系数，在 压力系数数据体中分析目的层段的压力分布规律，进一步研究压力异常与油气藏 的关系，结合构造、储层等资料预测油气有利分布区。 从时移性上采用不同年代采集的地震资料，两者结合起来在压力系数数据体 中分析目的层段的压力异常带的分布规律“嘲，研究压力异常的变化与油气藏的 关系。 1 4 主要成果 论文主要是针对目前国内外油气田勘探开发中，所面临的火山岩储集层和中 深层油气储集层压力异常研究中的一些难题，以井约束反演技术出发，在上述问 题的研究方法和技术上进行了细致的探讨和分析研究。首先论文作了大量的反演 技术的调研和分析，找出了适应研究区的具体反演方法和技术，利用这一反演技 术，针对能解决火山岩裂缝储集层和压力异常研究的具体方法，提出和进行了具 有定实际意义的研究工作。具体的研究内容和成果为： 1 4 1 火山岩裂缝研究 在论文的研究过程中，充分调研分析了国内外不同探区对火山岩储层研究的 十几种研究方法，并对部分研究方法进行了实践。研究中充分应用了反演技术， 通过这种技术，分析研究了火山岩的裂隙度以及裂隙发育规律，分别使用了多地 震属性研究火山岩的裂隙度，以及利用相干体切片、龟裂系数等方法定性的研究 了裂隙度的变化。同时从岩心观察开始，结合铸体薄片资料分析、钻井资料分析、 测井资料分析、通过地震资料的测井信息的提取，特别是对测井信息的平面重构， 来达到对火山岩储层和含油气情况的预测，从而形成了一套系统的火山岩研究方 法和研究程序。通过这一部分的研究，认识到火山岩储层存在时，它的密度降低、 速度降低，中予值在一定范围内变化较大，深浅侧向的电阻率幅度差变化较大、 而且当火山岩地层中含油时深浅侧向电阻率曲线分开、深侧向电阻率值明显增大、 而浅侧向电阻率曲线值不变的特点；从而给火山岩储层中是否含油的判断打下了 成都理工大学博士学位论文 基础。最后得到，该研究区中生界火山岩有利储层分布图及该区火山岩有效厚度 分布图。 1 4 2 并约束地震压力预测方法研究 通过井约束反演数据体提取层速度，建立精确速度场，从井出发应用傅立叶 趋势分析求取正常压实趋势层速度，经过衍生f i l l i p p o n e 法计算压力系数场；进 一步在压力系数场中分析目的层段的异常压力分布规律，从而得到目的层段异常 压力分布图。由异常压力图与已知井的油水关系出发，结合构造、储层等资料从 而得到该区的油气有利分布图。 在论文的研究过程中，最有创新性的工作主要包括四部分：一是火山岩裂隙 度研究中，采用龟裂隙数分析法的( f l e x u r a ls t r e n g t h ) 研究；二是多测井参数的 重构方法的提出，通过对重构出的相关测井参数平面图的油水关系分析，得出有 利的火山岩储层分布图；三是利用层速度预测储层异常压力的衍生f i l l i p p o n e 算 法的反滨速度的改进，也是对提取层速度的很大改进；四是为时变性对地震资料 的引用，利用不同时期的地震速度信息，来研究不同时期地下的变化，这项研究 也是论文研究中的一种大胆的尝试。 论文的主要出发点是：选择一定的反演技术得到精确的速度资料，用这些精 确的速度信息在目标区块的研究中得到最有效的研究方法和成果。 1 5 创新点 ( 1 ) 利用并约束反演技术得到的速度场对研究区进行测井信息体的重构。以 重构后的孔隙度、渗透率、密度、中子、伽玛、r t 等测井参数平面图出发，开 展分析裂缝性储集层的发育特点，从而准确的预测出有利的储集层发育带。 ( 2 ) 针对辽河东部凹陷油燕沟中生界火山岩的具体特征，论文提出采用纵波 波速的比值一“龟裂系数”裂缝分析法，研究了火山岩裂隙发育程度。综合龟裂系 数裂缝分析方法研究发现，该区中生界火山岩有效储集层的测井相特征主要表现 为，低密度、低中子、高声波时差和高伽马值等特点，在此基础上论文编制出了 火山岩有效厚度图。 ( 3 ) 前人压力预测中，使用的正常压实趋势层速度是从叠加速度谱中估算的， 6 第1 章引言 误差较大；而论文中得到的正常压实趋势层速度，是由井约束地震反演速度场出 发，采用多项式拟合傅立叶趋势分析( 衍生f i l l i p p o n e 算法) 得到，从精度和分 辨率上明显提高，压力异常系数预测精度具有很大提高。 ( 4 ) 时变性地震资料压力预测方法：论文在研究测井约束地震压力预测方法 中，对不同时期的地震资料计算出不同的速度场和不同时期的压力系数场的尝试， 其假定条件是地震资料的采集处理参数的一致性，为此该方法的研究，为今后的 压力预测研究工作提出了一点新思路。 7 成都理工大学博士学位论文 第2 章反演技术方法分析研究 2 1 波阻抗反演方法分析 2 1 1 波阻抗反演的基本假设前提 目前国内外常用的波阻抗反演软件所采用的方法基本上都是基于褶积模型的 基础上建立的，因此，要求资料都要满足褶积模型的假设前提，基本可概括为 以下的四个方面： 地震模型：假设地层是水平层状介质、地震波为平面波法向入射，其地震剖 面为正入射剖面，并且假设地震道为地震子波与地层反射系数的褶积。 反射系数序列；在普通递归反演中，假设反射系数为完全随机的序列，而在 稀疏脉冲反演中，假设反射系数由一系列大的反射系数叠加在高斯分布的小反射 系数的背景上构成的。 地震子波：假设反射系数剖面中的每一道都可以看作地下反射率与一个零相 位子波的褶积。实际情况下往往需要对地震剖面进行相位校正处理。 噪声分量：通常假设波阻抗反演输入的地震数据其振幅信息反映了地下波阻 抗变化情况，地震剖面没有多次波和绕射波的噪声分量。因此，在资料处理时可 以考虑的处理流程是反褶积、噪声切除，尤其是多次波，处理的最终目标是得到 真振幅剖面。类似于二维滤波和多道混波，能改变地震振幅和特征的处理模块应 当避免使用。 有许多反演技术都存在两个问题：一是多解性，即存在多个反演结果与地震 数据相吻合；另一个问题是地震数据的带限问题。 2 1 2 反演方法分析 2 1 2 1 递归反演 基本原理：递归反演f l l = 3 】是基于反射系数的计算公式而得到的，通常情况下， 离散的反射系数计算公式： 8 第2 章反演技术方法分析研究 足= 必p m v m + p y j = 糕 ( 2 - 1 ) z - + l + z 。 式中，r 为密度，v 为纵波速度，z 为波阻抗，如果反射系数已知，则可根据 上述公式得到波阻抗的递推公式为： z + l = z f ( 2 _ z ) 其中反射系数可由地震道和子波计算得到，第一个点的波阻抗值由测井资料 或根据经验人工给定。关键问题：由上面的公式可以看出，这里最关键的有两个 系数，即子波和第一个点的波阻抗值。 当和地震子波褶积时，反射系数的带限非常严重，低频和高频分量都损失了， 低频分量的损失是递归反演面临的最严重的问题，因此如何补充低频分量是个很 重要的问题。通常可以得到低频分量的方法有两种：直接从测井资料中得到，或 从速度分析如叠加速度等的分析中得到。 递归反演的优点脚一：( 1 ) 完全使用地震数据进行波阻抗反演；( 2 ) 计算速 度快，在井少和无井的情况下，都可以使用。 2 ：1 2 2 约束稀疏脉冲反演 。缸基本原理：约束稀疏脉冲反演嘲认为地震反射系数是由一系列大的地震反射 系数叠加在高斯分布的小反射系数的背景上构成，大的反射系数相当于不整合界 面或主要的岩性界面。它的目的是要寻找个使目标函数最小的脉冲数目，然后 得到波阻抗数据。其目标函数可以表示为： o b j f = t1 9 + 刀( d 。一s ) q + a 2 ( t ；一z i ) 2 ( 2 - 3 ) 式中，o b j f 为目标函数；r i 为反射系数； 为地震匹配系数；d 。为地震数据： s ；为合成地震数据：a 为趋势匹配系数：t 。为用户定义的趋势；z 。为用户定义的控 制范围内的波阻抗；缺省值p = 1 ；q = 2 。这里第一项为反射系数绝对值的和，第二 项为地震数据道与合成道之差，第三项为用户定义的趋势与阻抗趋势之差的平方 总和。 稀疏脉冲反演方法针对地震记录的欠定问题“，假设地下地层的波阻抗模型 对应的反射系数序列模型是稀疏的，由起主导作用的主要( 强) 反射系数序列与 9 成都理工大学搏士学位论文 具高斯背景的弱反射系数序列迭加组成。在迭代反演过程中，逐步筛选、优化求 得稀疏脉冲模型所代表的地下波阻抗模型。 通过该反演方法提供的严格的质量控制手段，合理选择反演参数和趋势及约 束，最终可以得到合理的反演带限波阻抗结果，稀疏脉冲反演处理之后，进行频 带的合理补偿，将初始约束波阻抗模型与稀疏脉冲反演的带限结果进行匹配合并， 使其既含有与地震频带相当的带限的成分，又含有丰富的低频信息，能更好地反 映地层的属性信息。 该方法充分考虑了将地质构造框架模型和三维空间的多井约束模型参与反演 来限制反演结果的多解性1 ，又使反演结果比较尊重于地震资料所具有的振幅、 频率、相位等特征。反演结果一般都比较尊重地震反射资料的反射特征，反演结 果中的地层信息与地震反射资料中的振幅、频率、相位等特征都有较好的对应关 系。反演结果的唯一性好，不易出现假象。但是使用该方法进行反演处理时，地 震噪音对反演结果会有影响；反演结果分辨率较低。 2 l2 3 模型约束反演 基本原理：在地震资料解释的基础上，利用测井资料，从井出发进行内插外 推建立反演初始模型。然后将初步反演波阻抗模型的合成记录与地震记录相比较， 如果两者不吻合，不断改进模型参数，反复叠代计算，直至模型的合成记录最佳 逼近于实际地震记录为止。此时的波阻抗模型便是反演结果。 模型约束反演的基本特点：以测井资料丰富的高频信息和完整的低频成分 补充地震资料有限带宽的不足。该反演方法的横向分辨率取决对地震资料解释的 精细程度，其纵向分辨率取决于测井资料和模型的采样率，该反演方法的分辨率 高，但是容易产生多解性。该方法因为是更多的利用了地震解释成果和测井资料 的纵向分辨率，所以对薄砂体的识别有一定的优势，但它只适合于沉积稳定、井 比较多的井区。 2 2 基础资料的准备与认识 2 2 1 基础资料准备 j o 第2 章反演技术方法分析研究 2 2 1 1 测井资料的处理与利用 深度校正和匹配处理 各测井系统由于下井仪器重量不同以及是否具有推靠器等因素的影响，使得 不同系列测井时的张力相差较大，尤其对斜井测井，这一问题更加突出嘧”。于是， 各测井系列之间的深度可能会有0 3 0 - 0 5 m 的误差，在个别遇卡井段误差更大， 因此必须以电测井系列为标准把其他测井系列的深度进行校准，要求测井曲线间 的深度相差小于0 2 m 。这样，才能使反演处理过程中使用的测井曲线在同一深度 反映的是同一个物性的地层。 环境校正 井径对各种曲线的影响不同。从测井方法原理讲，都应该采用各种物理模拟 或数值计算的井径校正，或用其它的环境校正图板进行校正。声波测井曲线受井 径影响较大，因此，在作波阻抗反演之前，必须对声波等要用到的曲线进行环境 校正。 多井数据标准化处理 由于各井之间的测井时间不同，使用仪器不同，处理参数也不一定一样，使 得不同的测井曲线的主体能量可能不一样，这样在作波阻抗反演处理时因几口井 之间的能量不均衡，会导致错误的结果。因此，在作波阻抗处理之前必须对各井 数据之间进行平衡处理。 2 2 1 2 地震资料的处理 波阻抗反演的基础资料是地震资料，只有利用高分辨率、高信噪比、高保真 度的地震资料，即所谓的“三高”资料”“，才能反演出更为准确的波阻抗资料， 因此要求在进行地震资料处理时尽可能剔除各种噪声，特别是多次波及各种相干 噪声，但同时又要尽量避免使用那些改变地震振幅信息的手段，使反演结果更加 准确。 2 2 1 3 地质模型的建立 在进行反演中地质解释尤为重要，特别是对模型反演来说，更起着非常重要 的作用，反演结果的好坏很大程度上由初始模型即先验地质认识决定，因此建立 初始模型是做好基于模型反演的关键。 成都理工大学博士学位论文 2 2 2 资料准备过程中要注意的几点问题 要得到好的反演结果，输入数据的质量必须有可靠的保证，不能有丝毫马虎， 解释层位的质量、测井数据的单位、地震数据的极性等都必须在作波阻抗之前一 一落实。 有以下几点需要在解释和反演处理过程中加以注意“删： 由于在反演软件中需要将时间域解释层位和深度域地质分层数据统一，因此 在解释和反演处理过程中层位标定是关键环节，在地质解释和反演处理过程中的 层位标定必须致。 在断层、削蚀、超覆点处的层位解释要准确到位，在井点附近的层位解释必 须与地质分层的认识致，保证建立的地质模型可靠。 反演结果对初始模型的依赖性较强，对反演结果必须有足够的认识。 在各种反演方法中，子波都是一个非常重要的参数，必须在分析和提取子波 的技术上下功夫。 2 3 反演技术的软件实现与特点 地震反演是储层预测的核心技术僻。目前地震反演依据反演的方法可分为三 大类，即递推反演和约束稀疏脉冲反演以及基于模型的反演；递推反演如s e i s l o g 、 v - l o g 、g - l o g ，以s e i s l o g 为代表；约束稀疏脉冲反演以及基于模型的反演以 s t r a t a 、p a r m 、j a s o n 、i s i s 、b c i 等。由于这些技术软件的反演方法不同，因 而具有不同的应用条件和反演结果，掌握各类软件的应用条件和优缺点，优选适 于研究区的反演软件，是储层预测的关键。 以下是几个反演方法的简单介绍。 2 3 1 递推反演_ s e is i o g 技术 递推反演是根据反射系数计算波阻抗或地层速度的，其关键在于从地震记录 估算地层的反射系数，得到能与已知钻井最佳吻合的波阻抗信息。递推反演的方 法中地震资料为主体，而测井资料主要起标定和反演控制的作用，因而递推反演 亦可称为直接反演。 s e i sl o g 反演方法原理 第2 章反演技术方法分析研究 无噪偏移地震记录的理论模型为： s ( t ) ：r ( t ) w ( t )( 2 4 ) 式中，s ( t ) 为地震记录，r ( t ) 为地震反射系数，w ( t ) 为地震子波。通过子波 反褶积处理，可由地震记录求得反射系数，进而递推计算出地层的波阻抗或层速 度，即 z ，。= z 。( i + r 。) ( 1 一r 。) 或v t 。= v 。( 1 + r i ) ( 1 一r 。)( 2 5 ) 式中，z 。为第i 层的波阻抗，z 。为第i + 1 层的波阻抗；v 。为第i 层的层速度， v 。为第i + 1 层的层速度。 波阻抗或速度是重要的岩石物理参数，可直接与钻井对比进行储层岩性解释 和物性分析。 s e i s l o g 反演过程 s e i s l o g 递推反演是对地震资料的转换处理过程，其结果的分辨率、信噪比以 及可靠程度完全依赖于地震资料本身的品质，因此用于反演的地震资料应具有较 宽的频带、较低的噪声、相对振幅保持和准确成像。测井资料，尤其是声波测并 和密度测井资料，是地震横向预测的对比标准和解释依据。在反演之前应进行仔 细的补偿校正，使其能够正确反映岩层的物理特征。 一般s e i s l o g 反演处理采用四大步骤：即常规地震资料的层位标定和解释， 反演前处理：反演参数优选；低频速度模型建立。 s e i s l o g 反演的优缺点及应用范围 s e i s l o g 反演属于连续递推反演方法呻一。这种反演方法的优越性在于比较完 整地保留了地震反射的基本特征，反演结果忠实于地震记录，因而反演结果具有 较高的确定性，不存在基于模型约束方法的多解性问题，能够明显地反映岩相、 岩性的空间变化情况，在岩性相对稳定的条件下，能够较好地反映储层的物性交 化。在反演参数选择方面，可以根据资料解释建立的地质模型进行参数的优选： 进行有效的无井反演。在低频速度模型的建立上，其交互能力强，能够融进处理 解释人员的地质认识，以使反演达到预期的目的。 s e i s l o g 反演由于受地震频带的限制，其反演结果的分辨率相对较低。 2 3 2h r $ 储层反演解释综合一体化技术 h r s 软件为技术人员提供了一系列卓越的技术平台，涉及领域包括a v o 技术、 1 3 成都理工大学博士学位论文 岩性与流体分析检测、地震反演、油藏属性参数预测、测井数据分析管理和合成 记录制作、地质统计制图、折射波法静校正量分析处理等，软件有以下主要模块： 。卵砌掰2 d 3 d 地震模型和反演 s t r a t a 是一套交互的2 d 3 d 模型和反演的软件，它将叠后的地震道转换成波 阻抗地震道。然后可利用标准的关系计算出伪速度和孔隙度道。所有的任务可在 多个连接的窗口中完成和显示，用户可以建立地质模型，分析地震数据和交互地 研究反演结果。在软件中提供了多种反演方法如基于模型的反演，稀疏脉冲反演 和人工智能神经网络反演。s t r a t a 利用叠后地震数据和速度密度信息来建立地下 界面的基本速度模型，进而作全面的地震体的反演。 a v o - - a v o 分析和模型 a v o 是用于对叠前地震数据作a v o 分析，包括：a v o 分析、正演a v o 模拟、a v o 反演几部分。基础数据包括：叠前地震数据和岩石测量参数。岩石测量参数来源 于测井数据。 利用a v o 软件通过对地震振幅随偏移距的变化来分析预测油藏的岩性和流体 特征。a v o 软件包可以在两个领域得以利用。利用p r 0 3 d 子模块对迭前道集异常现 象进行处理和分析。在l o gm o d e l i n g 子模块中对合成地震道集中的模型分析。 毋卿悦多属性分析预测油藏参数 e m e r g e 软件是h r s 技术的核心部分o ，其目的是利用地震属性和( 或) 测并 属性的组合来预测油藏特征。基本过程是在井的位置处利用多线性回归和人工智 能神经网络技术对程序进行培训。然后将找到的关系应用到整个二维三维地震数 据中。得到的结果是一个新的数据体，数据体中的每一道就是培训过程中使用的 测井曲线。可以预测孔隙度，电阻率或饱和度等储层参数并且取得了很好的结果。 强有力的验证过程可避免使用随机的或假的关系。 e m e r g e 通过多种类型3 d 2 d 地震属性的结合来预测一些感兴趣的储层参数， 该理论最初由s c h u l t z 、r o n e n 、h a t t o r i 和c o r b e t t 在前缘杂志上提出“， 他们认为传统的用地震数据来得到储层参数仅局限于寻找这些参数与地震参数之 间的物理关系。利用2 d 或是3 d 数据的单一属性来预测单一的储层参数，虽然这 些地震属性和储层参数之间肯定有关系。但其物理基础并不明确。于是提出统计 的方法而不是寻找确切的关系，该方法称之为基于数据的方法。 e m e r g e 软件预测油藏特征超越了传统地震反演的限制。不再只计算波阻抗和 1 4 第2 章反演技术方法分析研究 换算成孔隙度等( 利用经验公式) 。可以预测培训数据中所拥有的任意测井曲线。 利用地震数据中提取的地震属性而不是直接利用地震数据本身，这样一来也可以 利用叠前数据。测井和地震数据问的关系不受预先假定的地质模型的影响。它们 之间的关系是通过统计的方法在井位置处得以确定，这种关系可以是线性的( 多 变递归) 或非线性的( 神经网络技术) 。 s t r a t a 反演模块是h r s 软件中的地层反演处理部分，其最初的设计是为 e m e r g e 提供一种属性来进行多参数分析预测的，随后经过多次修改逐步完善并单 独成为一个系统在石油系统应用。s t r a t a 测井约束反演是一种基于模型的波阻抗 反演技术，这种方法利用测井资料以地震解释的层位为控制，从井点出发进行外 推内插，形成初始波阻抗模型；然后利用共轭梯度法，对波阻抗模型不断进行更 新，使得模型的合成记录最佳逼近于实际的地震记录，此时的波阻抗模型便是反 演的结果。 测井约束反演技术的最大特点就是以测井资料丰富的高频信息和完整的低频 信息成分补充地震有限频带宽的不足，用已知地质信息和测井资科作为约束条件， 反演得到高分辨率的地层波阻抗资料，为储层预测的精细描述提供较为可靠的依 据。： s t r a t a 反演的优缺点 r s t r a t a 反演技术把地震与测井有机地结合起来，反演结果中既有测井信息亦 有地震信息，突破了传统意义上的地震分辨率的限制，理论上可得到与测井资料 辊同的分辨率，是薄层储层预测和油田开发阶段精细描述的关键技术，因此s t r a t a 反演主要适用于多井开发阶段的反演。多解性是s t r a t a 反演方法固有的特性，主 要取决于初始模型与实际地质情况的符合程度，在同样的地质情况下，钻井越多， 结果越可靠，反之亦然。地震资料在基于模型反演中主要起两方面的作用：其一 是提供层位和断层信息来指导测井资料的内插和外推建立初始模型；其二是约束 地震有效频带的地质模型向正确的方向收敛。地震资料分辨越高，层位解释就有 可能越细，初始模型就越接近实际情况，同时，有效控制频带范围就越大，多解 区域相应减少。因此提高地震资料分辨率是减少多解性的重要途径。 2 3 3j a s o n 约束反演技术方法及原理 目前j a s o n 波阻抗反演主要包括带限( 递推反演) 和宽带( 稀疏脉冲反演、模 成都理工大学博士学位论文 型反演等) 两种方法“；论文针对课体研究区的实际资料主要采用了稀疏脉冲反 演方法。 2 ，3 3 1j a s o n 反演的基本原理 设s ( t ) 为实际地震记录，r ( t ) 为反射系数序歹，( t ) 为地麓子波，则据 层状介质的褶积模型有： s ( t ) - - r ( t ) 蝴( t ) ( 2 6 ) 设z 为波阻抗，p 为介质密度，v 为速度，则离散反射系数r i 为： ri = ( z t + l z t o ) ( z t + l + z t 0 ( 2 7 ) 从井旁道的反演时窗内，提取地震子波的主频( f ) ，衰减系数( t ) ，延迟时( b ) 等参数，拟合一个无任何相位特征假设的反演子波w ( t ) ： w ( t ) = ce ”“4 2 0s i n ( 2 f t ) ( 2 - 8 ) 具体实现时用给定的初始阻抗模型z ( t ) 与提取的实际子波w ( t ) 正演模拟的得到 的当前道的合成记录，在地质模型、地震特征约束下，通过合成记录与实际记录的 反复叠代来修改当前道的阻抗模型。当二者最佳接近时，对应的阻抗模型即为当前 道的波阻抗反演结果。 反演提高分辨率的公式 根据f = l t = l x 当地震主频2 5 - 3 0 h z ： 地震波一个波长的传播时间为：t = 1 2 5 = o 0 4 s 可分辨1 4 厚度传播的时间为：at = l 4 _ e f = o o l s 如果在1 4 0 0 - 1 7 5 0 米深度的波的传播的速度为：v = 2 6 0 0 - 3 0 0 0 m s 可分辨的地质体的厚度：a h _ ( 厶t 幸、r ) 2 = ( o 0 1 3 0 0 0 ) 2 = 1 5 m 反演后主频为4 5 5 5 h z ： 地震波一个波长的传播时间为：t = 1 5 5 = 0 0 1 8 s 可分辫1 4 厚度传播的时间为：t = l 4 * t = o 0 0 4 5 s 可分辨的地质体的厚度：h - ( a t 幸v ) 2 = ( 0 0 0 4 5 3 0 0 0 ) 2 = 6 8 m 由于反演子波的主频高于地震子波主频，因此，反演数据体的垂向分辨率比 地震的垂向分辨率高，目前我们反演处理的分辨率在8 m 左右。 2 3 3 2j a s o n 反演的技术方法 1 6 第2 章反演技术方法分析研究 a 、测井资料标准化 由于不同测井仪器、不同的测井系列，不同的测井时间及刻度等因素，在完 成测井曲线的编制和环境校正之后，反映同一稳定地层单元的不同井，其测井响 应仍存在差异；通过对井的标准化处理，消除其差异，保证井与井之间可比性： 在主要研究的层段中，选研究重点砂层为标准层，以它的测并响应为标准化标尺 做校正。 b 、重构a c 曲线 因为某些井在目的层段声波响应不明显，a c 曲线变化不大，而对应的s p 、r t 、 g r 等曲线中有的特征明显，变化突出；为了更好的反映地下岩层的特征，在保证 a c 曲线的基本形态的基础上，通过其他曲线对a c 曲线进行补偿。重构a c 曲线， 综合的a c 曲线能较好的反映地层特征，从而对a c 曲线特征不明显的层段通过其 他曲线进行补偿。 c 、地震标定及子波提取 子波提取和地震标定是同步进行的，且是一个迭代进行的过程。因为提取好 的子波，需要有正确的时深关系，也就是地震标定要准确，而地震标定的准确又 来源于有一个正确的子波。其过程是：首先对地震数据进行频谱分析，确定目的 层地震信息的主频及带宽。根据地震频谱合成一个理论子波，用这个子波与反射 系数褶积形成合成地震记录，利用层位标定工