改进的井间地震资料波阻抗反演方法

1、2008年第32卷中国石油大学学报(自然科学版)Vol.32No.2第2期JournalofChinaUniversityofPetroleumApr.2008文章编号:167325005(2008)0220034205改进的井间地震资料波阻抗反演方法曹丹平,印兴耀,张繁昌,孔庆丰1112(1.中国石油大学地球资源与信息学院,山东东营257061;2.中石化胜利油田分公司物探研究院,山东东营257022)摘要:基于井间地震资料与地面地震资料之间的相似性确立了井间地震资料的反射特征,完善了井间地震资料的反演方法及流程。重点解决了反演过程中的两个关键问题:采用sinc函数插值方法进行重采样确保了井

2、间地震剖面深时转换中的波形保真;精细调整井的时深关系使得井间地震与地面地震资料反射特征达到相互匹配,确保了反演结果的合理性。应用实例结果表明,通过本方法得到的井间地震反演结果精度较高,与测井解释结果对应较好,砂体展布清晰,有效地反映了两口井在横向上的联系与差异,提高了井间储层描述精度。关键词:井间地震资料;波阻抗反演;深时转换;sinc函数插值中图分类号:P631.443文献标识码:AImprovedimpedanceinversionmethodoficdataCAODan2ping,YINXing2yao,2feng1112(1.FacultyofGeo2ResourceandInform

3、,Dongying257061,2.GeophysicalProspectingofOilfieldBranchCompany,SINOPEC,Dongying257022,ShandongProvince,China)Abstract:Thereflectiofcrosswellseismicdataweresetupaccordingtothesimilaritybetweenthecrosswellseismicdataandsurfaceseismicdata,thenthemethodsandflowsweredesignedforthecrosswellseismicimpedan

4、ceinver2sion.Twokeyproblemsweresolvedtogetreasonableimpedanceinversionresult.First,thesincfunctioninterpolationalgo2rithmwasadoptedtoresampletheseismicsignalsforthehi2fiofwaveforminthedepthtotimeconversionofcrosswellseismicdata.Second,thetime2depthrelationshipintenseadjustmentwasusedtomatchthereflec

5、tioncharacteristicsbetweenthecr2osswellseismicandsurfaceseismicdata,whichmakestheinversionresultsreliable.Thehighresolutionimpedanceinversionresultsarematchedwellwithlogcurves,thesandbodydistributionresultsareclear,andtherelationsanddifferencesbe2tweenthetwowellscanbepredictedbetterfromthecrosswells

6、eismicimpedanceinversionresultswhichcanimprovetheac2curacyofreservoirdescription.Keywords:crosswellseicmicdata;impedanceinversion;depthtimeconversion;sincfunctioninterpolation井间地震资料具有极高的分辨率,在20世纪80年代末至90年代中期出现了井间地震技术的研究热潮,该技术被认为是油田开发领域最有远景的122地球物理方法。近年来,国内在井间地震仪器制造、野外数据采集、数据处理和资料解释等方面都取325得了可喜的成果。然而

7、仅利用井间地震的原始剖面资料还难以进行有效的储层精细描述,利用波阻抗参数则可以有效地表达地层岩性、物性特征,提收稿日期:2007-09-13高油藏描述精度。孟宪军等在井间地震资料波阻抗反演方面进行了有益的尝试,鉴于直接在深度域进行井间地震波阻抗反演的方法尚不成熟,因此主要还是将井间剖面转换到时间域后按照常规反演思路来进行。由于目前还没有确立完善的井间地震资料标准反射特征,加上常规波阻抗反演流程缺乏对井间地震数据特征的针对性,在井间地震资料的深时转换过程中对地震波波形的保真还不够重视,6基金项目:国家“863”高技术研究发展计划项目(2006AA09A102-13)作者简介:曹丹平(1978-)

8、,男(汉族),四川高县人,讲师,博士研究生,主要从事物探方法研究。 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第32卷第2期曹丹平,等:改进的井间地震资料波阻抗反演方法35因此经常会出现井间地震、地面地震与测井数据3种尺度的资料相互不匹配的现象。为此,笔者将在常规波阻抗反演的基础上针对上述问题重点研究井间地震资料波阻抗反演的方法、流程及其中的关键问题。层连通性、流体分布、注气效果、压裂效果的评价等复杂油藏地质问题。以胜利油田为例,从2001年至今已经采集了30多对井间地震

9、资料,在解决油田开发中的火成岩蚀变带、小幅度构造、小断层等复杂地质构造问题中发挥了积极的作用。图1是胜利油田垦71区块Jian41井与108井之间采集处理后得到的深度域井31井间地震资料特征井间地震资料由于在激发井中接收,受外界干扰小,激发能量传播距离短,传播路径避开了低速带,接近探测目标,因此井间地震采集到的数据具有很高的频率和信噪比。井间地震资料的精细成像结果可以很好地用于解释两口井之间的地质现象,与其他资料结合还可以解决砂泥岩薄互层的识别、储间地震成果剖面。剖面整体特征较好,视频率高,局部放大后可以清晰地解释井间微幅构造(见图1右椭圆圈)和低序级小断层(见图1右断层解释),解释结果充分体

10、现出井间地震资料高分辨率的优越性。图1Jian41108深度域井间地震剖面(左)及局部特征解释(右)深度域井间地震剖面可以与深度域测井曲线进行有效的对比解释,但是与时间域地面地震资料之间还缺乏有效的联系,加上井间地震与地面地震采集的道间距差异较大,如Jian41和108两口井之间所对应的井间地震资料和地面地震资料的道间距分别为1m和10m,因此两种地震资料之间还缺乏有效的直接关联方式。鉴于目前时间域地震资料的处理解释技术比较成熟,因此笔者的研究思路是将深度域井间地震剖面转换到时间域开展层位解释并进行波阻抗反演。图2为Jian41和108井之间所对应的时间域井间地震与地面地震剖面对比图。为了弥补

11、井间地震资料没有建立标准反射层特征的不足,通过井间地震与地面地震资料在时间域进行叠合对比解释可以进一步分析两者之间的联系与差异。从图2可以看出,井间地震资料与地面地震资料在时间域具有一定的相似性,因此可以充分利用地面地震资料解释中所得到的结论来拓宽对井间地震资料的认识,确立井间地震资料所对应的标准反射层特征。同时还可以看到,井间地震剖面上的多个反射特征对应于地面地震资料的一个波组反射特征,这是地下地质体在不同尺度的观测条件下所表现出来的差异。如图2中的解释线所示,在地面地震资料解释中比较明确的T1标准反射层通过微调后能够在时间域井间地震剖面中找到相对应的反射特征,再结合井间地震资料时间域井旁道

12、精细标定、深度域与测井曲线的特征对比即可明确井间地震资料的具体反射特征。可见,通过与地面地震资料的相似性对比可以增强对井间地震资料横向连续性的认识,更加合理地确立井间地震资料的标准反射特征。 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 36中国石油大学学报(自然科学版)2008年4月图2Jian41108时间域井间地震剖面(左)与地面地震剖面(右)对比2反演方法211井间反演方法概述问题。1m0、减少以及不均匀采。在进行深时转换时首先通过区域平均速度建立井间地震观测深度段之

13、上的深时转换速度模型,利用井间地震剖面层析成像速度建立井间观测段的速度模型,并利用声波测井速度进行校正6结合地面地震时间域波阻抗反演方法,本文中,面进行精细层位解释子波,采用稀疏脉冲反演算法迭代求取井间波阻抗剖面,该约束反演算法可以表示为-1(1)F=Lp(r)+Lq(s-d)+L1(Z).式中,r为反射系数序列;Z为与阻抗趋势的差序列;d为地震道序列;s为合成地震道序列;为残差权重因子;为趋势权重因子;p,q为L模因子。之所以在井间地震波阻抗反演时采用稀疏脉冲算法是因为井间资料具有地震道密集、分辨率高的特点,能够很好地分辨砂泥岩薄互层,从而达到认识储层特征的目的,同时反演结果还能较好地与原始

14、地震数据特征相吻合。基于井间地震资料在深度域的特点,本文中在进行井间地震波阻抗反演时特别强调对剖面深时转换过程的波形保真,以确保时间域和深度域地震反射特征的一致性,另外还需要加强井间地震资料与地面地震资料反射特征的匹配研究以获得更加合理的反演结果。212深时转换策略井间地震资料在深度域具备诸多优良特性,如果要在时间域进行波阻抗反演,井间剖面的深时转换就非常重要,特别是在重采样过程中如何确保波。得到合理的深时转换速度模型之后,还需要采用精确的插值算子对转换过程中所涉及的时间域或深度域地震数据进行重采样。地震信号的重采样本质上是由采样后的信号恢复采样前信号的过程。虽然重建采样前信号可以有很多种方式

15、,但对经过大地滤波后的地震波来说一般都是采用限带重采样,即认为采样前信号的带宽限制在最高频率F的1/2以下。根据采样定理,重采样后的信号可以表示成采样前信号与理想低通滤波器(时域上就是sinc函数)的卷积,即x(t)=n=-x(nT)()F(t-nT).(2)其中T=1/F是信号重采样之前的周期,nT是采样点的位置,nZ。当x(t)仅在一组离散点上取样时,这个操作又称为sinc插值。由于sinc函数插值方法能够在插值过程中较好地对地震数据进行保真7,因此在深时转换中采用sinc函数插值并适当地减小时间域采样间隔,就可以很好地保持有效信号的频带特征,如015ms的采样间隔就完全能够满足目前已知的

16、最高截频为1000Hz的井间地震资料。由于sinc函数离散化后得到的算子振幅谱在 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第32卷第2期曹丹平,等:改进的井间地震资料波阻抗反演方法37Nyquist频率附近不能完全保持为常数8,因此需要中,首先采用地面地震井旁道的标定结果作为井间地震井旁道标定的初始时深关系,在此基础上进行精细微调来得到与井间地震井旁道波组关系对应较好的合成地震记录。由于地面地震资料频率较低,其一个反射特征对应着井间地震资料的多个同相轴,在精细标定过程中

17、要求井曲线的时深关系微调后还能够保证地面地震频率下的合成地震记录波组特征不发生明显变化,因此这一步需要反复对井的时深关系进行修正以同时适应两种不同频率的地震资料,使得井间地震反射特征与地面地震反射特征能够相互匹配。Jian41井的井间地震井旁道和地面地震井旁道标定结果如图3所示。根据实际资料特征对sinc函数进行截断测试,以确保sinc函数插值结果不损失高频带信息。通过对井间地震资料特征和重采样算法进行研究后发现,采用015ms采样并对sinc函数进行16点截断来插值即可以满足常规井间地震剖面的精确深时转换。213井间与地面反射特征的匹配由于井间地震井旁道成像质量相对较差,因此在井旁道标定时需

18、要在离井一定距离处重新选取质量较好且在横向上具有一定相似性的地震道作为井旁道进行标定。由于井间地震的道间距仅1m,因此适当的移动1020道再进行标定相对于地面地震资料10m的道间距来说是合理的。在标定过程图3Jian41井的井间地震与地面地震井旁道标定结果对比用地面地震标定好的时深关系作为井间地震井旁道标定的初始值使得井间地震井旁道标定更为方便合理,而利用井间地震井旁道标定调整后的时深关系去匹配地面地震井旁道的标定结果确保了井地标准反射特征的统一,使得两种不同尺度的地震资料所表征的同一地下地质模型更加准确合理,这也正是上述参考地面地震解释结果进行井间地震层位解释的基础。图3所示井间地震与地面地

19、震井旁道的标定得到了相同的时深关系,框内所示为纵向上连续分布的g7213、g7214和g7215三个砂体在不同尺度的地震资料中所表现的反射特征。通过测井曲线分析可知,这3个砂层沉积特征相似,可以划分为一个连续的砂层组,对地震资料来说,井间地震资料基本上可以分辨出这3个连续砂体,而在地面地震资料中则是整个砂层组反映为一个同相轴特征,这正是精细调整得到的相同速度模型使得井间地震与地面地震资料达到相互匹配的结果。在此基础上即可根据标定结果从时间域提取到稳定的井间地震子波,从而可以更加合理地开展井间地震资料的波阻抗反演。93应用实例分析通过对井间地震资料特征的研究,并按照上述流程进行反演,即可得到井间

20、地震时间域波阻抗剖面。图4为Jian41108井间地震资料剖面东二段的反演结果,从左至右分别为东二段井间地震原始剖面、井间地震波阻抗反演结果与对应的地面地震剖面。从井间地震反演结果可以看出,d221砂体从Jian41井至108井逐渐变薄,清晰地反映了d221砂体在两口井之间的展布及厚度变化情况,根据测井解释结果可知,Jian41井d221砂体厚度为615m,108井d221砂体为116m;Jian41井d221下方砂体解释为d222,缺失d223砂体,而108井d221下方砂体解释为d223,缺失d222砂体,从反演结果中可清晰看到Jian41井的d222砂体与108井的d223砂体 1994

21、-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 38中国石油大学学报(自然科学版)2008年4月相互独立分布。反演结果显示出良好的连续性,砂体接触关系清晰,与测井解释结果对应较好。图4井间地震反演结果与地震资料对比图4所示Jian41108井间地震剖面东二段仅对应于地面地震资料中的两个同相轴反射特征,且地面地震资料同相轴连续性较好,无法直接通过地面地震资料来解释两口井之间的地质特征,即使在分辨率很高的井间地震资料上也无法直接获取砂体的展布信息。而井间地震波阻抗反演结果则清晰地反映出了两

22、口井之间的联系与差异,两口井之间的储层特征,辨能力,carbonatereservoir,part1:Projectsummaryandinterpre2tationJ.Geophysics,1995,60(3):6672681.2李庆忠,王建花.J.石油地球物理勘探,391211.LIQ2Pitfallofcross2holeseis2onJ.OilGeophysicalProspec2):1211.3,刘洪,周建宇,等.井间地震技术的现状与展望J.地球物理学进展,2003,18(3):5242529.CHENShi2jun,LIUHong,ZHOUJian2yu,etal.Thecur2r

23、entsituationandprospectofcrosswellseismictechniqueJ.ProgressinGeophysics,2003,18(3):5242529.4宋建国.井间地震偏移速度扫描和反射波超级叠加技4结论(1)井间地震资料具有较高的分辨率,可以用来有效地解释井间微幅构造、低序级小断层等地质现象,充分利用其与地面地震资料在横向上的相似性,可以有效地确立井间地震资料的标准反射特征,增强对井间地震资料特征的认识。(2)在建立合理的深时转换速度模型基础上,采用sinc函数插值方法进行重采样可以保证深时转换前、后地震波的反射特征不失真;而通过精细调整井的时深关系可以达到

24、井间地震与地面地震资料反射特征的相互匹配,增强了两种不同尺度地震资料之间的联系,确保了在时间域进行井间地震反演的合理性。(3)所研究的井间地震资料波阻抗反演方法流程合理,反演结果精确可靠,与测井解释结果对应较好,砂体展布清晰,有效地反映了两口井之间的联系与差异,提高了井间储层描述精度。参考文献:1HARRISJM,NOLEN2HOEKSEMARC,LANGANRT,etal.High2resolutioncrosswellimagingofawestTexas术J.石油大学学报:自然科学版,1999,23(1):23226.SONGJian2guo.Scanningtechnologyofcr

25、ossholeseismicmigrationvelocityandultra2stackingofreflectionwaveJ.JournaloftheUniversityofPetroleum,China(Edi2tionofNaturalScience),1999,23(1):23226.5曹辉,郭全仕,唐金良,等.井间地震资料特点分析J.勘探地球物理进展,2006,29(5):3122317.CAOHui,GUOQuan2shi,TANGJin2liang,etal.Discus2sionofthecharacteristicsofcrosswellseismicdataJ.Prog

26、ressinExplorationGeophysics,2006,29(5):3122317.6孟宪军,王延光,孙振涛,等.井间地震资料时间域波阻抗反演研究J.石油学报,2005,26(1):47254.MENGXian2jun,WANGYan2guang,SUNZhen2tao,etal.Researchonimpedanceinversionofcross2holeseismicdataintimedomainJ.ActaPetroleiSinica,2005,26(1):47254.(下转第43页) 1994-2009 China Academic Journal Electronic

27、Publishing House. All rights reserved. 第32卷第2期林昌荣,等:应用地震数据体结构特征法预测油层分布规律43块),油田开发区外有2块(西块、南块)。西块已钻井证实属于较好的含油区块。在预测的5个含油气区块中部署的18口生产井经钻井证实,除3口井储层不太好外,其他都是好的储层,说明地震数据体结构特征法是可以识别塔河油田八区深部储层的。3刘雯林.油气田开发地震技术M.北京:石油工业出版社,1996.4WANGShangxu,LINChangrong.Theanalysisofseismicdatastructureandoilandgasprediction

28、J.AppliedGe2ophysics,2004,1(2):75282.5LINChangrong,WANGShangxu,ZHANGYong.Pre2dictingthedistributionofreservoirsbyapplyingthemeth2odofseismicdatastructurecharacteristics:ExamplefromtheeighthzoneinTaheOilfieldJ.AppliedGeophys2ics,2006,3(4):2342242.6林昌荣,王尚旭,夏强.川东北地区飞仙关组地震反射4结论(1)塔河油田八区奥陶系含油层段的地震数据体结构特征

29、剖面模型和地震数据体结构特征数值变化明显,预测的塔河油田八区5个主力含油区块(圈闭)落实可靠。地震数据体结构特征法完全适用于塔河油田八区奥陶系油气的预测。(2)地震数据体结构特征法是通过地震数据体结构特征作预测,而不是井模型,预测过程严格受时间顺序所控制,预测结果为油气结果而不是一般的地震属性。(3)部署的18口生产井,经钻井证实均取得较好的油气显示,因此应用地震数据体结构特征研究塔河油田八区奥陶系油层分布,可作为在塔河油田油气预测的方法之一加以推广应用。(4)假象,功率。参考文献:1LINChangrong.Applicationofgreysystemtheorytogaspoolpred

30、ictionof3DseismicdatapriortodrillingR.SPE54274,1999.2林昌荣.地震数据结构特征与油气预测J.中国海上特征及地震相分析J.油气田地面工程,2007,26(4):10212.LINChang2rong,WANGShang2xu,XIAQiang.SeismicreflectionandseismicfaciesanalysisofFeixianguan,northeastofSichuanProvinceJ.Oil2GasfieldSurfaceEngineering,2007,26(4):212.7林昌荣,王尚旭,J,2007,27(sup.rWANGShang2xu,ZHANGJi2dong.ThelicationofReservoirpredictiontechniqueinDaNiudigasfielddevelopmentJ