基于地震速度构建的低频响应在波阻抗反演中的应用

张大海

(中国石油化工股份有限公司上海海洋油气分公司研究院,上海 200120)

基于地震速度构建的低频响应在波阻抗反演中的应用

张大海

(中国石油化工股份有限公司上海海洋油气分公司研究院,上海 200120)

以V工区北部为例,应用井数据、速度数据和地震属性共同恢复低频响应数据,同时使用层速度、层位信息(层的深度和厚度)以及反射振幅的信息进行反演,结果显示可以改善预测纵波阻抗的结果,同时与通常情况下的孔隙度预测作了对比,结果表明孔隙度预测的可信度得到了一定程度的改善。

低频响应;地震速度;孔隙度;波阻抗反演;V工区

1 背景及分析

声波阻抗作为一种岩石的物性,可以通过声波时差和密度的测井曲线计算得到,在一定的约束条件下可以由地震数据推导得到,同时为其它储层参数(孔隙度、岩性、流体性质的量等)的深入分析提供重要基础。地震反演是一个将地震数据转化为相对声波阻抗的过程,结果是对远离井眼处的相对声波阻抗的估计。假定相对声波阻抗中缺失的低频成分可以通过计算得到补偿的话,就可以计算出绝对声波阻抗进而对其它远离井眼位置的地区其它物性参数进行预测[1]。

与井上的声波阻抗曲线对比,反演的相对波阻抗在频谱的高频和低频段均有一定的限制,但也没有限制相对波阻抗是一个有用的地震属性,有助于更好的定性理解储层物性,尤其对于碎屑岩储层,经常被用于其他储层物性的定量估计。碳酸岩的岩相比较均一,岩石骨架特征和孔隙之间的关系清晰,是一个典型的可以定量预测的介质。但是,碳酸岩的定量储层预测受低频信息缺失的影响很大,声波阻抗和孔隙度之间的强烈相关受到低频趋势影响很大。

反演的波阻抗数据中缺失的低频成分可以通过多井位置上的波阻抗曲线横向插值模拟得到补充。通常情况下,井之间的插值受距离影响很大,容易导致假象和非地质结果。基于距离的井资料横向插值可以通过使用地震速度作为背景资料加以改善,尽管速度的使用是一个很大的改善,但还是受到随深度增加分辨率和精度大大降低的影响。速度数据仅在低频范围部分提供缺失的信息。

图1显示了一条地震曲线和它的频谱。同时对波阻抗曲线作了60 Hz以上高切,分辨率明显降低。

图1 地震道(左)、及其振幅谱(中)、波阻抗曲线以及其高切滤波曲线(右)Fig.1 Seismic(left)and its amplitude spectrum(middle),impedance log and high-cut filtering curve(right)

图2是V1井的纵波阻抗曲线,右侧的曲线是纵波阻抗测井曲线和低频响应,左侧的曲线是对应的相对纵波阻抗曲线。相对纵波阻抗的曲线是由测量得到的纵波阻抗曲线中滤掉低频响应曲线得到的。在纵波阻抗曲线上可以看到深度2 400～2 600 m时阻抗值的下降趋势以及2 700 m的跳跃特征,这些特征在相对阻抗曲线上是看不到的。显然对于绝对纵波阻抗这些特征的识别,低频响应起着很重要的作用。

图2 井上相对波阻抗曲线(左)和波阻抗测井曲线(右)示意Fig.2 Sketch map of relative impedance log(left)and impedance log(right)

2 低频响应的重要性

一般井数据的测量分辨率在0.5英寸,因此测井数据具有很宽的空间频率响应,在时间域上的响应对应的范围从接近于0一直到几千赫兹。通常的地震反射数据是4 ms采样率其带宽可达到125 Hz的数据,但是有用的信号带宽通常不超过6～60 Hz的范围。实际的频带宽度受到多种因素的影响,如接收器的几何排列,采样率,脉冲源(强度和频率),以及地下介质的弹性和阻尼情况等。和井数据相比,地震数据缺失低频和高频成分[2]。

相对纵波阻抗尽管本身存在一定的局限性,但是它还是一个很有用的属性,因为它的高分辨率可以用于详细的地层解释,并且可以提供储层性质的额外信息。只要能在合适的频段通过井上交会分析找到相对纵波阻抗和其他储层性质之间的关系,相对纵波阻抗就可以作为岩性、孔隙度以及含烃指示的量。在比较纯净的石灰岩中由于孔隙和相对纵波阻抗存在很强的相关,所以可以被用于孔隙预测,但是当存在含烃流体时它的敏感度受到一定的限制。当储层中含有天然气或高水平的溶解气的时候都会对阻抗值在水平上有一定的影响。所以为了从纵波阻抗推导出孔隙度,恢复低频响应和建立绝对纵波阻抗显得尤为重要。

图3是纵波阻抗与孔隙度曲线的交会分析,其中颜色代表含水饱和度,暖色调为高含水饱和度。左面的图为全带宽纵波阻抗与孔隙度交会图,右面图为将全带宽纵波阻抗曲线通过带宽滤波得到的带宽纵波阻抗曲线与孔隙度的交会分析。可以看到左面图的相关性明显较好,且低含水饱和度与低的绝对纵波阻抗相关,明显与含烃有关。同样含烃的影响在相对波阻抗与孔隙度的交会图中很难被识别。

图3 相对波阻抗、绝对波阻抗与孔隙度交会图Fig.3 Crossplot of relative impedance,absolute impedance and porosity

因此,为了使用反演的波阻抗进行孔隙度的预测,包括全频段的信息是很重要的,也就是说必须弥补地震数据体中缺失的低频的成分。

3 应用实例

本文以V工区北部为例,使用层速度、层位信息(层的深度和厚度)以及反射振幅的信息,结果显示可以明显改善预测低频响应的精度,同时与通常情况下的孔隙度预测作了对比。这样地震速度(0～2 Hz带宽)、井数据(2～8 Hz)和地震数据(高于8 Hz)共同提供了频率丰富的资料基础。

图4为V工区北部Dg-I层局部构造图,该地区为西高东低,地势落差较大,该构造为断背斜构造,构造高部位与东部凹陷区时间深度相差大约一秒多,凹陷处的纵波阻抗应明显高于构造高部位的纵波阻抗,但由于该工区断裂系统发育,且已知井较少,构造高部位的V1井很难控制东部凹陷区,因此在由叠后的波阻抗反演数据体得到的该层平面展布图(图5左)中可以看出东部凹陷区的纵波阻抗并没有升高,这与构造解释相矛盾。当我们增加了由地震速度构建的低频响应到地震反演的波阻抗体中,得到的平面展布图(图5右)更加合理,便于解释,进而又从井上的纵波阻抗和孔隙度之间的关系得到了孔隙度的预测平面图。

图4 V工区北部Dg-I层局部构造图Fig.4 Local structure map in the north of area V

4 小结

由于地震频带宽度的限制,很难得到全频带地震反演数据体,这对储层物性的预测带来了很大的限制,尤其在井比较少的情况下。通过井上分析可知,低频成分对物性之间关系的建立起着很重要的作用。

图5 叠后波阻抗反演(左)和应用地震速度建模(右)的反演结果Fig.5 Poststack impedance inversion result without(left)and with(right)seismic velocity modeling

本文以V工区北部为例,在已有低频响应模型基础上,通过应用地震速度构建的低频响应模型进行反演得到的纵波阻抗数据体,改善了波阻抗反演结果的精度,进而增加了孔隙度预测的可信度。

[1]Jason Geoscience Workbench Manual[M].2001.

[2]Hampson D P,Schuelke J S,QuireinJ A.Use of multiattribute transforms to predict log properties from seismic data[J].Geophysics,2000,66(1):220-236.

The application of low-frequency response model based on seismic velocity to acoustic impedance inversion

Zhang Dahai
(Institute of SINOPEC Shanghai Offshore Oil&Gas Company,Shanghai200120)

Low-frequency response model based on well data,velocity data and seismic attributes was applied to acoustic impedance inversion.For the northern part of area V,inversion was done using interval velocity,horizon information and reflection amplitude information,and the results showed P-impedance prediction and porosity prediction were both improved.

low-frequency response;seismic velocity;porosity;acoustic impedance inversion;area V

book=3,ebook=143

P631.4+2

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.03.015

1008-2336(2010)03-0015-04

2010-04-12;改回日期:2010-06-10

张大海,男,高级工程师,2001年毕业于浙江大学地球科学系,获理学博士学位,现从事储层及油气预测工作。E-mail:zhangdh @shopc.com.cn。