叠前弹性参数反演在鄂尔多斯Su-76区块储层预测中的应用

(油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学），湖北 荆州434023）

张世荣(北京瑞码恒杰科技有限公司，北京100101）

夏训文(油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学），湖北 荆州434023）

作为储层地球物理的一项核心技术，地震反演始终是广大地球物理工作者的研究重点。传统叠后地震反演可以把界面型的地震资料转换成岩层型的测井剖面，便于进行储层预测。但是，利用叠后地震反演结果进行储层预测要求储层在声波(或波阻抗）上有可以识别的特征，随着现阶段各油田勘探开发程度的不断提高，储层性质越来越复杂，越来越多的储层在声波上没有明显的特征。而且目前常用的基于模型的叠后测井约束反演结果受初始模型影响很大[1]，明显不适合于横向变化较大的复杂储层。可见，传统叠后地震反演不能满足复杂储层描述以及开发阶段对地震油藏精细描述的需要。

AVO分析是利用叠前信息的一种有效途径，但是它仅能提供与相邻界面弹性参数差有关的信息，而非与岩石性质和流体直接相关的信息[2-3]。将AVO分析和叠后地震反演的思路有机结合的叠前地震弹性阻抗反演，既可以充分地利用叠前地震资料中振幅随偏移距变化的信息，又可以得到直接反映地下岩层信息的资料，是目前地震研究领域的一个新方向和热点。Connolly提出了一种与入射角有关的弹性阻抗(Elastic Impedance，EI）概念[4]，用于反演一定范围内入射角的角道集叠加。它与利用波阻抗来处理零炮检距地震数据一样，弹性阻抗提供了一个统一的物理量来进行非零炮检距地震数据的标定和反演。其保留了地震反射振幅随入射角或偏移距的变化而变化的特征，资料完全来源于叠前数据，没有垂直入射假设[5]，能充分利用不同入射角(或偏移距）数据及先验的测井资料，联合反演多种弹性参数，最终进行储层物性及含油气性综合判别。弹性阻抗反演能有效地解决AVO反演中子波随偏移距变化的问题，因此，叠前弹性阻抗反演有更高的精度，并能提供更丰富的地球物理信息。

1 叠前弹性阻抗反演方法及流程

叠前弹性阻抗反演主要包括构建角道集数据、测井资料标准化处理、角道集子波的提取和约束反演[6]等。其步骤依次如下：

1）构建角道集数据 为了使EI与地震数据相关，地震叠加首先必须由叠前偏移后的CRP道集叠加转化为入射角角道集叠加。AVO分析与叠前地震反演的基础都是基于Zoeppritz方程[7]，在一定角度范围内，Zoeppritz尽管与其各种简化公式形式不同，但精度并无太大差异，特别是小于30°的范围内差异更小。因此，笔者采用最普遍最简单的Zoeppritz方程的简化公式计算出角道集数据。除此之外，还可以将叠前道集数据分别根据入射角分为3个或多个道集进行叠加，如将0～10°数据进行叠加代表5°角道集数据，10～20°数据叠加代表15°角道集数据，20～30°叠加代表25°角道集数据。

2）测井资料标准化处理 叠前弹性阻抗反演对测井资料的要求很高，且通常在一特定的研究工区，由于不同的测井时间、不同的测井仪器，以及不同的测量人员等因素都有可能导致测井资料的偏差。因此有必要对测井资料进行必要的校正和标准化处理。以消除由于测井曲线中因存在系统误差而造成低频分量不准确、噪声等因素。特别是纵、横波及密度曲线中存在的系统误差，必须检查异常值并进行合理编辑。对于没有横波测井资料的情况，需要使用经验公式或合适的流体替代技术得到横波信息[8]。

3）提取角道集子波 地震角度子波的提取直接影响反演的精度，只有在子波提取较精确的情况下，才能确保反演结果的高精确度，它是叠前反演的关键问题之一。这里笔者利用不同角度(近、中、远）的弹性阻抗曲线与相对应的角道集地震资料进行层位标定并提取不同角道集地震资料相对应的子波。

通过构建角道集数据，测井资料标准化处理、提取角道集子波，就可以采用类似叠后波阻抗反演的方法反演得到相应的弹性阻抗，最后计算出纵波、横波速度及泊松比等弹性参数。

根据前述叠前地震反演的理论基础及其叠前地震反演现状，可以制定图1所示的叠前地震反演流程图。其中弹性阻抗反演流程图见图2。弹性阻抗反演的本质即针对不同角度入射角数据的叠后反演，采用本区常用的随机地震反演法即可得到较理想的反演效果。

图1 叠前地震反演流程图

图2 弹性阻抗地震反演流程图

2 实际应用效果及分析

为了充分利用地震信息结合测井资料来预测含气范围及储层规模，加快勘探节奏，笔者对鄂尔多斯Su-76区块区目的层进行了叠前弹性参数反演研究。前面已经分析了叠前反演需要3个(或以上）角道集数据体，这里利用自适应AVO处理技术(自适应AVO处理技术是集叠加、AVO处理、角道集提取等多项叠前预处理、处理功能于一体的AVO处理技术，通过计算机自动寻找AVO分析路径进行自适应叠加、AVO处理、以及角道集输出）得到3个角道集(10、20、30°）数据体。

对上面得到的不同入射角下的角道集数据分别进行弹性阻抗反演，得到各入射角下的弹性阻抗反演剖面如图3所示，可见，其差异较明显，其中最明显的是频率的差异，大角度入射(30°）反演剖面的频率明显降低。此外在振幅(能量）、时差等方面也存在不同程度的差异。这些差异主要是由于气层地震反射振幅随入射角的变化所引起的。

从反演得到的不同入射角下的弹性阻抗体出发，便可计算出纵、横波速度和密度等基本岩性参数。最后根据各岩性参数间的相互关系，即可计算得到拉梅常数、剪切模量、泊松比等能直接反映岩性特征的参数。根据该区域前人研究结果和实际验证均证实：在苏里格地区利用泊松比不仅可以识别岩性，而且对含气性也具有很好的分辨率[9-10]。因此选定泊松比为研究区储层响应敏感属性，图4即通过弹性阻抗反演最终得到的该区目的层平均泊松比平面图。将平均泊松比与已钻井无阻流量做交汇图(见图5），经分析并结合苏里格气田划分标准和气井动态评价方案，取泊松比小于0．25为有利区。结合已知29口井测试无阻流量资料，预测与钻探结果符合率为87%，能较好地指示本区地层的含气性。据此并结合地质、钻井等资料将该三维工区大致分为5个有利区带(见图4），即南部有利区、西南有利区、西北有利区、北部有利区和中部有利区。主要有利储层集中于南部、西南和西北有利区，其储层厚度大都超过20m。该预测结果在井上与测井解释得到的结果对应较好，符合率较高，可信度高。

图3 不同入射角弹性阻抗剖面

图4 目的层平均泊松比平面分布图

图5 已钻井无阻流量与平均泊松比交会图

[1]刘百红，李建华．测井和地震资料宽带约束反演的应用 [J]．石油物探，2004，43（1）：76-79．

[2]蒋鸿亮，陈湛文，陈小宏．高分辨率AVO反演技术研究 [J]．地球物理学进展，2006，21（2）：478-482．

[3]李景叶，陈小宏，郝振江．多波时移地震AVO反演研究 [J]．地球物理学报，2005，48（4）：902-908．

[4]Connolly P．Elastic impedance[J]．The Leading Edge，1999，18(4）：438-452．

[5]曹孟起，王九拴，邵林海．叠前弹性波阻抗反演技术及应用 [J]．石油地球物理勘探，2006，41（3）：323-326．

[6]许升辉，马劲风．波阻抗反演中多井条件下的子波提取方法 [J]．地球物理学进展，2003，18（4）：623-627．

[7]Zoeppritz K．On the reflection and propagation of seismic waves[J]．Gottinger Nachrichten，1919(1）：66-84．

[8]喻岳钰，杨长春，王彦飞，等．叠前弹性阻抗反演及其在含气储层预测中的应用 [J]．地球物理学进展，2009，24（2）：574-580．

[9]刘卫华，高建虎，陈启艳，等．苏里格气田某工区储层预测可行性研究 [J]．岩性油气藏，2009，21（2）：94．

[10]张盟勃，史松群，潘玉．叠前反演技术在苏里格地区的应用 [J]．岩性油气藏，2007，19（4）：91．