反演技术在喇嘛甸油田储层预测中的应用

刘文波（中国石化集团国际石油勘探开发有限公司，北京100083）

汪益宁（中国石油大学石油工程教育部重点实验室，北京100083）

滕 蔓（中海油田服务股份有限公司油田生产事业部油藏技术所，河北 廊坊065201）

汤金奎（中石油冀东油田分公司陆上油田作业区，河北 唐海063200）

反演技术在喇嘛甸油田储层预测中的应用

刘文波（中国石化集团国际石油勘探开发有限公司，北京100083）

汪益宁（中国石油大学石油工程教育部重点实验室，北京100083）

滕 蔓（中海油田服务股份有限公司油田生产事业部油藏技术所，河北 廊坊065201）

汤金奎（中石油冀东油田分公司陆上油田作业区，河北 唐海063200）

地震反演技术在岩性油气藏勘探开发中发挥着越来越重要的作用。以叠后地质统计学反演方法为依托，重点论述了构造建模、测井曲线一致性校正、井震标定及子波提取和变差函数等关键技术；并以喇嘛甸油田A区为研究对象，对最终反演结果——砂岩概率体进行分析。结果显示：反演结果具有较高的分辨能力，而且与测井解释结果符合程度也很高，尤其是在对薄储层、厚储层及断层的显示方面。该次研究采用的叠后地质统计学反演方法具有非常独特的优势，能指示河道砂体发育情况，可以指导井位部署。

反演；地震子波；变差函数；断层；储层预测

地震勘探从认识地下的构造形态开始，发展到直接应用地震信息判断岩性、分析岩相、定量计算岩层的物性参数及寻找油气显示等［1］。地震反演技术正是这一发展的产物。该项技术是20世纪70年代早期由加拿大的Technika Resource Development有限公司的Roy Lindseth博士开发的，就是利用地震资料反演地层波阻抗，从而恢复地下地质结构和岩石性质的特殊处理解释方法。经过几十年的发展，地震反演方法的应用与以往相比有了明显的进展，形成了多种参数的反演方法，如波阻抗、速度、密度、孔隙度、渗透率、泊松比等。地震反演技术在岩性油气藏勘探开发中发挥着越来越重要的作用［2～5］。

地震反演方法按求取的目标函数可分为确定性反演方法和地质统计学反演方法。传统的确定性波阻抗反演，是基于地震褶积模型的井震相关技术，是在测井及地质模型约束下进行的宽带稀疏约束脉冲波阻抗反演，其优点是反演结果忠实于原始地震的属性，缺点是分辨率较低，不能满足研究区目标层位砂体识别精度的要求［6，7］。地质统计学反演技术是将随机模拟的思想引到地震反演中，以叠后地震数据做约束，用随机模拟算法得出其他属性数据体，实现储层预测。该方法兼顾了地震数据的横向分辨率与测井数据的纵向分辨率，以井上的声波阻抗作为输入，并建立阻抗与储层参数间的关系，进而模拟出高分辨率的储层敏感参数的数据体。通过地质统计学随机模拟建立的储层模型，更为精确而且能够考虑储层空间的不确定性，以及储层参数在空间上的变异性，对薄层预测具有较高的可信度。目前已在国内外许多复杂油气藏开发中应用，并起到了积极的作用［8～10］。

该次研究以喇嘛甸油田A区块为研究对象，针对喇嘛甸油田储层沉积特点和地质需求，基于地质统计学理论，采用构造建模、蒙特卡罗算法等新的技术手段进行薄互砂体储层预测，以期指导深度开发阶段的老油田剩余油的进一步挖潜和加密井部署。

1 研究区概况

喇嘛甸油田位于大庆长垣的最北端，是松辽盆地中央凹陷大庆长垣上的一个三级构造，南与萨尔图构造呈鞍部相接，是一个受构造控制的短轴背斜气顶油藏，西陡东缓，整个构造被2组北西方向延伸的大断层切割，分成面积不等的南、中、北3大块。该次研究区为喇嘛甸油田A区块，地震资料面积约11.4km2（图1）。

喇嘛甸油田储集层以细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩为主，在纵向上与泥岩呈层状交互分布。油田自上而下主要发育萨尔图、葡萄花、高台子3套油层，油层总厚度为390m，属下白垩统嫩江组、姚家组和青山口组，大部分为河流－三角洲相沉积，厚油层砂体主要发育在SⅡ组、SⅢ组和PⅠ组油层中，油田具有统一的水动力系统、统一的油气界面和油水界面，井深920m以上的萨尔图油层发育气顶天然气，石油天然气地质储量为8.2×108t。

喇嘛甸油田已开发30多年，经过多年的探索和实践，形成了独具特色的密井网砂岩储层精细描述技术方法，在指导油田开发中发挥了重要作用。但随着井网的不断加密，砂体的平面非均质性变得更加强烈，如何更准确地预测井间薄层砂体展布特征变得尤为迫切。因此寄希望于地质统计学反演对其井间薄层砂体进行预测。

图1 喇嘛甸油田构造分布图

2 叠后地质统计学（StatMod MC）原理及计算

StatMod MC采用严格的马尔科夫链蒙特卡罗算法（Markov Chain Monte Carlo，MCMC），将约束稀疏脉冲反演和随机模拟技术相结合，成为一个全新的随机反演算法。在StatMod MC中，通过将地震岩相体、测井曲线、概率密度函数及变差函数等信息相结合，定义严格的概率分布模型。首先，通过对测井资料的分析和地质信息获得概率密度函数和变差函数；其次，复杂的MCMC方法根据概率分布函数（PDF）获得统计意义上正确的样点集，即根据概率分布函数能够得到何种类型的结果；内置的约束稀疏脉冲反演引擎保证了在地震数据有效带宽范围内，这些模拟结果至少与确定性反演的结果一样精确；依据 “信息协同”的方式，StatMod MC反演结果是以明确的、在合适位置处具有尖锐边缘的岩性体以及更多的细节来重现一个真实的油藏。由于地质统计学反演提供了大量超过地震数据带宽的细节内容，同时趋势又和地震数据完全相同，这就使基于现代岩熔理论的定性波形解释和定量化的储层解释之间得到了一个完美的平衡。

其中地质统计学涉及的重要关键步骤主要包括精细地质模型建立、测井曲线标准化处理、井震标定及子波求取和变差函数分析4个部分。

2.1 精细地质模型的建立

精细的构造地质模型对于地质统计学反演这种利用模型驱动的反演方法是非常重要的，尤其是目标区具有比较复杂的地质构造特征时，这样的地区往往是勘探、开发程度高的油田区块。在反演时，建立起合理、准确的初始模型，可以提高最终反演结果的精度［11］。地质模型的建立大致可以分为以下几步：①对已有的资料进行解释，建立一系列的二维地层－格架剖面；②分析每条剖面中的断层成因、展布及尖灭方式等；③应用小地层对比，对二维地层－格架剖面进行一系列的内插外推，对模型进行加密；④交互式构建断层的三维构造地层－格架模型。

通过井分层数据进行层位校正，去掉异常点，然后对断层与断层、断层与层位进行交切，在此过程中要准确定义断层关系以及断层与层位之间的关系，使断层上、下盘地层的过渡符合实际地质情况［6，7］。

图2为整个A区块层位与断层的三维显示图，其中包括从上至下S1、S2、S3、P1、P2、G1、G2共7个层位和15条典型断层。可以看出，其层位与断层的交切较精细，为后续的精细反演及储层预测打下了良好的基础。

图2 喇嘛甸油田A区块断层模型和层位的三维显示图

2.2 测井曲线标准化处理

高质量的测井资料是定量化油藏描述研究的基础。该次研究所采用的测井曲线由于测井年代跨度大，所使用仪器多样化，多井间会存在一定的系统误差和随机误差，而声波和密度等测井曲线资料，是约束地震反演处理中用到的最重要的基础资料。因此，在标定地震资料前，需要对测井资料进行质量控制和标准化处理，以提供高度一致性、相对完整的测井数据集。在标准化处理过程中，主要应用了直方图和交会图技术对目标井之间的泥岩层为主要标准层进行标准化处理。图3为喇嘛甸油田A区4口井的声波曲线标准化前后的对比图，可以看出标准化处理后多井声波曲线的一致性变好，可满足后续井震结合油藏描述的需要。

图3 目标井标准化前（a）、后（b）声波时差直方图

图4 喇嘛甸油田A区块L8-PS1623井震标定及提取子波

2.3 井震标定及子波提取

如图4所示，利用时深关系，将标准化后的深度域的声波、密度测井曲线转换到时间域，并计算波阻抗曲线；同时根据地震资料的频谱特征选择合适的主频制作理论子波（Ricker，50Hz），二者结合产生合成记录，并与井旁地震进行初步标定，对目的层段提取实际子波。调整时深关系，重复标定过程，得到一个更好的结果后可以再次提取子波，如此反复直至求出一个满意的子波，此时合成记录与井旁地震剖面达到最大相关。在标定过程中调整后的时深对应关系与该地区使用的时深关系应基本保持一致。

图5为喇嘛甸油田A区块萨、葡、高油层均匀分布的64口井的地震子波，每个子波的相位、振幅比较一致。该次反演工区的构造相对平稳，地震子波的频谱一般不发生大的变化，显然此时采用统一的平均子波是合适的，其特点是稳定，易于调整。在此基础上提取平均子波进行反演可以得到一个理想的反演效果。黑色加粗的是平均子波，子波长度80ms，主频是40Hz，相位为0°。

图5 喇嘛甸油田A区块多井子波及平均子波

2.4 变差函数分析

地质统计学反演是用变差函数建立统计关系来描述空间数据场中数据之间的相互关系，进而达到建立空间储层参数点之间的统计相关函数的目的。变差函数是区域化变量Z（x）和Z（x＋h）在两点处的增量的半方差：

式中，E为数学期望；h为滞后距；Z（x）为定义在一维X轴上的一个区域变化量。

在实际应用过程中，变差函数是由样品来估算的，得到的函数称为实验变差函数γ（x，h）。以实验变差函数的滞后距h为横坐标，γ（x，h）为纵坐标，可以得到变差函数图。变差图中有3个主要特征值，即基台值、变程和块金常数，这3个特征值可以由实验变差函数通过理论模型拟合得到。其中最重要的参数为变程，变程的大小不仅能反映某区域变量在某一方向上变化的大小，而且还能从总体上反映出砂体在某个方向上的平均尺度，从而可利用变程来预测砂体在某个方向上的延伸尺度，达到预测砂体规模的目的［12，13］。

图6为对喇嘛甸油田A区块萨、葡、高油层井上砂岩波阻抗的变差函数分析，其纵向变程为4m，其样品点与拟合线匹配性较好，为后续的反演打下了好的基础。

3 反演效果分析

在精细的地质框架模型下，输入叠后三维地震体、提取的平均子波和标准化的测井曲线，利用变差函数建立统计关系来描述空间数据场中数据之间的相互关系，进而得出地质统计学反演的砂体预测结果。

通过地质统计学反演，得到了多个与井曲线完全符合，在空间上符合反演结果的岩性实现，但其中的每一次实现都存在一定的不确定性，为降低结果的不确定性，最终通过对多个地质统计学的岩性概率实现来综合统计计算，得到最终的岩性概率体。

图7为喇嘛甸油田A区块的砂岩概率体剖面图，可以清楚地看到，地震反演结果具有较高的分辨能力，而且与测井解释结果符合程度也很高，尤其是在对薄储层、厚储层及断层的显示方面，该次研究采用的精细构造地质模型下的叠后地质统计学反演方法具有非常独特的优势。图8为喇嘛甸油田A区块的砂岩平面分布图，指示河道砂体发育情况，与已知地质情况非常符合，可以指导井位部署。

图6 喇嘛甸油田A区块地质统计学变差函数

图7 喇嘛甸油田A区块叠后地质统计学反演的砂体剖面分布

图8 喇嘛甸油田A区块地质统计学反演砂体平面分布

4 结 语

在对喇嘛甸油田A区块萨、葡、高油层进行反演的过程中，运用了构造建模、马尔科夫链蒙特卡罗算法、井震标定等关键技术，得到以下认识：叠后地质统计学反演技术利用地质、测井和地震等方面的资料，将随机模拟的思想引到地震反演中，以叠后地震数据做约束，用随机模拟算法得出其他属性数据体，进行综合储层预测，能够比较充分地考虑储层参数在空间上的变化。该方法兼顾了地震数据的横向分辨率与测井数据的纵向分辨率，更为精确而且能够考虑储层空间的不确定性，以及储层参数在空间上的变异性，适合砂泥岩薄储层预测。在地震资料品质好、测井资料丰富的条件下，基于地质统计学反演的薄层预测具有较高的可信度，可以指导井位部署。

［1］刘雯林.油气田开发地震技术 ［M］.北京：石油工业出版社，1990.

［2］Dubrule O，Thibaut M，Lamy P，et al.Geostatistical reservoir aracterization constrained by 3Dseismic data［J］.Petroleum Science，1998，4（2）：30～35.

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［6］吕铁良，王永刚，谢万学，等.稀疏脉冲反演技术在井间地震反演中的应用 ［J］.石油物探，2007，46（1）：58～63.

［7］姚振兴，张霖斌.叠后地震剖面的线性化波阻抗反演 ［J］.石油地球物理勘探，1995，30（5）：609～615.

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Application of Seismic Inversion for Reservoir Prediction of Lamadian Oilfield

LIUWen-bo，WANG Yi-ning，TENG Man，TANG Jin-kui（First Author's Address：SINOPEC International Petroleum Exploration and Production Corporation，Beijing100083，China）

Seismic inversion in lithologic reservoir exploration and development played an increasingly important role.By using post-stack geostatistical inversion method as a basis，the fault structure modeling，correction caused by logs，wells and seismic wavelet extraction and calibration variogram and other key technologies were emphatically denoted.By taking A area of Lamadian Oilfields for example，the final inversion result-sandstone body probability was analyzed.The results show that the inversion results have a higher resolution，and it had high coincidence rate with logging interpretation results，especially in the thin and thick reservoir and display of the fault.The study used post-stack geostatistical inversion method has a very unique advantage，can indicate the development of channel sand，can guide the well position deployment.

inversion；wavelet；variogram；fault；reservoir prediction

P631.44

A

1000－9752（2011）12－0063－05

2011－09－20

国家“973”规划项目（2009CB219307）。

刘文波（1966－），男，1988年石油大学（华东）毕业，高级工程师，现主要从事油气勘探开发工作。

［编辑］ 龙 舟