分频反演技术在准东XIQ地区古沟谷薄砂层储层预测中的应用

黄林军，潘建国，黄 玉，郭娟娟

蔡 刚，王彦军，张 寒 （中国石油勘探开发研究院西北分院，甘肃 兰州730020）

新疆准噶尔盆地东部XIQ地区所处的北三台凸起是一个持续性的古隆起，石炭系经历了长期的抬升和剥蚀，使石炭系火山岩褶皱基底顶面凹凸不平。在其低洼沟槽处，二叠系梧桐沟组 （P3w）沉积早期具有填平补齐的沉积特征，厚度变化较大；P3w中晚期沉积范围广泛而连续，沉积厚度变化较小，其后沉积了三叠系地层。

二叠系主要含油层为梧桐沟组一段 （P3w1）砂体，纵向上含油砂层组被上、下厚层湖相泥岩所夹（图1），砂岩的单层厚度一般比较小 （小于10m）。同时由于斜坡区地震资料信噪比低，成像效果相对差，致使砂体难以准确识别及连续追踪，储层预测成为该区油藏评价的关键。

波阻抗反演是目前应用最为广泛的储层预测手段之一，对于XIQ地区P3w薄砂体储层，常用的叠后反演方法使用受到一定的限制：以地震主频控制下的递推反演技术，反映不出有效频带中的相对高频成分，且由于子波很难提准，它受到标定、子波计算方法、子波时、空变的影响，反演结果很难准确反映出薄层信息；模型反演的关键是建立准确合理的初始模型，该区地层接触关系复杂，层位解释因人而异，沉积模式无法事先预知[1～5]，因而其反演结果很难准确反映储层分布规律。而地震属性反演和地震特征反演又比较依赖地震资料的品质、已有钻井测井资料的典型性以及地质认识的客观性[6～8]。为此，笔者引入分频的思想来进行薄砂层的反演识别，来自薄层的反射在频率域具有指示时间地层厚度的特征性表现，这种调谐反射具有独特的频率域响应[9]；它的另外一个特点是不涉及子波提取和模型约束。

1 分频反演原理及实现过程

1.1 振幅随频率变化的关系 （AVF）

对于一个楔状模型，用不同主频的雷克子波与其褶积，得到一系列合成地震剖面，从而得到不同频率下振幅与厚度的调谐曲线 （图2）；对图2进行转换，就可以得到在不同时间厚度下振幅随频率变化的关系 （图3）。

图1 XIQ地区XIQ016井综合柱状图

图3 不同时间厚度下振幅随频率变化的关系

图2 不同频率下振幅与厚度的调谐曲线

某一地震波形是波阻抗 （Z）和时间厚度 （Δth）的函数，也就是说反演时仅根据振幅同时求解Z和Δth，即已知1个参数求解2个未知数，结果是多解的。AVF展示了一个重要规律：同一地层在不同的主频频率子波下会展现不同的振幅特征。但从图3中可以看出，AVF非常复杂，很难用一个函数表示，需要用支持向量机 （SVM）非线性映射的方法在测井和地震子波分解剖面上找到这种关系，利用AVF信息进行反演。

1.2 分频反演实现过程

分频反演的实现过程相对比较简单：①分频反演首先要对地震数据进行频谱分析，确定数据的有效频带范围，利用小波分频技术将原地震数据分成低、中、高频分频数据体。研究区有效频宽为10～60Hz，在频带范围设计滤波器：低截频10Hz，中频30Hz，高截频60Hz。②对每个频段的数据体分别提取瞬时振幅、瞬时频率、瞬时相位属性。③对分频后的地震数据体利用支持向量机方法计算出不同厚度下振幅与频率之间的关系，并将此关系引入反演，建立测井波阻抗曲线与地震波形间的非线性映射关系[10]；最终把每个分频属性作为输入，利用支持向量机已经学习好的分频体与反演体之间的映射关系，合成最终反演体[11，12]。在分频反演过程中，由于加入AVF，有效地降低了反演的自由度。

2 方法应用

图4 XIQ地区P3w不同反演方法对比剖面

XIQ地区P3w沟谷沉积的砂体储层分布具有 “泥包砂”的特征，砂泥岩特征通过波阻抗值能较好地区分出来 （图4（a））。通过分频反演后，砂体发育特征反映清楚，分辨率得到提高，砂层相对厚薄及地层接触关系清晰。图4（b）、（c）分别代表模型波阻抗反演和稀疏脉冲反演结果，由于常规反演受主频约束，虽能把砂体发育区 （阻抗值大于7000（g/cm3）· （m/s））主体反映出来，但对薄层的识别能力较差且对砂层厚度的变化反映不明显；由于在分频反演中 （图4（d））应用了有效频带宽度内的全频约束，合理地利用了相对高频成分，使得分辨率更高，反演结果能把XIQ014井5m厚的薄砂层较为清楚地刻画出来，同时清晰地反映了砂体在沟谷内沉积模式主要为填平补齐式，砂体表现为两端薄，中间较厚的特征。XIQ020井是按照分频反演预测砂层结果上钻的一口重点评价井，该井实钻结果与分频反演预测结果符合。

平面上，西泉地区P3w1砂体发育主要受到石炭系风化壳顶界的古地貌控制并环北三台凸起分布，砂体主要沉积于古沟谷内，向地层上倾方向（东面）尖灭。分频反演平面预测结果与地质认识符合 （图5）且被实钻井验证。深灰色高阻抗区域为砂体的有利发育区，面积达到了62km2。分析结果为该区滚动评价勘探提供了合理的依据并指导了下步钻井部署。

图5 XIQ地区P3w1平均分频波阻抗反演平面图

3 结 论

1）XIQ地区P3w1砂层受石炭系顶界风化壳古地貌的控制，砂层发育较薄，具有 “泥包砂”的特征，应用分频反演方法在研究区薄储层预测中取得了非常好的效果，结果较准确地反映了XIQ地区沟谷填平补齐的沉积模式以及沟谷控砂，砂体两端薄、中间厚的发育特征。

2）基于分频的反演技术能得到较原始地震数据更加丰富的信息，它克服了受地震主频控制的各类反演方法的不足，在有效频带范围内，利用小波分频技术将原地震数据分成低、中、高频分频数据体，用支持向量机方法建立起不同厚度下振幅与频率之间的关系，将此关系应用于反演过程中，能将不同厚度的储层较好地反映出来，特别适用于薄砂层的解释，研究方法对薄互层地区的储层预测有较好的借鉴意义。

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