埕岛东斜坡带约束稀疏脉冲波阻抗反演及应用效果

齐陆宁，王学军

(1.中国石化胜利油田分公司海洋采油厂，山东东营 257237；2.中国石化胜利油田分公司地质科学研究院)

埕岛东斜坡带区域构造上位于埕宁隆起带埕北低凸起东部，是埕北低凸起向生油凹陷——渤中凹陷延伸的斜坡部分，为前古近系潜山上发育起来的披覆构造，周围凹陷众多、油源充足，成藏条件非常有利。

埕岛东斜坡带东营组在构造坡折带之下的沟谷内发育了大量的低位域砂体，具有较大的油气资源前景。但目前仍有两个问题：①由于河道砂体在地震剖面上的反射不明显，难以识别追踪，小断层和岩性在三维地震解释上具有多解性，常规处理技术满足不了对岩性油藏及小幅度构造研究的要求，难以进行精细的描述；②由于东营组及沙一段的单层砂体厚度大多数较薄，而且砂泥岩速度差别较小[1-2]，一般的地震反演难以分辨这些相对较薄的砂体以及砂泥速度差别较小的砂体。

1 约束稀疏脉冲波阻抗反演技术

1.1 约束稀疏脉冲波阻抗反演原理

稀疏脉冲反演是基于脉冲反褶积基础上的递推反演方法，其基本假设是地层的强反射系数是稀疏分布的[3-5]。稀疏脉冲反演主要包括三个过程：一是通过最大似然反褶积求得一个具有稀疏特性的反射系数序列；二是通过最大似然反演导出宽带波阻抗；三是通过道合并得到一个全频带的绝对波阻抗[6]。约束稀疏脉冲反演方法在勘探程度较低的探区和勘探程度较高的开发区都能取得比较好的效果[7-8]，其优点是能够获得宽频带的反射系数，较好地解决地震反演的多解性问题[9-10]，较好地分辨大的砂层组，反映砂层组的宏观分布规律，从而使反演结果更趋于真实。

1.2 约束稀疏脉冲波阻抗反演算法

约束稀疏脉冲反演建立在一个趋势约束的脉冲反演算法上，具体做法是从地震道中根据稀疏原则抽取反射系数，与子波褶积后生成合成地震记录，利用合成地震记录与原始地震道的残差修改反射系数，得到新的更密一些的反射系数序列，再做合成记录。在迭代过程中，用测井声阻抗或速度谱拟合的阻抗趋势线和在趋势线两边定义的两条约束线作为约束，来控制阻抗的变化范围，减少反演的多解性，最终得到相对波阻抗[11-12]。

1.3 埕岛东斜坡带反演难点及对策

埕岛东斜坡地区三维地震资料品质一般，河道砂体在地震剖面上的反射不明显，满足不了对岩性油藏及小幅度构造研究的要求，主要存在以下两个难点：①东斜坡地区构造以简单的单斜为主，构造幅度小，断层不发育，油藏类型以岩性、构造岩性等隐蔽性油藏为主，利用常规地震进行精细的油藏描述难度大；②砂体厚度大多较薄，多数在10 m以下，有的砂体厚度只有1～2 m，而且砂泥岩速度差别较小，因此该区的储层预测难度较大。

根据以上分析，埕岛东斜坡带约束稀疏脉冲波阻抗反演特色就是在于约束，是以测井声波阻抗为骨架，在地震资料层位解释结果产生的地质模型内对工区内的所有穿越此模型的探井的波阻抗的动态变化范围进行内插外推，从而确定出各个待反演地震道各采样点上的波阻抗动态范围，约束条件给定的越合理，反演的结果也越可靠[13-14]。

2 约束稀疏脉冲反演处理

2.1 子波估算和综合标定

反演处理中，子波估算与单井合成地震记录的制作是一个循环反馈过程[15-16]。首先根据地震资料的频谱分析合成主频为30 Hz的理论雷克子波，在东营组地层反射速度的控制下，与测井曲线生成合成地震记录，选择合适的时窗，进行地震道子波提取，产生新的合成地震记录，调节时深关系曲线，使合成地震记录逐步逼近实际地震道；重复上述过程，直至获得与地震记录达到最佳匹配的合成记录。

经过几轮估算，最终得到一个正极性、50 Hz以下基本为常相位、主频在15～35 Hz的子波，与井旁地震道的频率范围较为吻合。从最终的标定成果可以看出，全区的时深关系比较一致(图1)。

图1 合成记录标定结果

2.2 反演参数的调整

使用约束稀疏脉冲反演模块对埕岛东斜坡的三维地震资料进行反演处理，在一个快速的趋势约束的脉冲算法上，声阻抗趋势由解释层位和井控制，获得低频分量估计。利用前面提取的子波和所有参与反演的井得到的低频分量，调整质量控制参数进行约束脉冲反演。选择若干过井剖面，对目标层段进行了大量、反复的试验，确定了适合目标层段的反演参数，特别是对λ值的估算，经过多次的试验，确定了较为合适的λ值为12。当λ值取12时，相对波阻抗数据体的信噪比、与测井数据的相关系数及反射系数的差都在较为理想的位置趋于稳定，而波阻抗数据体与地震数据体的误差在一个较低的位置趋于稳定，经过多次反复的反演处理，使反演数据体的精度达到最佳(图2)。

2.3 低频高频分量的补充

约束稀疏脉冲反演得到的波阻抗数据体相对缺乏低频分量，尤其是10 Hz以下的低频分量，需要做低频补偿。将前面生成的含有丰富低频信息的初始波阻抗数据体与其做匹配滤波合并，补偿其缺乏的频率成分。经过低频补偿的波阻抗剖面由于其低频成分得到有效地加强，剖面的层次感明显高于相对波阻抗剖面，更有利于砂体识别[17-19]。

图2 反演参数λ值的选择

经过对相对波阻抗数据体低频分量的有效补充，所得到的中低频波阻抗反演数据体的质量有所提高，但此时测井资料高频成分还没有得到有效地利用，分辨率还不能满足描述储层的需要，需要进一步提高数据体的频带宽度，尤其是对高频成分的补充(图3)。

图3 高频分量补充频率分布范围

经过反复试验，最终将初始波阻抗数据体的55 Hz以上频带内的部分信息补充到前面的中低频波阻抗反演数据体中，得到了既包含丰富的地震中频信息又有较高频率的绝对波阻抗数据体，剖面质量有明显改善，目标层段的特征比较清楚，分辨率有明显的提高，最终处理出符合要求的三维波阻抗反演数据体。

3 反演效果及储层评价

3.1 反演效果评价

经过反演处理，地震资料的分辨率有了明显的提高，由反演剖面叠合地震剖面的叠合可以分辨多套常规地震没有反射特征的砂体(图4)。砂岩在反演剖面上的响应较好，纵向分辨率较高，横向变化清楚，能够有效分辨厚度在5 m左右的砂体，实现了对砂岩进行清晰的识别和准确的追踪。

图4 过埕北810井反演剖面与地震剖面叠合

3.2 反演与实钻结果对比

通过已钻井的自然电位曲线与反演剖面的对比统计，两者相关性较高，已钻井5 m以上的砂体在反演剖面上都能够得到反映，反演剖面的平均吻合率在80%以上。

通过新钻井对反演结果验证，埕北810井2 942.3～2 950.4 m油层、2 639.3～2 644.2 m水层都在反演剖面上得到良好反映(图5)。可见约束稀疏脉冲波阻抗反演符合埕岛油田地质情况，反演取得了良好效果。

图5 埕北古4井反演预测砂体

3.3 有利储层预测分析

根据反演成果，埕岛东斜坡带有利储层是多期水下扇沉积砂体，成藏模式为旁生侧储，油源主要来自北东方向的渤中凹陷，油气以沿古近系底部不整合面的侧向运移为主，遇断层沿断层向上运移聚集成藏。斜坡上形成的滑塌浊积扇及水下扇等砂体离油源近，又位于油气运移通道上，其上有高位体系域的厚泥岩遮挡作为盖层，因此具有良好的生储盖配置关系，容易形成岩性油气藏。

根据储层描述原则，埕岛东斜坡地区有五个油气成藏有利地区：埕北古4块、胜海8块、埕北32-324块、埕北8块和埕北802-胜海10块。通过对储层稀疏脉冲波阻抗反演，对描述完的砂体进行储量估算，共预测有利含油气面积约20.0 km2，预测石油地质储量2 400×104t。

4 结论

在埕岛东斜坡地区储层预测过程中，采用了约束稀疏脉冲波阻抗反演，取得以下结论与认识：

(1)约束稀疏脉冲反演建立在一个快速的趋势约束的脉冲算法上，声阻抗趋势由解释层位和井控制，确定合适目标层段的反演参数，需要多次的反复的处理。

(2)为克服约束稀疏脉冲反演得到的波阻抗数据体中的低频分量，提高反演结果的分辨率，将内插得到的阻抗体的高频部分与绝对波阻抗数据合并，得到全频带的绝对阻抗数据。

(3)通过对埕岛东斜坡储层进行稀疏脉冲波阻抗反演，对描述完的砂体后做了初步的储量估算，共预测有利含油气面积约20.0 km2，预测石油地质储量2 400×104t。

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