密井网条件下地质统计学反演初始模型的构建及其对反演结果的影响——以大庆长垣油田密井间开发区为例

张秀丽

(中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆 163712)



密井网条件下地质统计学反演初始模型的构建及其对反演结果的影响
——以大庆长垣油田密井间开发区为例

张秀丽

(中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆 163712)

在断层附近区域，不加入断层信息的简化初始模型对地震反演结果的预测精度差，不能准确刻画砂体的分布规律。以大庆长垣油田密井网开发区为例，利用井震结合的方法构建了高精度的层位模型和构造模型，建立加入准确构造信息的反演初始模型，并在该初始模型约束下进行地质统计学反演，对比了不同初始模型约束下的地震反演结果及精度。研究结果表明，加入断层信息的初始模型能够有效地提高地质统计学反演的砂岩预测精度，厚度为3 m以上砂岩的预测符合率可提高约7%，厚度为1～3 m砂岩的预测符合率可提高约11%，厚度为1 m以下砂岩的预测符合率可提高约12%。

大庆长垣油田；初始模型；地震反演；储层预测；密井网

地震反演是利用地震信息进行砂体预测的主要方法之一[1-2]。在地震反演时，建立合理、准确的初始模型，可以提高储层砂体的预测精度[3-4]。但在实际应用过程中，由于地质建模软件与地震反演软件的不兼容性，单独应用地震反演软件建立断层构架模型过程繁琐及复杂的断层交切关系调整难度大等原因，常规地震反演的初始模型构建过程中通常不加入断层信息。为了简化地震反演构造模型构建流程，在构造解释过程中，断点处解释层位时往往采用简单的拉平技术[5-6]，这会导致研究区断层比较发育区域，地震反演预测的砂体分布规律与实际砂体分布情况差别较大。因此，如何构建一个合理的加入准确构造信息的初始模型是地震反演过程中亟待解决的关键问题。本文以大庆长垣油田密井网开发区为例，通过井震结合进行层位追踪和断层识别，建立加入准确构造信息的初始模型，并在该初始模型约束下进行地质统计学反演，对比了不同初始模型约束下的地震反演结果及精度。

1 初始模型构建的关键过程

1.1 密井网条件下高精度层位模型的构建

1.1.1 基本思路

高精度的层位模型是地震反演初始模型构建的基础，直接决定地震反演的精度。以薄互层砂体为主的油田，垂向大尺度(油层组级)地震反演不能满足油田开发中后期的需求，必须开展垂向小尺度(小层级或单砂体级)地震反演研究，如何构建高精度的层位模型显得尤为重要。但在复杂的地质体结构条件下，由于原始样本点不足和离散性等特征，数据拟合过程具有明显的随机性，较难构建出高精度的层位模型。离散光滑插值方法(Discrete Smooth Interpolation，简称DSI)是一种高精度三维地质曲面构建方法[7-8]，能够保证相邻数据间的平滑过渡，且在设定相关约束条件下，可以实现地质等值线在投影平面上的几何连续，有效地将离散性数据通过数据拟合手段转化为“连续性”数据。在密井网条件下高精度层位模型构建过程中，将钻井分层当作一系列离散数据，地震解释层面作为建立最终层位模型的趋势约束条件，最终得到忠实于井点分层数据且井间保留地震解释层面趋势的构造层面。

1.1.2 具体实现过程

(1)在地震剖面上自动追踪目的层附近可识别的地震解释层面，并通过地震合成记录等方式，实现钻井分层与地震分层一致(图1)；

图1 离散光滑插值方法构建高精度层位模型示意图

(2)计算出已知井点分层A、B、C、D到已知地震层面的距离d1、d2、d3、d4；

(3)采用“井点分层引导、地震层位约束”的方法，在已知地震层面范围内进行多点运算，得到地震层面范围内任意位置处的距离di；

(4)将距离di加到已知地震层面，得到一系列距离已知地震层位为di的离散数据点(地震采样间隔10 m × 10 m)；

(5)采用距离反加权或克里格方法将一系列离散数据点进行插值，即得到井震高精度的层位模型。

图2是利用DSI方法构建的密井网条件下高精度层位模型图。由图可见，井点分层与井震结合解释层位匹配性好(在井点处与井点分层符合，井间符合地震的趋势)，精度远高于常规的地震解释方法(可达小层级或单砂体级)。

图2 井震结合层位解释地震剖面

1.2 井震结合断层构造模型的构建

断层构造模型是地震反演初始模型构建过程中另一重要部分，其精度直接影响地震反演精度。通过分析研究区钻遇断层在实际地震资料中的反射特征发现, 垂直断距超过10 m 的断层地震响应明显，波组错断特征清楚, 断层的空间展布特征均已落实, 但小断距断层识别难度很大。因此，本次研究利用密井网开发区井断点数据库完善的条件，采用井断点引导的方法提高小断层解释精度[9-13]。具体思路：

(1)井断点数据层位化处理：将断点数据作为单井分层数据输入地震解释系统，以标志层方法进行井震标定，将深度域断点数据转化为时间域数据；

(2)断层倾向、位置及走向的确定：利用地震剖面、相干体剖面、蚂蚁体剖面并结合时间域的井断点数据在纵向确定断层的倾向和位置，并通过相干体的时间切片和沿层切片确定断层走向；

(3)断层交切关系处理：采用设置断面的主副关系，自动处理与人机交互相结合的方式实现断层交切关系处理。

2 反演初始模型的建立

地质统计学反演初始模型的建立过程中，重点考虑断层与断层、断层与层位的交切处理，特别是断层与层位的交切关系的准确厘定。首先，应用井震结合层位数据作为趋势约束构造层面，设置各层面之间的关系，并将井震结合得到的断层数据加入到模型中；其次，对断层两侧的地层层面进行三角法插值处理，将地层层面向外拓展，使之与断层面相交；然后根据地层面与断层面的交线、地层层面、断层面建造出封闭的实体模型。最终，获得既忠实于原始井点数据，又保留井间地震解释层面的高精度时间域初始(构造)模型(图3)，网格精度可达10 m×10 m×0.2 m。

3 地质统计学反演及结果分析

3.1 地质统计学反演基本思路

地质统计学反演是以地质统计学为基础，结合地质学、沉积学等学科的知识，根据岩心分析、测井解释、地震勘探、生产动态及露头观测等多种已知数据，对沉积相单元、岩相组合或具体的流动单元的空间分布以及物性参数在空间的变化进行模拟，从而产生一系列等概率的储层一维或多维成像，或称等概率实现。其基本思路为：通过测井资料质控和储层岩石物理分析得到纵波阻抗与储层岩性的关系，了解目标区储层展布特征，将测井与三维地震资料有机结合，采用序贯高斯模拟算法，以上述建立的加入断层信息的初始模型为控制，从井点出发求取子波和纵、横向变差函数，以及岩性比例、地震信噪比等参数，通过正演获得的地震合成资料与实际地震数据不断逼近，最终的数据体是地震反演结果。加入断层信息的初始模型在地震反演中起到了两个方面的作用：一是为反演提供了三维地质框架；二是通过初始模型约束，限定层位格架。

3.2 反演结果分析

从两种初始模型条件下的地震反演结果看(图4)，无断层区域的地震反演结果具有相似特征，但在断层附近的地震反演结果则差异较大。简化初始模型约束地震反演预测的砂岩分布特征在断层附近表现为连通的(或杂乱的)特征(图4a)，这主要是受到断点处层位拉平解释的影响，这种预测结果导致地震反演预测的砂岩展布与实际的砂岩分布有偏差，不符合实际地质模型。而加入了断层信息的初始模型约束地震反演预测的砂岩分布特征则更为合理，断层两侧的同层砂岩呈现错断特征，符合实际的地质模型(图4b)。

图3 加入断层信息的初始模型

通过断层两侧的“后验井”的检验，在断层附近区域，加入断层信息的初始模型约束地震反演预测的砂岩分布与实际钻井的砂岩分布吻合较好(图5)。厚度为3 m以上砂岩在反演剖面上预测符合率达到91%(简化初始模型预测符合率约为84%)，厚度为1～3 m砂岩在反演剖面上预测符合率为83%(简化初始模型预测符合率约为72%)，厚度为1 m以下砂岩在反演剖面上预测符合率约为70%(简化初始模型预测符合率约为58%)。由此可见，加入断层信息的初始模型能够有效地提高地质统计学反演的砂岩预测精度，增强断层两侧砂岩描述细节，更清晰地揭示断层附近砂岩的发育特征和叠置模式，为断层附近区域储层砂体精细刻画提供了重要依据。

图4 不同初始模型约束下的地震反演砂岩概率剖面

4 结论

(1)采用离散光滑插值方法和井断点引导的小断层识别方法能够较有效地建立高精度层位模型和断层构造模型，将二者结合，可正确处理断层与断层、断层与层位的交切关系，建立了既忠实于原始井点数据，井间也保留了地震解释层面的高精度时间域初始模型，网格精度可达10 m×10 m×0.2 m。

(2)与简化初始模型相比，加入断层信息的初始模型能够有效地提高地质统计学反演的砂岩预测精度，厚度为3 m以上砂岩的预测符合率可提高约7%，厚度为1～3 m砂岩的预测符合率可提高约11%，厚度为1 m以下砂岩的预测符合率可提高约12%。

图5 加入断层信息的初始模型约束地震反演砂岩概率剖面

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编辑：赵川喜

1673-8217(2016)06-0036-04

2016-04-18

张秀丽，硕士，工程师，1979年生，2007年毕业于大庆石油学院地球探测与信息技术专业，现从事油田开发地震与储层预测等研究。

国家自然科学基金“油水分布复杂区单一圈闭控藏模式研究”(41202102)项目资助。

TE313.319

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