声波曲线重构技术在储层预测中的应用

朱国军

(中国地震局 地球物理勘探中心，郑州 450002)

声波曲线重构技术在储层预测中的应用

朱国军

(中国地震局 地球物理勘探中心，郑州 450002)

在储层预测研究中，当储层与泥岩波阻抗差异不明显时，常规地震反演方法不能有效预测储层，无法满足精细储层预测的要求。针对南海M油田储层预测实例，通过分析测井曲线储层识别能力，优选了对岩性识别能力较好的密度曲线，以岩石物理学理论为指导将密度曲线重构成声波曲线，提高了声波曲线的岩性敏感度。反演结果表明，重构声波反演方法在岩性识别能力、储层预测精度上有较大提高，能够满足油田精细开发的要求。

曲线重构； 测井约束反演； 储层预测； Gardner公式

0 引言

地震反演技术是储层预测的核心技术之一[1]，如何充分利用各种测井曲线提高地震反演结果的分辨率和精度，一直是油气勘探开发研究的重点方向，在地震地质标定和波阻抗反演中声波测井曲线起着非常重要的作用。然而，受井内环境、地层压实等多种因素地影响，有时声波曲线不能很好地反映地层岩性变化，造成测井曲线与地震剖面匹配较差，波阻抗反演结果不能有效地区分岩性、预测储层分布的情况。同时，有些测井曲线受外界因素影响较小，对岩性的识别能力较高(如自然电位、自然伽马、密度等曲线)，但是这些曲线不能直接用于地震反演、预测储层。特征曲线重构技术[2]是针对这一特定地质情况，以岩石物理理论为基础，将对岩性响应明显的测井曲线重构成与声波曲线具有相同量纲的曲线，使其既能反映地下介质的速度和波阻抗特征，又能体现地下岩性的差异，从而建立起储层特征与地震资料间更直接的关系。曲线重构技术经过多年地发展，在油气储层预测、构造找煤等领域发挥着越来越重要的作用，已经成为提高储层预测精度的常用方法[3-5]。

声波曲线重构是将常规测井曲线中对岩性识别能力较强的曲线，通过数学工具拟合声波曲线，使之与声波曲线建立相关性。重构声波曲线将反映地层岩性变化的非声波曲线信息融合到声波曲线中，约束反演过程，提高了反演结果的准确性和分辨率[6-7]。常用的重构技术有4种[8-9]：①常规测井曲线的曲线校正，该方法仅对声波曲线受干扰的异常值进行校正；②经验公式或统计拟合，该方法采用经验公式进行声波曲线的计算，或者根据两曲线交汇图拟合曲线关系求取声波曲线(如Gardner公式用密度求取声波曲线、Faust公式用电阻率求取声波曲线等)；③信息统计加权，该方法将自然伽马、自然电位、密度、电阻率等曲线按给定的权值加入到声波曲线中，以突出重构声波曲线的岩性反应；④基于小波变换的重构技术，将多种测井数据进行标准化处理后进行小波变化，按分辨率的大小对不同频段进行区域特征选择，最后反变换求取重构声波曲线。

不同地区地质资料有很大差异，因此重构曲线的选取方法需要根据研究区实际情况判断。通过对研究区实际测井资料分析认为，密度曲线能够较好地识别研究区储层与泥岩层，并且与声波曲线具有较好相关性。为了提高重构曲线的岩性识别能力，笔者采用Gardner经验公式，将密度曲线重构成声波曲线。反演结果表明，该方法能够提高反演结果的岩性识别能力和储层预测精度。

1 声波曲线的重构

1.1 研究区概况

研究区位于古珠江入海口的M油田，区内物源充足，地层沉积平稳，构造呈NE-SW向。前期勘探认为该区域是一个富生烃洼陷，油源充足，主要目的层段具有较好的储盖组合，区内探井钻遇多套油层证实了M油田具有良好的勘探开发前景。研究发现，研究区声波曲线不能很好地反映岩性变化，储层预测困难较大，为了提高储层预测精度,需要重构声波测井曲线。

1.2 测井曲线标准化

受泥浆、地层压力、温度等不同地质条件地影响，不同测量仪器的型号、刻度、操作方法不一致及不同测量时间等原因地影响，测井曲线有一定程度的不一致性，严重影响测井解释和地震反演结果。因此，必须选取一个标准层位对测井曲线进行环境校正、归一化及标准化处理，使研究区不同曲线采用相同的解释标准[10]。

1.3 测井曲线敏感性分析

研究区目的层主要岩性为砂岩和泥岩，测井资料综合解释结果为砂岩储集层(油层、油水同层、含油水层、水层、干层)和泥岩层。

图1 (a)的声波曲线分布范围在200 μs/m ～400 μs/m之间，无法有效区分岩性；由图1(a)可以看出,伽马曲线岩性识别能力较强，当伽马值gr<90 gAPI时基本为砂岩，伽马值gr>90 gAPI时基本为泥岩。由图1(b)可以看，出密度曲线基本能识别岩性，当密度<2.35 g/cm3时主要是砂岩，密度>2.35 g/cm3时主要是泥岩。由图1(c)可以看出，由于声波曲线无法明显区分岩性，波阻抗曲线也无法区分岩性；由图1(d)可以看出,两曲线具有较好的正相关。

综上分析，声波曲线和波阻抗曲线不能够有效地识别砂岩储集层和泥岩层，伽马曲线和密度曲线则能够较好地识别储层，整体表现为砂岩区低伽马、低密度，泥岩区表现为高伽马、高密度；声波曲线与密度曲线具有较好的正相关性、与伽马曲线无明显相关性。因此，为提高声波曲线的岩性识别能力，认为本研究区采用识别岩性较好的密度曲线重构声波曲线,具有较好的可行性。

图1 测井曲线交汇图Fig.1 Intersection graph of well logging curve(a)声波曲线与伽马曲线交汇图；(b)密度曲线与伽马曲线交汇图； (c)波阻抗曲线与伽马曲线交汇图；(d)声波曲线与密度曲线交汇图

1.4 声波曲线的重构

研究区测井曲线敏感性分析认为，密度曲线能够较清楚地反映目的层岩性特征，且与声波时差曲线具有正相关性，因此，采用密度曲线重构。参与声波曲线重构的曲线只有密度曲线，结合常用曲线重构技术[9]，笔者选取岩石物理中的经典Gardner公式[11-13]求取重构声波曲线，Gardner公式为式(1)。

(1)

式中：ρ为地层岩石密度(g/cm3)；Vp是地层纵波速度(m/s)；α、β为地层特征参数，其默认值α=0.31、β=0.25。式(1)可以推导出纵波速度求取公式为式(2)。

Vp=(ρ/α)-β

(2)

对比图1(a)和图2(a)可以看出，密度重构的声波曲线具有了密度曲线的特征，重构曲线明显提高了对岩性地识别能力；对比图1(c)和图2(b)可以看出，重构声波曲线求取的波阻抗曲线能够较好地区分砂岩储集层和泥岩层。从图2上可以看出：砂岩储集层的重构波阻抗值基本小于7 800g/cm3·m/s、伽马值小于90gAPI，反之为泥岩层。因此，用重构声波曲线进行约束反演，反演结果可以有效识别岩性，能够提高储层预测精度。

图2 重构曲线与伽马曲线交汇图Fig.2 Intersection graph of reconstructed curve and gamma curve(a)重构声波曲线与伽马曲线交汇图；(b) 重构波阻抗曲线与伽马曲线交汇图

1.5 重构曲线合成地震记录标定

合成地震记录标定是连接地震资料和钻井资料的桥梁，通过标定可以赋予地震同相轴相应的地质含义。图3是重构声波曲线合成地震记录标定，从图3上可以看出，合成地震记录与井旁地震道有较好的对应性，证明重构声波曲线的合成地震记录能够较好反映地下反射波波组特征，可用于地震反演约束反演结果，使反演结果较好地反映储层分布情况，提高反演结果的储层识别能力。

图3 合成地震记录的标定Fig.3 The calibration of synthetic seismogram

2 重构曲线测井约束反演

测井曲线约束地震反演是基于模型的测井约束反演方法，以测井波阻抗数据为基础，以地震解释层位和断层为控制条件，以井点为基础向外推构建原始波阻抗模型。在模型约束反演过程中，通过反复迭代修正波阻抗模型参数，直到模型合成的地震记录与实际地震资料匹配最佳[14]，此时的波阻抗模型即为测井约束反演结果。重构声波曲线约束反演最大优点是以已知地质和测井资料为约束，拓宽了反演波阻抗资料的纵向分辨率，为反演提供了一个合理的初始波阻抗模型，能够减少反演结果的多解性，从而提高储层预测的准确度和精度。

图4 过A、B井的连井反演剖面Fig.4 The well inversion profile of well A and B

图4是用重构声波曲线进行测井约束地震反演的连井剖面，A、B两井均参与反演。根据图2分析结果可知，波阻抗值<7 800g/cm3·m/s时主要是砂岩储集层；波阻抗值>7 800g/cm3·m/s主要是泥岩层。连井反演剖面与井上岩性解释结果吻合度很高，10m以上岩层与测井解释结果基本吻合，2m～5m岩层基本能够识别，与测井解释结果吻合度达80 %。

重构声波曲线约束地震反演方法是基于模型的反演，受测井资料纵向高分辨率的约束，反演结果的准确率和纵向分辨率有了明显提高，能够识别小于5m的薄层砂岩，而且储层的横向连续性十分清楚，有利于砂体的横向追踪和预测，能够满足储层精细预测的要求。

3 储层预测

重构波阻抗砂岩储集层与泥岩层的门槛值约为7 800g/cm3·m/s，用构造解释层位及波阻抗门槛值控制，可以追踪出反演波阻抗体沿构造解释层的砂岩展布范围、砂岩顶底部构造深度，从而计算出砂体厚度[15]，预测研究区砂体发育及有利储集空间分布情况。图5是某砂层砂体预测展布图，从图5可以看出，研究区东南区域砂体发育、西北区域砂体不发育，结合砂体顶部构造等值线可以进一步预测有利储集区的含油气性，为指导油气藏地精细开发提供借鉴。

4 结论

在实际地震勘探中，声波曲线不能较好地反映岩性变化，为提高波阻抗反演结果的分辨率和准确性，可采用声波曲线重构方法。

1)南海M油田密度曲线对岩性响应敏感、与声波曲线正相关，密度曲线重构的声波曲线提高了岩性识别能力。

2)重构声波曲线反演结果与井震资料吻合度好，突破了传统地震资料的分辨率，提高了储层预测的精度。

3)重构声波约束反演结果岩性边界清晰、连续性好，有利于砂体的横向追踪和预测，在实际储层预测中具有一定的实用性。

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Application of acoustic curve reconstruction in reservoir prediction

ZHU Guojun

(Geophysical Exploration Center,China Earthquake Adminstration,Zhengzhou 450002,China)

In reservoir prediction, it is difficult to predict reservoir effectively by using common seismic inversion methods to meet the fine reservoir prediction，becuase the wave impedance can not identify lithology. Aiming at the reservoir prediction of M oilfield in the south China sea, it can identify lithology through the analysis of reservoir identification ability of well logging curve，with well selection of the density curve. The sensitivity of lithology can be improved based on the theory of rock physics, reconstructed longitudinal wave curve with density curve. The inversion results show that the reconstruction inversion method greatly improves prediction accuracy in lithology identification and reservoir prediction, and it meets the demand of the fine development of oil field.

curve reconstruction; logging constrained inversion; reservoir prediction; gardner formula

2016-06-13 改回日期：2016-12-22

朱国军(1988-)，男，硕士，从事地震资料的采集与解释，E-mail：zgj0124@126.com。

1001-1749(2017)03-0383-05

P 631.4

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2017.03.14