拟声波宽带约束反演技术在储层预测中的应用——以北部湾盆地涠西南凹陷为例

张 毅,何丽娟

（中海石油＜中国〉有限公司湛江分公司，广东湛江524057）

拟声波宽带约束反演技术兴起于21世纪初，是一种以拟声波曲线作为约束条件，建立具有实际地质情况的初始模型，高分辨率，抗噪能力强的波阻抗反演方法[1]。常规的宽带约束反演技术一般采用声波测井曲线作为约束条件，然而在储集体含流体的情况下，储集体与围岩的速度差别较小，声波测井曲线难以反映岩性的变化，从而不能对储层的分布情况进行准确的预测。因此，前人寻找出了一种新的方法，将能较好的识别岩性变化的自然电位、自然伽马、电阻率等测井曲线的高频信息融合到声波测井曲线的低频信息中，称为拟声波测井曲线，使得该曲线既具有识别岩性变化的高频信息，又具备反映地层速度差异的低频信息，在陆相和海相沉积盆地中已有应用[2-4]。北部湾盆地涠西南凹陷1号断层下降盘东段流沙港组地层蕴藏大量油气资源，是重点勘探领域之一。由于该区横向上沉积相变化快，岩石组合类型多样，砂泥薄互层混杂，常规波阻抗反演方法不能满足储层预测的要求，亟需探索纵横相岩性变化大、薄互层发育条件下储层预测的新技术来降低涠西南凹陷油气勘探风险。拟声波宽带约束反演方法可以解决这类问题。为此，笔者采用拟声波宽带约束反演技术对北部湾盆地涠西南凹陷1号断层下降盘东段待钻W5-9和W5-10构造进行了储层预测，预测的储层厚度与实钻结果基本一致，相对误差小于5%，证实了拟声波宽带约束反演及时在北部湾盆地涠西南凹陷勘探目标储层预测方面的可行性。

1 拟声波宽带约束反演技术

拟声波宽带约束反演技术的核心是拟声波曲线的构建和初始模型的建立。

1.1 拟声波曲线构建方法

常用的拟声波构建方法有2种：（1）传统的统计回归法，该方法针对目的层段，在统计、回归出声波曲线与源曲线的关系模型的基础上，加入声波曲线的低频信息；（2）EPSTMReservoir反演软件中特有的Satistics-Base Generation模块[5]，利用小波多分辨率分解和信息融合技术，能将声波曲线中代表地层背景速度低频的信息与体现地层岩性变化比较敏感的非声波曲线的高频信息融合成拟声波曲线[6]。第二种方法在多个地区已有应用，效果良好，本文采用该方法获取拟声波曲线，具体实现步骤如下：

（1）标准化处理：为了尽可能消除由于不同时间、不同仪器及不同测井环境等因素对测井资料的影响，先将研究区内测井曲线采用频率折线图法进行标准化处理，主要包括声波曲线和对地层岩性变化比较敏感的自然伽马曲线；

（2）统一量纲：将自然伽马曲线转换为具有声波曲线量纲的新测井曲线；

（3）信息提取：采用小波多分辨率分解方法对原始声波曲线进行分解，提取出能够反映地层背景速度的低频信息；

（4）拟声波曲线生成：采用统计法和神经网络法对具有声波量纲的新测井曲线建立统计模型和神经网络模型，并计算与反映地层背景速度的低频信息的匹配度；之后，将匹配度高的低频信息融合至具有声波量纲的新曲线中，最终形成拟声波曲线。

1.2 宽带约束反演理论

宽带约束地震反演的基本思想是要寻找一个最佳的地球物理模型，使得该模型的响应与观测数据（地震道）的残差在最小二乘意义下达到最小[7-8]。宽带约束反演方法与以往的广义线性方法（GLI）方法有本质上的不同：首先，它是严格意义上的非线性反演；其次，在反演过程中，它受地质、测井先验知识的约束。

定义目标函数：

式中：D、F——实际地震记录和合成记录；

MI——波阻抗模型参数；

∇X——横向梯度；

WI、WC——波阻抗模型先验值以及波阻抗横向连续性的约束权系数；

‖·‖P——LP模。

在目标函数表达式中：第一项表示记录残差，即要使反演结果的模型响应(F)尽可能逼近实际记录(D)；第二项表示先验约束，即反演解不能偏离先验值太远；第三项是要保证反演结果具有一定的横向连续性，使解更合理。采用模拟退火方法解上述约束最优化问题，使得无论在勘探初期只有少量钻井，或在开发阶段有很多钻井的情况下，都可以得到稳定的反演结果。

2 实例分析

2.1 研究区地质概况

涠西南凹陷位于南海西部北部湾盆地北部坳陷东北部[9]，是在前古近系基岩上发育起来的新生代断陷盆地，具有北断南超的特点，可划分为北部隆起带、一号断裂带、二号走滑断裂带、三号断裂带、涠西南低凸起和东南斜坡带等6个构造带。坳陷以新生代沉积为主，古近系沉积受一号断层控制，沉积层序完整[10],自下而上发育古新世长流组、始新世流沙港组、渐新世涠洲组、下中新世下洋组、中中新世角尾组、上中新世灯楼角组、上新世望楼港组、更新世-全新世地层。一号断裂带为涠西南凹陷生烃总量较大的A洼，一号断层持续活动沟通烃源。

研究区位于一号断裂带中段下降盘，烃源充足，沟源断裂发育，是涠西南凹陷有利勘探潜力区。该研究区面积约40km2（图1），已发现并落实了W5-5、W5-7、W5-9、5-10、W6-1、W6-1W和W6-1S构造等多个有利目标，主要目的层为中始新世流沙港组二段扇三角洲、冲积扇砂岩和上始新世流沙港组一段扇三角洲砂岩、水下扇浊积砂。W5-5、W5-7、W6-1、W6-1W和W6-1S构造均有钻探探井，分别为W5-5-1、W5-7-1、W6-1-1、W6-1-2、W6-1-3、W6-1W-1和W6-1S-1，除W5-5-1井为干井以外，其他6口井均为油井（图1）。

2.2 拟声波宽带约束反演有效性验证

研究区内，W5-7-1在主要目的层流沙港组一段钻遇2套水下扇浊积砂，为L1X_Sand1砂体和L1X_Sand2砂体（图2），厚度分别为142m和23.6m。以W5-7-1、W5-5-1、W6-1S-1、W6-1W-1、W6-1-1、W6-1-2和W6-1-3井的拟声波曲线作为约束条件建立反演初始模型，采用宽带约束反演对已钻W5-7构造进行储层预测，对比预测结果与实钻录井岩性数据，证明拟声波宽带约束反演技术的有效性，并总结出划分储层发育区的波阻抗经验值，以此预测W5-9和W5-10构造的储层厚度。

图1 研究区井点位置图

为验证拟声波宽带约束反演技术在研究区内应用效果的有效性，采用实钻W5-7-1、W5-5-1、W6-1S-1、W6-1W-1、W6-1-1、W6-1-2和W6-1-3井作为约束条件进行初始模型建立及宽带约束反演。在建立初始模型和进行反演之前，对实钻W5-7-1进行岩石物理分析。分析发现，砂岩具有低速、低阻抗特征，粉砂岩粒级以上砂岩的波阻抗值范围为8016～11066g/cm3·m/s，以此作为砂岩厚度追踪解释的门槛值。图2为以W5-7-1井砂岩波阻抗为门槛值，在拟声波反演体上获取的岩性解释剖面（图2），图中可知，W5-7构造流一段下层序L1X_Sand2砂岩边界清晰可见（图2中黑色箭头处），有利于岩性解释。闭合解释扩展至全区，提取流一段下层序L1X_Sand2砂岩厚度预测图，得出井点处砂岩厚度为24.4m。同时，以W5-7-1井砂岩波阻抗为门槛值在原始声波反演体进行岩性，并提取流一段下层序L1X_Sand2砂岩厚度。对比分析发现，拟声波波阻抗反演预测结果与实钻井基本一致，预测误差小于1m；而采用原始声波曲线作为约束条件的波阻抗反演的预测结果误差相对较大，相对误差大于5%，不能满足砂岩厚度预测的精度要求（表1）。

2.3 目标区储层预测

图2 W5-7-1井流一段下部砂岩解释剖面

研究区内已发现的W5-7、W5-9和W5-10构造均为发育在一号断裂带下降盘上始新世流一段的陡坡扇，沉积环境相似，均为湖相，且构造类型均为鼻状构造圈闭。其中，W5-7构造已证实成藏，由此推测W5-9和W5-10构造成藏可能性较大。

以 W5-7-1、W5-5-1、W6-1S-1、W6-1W-1、W6-1-1、W6-1-2和W6-1-3井拟声波曲线作为约束条件，采用宽带约束反演对W5-9和W5-10构造进行储层预测。从过W5-9和W5-10构造的反演剖面中可以看出（图3），该构造低阻抗特征明显，与围岩之间的边界清晰，纵向上分辨率较高。由于W5-9、W5-10构造与W5-7构造沉积环境和沉积背景相似，且相隔较近，推测两者物性相似，以W5-7-1井拟声波波阻抗门槛值8016～11066g/cm3·m/s为岩性分界点提取流一段下部砂岩的深度厚度图（图5），并结合图4优选出探井W-5-9-1井和W5-10-1井（图4），预测这2个井点处上始新世流沙港组一段下层序砂岩L1X_Sand1的厚度分别为145m和115m。

表1 W5-7-1流一段下层序L1X_Sand2砂岩厚度预测误差统计表

图3 过W5-7、W5-9和W5-10构造波阻抗剖面

图4 W5-9和W5-10构造流一段下层序L1X_Sand1砂岩深度厚度图

钻探结果表明，W5-9和W5-10构造均为被一号断层封堵的鼻状构造圈闭，其中，W5-9-1井在上始新世流沙港组一段下层序钻遇水下扇，沉积微相为水道砂，岩性主要以钙质中砂岩、粗砂岩和钙质粗砂岩为主，井点处砂岩厚度为150m，与预测砂岩厚度基本一致，相对误差为3.33%；W5-10-1井在上始新世流沙港组一段下层序钻遇浊积砂体，岩性以泥质粉砂岩、钙质粉砂岩和泥灰岩为主，井点处砂岩厚度为110m，与预测砂岩厚度基本一致，相对误差为4.54%。由此表明，基于拟声波曲线的宽带约束反演技术在W5-9和W5-10构造的储层预测中具有可行性。

3 结论与认识

（1）拟声波宽带约束反演技术在北部湾盆地涠西南凹陷1号断层下降盘东段已成藏的W5-7构造储层预测中的应用，验证了该方法在A研究区内应用效果的有效性，并总结出了该区内储层发育区的波阻抗经验值。

（2）拟声波宽带约束反演技术对研究区内W5-9和W5-10构造储层的成功预测，证明了该技术在北部湾盆地涠西南凹陷勘探目标储层预测方面具有较高的可行性。

（3）拟声波宽带约束反演在北部湾盆地涠西南凹陷的应用为初步探讨，在其他区域、不同沉积环境的可行性有待进一步的研究。

参考文献：

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