曲线重构技术在煤系地层地震反演中的应用

杨爽 霍晗勇 董旭光

摘 要： 地震反演是了解工区地质构造的有力手段之一，然而当实际井曲线的信息不足以支撑地震反演对于波阻抗差异的要求时，就需要曲线重构来改善储层预测的误差，提高储层与围岩之间的物性差异，使砂体展布更加直观可靠。而改善后的地震反演结果可以更好的识别地层的岩性变化、煤体物性差异，这对于煤层气勘探有着不容忽视的重要意义。

关键词： 储层预测;地震反演;曲线重构;小波分解

【中图分类号】P631.44 【文献标识码】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.34.159

1 引言

在煤层气勘探中，煤层既是储集层又是生气层，煤层的顶底板岩性对于煤层气的储集具有重要意义。通常我们对于三维地震数据均是利用反演来寻找储层，但是对于煤层来说储层和围岩的实测曲线差异不大，有部分重叠区域，无法直接利用波阻抗数据体进行储层的精细预测。因此，本文中提出了利用曲线重构技术改善波阻抗反演结果，使其能够更加准确地识别出煤储层以及其他相应的岩性类型。

2 方法

2.1 曲线重构的基本原理

常规的曲线重构方法主要有两种：一种是通过经验公式计算波阻抗曲线，例如Faust公式、Archie公式、Gardner公式等;另一种是通过数理统计和回归，利用交汇分析特征曲线与实际波阻抗曲线之间的线性关系，将特征曲线映射到波阻抗曲线上。相较于前者，后者得到的波阻抗数据体灵活性更强，更加接近真实地层情况，通过对自然电位、自然伽马、密度曲线的特征分析，对波阻抗曲线进行重构，可以给该曲线附上更多的岩性以及物性信息，在一定程度上引入了地层岩性含油性属性，即为反演提供了先验信息。首先通过交汇图分析找到对于岩性最为敏感的特征曲线;将特征曲线与已有的波阻抗曲线融合，形成具有与原波阻抗曲线有相同变化趋势的新曲线;将新曲线中的高频信息利用小波分解提取出来;最后将这些高频信息与原始波阻抗数据体相融合，形成最终的数据体。此时该数据体即可以反映波阻抗的变化，又包含有反映岩性差异的特征，除了可以保证忠于原始数据，又进一步融合了储层岩性物性等测井信息。

2.2 测井曲线标准化

本次试验全部采用数字测井，由于工区内并不存在大的断层以及特殊的地质构造，因此地层沉积较稳定，自然伽马曲线中包含着大量的沉积信息。自然伽马曲线不仅可以揭示岩性粒度变化，还可以精细描述沉积微相特征。目的层变质程度较低，相对于围岩来说，煤层具有低密度、中高电阻率、低伽马值特征，物性差异非常明显。在散射伽马和视电阻率曲线上呈现高幅值，在天然伽马曲线上呈现低幅值多为煤层的分界面。

为了避免环境因素以及仪器刻度对于测井数据的影响，需要对测井曲线进行标准化。利用直方图平移法对密度、声波、中子等曲线进行标准化。分析全工区内的所有井，选择测井曲线特征与真实岩层岩性响应最好井位作为标准井，其他的井以此进行标准化处理。

2.3 新曲线重构

根据实际测井数据与钻井取心资料对比，岩性与物性之间有良好的线性关系，根据交汇结果分析可知散射伽马曲线对于岩性的敏感度最好。相较于经过约束稀疏脉冲反演之后的波阻抗数据体，散射伽马更能区分出各类不同储层。因此需要对波阻抗曲线进行重构，将散射伽马这一特征曲线的岩性信息融合到具有波阻抗量纲的新曲线中。

利用小波频率分解技术，对散射伽马进行频率分解以及低频信息提取。因为散射伽马曲线对于岩性的敏感度较为突出，从交汇图中可以分析得到岩性的粒度随着散射伽马值增大而逐渐减小，岩性由砾到砂再到泥。将该特征曲线的低频信息与波阻抗曲线融合，赋予其识别岩性的趋势变化。与原始曲线相比，重构曲线在特征曲线所显示的岩性突变处，幅值会有大幅度的变化，其余位置则保持原有幅度不变，实现了不改变实际情况又可以识别岩性变化，在储层特征处更为突出的目的。

3 结果

利用原始波阻抗曲线的低频信息与对岩性较为敏感的散射伽马曲线的高频信息进行曲线重构，得到新的与原始波阻抗曲线量纲一致的曲线。从测井曲线出发，以层位和井分层为约束，根据测井数据沿层进行内插和外推，产生一个平滑且闭合的初始波阻抗模型。在此基礎上选定时窗，采用基于模型的方法进行反演。对反演结果进行分析，反复调整参数，并多次反演，使得最终的反演结果更加接近真实情况。利用煤层在波阻抗上表现为异常低值，针对剩余的砂泥岩混合体，从而区分砂岩和泥岩，实现了煤层顶底板岩性的准确预测。

通过对重构的测井曲线进行波阻抗反演，与原始测井曲线进行对比，反演过程中的质量控制比较好，在没有进行曲线重构反演得到的数据体颜色渐变存在误差，而曲线改善后，很大程度上避免了该问题的产生，同时波阻抗数据体已基本能够反映出研究区地层的特征变化，经过曲线重构之后的波阻抗反演剖面与地震数据吻合度较高。由现有资料表明，砂岩相较于砾岩波阻抗值较大，根据此信息进行层位追踪，沿层提取属性平面图，进行顶底板岩性预测，可以大致确定出砂体分布情况，这对储层分析起到了指导意义。

4 结论

由于散射伽马对于岩性的敏感度较高，因此将该曲线的高频信息与原始波阻抗数据体的低频趋势融合起来，构成新的波阻抗数据体。这样一来保留了原始的地层地质信息，同时有利于砂泥岩的识别。将已有的波阻抗曲线进行重构后进行约束稀疏脉冲反演，还可以有效的解决反演数据体与已知测井曲线数值差异较大的问题，大大减少了反演结果与实际情况不匹配问题的产生。

参考文献

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