迭代法建立的低频模型在储层反演中的应用

王伟， 李炳颖， 黄鑫， 陈易周

(中海石油(中国)有限公司上海分公司，上海 200335)

0 引言

地震记录频带范围较测井数据窄，缺少低频和高频信息，特别是低频段，由于受到激发、接收条件的限制，很多地震记录10 Hz以下的信息都是不准确的[1-3]。然而，缺失了低频信息，会造成速度分析质量差、深部地层成像差、反演结果不稳定等不利影响。因此要进行储层精细描述，必须补全地震低频信息，而低频模型的建立就成为确定性反演的关键环节之一。低频模型可以通过提高砂体横向分辨率来提高储层定量预测的精度[3-6]。

目前在确定性反演中建立的初始低频模型大都直接用测井曲线数据内插而成，但一般会存在以下常见3大问题： 一是井资料质量不高，如井眼垮塌造成的异常段多、井间一致性差等； 二是压实作用影响较大，特别是目的层在深层，直接导致模型质量差，反演结果失真； 三是研究区特殊地质情况影响，如火成岩、煤层、钙质层等特殊岩性体，井上直接插值的初始模型不能真实反映特征岩性体的范围，储层预测出的岩性不准。因此，建立一个高质量的低频模型必须处理好每个环节，而针对研究区特殊地质情况影响，本文采用了迭代法建模，在考虑压实和特殊岩性的基础上建立初始模型，然后根据初始反演的结果，补充特殊岩性并更新低频模型，最终进行储层反演得到质量较高的储层精细描述资料，有效指导了气田井位部署及优化。

1 研究区概况

W气田位于东海西湖凹陷中央反转构造带南部[7-8](图1)，构造总体表现为被一系列断层复杂化的、呈“S”形展布的NNE向大型挤压反转背斜，平面上可划分为北断背斜、南断背斜和东断块3个局部构造，其中W气田东断块为深部勘探及浅层调整的重要靶区。东断块火成岩和煤系地层较发育，导致深部地震资料品质变差，储层预测难度增加。W气田已钻遇地层自上而下依次为： 新生界第四系全新统—更新统东海群，新近系上新统三潭组，中新统柳浪组、玉泉组、龙井组，古近系渐新统花港组和始新统平湖组，其中平湖组未穿。目前已发现的含油气层段主要集中在渐新统花港组和始新统平湖组[9-10]。本次储层预测评价目的层为深层平湖组，平湖组细分为P1—P7小层,均属于低孔低渗甚至特低孔低渗储层，其地震响应较浅层常规储层更加复杂，地震属性分析存在难度，寻找有效的储层预测手段是识别储层及含气性的关键，而低频建模是研究区储层反演的基础。

图1 研究区地理位置[8]

2 迭代法建模

图2为建立反演低频模型的工作流程。首先，将测井曲线纵波阻抗、纵横波速比(VP/VS)及密度进行去压实处理，迭代去压实趋势后的测井曲线，再利用迭代后曲线进行插值建模得到三维体模型，再将压实趋势补充到该三维体模型上，得到最终初始低频模型； 其次，利用该初始低频模型进行第一次反演，得到纵波阻抗体，然后基于该反演结果解释特殊异常体，因特殊岩性体与其他岩性在纵波阻抗上存在明显差异，可以在三维空间中雕刻出其展布范围，进而更新原始低频模型，进行第二次反演。以此类推，直到建立一个稳定、可靠、准确的带有压实趋势及异常体的反演低频模型。

图2 用迭代法建立低频模型的流程

3 应用及效果

3.1 建立初始模型

因研究区构造特征复杂，首先需建立符合构造和沉积特征、能基本反映研究区地层层序关系的地质框架模型，以此来约束反演低频模型。储层沉积稳定地区，地层继承关系一般选择顶底平行接触模式，再依据地震解释层位和断层在空间上的接触关系，搭建一个能反映研究区的地质框架模型(图3)，最后，在地质格架内对测井数据进行空间插值。

图3 气田地质框架模型

在建立反演低频模型过程中，需考虑本地区强烈的压实趋势和特殊岩性体。地层压实造成断层上下盘相同地层的阻抗值不同，而且火成岩不均匀分布，井插值方法有其局限性，所以在建模时利用井上波阻抗曲线拟合出研究区的压实趋势(图4)，随埋深增大，波阻抗值逐渐增大。

对测井曲线进行去压实和剔除火成岩等特殊岩性处理后，基于地质框架模型再次进行井插值并建立模型(图5)，最后补充研究区压实趋势，建立第一轮反演所需的初始低频模型(图6)。初始低频模型充分考虑了地层压实和特殊岩性的影响。

图4 气田压实趋势

图5 去压实后井插值模型

图6 纵波阻抗的初始低频模型

3.2 低频模型迭代优化

基于岩石物理分析[11](图7)，在初始模型得到纵波阻抗反演体上对火成岩异常体进行解释。火成岩的弹性参数特征表现为极高阻抗，能够与其他岩性很好区分，所以利用反演得到的纵波阻抗就可以很好地识别火山岩，取纵波阻抗门槛值13 kg·m-3·m·s-1为限，阻抗大于该门槛值的数据均为火成岩的反映。基于火成岩的岩石物理特征在三维空间中雕刻出相应高阻抗特征的展布范围(图8)，该套火成岩主要发育在研究区的东南部，断层上升盘，纵向上主要发育在平湖组P4层。基于解释结果对原始低频模型进行更新，进行下一轮反演，最终迭代出最佳的纵波阻抗低频模型(图9)。

图7 研究区岩石物理量图

图8 火成岩连井剖面

图9 纵波阻抗的最终低频模型

构建的低频模型主要针对反演绝对波阻抗模型中频率为0～10 Hz部分的信息[12-14]，在研究中，利用上述的流程建立纵波阻抗低频模型。另外，由于叠前反演需要3个反演低频模型： 纵波阻抗、VP/VS和密度[15-17]，因而利用去压实趋势的方法建立了VP/VS及密度低频模型。图10为最终的反演低频模型(进行10 Hz低通滤波)。

图10 最终低频模型

3.3 模型应用效果

图11、图12为利用初始模型反演及最终低频模型叠前反演得到的纵波阻抗联井剖面。利用优化后的低频模型得出的反演剖面中火成岩的阻抗特征表现更加明显，细节更加丰富，与井点阻抗的变化趋势更加吻合。图13、图14为利用初始模型反演及最终低频模型叠前反演得到的VP/VS反演剖面，优化后的低频得出的反演剖面信噪比更高，分辨率明显提高，而且与实钻井上岩性更吻合，低VP/VS值表示砂岩，与低伽马值对应。

图11 初始低频反演纵波阻抗连井剖面

图12 最终低频反演纵波阻抗连井剖面

图13 初始低频反演VP/VS连井剖面

图14 最终低频反演VP/VS连井剖面

根据储层评价结果，对W10水平井井位进行了优化(图15)。图中背景为P1储层段VP/VS平面图。紫色线为原设计开发井轨迹。靶点1原为P1层设计位置，蓝色实线为优化后水平井轨迹； 靶点2为优化后P1层位置。从本次反演结果分析，原设计井位水平段的储层发育较差，风险较大，故根据储层预测结果，结合地质认识，对原水平井井轨迹进行了优化。W10井实钻表明，优化后的水平段钻遇了较好的储层，砂岩钻遇率高达90%以上，从而降低了开发的风险，实现了该气田经济有效开发的目的。

图15 W10水平井井位优化图

4 结论

(1)选择合适的低频建模方法是改善反演质量的关键，常规的测井曲线内插低通滤波建模方法难以表征复杂地质背景下的低频模型，利用迭代建模法可以建立准确反映不同岩性(包含火山岩)的反演低频模型，剔除特殊岩性对反演质量的影响。

(2)对比常规低频建模法和迭代建模法反演的结果得出，改进后的迭代建模方法明显提高了反演效果，充分提供了储层精细描述的资料基础，有效指导了气田井位部署及优化。迭代法建低频模型为复杂地质背景地区储层预测提供了一种新的有效建模方法。