火山岩储层预测的地震反演方法[1]

２００９年１２月大庆石油地质与开发Ｄｅｃ．，２００９第２８卷第６期ＰｅｔｒｏｌｅｕｍＧｅｏｌｏｇｙａｎｄＯｉｌｆｉｅｌｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎＤａｑｉｎｇＶ。Ｉ．２８Ｎｎ６

ＤＯＩ：１０．３９６９／Ｊ．ＩＳＳＮ．１０００—３７５４．２００９．０６．０６５

火山岩储层预测的地震反演方法

姜传金１＇２冯肖宇２

（１．大庆石油学院地球科学学院，黑龙江大庆１６３３１８；２．大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆１６３７１２）

摘要：火山岩是油气的高产储层，但其岩性、岩相横向变化快，非均质性强，成层性差，复杂的地质、地震条件使得寻找火山岩有效储层成为勘探难题。选取合适的叠后地震反演处理技术，能够有效地预测火山岩有效储层分布范围，从而提高解释人员对火山岩有效储层和致密层的分辨能力。实践证踢，测井一地震联合密度反演是定量预测火山岩有效储层空间分布的有效手段，拟波阻抗换算法和高斯配置办模拟法相结合的密度反演有助于提高地震资料识别油气储层的精度。

关键词：徐家围子断陷；火山岩；火山岩有效储层；波阻抗反演；密度反演

中图分类号：１＇６３１文献标识码：Ａ文章编号：１０００－３７５４（２００９）０６－０３０４－０４

ＳＥＩＳＭＩＣＩＮＶＥＲＳＩＯＮＡＰＰＲＯＡＣＨＯＮＶＯＬＣＡＮＩＣ

ＲＯＣＫＲＥＳＥＲＶＯＩＲＰＲＥＤＩＣＴＩｏＮ

ＪＩＡＮＧＣｈｕａｎ－ｊｉｎｌ”－ＦＥＮＧＸｉａｏ—ｙｕ２

（１．ＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅＣｏｌｌｅｇｅ，ＤａｑｉｎｇＰｅｔｒｏｌｅｕｍＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｄａｑｉｎｇ１６３３１８，Ｃｈｉｎａ；２．ＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ．ＤａｑｉｎｇＯｉ娅ｌｄＣｏｍｐａｎｙＬｔｄ，Ｄａｑｉｎｇ１６３７１２，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅａｌｅｈｉｇｈｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙｌａｙｅｒｓｏｆｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｉｎｖｏｌｃａｎｉｃｒｏｃｋｒｅｓｅｒｖｏｉｒ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｔｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｄｉｓｃｏｖｅｒｐａｙｚｏｎｅｓｉｎｖｏｌｃａｎｉｃｒｏｃｋｒｅｓｅｒｖｏｉｒｂｅｃａｕｓｅｏｆｒａｐｉｄｌｙｌａｔｅｒａｌｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｌｉｔｈｏｌｏｇｙａｎｄｌｉｔｈｏｆａｃｉｅｓ，ｓｔｒｏｎｇｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉｔｙ，ｐｏｏｒｂｅｄｄｅｄｐｒｏｐｅｒｔｙ，ａｓｗｅｌｌａｓｃｏｍｐｌｅｘｇｅｏｌｏｇｉｃａｎｄｓｅｉｓｍｉｃｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ａｓｕｉｔａｂｌｅｐｏｓｔｓｔａｃｋｓｅｉｓ—ｍｉｃｉｎｖｅｒｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｒａｎｇｅｏｆｐａｙｚｏｎｅｓｉｎｖｏｌｃａｎｉｃｒｏｃｋｒｅｓｅｒｖｏｉｒ，ａｓａｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｉｎｔｅｒｐｒｅｔｅｒｓｏｎｐａｙｚｏｎｅｓａｎｄｔｉｇｈｔｌａｙｅｒｓｏｆｖｏｌｃａｎｉｃｒｏｃｋｒｅｓｅｒｖｏｉｒｃａｎｂｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｇｒｅａｔｌｙ．Ｐｒａｃｔｉｃｅｓｈｏｗｓｔｈａｔｌｏｇｇｉｎｇ—ｓｅｉｓｍｉｃｃｏｍｂｉｎｅｄｄｅｎｓｉｔｙｉｎｖｅｒｓｉｏｎｉｓａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｍｅｔｈｏｄｆｏｒ

ｒｏｃｋｒｅｓｅｒｖｏｉｒ．Ｂｅｓｉｄｅｓ－ｄｅｎｓｉｔｙｉｎｖｅｒｓｉｏｎｍｅｔｈ—ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｓｐａｃｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｐａｙｚｏｎｅｓｏｆｖｏｌｃａｎｉｃ

ｏｄｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｐｓｅｕｄｏ．ｗａｖｅｉｍｐｅｄａｎｃｅｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎａｎｄＧａｕｓｓｉａｎｃｏｌｌｏｃａｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｃａｎｈｅｌｐｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙｏｆｐａｙｂｅｄｓｗｉｔｈｓｅｉｓｍｉｃｄａｔａ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＸｕｊｉａｗｅｉｚｉＦａｕｌｔＤｅｐｒｅｓｓｉｏｎ；ｖｏｌｃａｎｉｃｒｏｃｋ；ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒ；ｗａｖｅｉｍｐｅｄａｎｃｅｉｎｖｅｒｓｉｏｎ；ｄｅｎｓｉｔｙｉｎｖｅｒｓｉｏｎ

收稿日期：２００９４）７．３１

基金项目：教育部重点实验室基金项目（２００８ＤＴＫＦ０１０）。

作者简介：姜传金，男，１９６３年生，高级工程师，在读博士，从事油气勘探地质和地震资料综合解释研究。

Ｅ—ｍａｉｌ：ｊｉａｎｇｃｈｊ＠ｐｅｔｒｏｃｈｉｎａ－ｃｏｍ，ｃｎ

万方数据

第２８卷第６期姜传金等：火山岩储层预测的地震反演方法‘３０５?

松辽盆地北部徐家围子断陷营一段形成的大范

围火山岩气藏具有良好的勘探开发前景。营一段火

山岩主要为深灰色及黑灰色晶屑凝灰岩、灰色及灰

白色流纹岩、杂色火山角砾岩等…。火山岩岩相

以爆发相、溢流相和二者混合相为主，也有少量侵

出相、火山通道相和火山沉积相［２Ｊ。火山岩复杂

的岩性和岩相导致非均质性强，成层性差，厚度变

化大，使得火山岩地层的内部物性差异非常大，有

效储层空间发育情况预测难。徐家围子断陷营一段

火山岩在地震剖面上呈现分辨率低、反射同向轴杂

乱、振幅强弱变化快等特点。地震反演技术是目前

开展储层空间分布预测的主要手段旧Ｊ，但由于火

山岩具有的特殊地质条件和地震反射结构，使应用叠后地震波阻抗反演方法预测储层空间分布的难度加大【４。５Ｊ，因此应用地震密度反演预测火山岩有效储层对于提高储层预测精度很有意义。

１测井敏感性分析

井一震联合地震反演是基于储层的测井敏感性分析结果。测井曲线能否正确区分有效储层和致密的非储层（致密层），地震反演结果能否反映储层发育情况，都要看储层的测井敏感性参数分析结果。储层测井敏感参数分析是利用各种测井数据与储层岩性、物性和测试数据，优选有效储层和致密储层的敏感测井数据类型，确定测井数据分界值，为地震反演提供可靠的岩石物理数据。徐家围子地区营城组火山岩对有效储层判别最敏感的测井数据主要是密度，其次是波阻抗，密度越小，波阻抗越低，物性越好∞Ｊ。营一段火山岩有效储层密度小于２．５３∥ｃｍ３，声阻抗值小于１４５００１１１?异／（ｓ?ｃｍ’）（图１）ｏ

２地震反演方法试验

２．１多井约束稀疏脉冲波阻抗反演

约束稀疏脉冲反演算法是设法找到可观察到的有限的稀疏脉冲＂圳，其假设前提是：地下的反射系数序列是由一系列大或较大的反射系数叠加在高斯分布的小反射系数背景上。稀疏脉冲反演假设反射系数由一系列大的反射系数叠加在高斯分布的中反射系数的背景上构成。在地质上，这种假设有其合理性，大的反射系数相当于不整合界面。约束稀疏脉冲反演采用一个快速的趋势约束的脉冲反演算法，用解释层位和井约束控制波阻抗的趋势和范

图ｌ营一段火山岩有效储层与非有效储层敏感性分析Ｆｉｇ．１Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｅｆｆｅｃｔｉｖｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒａｎｄｎｏｎ－ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｉｎＹｉｎｇｙｉＭｅＡｂｅｒ

围，脉冲算法产生宽带结果，恢复缺失的低频成分，再加入根据井的波阻抗曲线作的趋势和约束。它是基于反褶积的一种传统反演方法，采用多井约束，仅限于声波曲线反演地震波阻抗剖面，其主要功能是从地震资料出发，以测井和钻井资料为基础，建立基本反映地层沉积特征和构造关系的初始地质模型。该方法的出发点是认为地下反射系数是稀疏分布的，具体做法是根据稀疏的原则从地震道中抽取反射系数，与子波褶积生成合成地震记录道，利用合成地震记录与原始地震道的残差修改反射系数，得到新的反射系数序列，再做合成记录。如此迭代，得到一个能最佳逼近原始地震道的反射序列。然后，求得相对波阻抗，再与各井绝对波阻抗曲线拟合的波阻抗趋势（低频背景）相加得到绝对波阻抗（图２）。

图２多井约束稀疏脉冲波阻抗反演剖面Ｆｉｇ．２Ｗａｖｅｉｍｐｅｄａｎｃｅｉｎｖｅｒｓｉｏｎｐｒｏｆｉｌｅｏｆ

ｍｕｌｔｉｌｅｌｌｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄｓｐａｒｓｅｓｐｉｋｅ反演参数试验表明：

（１）由于火山岩地震反射特征横向变化大，

万方数据

?３０６?大庆石油地质与开发２００９定

井合成地震记录与地震道对比吻合较差，各井的子

波差异大，反演时应采用空变子波。

（２）Ｌａｍｄａ值小强调了稀疏性，反演结果细

节少，分辨率低，残差大。但是，如果Ｌａｍｄａ值

太大，地震残差小，只考虑使合成地震记录与原始

地震道吻合，会使更多的噪音加到反演结果中。试

验表明，Ｌａｍｄａ值对反演结果影响不很大，因为反

演所求解的最小值是在井约束下不断收敛的，收敛后残差会很小，实际值选取１３较好。

（３）补充低频是为了将相对波阻抗转为绝对波阻抗，同时也拓展反演数据体的低频信息，所以依据地震资料补充低频即可。因为补充高频是为了拓宽反演数据体的分辨率，而高频信息补充过多会导致反演结果模型化，为了使反演结果仍然保持火山岩的地震反射特征，不加高频为好。

２．２密度反演试验

储层岩石物理特征分析表明，火山岩储层的孔隙度与密度有非常好的对应关系，密度是划分有效储层和致密层最敏感的参数，密度反演方法的试验很有必要。因此，针对火山岩特点，应用波阻抗分离、拟声波重构、波阻抗重构、高斯配置协模拟等反演方法求取储层密度。

２．２．１波阻抗分离法

波阻抗等于密度与速度之积，而速度与密度存在一定的关系，如Ｇａｒｄｎｅｒ公式。徐家围子地区Ｇａｒｄｎｅｒ公式曲线为图３中的蓝色线，该曲线更适合沉积岩，不能很好反映二者关系。根据徐家围子地区的实际情况，拟合出适合深层火山岩的密度与速度关系式为图３中红色线：ｐ＝４９４ｖ叫刚，相关系数为０．５３１。应用拟合关系式从多井约束稀疏脉冲波阻抗体中计算出的密度体数据见图４。

图３营一段火山岩密度与速度的关系

Ｆｉｇ．３ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｖｅｌｏｃｉｔｙｏｆｖｏｌｃａｎｉｃｒｏｃｋｒｅｓｅｒｖｏｉｒｉｎＹｉｎｇｙｉＭｅｍｂｅｒ

图４波阻抗分离法得到的密度反演剖面Ｆｉｇ．４Ｄｅｎｓｉｔｙｉｎｖｅｒｓｉｏｎｐｒｏｆｉｌｅｃｏｎｃｌｕｄｅｄｆｒｏｍ

ｗａｖｅｉｍｐｅｄａｎｃｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎ

２．２．２拟波阻抗换算法

将密度曲线的高频信息加入到速度曲线的低频背景中，得到声波量纲的伪速度曲线，然后将其与原密度曲线乘积得到拟波阻抗曲线一１。将井的拟波阻抗数据与地震数据相结合，采取约束稀疏脉冲反演算法得到拟波阻抗数据体。对井密度曲线与拟波阻抗曲线进行统计回归分析，通过拟波阻抗数据体换算得到密度体数据，从而达到反演储层密度的目的（图５）。

图５拟波阻抗换算法得到的反演密度剖面Ｆｉｇ．５Ｄｅｎｓｉｔｙｉｎｖｅｒｓｉｏｎｐｒｏｆｉｌｅｃｏｎｃｌｕｄｅｄｆｒｏｍ

ｗａｖｅｉｍｐｅｄａｎｃｅｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ

２．２．３高斯配置协模拟法

高斯配置协模拟是将地质统计学理论融入到随机反演中，使随机反演在一定的地质模式指导下执行，从而保证反演结果具有地质意义。利用测井密度曲线与波阻抗反演结果的相关性，把约束稀疏脉冲波阻抗反演结果作为随机模拟先验信息，使其成为横向外推的约束条件，把密度曲线作为第一类数据，把反演的波阻抗值作为第二类数据，通过对常规波阻抗和密度曲线的直方图、变差函数分析，用地质统计学原理反演出第一类数据，进而得到密度的模拟结果。

高斯配置协模拟的实质是在波阻抗体上的再次

约束处理，不同于传统的参数置换，高斯配置协模万方数据

第２８卷第６期姜传金等：火山岩储层预测的地震反演方法?３０７?

拟密度反演通过对井点处的密度信息进行直方图分析及变差函数拟合，得到一个密度空间变化的分布模式，同时加入先前的波阻抗信息对密度模拟进行横向约束控制，使密度反演既能保持波阻抗的横向趋势，又能保持井原有的空间特征。最终反演结果为多个等概率密度体，通过对井的分析和加权处理得到符合地质要求的密度体。这种密度反演方法具有纵向分辨率高、横向呈现火山岩非均质性的特点（图６）。

图６高斯配置协模拟法得到的密度反演剖面Ｆｉｇ．６Ｄｅｎｓｉｔｙｉｎｖｅｒｓｉｏｎｐｒｏｆｉｌｅｃｏｎｃｌｕｄｅｄｆｒｏｍ

Ｇａｕｓｓｉａｎｃｏｌｌｏｃａｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ

２．３各种反演方法的对比

储层地震反演的目的是研究储层岩性和物性的变化，预测有利于油气储集的储层空间分布。对于火山岩，要求反演结果既能反映火山岩的地震、地质特征，又要有利于预测有效储层的空间分布，从而达到预测油气藏分布的目的。以上的４种地震反演方法都能在一定程度上预测火山岩有效储层的分布。相比之下，直接波阻抗反演的基理扎实、明确，但不能较好地反映有效储层的分布。反演密度是火山岩储层最敏感的参数，虽然各种密度反演基理不很明确，但能很好地反演储层的物性变化，达到预测有效储层的效果，因此具有实际意义。由于受原始波阻抗的影响，采用波阻抗分离法求取的密度数据也不能很好地预测有效储层。而拟波阻抗换算法和高斯配置协模拟法的密度反演能够很好地反映有效储层的分布，拟波阻抗换算法的反演结果与井吻合程度较好，但反演结果受伪声波影响；高斯配置协模拟法反演结果分辨率高，与井吻合好，但结果的评估较难。在实际应用中，也可以将拟波阻抗换算法反演结果作为密度初始模型进行横向控制，用高斯配置协模拟结果进行纵向、横向局部调节，提高纵向分辨率和横向非均质性，再进行信息融合，最终得到的比较适合火山岩的密度数据体可用于预测有效储层的分布。总之，无论何种地震反演方法都存在多解性¨０１，应该与已知的钻井情况对比检验后优选应用方法。

３结论

（１）密度是划分火山岩有利储层与致密层最敏感的测井数据，其次是波阻抗。密度越小，波阻抗越低，物性越好。

（２）密度反演是定量预测火山岩有利储层空间分布的有效手段，拟波阻抗换算法和高斯配置协模拟法的密度反演能够很好地反映有利储层的分布，可根据实际资料和需求选择应用。

（３）测井一地震联合反演依赖于测井曲线，只有在钻井比较密集的地区才能得到可靠的反演结果。

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编辑：宋玉梅万方数据