地震反演技术在储层建模中的作用

2000年11月

第15卷第6期

西安石油学院学报(自然科学版)

Jou rnal of X i ′an Petro leum In stitu te (N atu ral Science Editi on )

N ov .2000

V o l .15N o.6

收稿日期:1999212201

作者简介:杨小萍(19622),女,陕西西安人,北京石油勘探研究院开发地质专业攻读博士,主要从事储层地质方面的研

究工作.

文章编号:100125361(2000)0620009204

地震反演技术在储层建模中的作用

Effect of Se is m ic I nversion Techn ique i n Reservo ir M odel i ng

杨小萍,董春荣

(西安石油学院石油天然气地质研究所,陕西西安　710065)

摘要:地震反演技术是储层建模的重要手段.迭前反演主要指AVO 反演,它是地震剖面迭加以前

利用反演振幅随炮检距变化的特征进行波阻抗反演;而迭后反演根据测井资料在其中所起作用大小分为:道积分、递推反演、模型反演三种反演技术.它们都是解决储层内的横向连续、物性变化特征的,但是每一种反演方法都有其局限性,并且解决储层地质特征的侧重点不一.故在文中从各种反演方法原理入手,探讨每一种反演技术在不同级别储层模型中的作用.这样才能在储层建模中针对不同开发阶段、不同精度的地质模型选用不同的反演法,使反演处理目的性更强、方法更有效.关键词:地震反演;储层建模;开发地质;迭前反演;迭后反演;地质模型中图分类号:T E 122 文献标识码:A 地震反演是利用地表地震观测资料,以钻井、测井为约束,对地下岩层空间结构和物理性质进行成象的过程,也就是把常规的地震界面型反射剖面转换成岩层型测井剖面的过程.地震反演一般分为迭前和迭后反演两大类,迭前反演主要指AVO 反演,它是地震剖面迭加以前利用反演振幅随炮检距变化的特征进行波阻抗反演;而迭后反演根据测井资料在其中所起作用大小分为:道积分、递推反演、模型反演(或者称测井约束反演)三种反演技术.不管是迭前或者迭后反演,它们都是解决储层内的横向连续、物性变化特征的,但是每一种反演方法都有其局限性,不同的方法只能解决储层内部某一方面的变化特征.对于反映储层内部变化特征的地质模型来说,在油田开发的不同阶段,对油藏所取得的资料信息和认识程度不同,要建立的储层地质模型类型也不同,当前油藏描述中流行的储层地质模型分为三大类:概念模型、静态模型和预测模型.概念模型一般应用于油田开发早期.相当于油藏评价阶段,它的任务主要通过地质、钻井、测井分析,结合层序地层学研究储层的沉积、成岩、构造作用史等对储层的影

响,从成因上搞清储层属于那种沉积类型,处于什么

成岩阶段,借鉴已有的比较成熟的沉积模式、成岩模式和邻区同类沉积储层的实际模型,建立储层的概念模型.静态模型是指针对某一具体的一个或一组储层,将其储层特征在三维空间的变化和分布如实的加以模述而建立的地质模型.它主要为油田开发方案的实施,日常油田开发动态分析和作业施工,配产配注方案和开发方案调整服务.预测模型是指对控制点间及以外地区的储层参数能够作一定精度的内插和外推的预测的地质模型.它是比静态模型精度要更高的一级储层模型,为研究剩余油分布及三次采油提高采收率服务.下面从各种反演技术原理出发,分析探讨不同反演方法在建立不同储层地质模型中的作用.

1　迭后反演技术

111　道积分

道积分是利用迭后地震资料计算地层相对波阻抗的直接反演方法,因为它是在地层波阻抗随深度连续可微条件下推导出来的,因此又称连续反演.

道积分的原理是:假设岩层波阻抗Z (t )随深度的时间连续变化,则反射系数r (t )可以用r (t )=d l n z (t )d t

2d t 来表示.然后对其积分得出

Z (t )=Z 0

exp [2

∫

0t

r (t )

d (t )]这样就可以把反映岩层间速度差

异的反射系数转换成反映地层本身特征变化的波阻抗,并直接进行岩性解释,如图1

.

图1　地震记录与积分道

从上面道积分原理我们可以看出,它所进行的岩性解释及砂层横向连续预测根本无需任何钻井控制,而且从计算方法上看计算简单,递推累计误差小.但是这种方法有两个致命的缺陷,一是无法求得地层的绝对波抗和绝对速度.二是地震受固有频道的限制,垂向分辩率低,无法预测开发层系中薄层砂体的厚度及横向展布,因此道积分方法只适应于储层概念模型的建立,前面我们谈过储层概念模型的建立主要依据储层沉积学方法,如果参考道积分反演剖面的信息,会使储层的概念模型更加完善,更加实用.

112　模型迭代反演模

这类反演方法是首先通过测井,岩心及储层微相研究,大致了解地下储层的基本特征,给出一个初始油藏地质模型,模型沿剖面在若干个控制点上用一系列不同的深度、厚度、速度和密度来定义,在剖面上每个道的位置上计算模型的反射系数序列,与估算子波褶积便可得到合成地震剖面,然后将合成

地震剖面与实际地震剖面的对应道对比拟合,反复迭代修改地质模型,直到合成地震剖面与实际剖面每一道最佳拟合为止.(图2

)

图2　地震岩性模拟

模型迭代反演方法主要用于储层静态地质模型的建立.因为我们通过测井,岩心分析得出的储层地下层展布特征,只能保证在井孔附近反映储层的真实特征,但井与井之间我们只能根据储层沉积学进行推测,尽管对于不同沉积类型储层其空间展布有一定的规律性,但是影响储层平面非均质性因素很多,很难真实准确描述,如果用模型迭代反演方法,在给定初始静态地质模型的基础上,不断迭代修改模型,直到最后与实际地震测量吻合为止.这时候的静态地质模型就基本上真实反映了地下储层的分布特征.

113　递推反演和测井约束反演

测井约束反演方法是借助于测井的高分辨率约

束低分辨率地震的反演方法,按照地震剖面层位解释,把声波密度测井沿层位横向外推,有多井约束时井间可进行测井曲线的距离加权内插.但是,由于井外推陈出新和井间线性内插时人为因素很大,既多解性,这时就用地震资料来修正井外推和井间线性内插测井井曲线,实现非线性内插和外推,然后通过不断修正模型的波阻抗和厚度,制做合成地震道,使其尽量与实际地震道吻合.

基于反射系数递推计算地层波阻抗的地震反演称为递推反演.递推反演的关键在于从地震记录估算地层反射系数,得到能与已知钻井最佳吻合的波

—01—西安石油学院学报(自然科学版)

阻抗信息,它的基本原理是根据地震记录模型:

S (t )=r (t )×w (t )

通过子波反褶积处理,可以由地震记录求得反射系数,然后递推算出地层波阻抗.

Z j +1=Z 0

7

j

i =1

1+r 1

1-r i

Z 0—初始波阻抗Z j +1—层地层波阻抗

我们知道地层的波阻抗是地震在地层中传播速

度与地层岩石密度的乘积,但是不同岩石密度与地震在其中的传播速度相比是相当小的,可以忽略不计,因此上面递推公式可以简化为:

V

j +1

=V

i

7

j

i =1

1+r 11-r i

然后,把经过反褶积处理后的地震道看做近似的反射系数序列代入递推公式,就可递推计算每一个采样点的层速度V i 或时差A t i .由于地震道是一

个具有有限频道宽的信号,那么由上述递推公式求

得的V i 只是一个相对速度,缺少10H z 以下的低频成份.因此我们一般用声波测井资料或者速度谱分析把低频速度加上,就可以得到绝对速度或时差表示的合成声波测井.

不管是递推反演还是测井约束反演技术,在反演剖面上都可以帮助我们的分析薄砂体的厚度、连通性、以及隔层分布预测,特别是砂体的连通情况及砂体厚度的变化,在地震反演剖面上非常直观,一目了然,这是我们在建立静态地质模型时最关键的问题,也是注水开发中需要急待解决的问题.因此递推反演、测井约束反演可作为储层静态地质模型的重要手段.图3是通过反演技术预测储层连通性的一个成功实例.在剖面3.13s 下有一个低速砂岩储层,这套砂体在剖面右边存在一个不连通段,因此这套主砂层右边含油,左边含水,从这个例子我们可以看出利用反演技术预测的砂体厚度变化,尖天点以及平面连通性是比较有效的.

图3　合成声波测井速度的横向变化

2　迭前反演技术

迭前反演技术主要指AVO 反演,我们知道速度是地震横向预测的关键信息地震反演速度与声波测井都具有相同的特性,都是随着孔隙度的增大而降低.在纯砂岩中,地震反演纵波速度可以反映孔隙度的变化,但是当泥质含量增加时,同样也会引起纵波速度的降低,具有与孔隙度增加相同的响应,而自然界中大部分储集砂体都会含有泥质夹层,不管是

层间还是层内,甚至在砂岩孔隙内都会有泥质存在,只是不同类型砂体内泥质含量不同而已.在这种条件下,单纯依靠地震反演给纵波速度估算储层参数,具有不确定性.AVO 反演可以很好解决这个问题,AVO 反演主要是从迭前地震信息中分离出纵横波信息,求取纵横波速度,然后根据纵、横波速度同时与泥质含量孔隙度的关系,解联立方程组.

V p =a p +b p 5+C p N ,V s =a s +b s 5+G s N

5—孔隙度,%;N —泥质含量,%;

—

11—杨小萍等:地震反演技术在储层建模中的作用

V p—纵波速度,m s;

V s—横波速度,m s;

a p,

b p,C p,a s,b s,C s是与岩性有关的回归系数.

根据实际测井V p和V s及实测5、N就可以确定各项回归系数,然后利用实际地震纵、横波反演速度求出砂体泥质含量和孔隙度,利用AVO估算的孔隙度比较接近地下实情情况.

对储层砂体孔隙度的准确估算在地质建模中非常重要,因为预测地质模型中渗透率的平面变化特征主要通过孔隙度推算的.一般步骤是先根据测井岩心资料做一个渗透率与孔隙度的交绘图,这种交绘图用半对数坐标来表示,用对数坐标表示渗透率,用普通线性坐标表示孔隙度,在这种半对数坐标图上孔隙度与渗透率呈明显的线性关系.由此可知准确求取砂体孔隙度是预测储集砂体渗透率平面变化的关键,油田注水效果对渗透率变化最为敏感.

尽管AVO反演从理论上讲可以准确求出岩石孔隙度,并估算渗透率,但是AVO技术有一个最大的问题,就是它要求地震振幅必须是高保真的.我们知道对地震采集资料的任何一步处理,都会或多或少改变振幅信息.因此如何能做到振幅保真是很难的,这也是限制了AVO广泛应用的主要原因.但是在一些地表条件好,地震资料采集质量高的地区, AVO地震反演方法对预测储层渗透率平面变化无疑是一种行之有效的方法,如果再结合储层沉积学研究,可得到接近地下实际的储层渗透率平面分布的预测模型,而建立储层渗透率面变化模型是建立储层预测模型的核心.

因为储层的很多微观特征都可经通过渗透率的变化体现出来,而渗透率的变化是影响剩余油分布及三次采没的关键参数.因此,在地表条件好,地震采集质量高的地区,AVO反演技术是建立储层预测模型的重要手段.

另外,近几年来再度活跃的井间地震技术,将会成为建立储层预测模型的有效方法,井间地震采用单井下激发,相领单井或多井井下接收,记录井间地层传播的地震波场,产生二维或三维数据.这种方法的优点在于井下布置地震采集设备能够靠近目的层,避开复杂的地面噪声环境和强性地震波衰减风化层,获得高频地震记录,加上记录波场有效波成份丰富,经过特殊处理后可以得到很高的空间分辨率(接近1m).由于井间地震具有极高的分辩率,因此可以帮助我们搞清几米、甚至1m厚薄砂层的空间展布、连通性,隔层问题以及储层内部非构质性,这些特征正是建立储层预测模型中急待解决的问题,但是由于井间地震的野外采集技术和数据处理方法都还处于研究实践阶段,采集技术还不过关,处理方法还不成熟,再加上投资与效率关系不理想.因此,利用井间地震建立储层预测模型还有待于井间地震快速发展.

3　结论

(1)储层概念模型的建立主要依据储层沉积学方法,如果参考道积分反演剖面的信息,会使储层的概念模型更完善,更实用.

(2)不管是递推反演还是测井约束反演技术,在反演剖面上都可以帮助我们的分析薄砂体的厚度、连通性、以及隔层分布预测,特别是砂体的连通情况及砂体厚度的变化,因此递推反演、测井约束反演是建立储层静态地质模型的重要手段.

(3)在一些地表条件好,地震资料采集质量高的地区,AVO地震反演方法是建立储层预测模型的重要手段.

(4)近几年来再度活跃的井间地震技术,将会成为建立储层预测模型的有效方法.

参考文献:

[1]　刘雯林.油气田开发地震技术[M].北京:石油工业出

版社,1990.

[2]　L avegne M,W illi m C.Inversi on of seis mogram s and

p ro specting[J].1977,25:22312250.

编辑:马　丽

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—西安石油学院学报(自然科学版)

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ABSTRACTS OF THE PRESENT ISSUE(J XA P II S SN100125361) Study on Genesis of Na tura l Ga s and Conden sa te O il i n Yancheng D epression

Abstract:T he characteristics and com po siti on of ligh t hydrocarbon fingerp rin t,b i om arker and carbon iso top ic com po siti on of hydrocarbon m onom ers are studied u sing geo logy and geochem ical analysis techno l2 ogy.A t the sam e ti m e,the characteristics and typ e of m arine sou rce rock and their b i om arker com po siti on have been discu ssed.A t last,the featu re of conden sate o il,m atu rity of gas and their relati on have been de2 term ined by sou rce2gas co rrelati on.T he resu lt show s that Yancheng gas is m ain ly o riginated from m arine sap rop elic group,a little from hum u s group.

Key words:Yancheng D ep ressi on,natu ral gas,conden sate o il,m atu rity,sou rce rock

M A O F eng2m ing,H OU J ian2g uo(R esearch In stitu te of Geo logic Science,J iangsu O ilfield,Yangzhou, J iangsu225261,Ch ina)JXA P I2000V.15N.6p.128,32

Effect of Se is m ic I nversion Techn ique i n Reservo ir M odel i ng

Abstract:T he requ irem en t of the p recisi on of reservo ir m odel is differen t in differen t developm en t p hases.F rom the in itial p hase of developm en t to tertiary o il recovery,the reservo ir m odels are concep tive m odel,static m odel and fo recast m odel in their p rop er o rder.Seis m ic inversi on techn ique is an i m po rtan t m ean s fo r reservo ir m odeling.It can be classified in to p restack inversi on and po ststack inversi on,and po ststack inversi on can fu rther be classified in to trace in tegrati on,recu rsi on inversi on and m odel inver2 si on.B u t the p articu lar em p hases of the app licati on s of the inversi on m ethods are differen t.T he au tho rs discu ssed the effect of each inversi on m ethod in reservo ir m odeling in o rder that p rop er inversi on m ethod is selected acco rding to the differen t stages of developm en t and differen t requ irem en ts of the p recisi on of reservo ir m odels.

Key words:seis m ic inversi on,reservo ir m odeling,develop ing geo logy,p restack inversi on,po ststack inversi on,geo logic m odel

YA N G X iao2p ing,DON G Chun2rong(X i′an Petro leum In stitu te,X i′an,Shaanx i710065,Ch ina) JXA P I2000V.15N.6p.9212

The Study on the M icrofac ies Fea tures of M enggul i n Sand Reservo ir and Its Appl ica tion i n D evelop m en t Abstract:T he sedi m en tary facies of M enggu lin sand reservo ir w as analysed acco rding to the datum of co re descri p ti on,electric p rop erty,dynam ic logging,and p roducti on p erfo rm ance of the reservo ir.T he m i2 crofacies of the sedi m en tary un its w as classified on the basis of the classificati on of single w ell m icrofacies. T he differen t m icrofacies have differen t litho logies,electric p rop erties,p hysical p rop erties,p roductivities, and sandbody and o il reservo ir developm en ts.T he m icrofacies com b inati on s of the reservo ir in vertical di2 recti on and the arrangem en t of in jecti on2p roducti on w ell p attern on p lane w ill p roduce great influence on the developm en t of the reservo ir and the distribu ti on of rem ain ing o il in the late stage of the o ilfield devel2 opm en t.A cco rding to the resu lt of the study in the p ap er,the po ten tial areas of the reservo ir w ere po in t2 ed,and in jecti on2p roducti on arrangem en t w as adju sted.T he m easu res adop ed greatly increase the econom2 ic benefit of the o ilfield.

Key words:sand reservo ir,sedi m en tary facies,m icrofacies featu re,p roducti on p erfo rm ance,app lica2 ti on resu lt

L IA N G Guan2z hong,SON G S he2m in,W A N G Q ing2long,et a l(E rlian B ranch Com p any,N o rth Ch i2 na O ilfield Com p any,X ilinhao te,N ei m eng026000,Ch ina)JXA P I2000V.15N.6p.13216

Eva lua tion of O il and Ga s Bear i ng Traps by ART Network Cluster Ana lysis of Clustered Grey I nfor ma tion Abstract:T he geop hysical info rm ati on s of o il and gas trap s are of grey featu re.T en k inds of geop hysi2 cal info rm ati on s of T uoku detected area w ere p rocessed by grey associated filtering,and clu stered grey in2