番禺4洼古近系储层叠前反演预测技术研究
Pre-stack inversion for prediction of the Paleogene reservoirs in the Panyu 4 Sag
第一作者:
责任编辑: 沈效群
收稿日期: 2024-06-26 修回日期: 2024-11-5
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Received: 2024-06-26 Revised: 2024-11-5
针对少井且构造沉积双复杂的古近系地层,为了提高储层反演精度,首先在地震资料处理时,采用稀疏脉冲反演一次波估算和各向异性Q叠前深度偏移两项关键技术,提高了地震道集质量和成像品质,然后采用叠前同时反演方法开展研究工作。方法步骤如下:①使用叠加速度,通过层约束Dix反演获得纵波阻抗低频模型;②使用分角度叠加数据和经过井震标定的子波进行弹性阻抗反演,得到远、中、近道弹性阻抗体;③通过Fatti反演,获得初始纵波阻抗、初始横波阻抗和初始密度;④开展叠前同时反演,获得最终的纵波阻抗、横波阻抗和密度;⑤利用岩性和物性反演结果,预测储层展布范围。该方法基于三维地震数据驱动,且对测井依赖程度低,可为类似地质条件下的储层预测工作提供借鉴。
关键词:
To improve the inversion accuracy of reservoirs in the Paleogene strata with limited wells and sedimentary and structural complexity, two key technologies were used in seismic data processing: sparse pulse inversion for primary wave estimation and anisotropic Q-pre-stack depth migration (PSDM). This contributed to improved quality of seismic gathers and imaging. Then, the pre-stack simultaneous inversion method was applied as follows: (1) Stacking velocity and layer-constrained Dix inversion were employed to obtain a low-frequency model of P-wave impedance; (2) Elastic impedance inversion was performed using angle-stacked data and well-calibrated wavelets, yielding far, medium, and near elastic impedance; (3) Initial P- and S-wave impedance, as well as initial density, were obtained through Fatti inversion; (4) Pre-stack simultaneous inversion was performed to obtain the final P- and S-wave impedance and density; (5) Lithology and physical property inversion results were used to predict the reservoir distribution range. This method, driven by three-dimensional seismic data and exhibiting low dependence on logs, can serve as a reference for reservoir prediction under similar geological settings.
Keywords:
本文引用格式
张振波, 刘灵, 刘道理, 杨登锋.
ZHANG Zhen-Bo, LIU Ling, LIU Dao-Li, YANG Deng-Feng.
0 引言
番禺4洼位于珠江口盆地珠一坳陷西江凹陷东南部,形成于珠琼运动一幕初期(约56 Ma),后受珠琼运动二幕(约38 Ma)的裂陷作用和南海运动、东沙运动等多期构造活动的影响,经历了断陷期、坳陷期和断块升降期等多个演化阶段,具有“先断后坳”构造特征。研究区域古近系文昌组地层沉积于裂陷早期,该时期沉积环境多变,沉积体系多样,既发育河流相又发育湖相,且纵横向变化均较快[1]。构造与沉积原因导致目标区文昌组地层断层极为发育,构造较为复杂,相带横向可对比性差,多种沉积体系纵向叠置,为构造沉积双复杂区。另外,该区钻遇文昌组地层的只有3口井,更加大了文昌组储层预测的难度。
对于少井且构造沉积双复杂区,由于岩性横向变化快、非均质性强,常用的叠前反演技术受初始低频模型精度影响,其反演结果的可靠性有待提高。本研究首先利用弹性阻抗反演得到纵波阻抗、横波阻抗、密度等参数,再以此作为叠前同时反演的低频模型,进而得到更可信的纵、横波阻抗和密度数据,为后续储层展布和更准确的沉积相划分提供了依据。
1 技术对策
图1
图1
过P6井基于地质框架插值的纵波阻抗模型
Fig.1
A P-wave impedance model based on geological framework interpolation for P6 well
图2
1.1 弹性阻抗反演
弹性阻抗反演是介于叠后反演和叠前反演之间的一种反演方式,比叠前反演更稳定,运算速度更快,能同时得到纵波阻抗、横波阻抗和密度等多种弹性参数。
反射系数(R)的求取可以采用Zoeppritz方程的Fatti波阻抗近似式[10]。当纵波阻抗由小到中等变化时(-0.5<R<0.5),用纵波阻抗对数值可以较为精确地表示反射系数:
式中:IEI为弹性阻抗;θ为入射角。对公式两侧积分并指数化,替换掉微分项和对数项可得:
式中:k=
这样,IEI(θ)和3个分式的值都在1附近,解决了不同入射角的弹性阻抗量纲差异问题。
为了更好对比分析IEI(θ)和IP,用IP0对IEI(θ)进行标定,以统一IEI(θ)与IP的量纲:
这样,既保证了IEI(θ)与IP值的可对比性,又实现了不同入射角情况下IEI(θ)值的对比。
为了解决式(4)的非线性求解问题,对其两侧取对数,实现方程的线性表达:
为了求得3个未知量IP、IS和ρ,需要至少3个入射角的弹性阻抗值,组成方程组:
式中:θ1、θ2、θ3为不同的入射角。这样,使用至少3个分角度叠加地震数据对应的弹性阻抗,利用方程组(6)即可求得IP、IS和ρ。与传统的井插值方式建立IP、IS和ρ低频模型不同,本研究的多级反演方法是以式(6)获得的IP、IS、ρ这3个数据作为初始模型,代替传统低频模型参与叠前同时反演。
1.2 岩性物性反演
由于弹性参数是岩性、物性和流体三者耦合的非线性关系,难以直接求解得到泥质含量和孔隙度等岩性物性参数,现阶段大多数采用了概率统计学反演方法[17-18],但概率性方法需要进行全局寻优或者随机抽样,求解岩石物理反演问题的计算效率较低。因此,本文提出了岩石物理模型约束下的神经网络储层参数定量预测方法[19⇓-21](图3),其实现步骤为:①通过弹性阻抗反演和叠前同时反演得到纵波阻抗、横波阻抗、密度等弹性参数;②构建适合本地区的岩石物理模型,建立地震弹性参数与储层参数之间的关系;③通过神经网络深度学习求解弹性参数与储层参数之间的非线性方程组,得到储层参数。通过岩石物理建模,一方面可以正演多井声波数据,解决样本少的问题,另一方面可以建立储层参数与弹性参数之间的关系,便于BP神经网络快速学习,得到泥质含量和孔隙度等岩性物性参数,使储层预测由定性走向定量。
图3
图3
岩石物理约束下的人工智能储层定量预测技术
Fig.3
Artificial intelligence reservoir quantitative prediction technology under rockphysical constraints
2 实际资料应用
2.1 数据准备
为了满足多级叠前同时反演方法对地震数据信噪比、分辨率、道集质量和成像品质的要求,进行了有针对性的地震资料处理。主要包括以下两项技术。
2.2 叠前同时反演
图4
图4
过P6井的层约束Dix反演结果
Fig.4
Layer constrained Dix inversion results through P6 well
然后,使用层约束Dix反演得到的低频纵波阻抗,以及经过针对性处理得到的远、中、近角度部分道叠加数据和经过井震标定的子波作为输入,进行弹性阻抗反演,分别得到远角弹性阻抗、中角弹性阻抗和近角弹性阻抗(图5)。由弹性方程组获取的弹性波阻抗使用的基础数据来源于不同角度叠加地震资料,在分角度叠加三维地震数据驱动下建立的中低频模型突出了地下介质的各向异性,更加真实可靠。
图5
图5
过P6井不同角度弹性阻抗反演剖面
Fig.5
Inversion profile of elastic impedance from different angles through P6 well
使用弹性阻抗反演得到不同角度的弹性阻抗后,就可以使用式(6),通过Fatti反演,获得初始纵波阻抗、初始横波阻抗和初始密度(图6)。该结果作为叠前同时反演的初始模型,与基于测井约束的传统低频模型相比,精度明显大幅度提高。
图6
图7
图8
图8
不同方法得到的纵波阻抗反演结果对比
Fig.8
Comparison of P-wave impedance inversion results obtained by different methods
根据岩石物理分析结果,该区纵波阻抗和密度的相关度非常高(图9)。利用纵波阻抗和密度交会进行岩性预测,获得砂岩概率体。在岩性预测的基础上,采用测井孔隙度解释方法开展优质储层的预测。
图9
2.3 效果分析
为了更好验证反演结果的可靠性,对多级叠前同时反演和储层预测结果,通过测井数据从弹性参数、岩性、物性三方面进行局部评价,从物源方向、储层物性变化特征两个方面进行宏观评价。从多级叠前同时反演结果中分别提取了研究区内钻遇古近系3口井的纵波阻抗、横波阻抗和密度井旁伪井曲线,并与进行了60 Hz低通滤波的测井曲线进行了匹配对比(图10)。结果显示,3口井的叠前反演结果与已钻井都有较高的吻合度。
图10
图10
叠前反演结果与测井曲线对比
Fig.10
Comparison between pre-stack inversion results and logging curves
图11
图12
图12
地层岩性与储层物性反演结果
Fig.12
Inversion results of stratigraphic lithology and physical properties
图13
图13
文昌组优质储层总厚度图与孔隙度反演剖面
Fig.13
Total thickness map and porosity inversion profile of high-quality reservoir in Wenchang Formation
3 结论与认识
针对研究区钻井少、地层横向变化快、构造沉积双复杂的难题,采用了不依赖于测井的基于三维地震数据驱动的低频模型迭代反演更新的叠前同时反演流程,利用弹性波阻抗反演得到的弹性参数作为后续叠前同时反演的初始低频模型,提高了建模精度,获得了更真实可靠的反演弹性参数体和有效储层预测结果。
该叠前同时反演流程充分利用分角度叠加地震数据信息构建中低频模型,突出了地下介质的各向异性,进而利用高精度的低频模型开展叠前同时反演。实钻证明,弹性反演成果和储层预测结果均较符合实际情况。
本文总结了攻关研究的关键技术思路,以期为类似地质条件下的地震成像和储层预测工作提供借鉴。
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珠江口盆地番禺4洼古近系文昌组岩性预测技术及应用
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[本文引用: 1]
珠江口盆地番禺4洼古近系具有较大的勘探潜力,多口钻井在古近系产出油气。将射线弹性阻抗表示为纵波阻抗和横波阻抗的函数,从道集内提取具有泊松阻抗意义的泊松反射率数据,并通过角度扫描敏感角度叠加的数据进行泊松阻抗反演,预测了珠江口盆地番禺4洼古近系砂岩平面展布。研究结果表明:①番禺4洼古近系文昌组岩性复杂,包括泥岩、炭质泥岩、粉砂岩及砂岩等,砂岩为高泊松阻抗特征,对应地震剖面上的波峰反射,泥岩为低泊松阻抗特征,对应地震剖面上的波谷反射。②不同岩性的敏感角度不同,通过正演模拟及实际资料的角度扫描,认为20°~25°叠加数据可以突出砂岩的地震响应。③研究区文昌组二段、三段和四段均有砂岩储层发育,其中文三段砂岩储层横向变化大,有利区域主要分布于A井东侧,为下一步有利勘探目标。
Lithology prediction technology and its application of Paleogene Wenchang Formation in Panyu-4 depression,Pearl River Mouth Basin
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东沙隆起区灰岩强振幅影响下储层识别与流体检测研究及应用
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叠前地震反演技术的进展及其在岩性油气藏勘探中的应用
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基于目标最优双向建模的柯西约束反演方法研究及应用
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[本文引用: 1]
初始模型构建和反演算法是影响反演可靠性与精度的两个关键因素。针对勘探程度低、钻井少且井距大带来的低频模型构建不合理、储层与围岩反射系数差异小所造成的反演预测精度低的问题,建立了基于目标最优双向建模的柯西约束反演方法。该方法基于地震反演预测目标,在利用岩相统计分析敏感地震属性的基础上将岩石物理垂向低频趋势与敏感地震属性的横向变化相结合,提高低频模型指示砂体横向边界的能力,实现了更加符合区域地质认识的目标最优双向初始模型构建;结合目标最优双向初始模型,采用三参数柯西先验分布对反演参数进行正则化约束,利用柯西分布长尾巴特征保护弱反射信息,提高薄层反演的垂向预测精度。XH凹陷A区块中深层勘探的实际资料应用结果表明,基于目标最优双向建模的柯西约束反演结果与研究区潮坪、三角洲的沉积环境特征吻合,并通过提高储层预测的纵、横向分辨能力有效指导了A区块的勘探实践。
Research on and application of Cauchy constrained inversion method based on objective-optimal bidirectional modeling
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DOI:10.3969/j.issn.1000-1441.2023.01.012
[本文引用: 1]
The initial model construction and the inversion algorithm are two key factors that affect the reliability and accuracy of inversion.Due to less drilling and large well spacing in the middle and deep layers of low exploration areas,the construction of low-frequency models in these areas is unreasonable.Additionally,the difference in reflection coefficient between reservoirs and surrounding rock is small,resulting in low inversion prediction accuracy.Thus,a Cauchy constrained inversion method based on target optimal bidirectional modeling was established.Based on the target of seismic inversion prediction,the sensitive seismic attributes were analyzed through lithofacies analysis.The vertical low-frequency trend of rock physics combined with the transverse variation of sensitive seismic attributes improve the ability of low-frequency models to identify the transverse boundary of sand bodies,and enable the construction of a target optimal two-way initial model that is more in line with the regional geology.Combined with objective-optimal bidirectional modeling,the three-parameter Cauchy distribution is used to regularize the inversion parameters,and the long tail feature of Cauchy distribution is used to protect the weak reflection information to improve the vertical prediction accuracy of thin layer inversion.The practical application in an area of XH sag shows that the inversion results based on the technique are consistent with the sedimentary environment characteristics of tidal flats and deltas in the study area.Thus,these results effectively guide the exploration practice by improving the vertical and lateral resolution of reservoir prediction.
Simultaneous prestack inversion of variable-depth streamer seismic data
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针对在储集层孔隙结构复杂、岩相分布非均质性较大情况下采用孔隙度直接线性回归法预测渗透率存在适用性差的问题,提出综合考虑储集层孔隙结构、孔隙度和岩相等因素进行复杂储集层渗透率预测的方法。首先采用储集层段孔隙度、弹性参数及剪切骨架柔度因子进行岩相分析,然后在每类岩相中采用弹性参数、孔隙度及剪切骨架柔度因子进行多元回归得到预测渗透率。通过研究区测井资料渗透率预测实验表明,刻画孔隙结构的剪切柔度因子对渗透率的影响比常规弹性参数敏感,可以更好地用于渗透率预测;岩相分类精度会对渗透率预测产生较大影响,精确地岩相分类仍然是渗透率预测前提条件。实际研究区应用效果验证了基于孔隙结构参数的相控渗透率地震预测方法准确有效,为渗透率预测提供了一种有效方法。图13表2参14
A permeability prediction method based on pore structure and lithofacies
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基于贝叶斯分类的储层物性参数联合反演方法
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基于岩石物理模型的凝灰质砂岩的识别与刻画——以珠江口盆地惠州凹陷古近系砂岩储层为例
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惠州H5油田位于珠江口盆地惠州凹陷, 古近系恩平组下段砂岩储层是其主力油层, 但储层中因火山作用而发育了致密的凝灰质砂岩。此类致密砂岩导致储层性能下降, 使得优质储层的预测面临挑战。准确识别凝灰质砂岩并刻画其分布范围是惠州H5油田优质储层预测的关键。为此, 根据已钻井资料和地震资料进行了含凝灰质砂岩的岩石物理建模, 得到了识别凝灰质砂岩的敏感岩石物理弹性参数; 在此基础上, 开展了地震资料叠前反演和人工智能深度学习的储层定量预测; 在储层预测结果的基础上, 识别并刻画了致密的凝灰质砂岩及其分布范围, 从而突出优质砂岩储层。提出了凝灰质砂岩岩石物理建模和岩石物理模型驱动下的人工智能储层预测技术及其流程。该技术应用于惠州H5油田的储层评价, 在钻前成功识别了H5-3d井区和H5-5d井区恩平组下段发育的凝灰质砂岩, 准确刻画了其分布范围和边界, 为后续评价井的钻探和储量申报提供了重要依据。
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