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多井约束地震反演在轱层解释中的应用研究 摘要 油田进入勘探、开发阶段，地震解释不但是构造解释，更重要的是储层描述。 然而，一般不能直接应用常规地震资料开展储层解释，需要进行地震反演。 本文在研究当前比较成熟的几种测井约束地震反演方法的基础上，针对胜利 油田复杂的陆相储层，着重研究多井约束地震反演的方法及其应用。认为陆相储 层构造复杂，岩性横向变化快，要取得反演的地质效果，不但需要一定数量井的 约束，而且横向外推需要构造模型控制。陆相储层的地震反演关键是储层标定， 构造模型控制和井的约束。反演方法以非线性褶积模型为基础，引入井旁声阻抗 作为解的适定性的约束条件，避开一般地震反演对地震子波及反射系数的假设。 反演外推采用精细地震解释模型控制。算法上，引用人工神经网络和模拟退火算 法。 同时作者论述了用于多井约束地震反演的资料预处理，地层格架模型建立和 储层的多井综合标定。用实际模型论证反演的分辨率与地震资料分辨率的关系， 认为反演的分辨率受地震资料的采样率、主频和有效频带的限制，并提出地震分 辨和地层分辨两个不同的概念。由于反演自身的多解性和地下地质情况的复杂， 指出对反演解决地质问题的能力要理性地分析，客观地评价，并提出提高反演效 果的策略，为有关人员提供借鉴。最后列举多井约束地震反演在胜利探区成功应 用的几个实例。 关键词：多井约束地震反演综合标定构造模型控制储层解释 多井约束地震反演在储层解释中的应用研究 a b s t r a c t t h es e i s m i cd a t ac a nb ea p p l i e dt or e s e r v o i rd e s c r i p t i o n ，n o to n l yt og e o l o g i c a lc o n s t r u c t i n t e r p r e t a t i o ni nt h es t a g eo fe x p l o r a t i o na n dd e v e l o p m e n t h o w e v e r , t h ec o n v e n t i o n a ls e i s m i cd a t a c a nn o td i r e c t l yb ea p p l i e dt or e s e r v o i rd e s c r i p t i o n 弱i tc a no n l yr e p r e s e n tt h er e f l e c t i o no fw a v e i m p e d a n c ei n t e r f a c e t h e r e f o r e ，t h es e i s m i ci n v e r s i o ni sr e q u i r e d t h i sp a p e rs t u d i e sm a i n l yt h em e t h o da n da p p l i c a t i o no ft h em u l t i - w e l lc o n s t r a i n e ds e i s m i c i n v e r s i o nf o rs h e n g l io i lf i e l d sc o m p l e xo n - s h o r er e s e r v o i rb a s e do nt h es t u d yo fs e v e r a lm a t u r e m e t h o d so fw e l ll o g g i n gc o n s t r a i n e ds e i s m i ci n v e r s i o na tp r e s e n t it h i n kt h a tt h es e i s m i ci n v e r s i o n f o rc o m p l e xo n - s h o r er e s e r v o i rm a yr e q u i r es o m ew e l l sr e s t r i c t i o na n dt h ec o n t r o lo fs t r u c t u r e m o d e li nt h el a t e r a le x p a n s i o n o u rm e t h o di sb a s e do nt h en o n - l i n e a rc o n v o l u t i o nm o d e la n d c o m b i n e sw i t ha r t i f i c i a ln e r v o u sn e ta l g o r i t h ma n ds i m u l a t e da n n e a l i n ga l g o r i t h m ，i n t r o d u c i n gt h e a c o u s t i ci m p e d a n c es e a l - w e l l sa st h ec o n s t r a i n e ds o l u t i o nt oa v o i dt h eh y p o t h e s i so fw a v e l e to r r e f l e c t i o nc o e f f i c i e n ti nc o n v e n t i o n a ls e i s m i ci n v e r s i o n ，a n da d o p t i n gt h ec o n t r o lo ff r e es e i s m i c i n t e r p r e t a t i o nm o d e l m e a n w h i l e ，id i s c u s st h ed a t ap r e p r o c e s s i n g ，s t m t i g r a p h i cf r a m em o d e lb u i l d i n ga n dt h e m u r i p l ew h i c hi su s e di nm u l t i - w e l lc o n s t r a i n e ds e i s m i ci n v e r s i o n t h ei n v e r s i o nr e s o l u t i o ni s r e s t r i c t e db ys e i s m i cs a m p l i n gr a t e ，d o m i n a n tf r e q u e n c ya n db a n d w i d t h ip o i n to u tt h ed i f f e r e n c e b e t w e e ns e i s m i cr e s o l u t i o na n ds t r a t i g r a p h i cr e s o l u t i o n b e c a u s eo ft h en o n - u n i q u er e s o l u t i o no f s e i s m i ci n v e r s i o na n dt h eu n d e r g r o u n dg e o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i cc o m p l e x im i i 墩w es h o u l d r e a s o n a b l ye v a l u a t et h ea p p l i c a t i o no ft h es e i s m i ci n v e r s i o nr e s u l ta n dp u tf o r w a r ds o m es t r a t e g y f o ri m p r o v i n gi t a tl a s t ，s e v e r a le x a m p l e so fm a t u r ea p p l i c a t i o ni ns h e n g l io i lf i e l da b o u t m u l t i w e l lc o n s t r a i n e ds e i s m i ci n v e r s i o na r el i s t e db e l o w k e yw o r d s ：m u l t i w e l lc o n s t r a i n e d ，s e i s m i ci n v e r s i o n ，c o m p r e h e n s i v ec a l i b r a t i o n ，c o n t r o lo f s t r u c t u r em o d e l ，r e s e r v o i rd e s c r i p t i o n 多片约束地震反演在储层解释中的应用研究 前言 油田进入勘探、开发阶段，地震解释再也不能局限于构造解释， 更重要的是分析岩性、解释储层。然而，一般的地震资料只是间接地 反映地下岩性关系的界面型资料，不能开展储层解释，需要进行地震 反演。地震反演是通过一定的地震反演方法及其相关的算法把地震资 料转化为能直接反映地下岩性关系的岩层型资料。 地震反演就反演方法来划分可分为基于波动方程的反演和基于 r o b i n s o n 褶积模型的反演两大类。以波动理论为基础的波动方程反演 主要涉及与地下岩性有关的地震特征参数( 如，p 波速度，泊松比等) 。 这类反演目前在生产上还没有展开应用。 基于褶积模型的地震反演一般都是叠后地震资料的波阻抗反演， 以2 0 世纪8 0 年代就得到应用的合成声波测井( s e i s l o g ) 为代表。它 利用井旁地震道合成记录的标定求得合适的子波与反子波，再以褶积 模型得到反射系数序列，然后由垂直入射反射系数公式逆推，求得相 对波阻抗。这类反演方法的优点是计算量小，能与常规地震剖面结合 起来使用。在生产上，应用这类反演资料，解释一定厚度的砂层，见 到了较好的效果。这类反演的方法和算法也很多，且发展势头强劲。 但不外乎两个方面，一个是直接从褶积模型、反射系数逆公式出发， 叠后地震资料的相对波阻抗反演；另一个是以测井声阻抗模型为基础， 在井资料的约束下叠后地震资料的绝对波阻抗反演。相对波阻抗反演 资料单一，没有测井、地质信息的参与，分辨率低，反演的地质效果 有限。井约束的绝对波阻抗反演，综合了测井、地质信息，分辨率得 多井约束地震反演在轱层解释中的应用研究 到提高，解决地质问题的能力增强。当前的研究主要是针对井约束的 绝对波阻抗反演。 选题目的和意义 胜利油田经历了多年的勘探开发，构造格局已清楚。随着勘探开 发的深入，隐蔽岩性油气藏逐步成为油田勘探开发的重点。用地震资 料进行储层解释，寻找隐蔽岩性油气藏，目前较为有效可行的是地震 反演技术。但是，胜利油田地下地质条件复杂，断块发育，岩性横向 变化快，一般的地震反演方法技术难以取得较好效果。 虽然目前国内外推出的测井约束地震反演方法、算法有多种，但 是针对陆相储层的测井约束地震反演还缺乏系统的研究，技术的论证 和应用效果的分析。 我国的油田，以陆相储层为主。陆相储层相对于海相储层，研究 难度大的多。陆相储层测井约束地震反演的前提和基础，技术关键以 及解决地质问题的能力等，有必要进行深入的研究，以便更好地应用 地震资料进行陆相储层的解释。 国内外研究现状 国外开展测井约束地震反演技术的研究较早，有的已推出商品化 软件，如加拿大s t r a t a 软件，荷兰j a s o n 软件，丹麦i s i s 软件。 但是，国外测井约束地震反演技术研究是以海相地层为出发点，不同 子我国陆相地层【1 4 1 。 国内测井约束地震反演的研究大都拘泥于算法，整体研究欠缺， 尤其是面对我国陆相地层【n ，1 6 】。 多井约束地震反演在轱层解释中的应用研究- 研究内容及技术路线 针对胜利复式断块油气田的储层预测和定量描述，以现有的资料、 条件为基础，着重研究多井约束地震反演的方法及其应用。形成一套 能适用于复式断块油气田储层预测的多井约束地震反演的方法技术， 提高地震岩性解释和储层预测能力。 多井约束地震反演涉及的基础资料主要是测井资料和叠后地震资 料，目的是解决陆相的储层预测。 技术路线：是把握陆相、断块这两个地质特点，对反演方法和技 术进行创新。( 1 ) 参与反演数据的预处理。( 2 ) 引入测井声阻抗作为 井旁地震道反演适定解的约束条件，摒弃常规地震反演对反射系数或 子波进行假设的算法。( 3 ) 反演外推过程中的地震解释模型控制和多 井约束技术。( 4 ) 多井综合精细储层标定技术。 主要成果及认识 提出陆相储层的地震反演应该包含在地震解释体系中，并是地震 解释体系的一个重要的组成部分。陆相储层的地震反演关键是储层标 定，构造模型控制和井的约束。反演方法以非线性褶积模型为基础， 引入井旁声阻抗作为解的适定性的约束条件，避开一般地震反演对地 震子波及反射系数的假设。反演外推采用精细地震解释模型控制。算 法上，引用人工神经网络和模拟退火算法。认为陆相储层构造复杂， 岩性横向变化快，要取得反演的地质效果，不但需要一定数量井的约 束，而且横向外推需要构造模型控制。 在地震反演的应用上，系统地分析评价了陆相储层地震反演适用 多井约束地震反演存储层解释中的应用研究- 范围、应用条件和解决地质问题的能力。用实际模型论证反演的分辨 率与地震资料分辨率的关系，认为反演的分辨率受地震资料的采样率、 主频和有效频带的限制，并提出地震分辨和地层分辨两个不同的概念。 由于反演自身的多解性和地下地质情况的复杂，指出对反演解决地质 问题的能力要理性地分析，客观地评价，并提出提高反演效果的策略， 为有关人员提供借鉴。 该方法理论应用于坨7 1 井区和埕北3 2 地区的多井约束地震反演 及储层解释，取得良好的效果，直接经济收入一百多万元，预测石油 地质储量5 0 0 多万吨。 多，l ：约束地震反演往鑫舀层斛释中的应用研究 第一章多井约束地震反演的方法原理 1 1地震反演基本原理 地震勘探的基本原理告诉我们：上下地层存在波阻抗差才能形成 反射，波阻抗差的大小决定了反射系数的大小；地震激发产生的子波 在地层传播的过程中与反射系数的褶积构成了地震记录。般认为， 经过处理，叠后地震资料是垂直入射反射系数序列与子波的褶积。 即： s ( f ) = 尸( ，) 水w ( f )( 1 ) 其中s ( ，) 为地震记录，厂( ，) 为反射函数，w ( ，) 为地震子波，水为褶积符号 同时，又认为地层是连续变化的，反射函数是传播时间的连续函 数，那么在垂直入射情况下，反射函数尸为波阻抗对数的微分函数 的一半。 吼，= 去掣 其中z ( 1 ) 为波阻抗 由式得柚萨砖掣m ， ( 3 ) 式是叠后地震资料反演的基本关系式。 ( 2 ) ( 3 ) 设w ( ) 为，) 的反子波，则由( 3 ) 式求得波阻抗z ( ，) ： z ( f ) = e x p r 2 2s ( f ) 术w ( f ) 衍 ( 4 ) ( 4 ) 式视为输入信号s ( ，) ( 地震道) 与输出信号z ( ，) ( 波阻抗) 的一种非线性映射。令非线性变换+ f 一 = e x p f ( ) 衍 则式( 4 ) 可表示为与式( 1 ) 相似的标准形式： 铴= f i s ( ，) 水w ( f ) ( 5 ) 一多， ：约束地震反j i i f n ：锵层解释中的心用研究- 地震激发产生的尖脉冲( 地震子波) 受地层、采集、处理等因素 的影响，是一个不能准确确定的量。地下的反射系数也是与地层岩性 有关的未知参量。在常规地震反演中，对地震子波或反射系数进行多 种假设，形成多种地震反演方法。当然，这些方法，地下地质条件基 本满足其假设的条件下，该地震反演方法才会得到好的地质效果，否 则就不行。如何才能做到对地震子波或反射系数不进行假设? 要解决 这个问题，必须引入外部条件，这个条件就是测井资料。引入测井声 阻抗作为原始模型，井旁地震道作为结果，给定一个初始子波与井旁 地震道反褶积得到初始波阻抗模型，该模型与原始模型作比较，得到 一个残差，依据反馈的这个残差，修改子波模型，再与井傍地震道反 褶积得到修改后的波阻抗模型，这修改后的波阻抗模型再与原始模型 作比较，再得到一个残差。如此迭代，最终得到的波阻抗模型与原始 的声阻抗很逼近，满足精度要求，这时就得到反演结果的波阻抗和非 线性子波。 引入测井资料，对地震子波和反射系数不进行假设，这是近年来 发展起来的测井约束地震反演的核心内容。 事实上，地震记录s 在接收与地下岩性有关的各种地震信息 s 的同时，也记录了与地下岩性无关的噪音n 。因此，实际地震 记录是s = s - + - n t ) ，尽可能地消除噪音n ( l ) ，使s 逼近s ， 这是地震资料采集和处理的一项重要的任务，也是保证测井约束地震 反演结果正确可靠的基础。因此，在进行测井约束地震反演之前，必 须埘叠后地震资料成果进行认真的分析和评价，必要时，应对叠后地 震资料进行反演前的再精细处理。 多- 3 1 ：约束地震反i j j i 在结层解释中的心用研究 同时，引入测井资料这个约束条件后，对测井资料本身的精度也 必须进行认真分析、评价，并将测井资料与地震资料正确地对比联结 才能作好多井约束地震反演。 1 2 神经网络信息处理的算法特点 之所以进行多井约束地震反演，是因为地震数据和测井数据都是 地下地质体的响应，这种响应代表了地震数据、测井数据与地下地质 体特征之间的一种函数关系，并且地震、测井两种地球物理方法之间 也有一定的联系。但是这种函数关系是复杂的，很难用一些确定的函 数表达式加以描述。而人工神经网络模拟生物神经网络的结构和功能 可以实现输入与输出之间的复杂非线性映射。它采用并行分布处理方 式，具有很强的抗干扰能力，高度的容错性，联想记忆和自组织，自 学习的能力，很适合求解这类问题。 人工神经网络m - p 模型： 1 9 4 3 年，m o c u l l o c h p i t t s 提出了一种人工神经元模型( 简称 m - p 模型、见图i - i ) 。 l = ( z 、 ( 6 ) ( 7 ) 其中x ；为神经元轴突的输入，w 。为其权系数，z 。为由输入信号加权总 和的第j 个神经元，它是通过式( 6 ) 这样一个线性或非线性来刻划 的。函数( 乙) 称为激活函数。 多，l ：约束地震反演存8 强解释中的心用研究 胞体 轴突突轴树突 图1 - 1 、人工神经网络m - p 模型图 把人工神经网络这一套算法技术应用到地震反演中来，可得到如 下的形式： 。 少黟= ”( 善w 铲少筹一) 一彰” 少黟) _ l 蟛少一i f = l j = l ，2 ，。，n t ，k = l ，2 ，。，m ，h = l ，2 ，h 式中：y 黟为第k 层第j 个神经元的输出， ( 8 ) i 庀1 为第k 层第j 个神经元到第k 一1 层第1 个神经元的权系数， 臼l 庀j l 为对应神经元j 的阈值， ，( 扪 - ，为神经元节点j 的传递函数， 多井约束地震反演在赂层解释中的应用研究 n 。为第k 层神经元的数目， m 总层数， h 样本数。 神经网络非线性映射特性，通过对测井资料和地震资料非线性关 系的训练来实现波阻抗反演。 在有井的地方，由测井曲线获得波阻抗参数，再从井旁地震道中 求取各种地震属性，由从井旁地震道中求取的地震属性和从中获得的 波阻抗参数构成训练样本集。将井旁道的地震属性作为网络的输入， 井中波阻抗值作为网络的期望输出对神经网络进行训练。训练结束 后，就可以利用其它地震道的地震属性获得相应的波阻抗值。 1 3 模拟退火算法 模拟退火算法实际上是一种随机搜索算法，它允许能量函数向增 加的方向发展，这样就有利于跳出局部极小区域。 在网络进行权值调整时加入模拟退火算法，可使网络的学习过程 不再完全基于确定性的改变，而是按照某种概率来进行调整，因而能 有效地避开局部极小。特别是在网络结点很多的情况下，这种基于模 拟退火算法的网络更显示出其优越性。 全局优化一快速的模拟退火算法。在目标函数中采用多项约束求 取最佳平滑模型，以摆脱高频随机干扰。多项约束条件为信噪比、地 震波阻抗相干性、低频模型及反射系数门槛值。 模拟退火算法的优化目标函数： 多j l ：约束地震反演自斟睹层解释中的廊用研究一 f = f ( 篆l z ( s i - d i ) 2 可( 嘶) ( z z - z + 0 2 v ( 嘞0 亿劫_ 2 + # r e f l e a o r s 其中：s i n 为信噪比。因为s 卜- d i ( 合成记录和地震剖面的残差) 在高频部分充满噪声，需要根据地震数据体的质量定义一个信噪比， 以决定反演中只有部分有效信号参加反演。 6h o r i z o t a l 为水平连续性。哪些是高频噪声，哪些是有效信号， 可根据初步反演后的波阻抗值的相干性而给定。 6p r i o r 反演结果和低频模型的偏差。用测井的低频模型作约束 是比较合理的，因为低频变化平缓，横向内插合理。 r e f e c t o r s 反射系数门槛值。其大小决定反演的分辨率。当门槛 值取得较大时，反射系数序列就较稀，对应的分辨率就低；反之，当 门槛值取得较小时，反射系数序列就较密，对应的分辨率就高。 毒型丝型些墅丝些墅堡墅些墅! 坠 第二章反演数据的预处理和储层的综合标定 2 1 反演数据的预处理 2 1 1 叠后地震资料的预处理 一般多井约束地震反演，常用的是叠偏成果数据( 见图2 - i ) ，有 时也用叠偏纯波数据( 见图2 - 2 ) 。这两种地震资料都可以用于多井约 束地震反演，在地震资料品质比较好的情况下，这两种地震资料的反 演结果没有差别，在信噪比比较低的睛况下，叠偏成果数据的反演结 果要好一些。叠偏纯波资料未经带通滤波等修色处理，频带范围较宽， 数据俅真性好，但信噪比较低，深层有效信弓埋没在噪音r p 。叠偏成 果资料做了去噪等修色处理，信噪比比较高，但有效频带较窄，纵向 上振幅能量保幅不好。 铲? t 。? ，一? y ? ，1 r h ! 图2 1 、叠偏成果数据和频谱 鼍q嘎q唑ii_|+，鬟鼍l；一 啪搴|m瑚咐撕|搴m m m m啪啪啪m枷哪似啪 。；型塑墅堡型堑些星堡皇型塑里堕- _ ：搿2 1 q “i p 。 叠偏纯波数据和频谱 图2 - 3 、经过处理的叠偏纯波数据和频谱 兰一一=一兰一=一一一一。一 ； 多井约束地震反演柏：储层解释中的心用研究 经过生产试验和结果分析，如果需要尽可能地得到好的反演结 果，这两种资料用于约束地震反演均不理想。应在叠偏纯波资料的基 础上，针对多井约束地震反演对叠后地震资料的要求，重新做叠后目 标处理，为反演提供一套相对来说具有高分辨率、高信噪比、高保真 度特点的地震资料数据( 见图2 3 ) ，以满足多井约束地震反演的要求。 2 1 2 测井数据的校正及标准化 在测井资料录取时，由于所选择的测井仪器型号、测井时间及井 身结构和井眼泥浆性质等的不同，使得相同层段、相同岩性的地层在 不同井中录取时的测井响应值有不同，井间曲线数据的标准刻度不一 致，造成了部分井响应值的整体偏大或偏小。应对所用各井测井数据 做标准化处理，以消除井与井之间存在的标准刻度差。有套管声波测 井曲线时，可作为参考进行校正。没有套管声波测井曲线作为参考时， 可选取工区中沉积稳定、分布广泛、岩性单一，测井响应有较一致规 律性的一套地层作为标准层进行统计对比，对所有井做标准化处理。 采用直方图的方法，首先确定出所有井声波时差在该层段的平均分布 直方图曲线，再将单井声波直方图与相应的平均总趋势直方图重叠 后，移动单井直方图，使单井直方图的分布曲线与总平均趋势曲线基 本重合，读出两者差值。这个差值即为校正值，并将它加到原来的测 井数据中去，便得出标准化后的测井值。即完成了井间测井资料的标 准化处理。 由于井径扩径、泥浆浸泡等影响，声波测井数据会有误差，需校 正，可在制作合成记录、实现地震地质匹配结合过程中完成其校正。 经过初步反演，再根据反演结果的回馈信息，有针对性地对个别 井做二次标准化处理，然后再做反演，如此反复，直至结果满意为止。 ：垒韭丝壅丝壁医丝尘兰堕星堑登生丝坐盈丛塑： - - _ _ - - _ _ - - _ - 。= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = r 一 一一 2 1 3 转换声波曲线的求取和使用 声波测井资料在岩石属性参数上反映的是声波在岩石中传播的 速度变化，它与地震数据最直接的对应关系在于地震波在井点附近岩 石的传播速度。对于测井约束地震波阻抗反演，如果声波测井资料质 量不高，地层岩性与其波阻抗属性对应关系差，会直接影响反演结果 所反映的地层信息的准确程度。针对这一情况，在使用实测声波数据 进行反演的同时，我们可以考虑利用转换公式由误差影响因素较少的 测井曲线( 如伽玛、电阻率曲线等) 求取转换声波曲线代替实测声波 曲线进行反演。 另外，为了对反演工区地层岩性与波阻抗对应关系有一个定性的 了解，可通过转换声波曲线对工区内声波测井资料的品质进行分析。 在测井曲线中，声波时差反映了速度，进而反映了地层的波阻抗特征： 伽玛测井曲线则与地层岩性有较好的对应关系。我们通过声波曲线与 伽玛曲线的交会统计关系，把有关井的伽玛曲线转换为声波曲线。比 较转换声波曲线与实测声波曲线之间的对应关系，就不难从定性的角 度了解剑测井约束反演结果反映地层岩性的可行性，同时也可以从另 一个角度验证所用声波测井曲线的质量。 2 ：2 地震地质模型的建立 2 2 1 精细地震解释 在完成了各井的地震、地质层位标定之后，便可对层位和断层进 行精细追踪解释，建立起约束地震反演处理所需要的构造层位控制框 架模型。首先在各井点周围追踪所标定的层位，获得局部的层位控制 信息，然后在所有井的连井剖面上进行对比、追踪，最后从i n l i n e 、 c r o s s li n e 及三维切片上，在全区内对所标定的层位进行追踪解释。 追踪解释的层位要尽量靠近反演目的层，要十分精细，反映出目的储 1 4 多井约束地震反演仡储层解释中的应用研究 层的空间变化特点来。层位和断层的解释要做到闭合程度好、平滑程 度好，以适合于约束地震反演处理的特殊要求。 2 2 2 地层沉积模式分析 为了在约束反演过程中加进准确合理的地层横向变化约束条件， 研究了以地震一地质构造层位模型作为地层横向变化框架约束的方 法。在建立初始波阻抗约束模型的过程中，要正确分析地层沉积模式 和层位接触关系，如整合、不整合、断裂关系等，并加以正确定义。 模型的建立依据于地质条件变化和地震反射特征的分析。内插外推考 虑了地层的横向变薄、变厚的情况，特别在过断层面附近作了精细考 虑，使得断层上、下盘地层的过渡符合实际地质情况。实现了约束条 件在反演过程中的动态内插外推，具有明显的特色和良好的实际应用 效果。 2 2 3多井约束地震反演的地层格架模型 建立尽可能接近实际地层沉积情况的波阻抗约束模型，是减少反 演最终结果多解性的十分重要的一环。建立波阻抗模型的过程实际上 就是把地震界面信息与测井波阻抗信息正确结合起来的过程。对地震 而言，其作用是正确解释起控制作用的波阻抗界面，对测井来说，其 作用是为波阻抗界面间的地层赋予合适的波阻抗信息。声波、密度测 井资料在纵向上详细揭示了岩层的波阻抗变化细节，三维地震资料则 在三维空间内记录了波阻抗界面的地震反射。测井资料在三维地震地 质反射界面内合理内插外推的结合，为我们精确的反演出地层波阻抗 数据体提供了有效的先验约束模型。 初始模型的横向分辨率取决于地震层位解释的精细程度以及所 刚井点测井资料在平而j 二的分布稀密程度。纵向分辨率则受地震采样 1 气 丝塑型堡墅型篁墅堡型些墅! ! 坠 率的限制，为了能够较多地保留洲井的高频信息，反映薄层的变化细 节，通常要对地震数据进行加密采样。一般把原4 m s 采样的地震数 据加密采样成1m s 采样数据( 见图2 4 、图2 - 5 ) 。 图2 - 5 、l m s 声阻抗内插模型 多l ：约束地震反演存储层解释中的应用研究 2 3 储层的综合标定 储层的综合标定是叠后地震资料反演的前提和基础。主要目的有 两个：一是确定地震与测井连结对比的时深关系；二是给反演剖面赋 予地质含义。所以，储层的综合标定可分两步来实现。第一步，以钻 井的地质分层和区域的地质标志层作为约束条件，精细制作合成记 录，用精细合成记录和v s p 资料与井旁地震道进行反射波组、能量 等反射信息的相关对比，反复调试，使之相关性达到最好，从而得到 精确的时深关系。第二步，在层位标定准确的基础上，利用其时深关 系，将有关地质信息( 如钻井地质分层，测井解释及试油成果，反映 波阻抗的声速曲线，反映储层物性的自然伽吗等电性曲线) 由深度域 转换为时间域，一起放入井旁道上，给地震剖面及对应的反演剖面赋 予地质意义。 2 3 1 储层时深关系的确定 地震数据体一般是时间域的，而钻井、测井资料是深度域的。应 用地震数据体进行地质解释首要的一步是确定地质体与地震响应对 应的时深关系，也就是通常所说的地震标定。在对某一地区确定储层 时深关系之前，首先必须了解该地区的地层沉积特征及地层发育情 况，掌握区内重要标志层及其地震反射特征。其次，对该地区所有的 钻、测井资料进行分析，根据曲线的响应特征，合理选取测井曲线。 抓住重点井，对测井曲线进行校正和标准化。 一般的时深关系确定：根据某个给定地区的地震平均速度或给定 井的v s p 速度资料直接换算，这样可以大致确定l 时深关系并为精确的 时深关系调整做了限制。一般某一良好的地质反射界面，在地震剖面 l 多j i ：约束地震反 i ；f 祚仳层解释中的心用研塑 上有一明显的一组反射，在测井曲线上有明显的响应特征。测井曲线 的这个响应特征究竟对应于波组的哪个相位? 波峰还是波谷，还是波 峰波谷之间，它是精细地震解释、储层预测的关键。 一 厶一vo s = j 。l go s to j e ( m h i - ! ) a h v a v ：! 兰! 一 ；三! 釜h i - h i - 1 塞a h j = 1 v i j = 1 v i 其中t0 s 为地震f | | 【扛i 上特征标：基层对应 的双张旅行i i 、f ，2 h0 x 为j i i 山线埘心的( 1 ) 特祉标一i ，厶t 的深皮， 可o s 为f 均迷度 j e 中 f 为第f 层深度。v i 为第i 层的速发。 a h 为j l ：曲线的深度采样，v a v 为l 到n 层( 2 ) 的甲均速度。h i l 为第f i 层的深皮。 卡准几组标准层对应于测井曲线响应特征的大致关系，利用v s p 资料或其它资料求得标定的平均速度。根据平均速度，利用上面的对 应关系式把对应的井曲线响应特征深度换算成t 0 时间、与标准层的 t 0 时间进行比较，基本确定相位对应关系。 2 3 2 精细合成记录的制作 首先对地震剖面进行频谱分析，根据要求的目的层段长度，从上 到下分时窗做频谱。例如分三个时窗段做频谱分析，每个时窗段都能 得到该段地震资料的主频和频宽，从而可以了解目的层段的地震资料 主频和频宽的变化，为我们合理选取地震子波的主频和频宽提供依 据。 其次是2 3 1 所讲的测井曲线时深关系的大致确定，有了这个大 致的时深关系，应用声波及密度曲线，给定一个子波，根据褶积模型 和垂直入射反射系数公式制作合成记录。比较合成记录与井旁地震道 波组特征对应的关系，调整子波参数。制作合成记录的子波有理论子 波、人工给定子波以及从井旁地震道提取的子波三类。一般从井旁地 多，j ：约束地震反演祚：储层解释中的臆用研究 震道提取的子波制作的合成记录与井旁地震道相关性好，它不用人为 地规定子波的极性及初始相位。 合成记录与井旁地震道波组特征初步对应的基础上，子波参数的 调整基本完成。此时，根据地质分层和钻井岩性柱状图，卡准地震标 准层，在地震标准层层段内，微调、编辑声波曲线。 最后得到精细的速度校正和精细的合成记录。 2 3 3多井精细合成记录的制作 在勘探、开发阶段，研究区内总有一定数量的井。结合研究工区 的范围，切割数条反映工区特点的连井交叉剖面。每一条连井剖面都 连结着数口井，井与井之间通过交叉连井剖面，相互联系，实现多井 联合空间标定。具体步骤如下： 一、抽取连结数口井的连井剖面。将每口井的测井曲线，地质分 层，时深比例尺放在各自的井旁道两边。测井曲线不要选得过多，一 般是两条，条是声波曲线，一条是反映地层岩性特征如g r 曲线。 二、依据连井剖面的构造特征和地层反射特征，分析每口井的地 质分层和时深比例尺。相互对比，互相验证，确定起始点声波曲线的 速度。统一分层段对比调整声波曲线，确保地震反射层位、地质分层 和时深比例尺三者统一。 三、对各井的井旁道，分层段作频谱分析，确定主频及频宽的纵 横向变化。然后从井旁道提取子波，分别制作合成记录。 四、分析每口井的合成记录特点，与井旁道的波阻对应关系和相 关程度，找出相关较差的原因，是声波曲线还是井旁地震道本身的复 杂。受地震观测方式的限制，井旁地震道是井点局部范围内的综合响 应，并不是井点的自激自收。如果这个局部范围内有断裂存在，井旁 地震道受断裂j 蒂的影响而受到干扰，与合成记录的相关性就变差。 型丝墅璧墅坠些墅堡墅些里些坠一一 五、在分析的基础上，对照岩性柱状图，分层段微调声速曲线。 统调整子波参数( 频率、相位) ，反复迭代，精细制作。 六、应用标定的声速曲线，在地震层位的控制下，建立平均速度 场。 2 3 4 给地震反演赋予地质含义 应用l ：面叙述的精细综合标定得到精确的州深关系，将反映储层 特征的测井曲线，声阻抗曲线，钻井地赝分层等地质信息由深度域转 换为时间域，放剑地震数据体的井旁道卜及刑应的反演数据体的井旁 波阻抗道上，进行地质标定。其意义就在于给反演数据体赋予地质含 义，从井旁道一日了然地看出，波阻抗的变化与地层特征之间的关系。 这样，叫以直接在反演数掘体上进行储层的标定和横向的追踪。 多井连井剖珈合成汜录的制作及综合地震地质的对比，这利，方法 能够起到地震与测井相互验证，有机综合的良好效果。( 见图26 2 7 ) 。 图2 6 多井合成记录的制作与精细标定 h一，j l，zj o i i “0_l 图2 7 对应反演剖面的标定 j“，、_”jh 。q i i i 多j l ：约束地震反演红a 霉层斛释中的应用研究- 第三章反演的分辨率与地震分辨率的关系 3 1问题的引出 地震反演自七十年代的伪声阻抗技术开始，经历了八十年代的 s e i s l o g ，道积分直至目前的测井约束地震反演发展阶段。目的很明确， 就是把地震道反演成测井曲线，因为测井曲线有很高的纵向分辨率， 可以直接研究地下岩性。但是在实际运用过程中，地震反演结果并不 总是如地震解释人员所愿，能解决地质问题。原因是多方面的。其中 一个重要原因是反演剖面的纵向分辨率不高。近几年掀起的测井约束 地震反演，它把纵向上高分辨率的测井资料结合到地震资料中去，提 高反演的纵向分辨率。有人认为，这种方法反演的剖面，其分辨率接 近测井资料的分辨率。 以胜利油田车西高分辨率试验区的井资料和连井剖面为背景，分 析井资料不同采样的声阻抗和不同主频的合成记录，并作联井剖面的 声速模型，用不同主频及频宽的r i c k e r 子波对声速模型作正演，然后 用测井约束对不同频率的正演剖面作反演。讨论测井约束地震反演的 分辨率与地震分辨率的关系。 3 2 测井资料的采样与地震数据的采样 通过电缆从井眼实测的各种测井资料，其采样率很高，一般为 0 1 2 5 m 或0 2 5 m 一个样点。所以，利用井资料，分析对比1 m 以下的 含油气层，这是可行的。 而地震采集，在当前的技术水平条件下，一般为l m s 或2 m s 采样。 根据采样定理 1 ：a t = l 2 f m a x ，理论上可采样到的最大信号频率， l m s 可达5 0 0 h z ，2 m s 可达2 5 0 h z 。但是，实际上地震仪对高频信号的 可记录范围的限制，地层对高频信号的吸收及地震地质条件和环境诸 多因素的影响，其接收到的有效信号远远达不到采样的最高频率。经 多外约束地震反浈柱靼层解释中的应用研究- 过数字处理，一般的剖面主频为3 0 一- - 4 0 h z ，有效频带宽度为8 4 - - 7 0 h z 。 假设在2 0 0 0 m 深之下，有一个速度v = 3 0 0 0 m s 的岩层，若地震剖 面的主频为3 0 h z ( 一般我们对常规处理的地震剖面，用合成记录标定， 选用的地震子波主频在3 0 h z 左右) ，根据“一个反射波的分辨率的极 限是1 4 波长”的瑞利( r a y l e i g h ) 准则 2 ，a h = v 4 f ，可分辨厚度 为2 5 m 。要想分辨厚度3 m 以上的储层，假设速度仍为v = 3 0 0 0 m s ，那 么经过测井约束反演，其剖面的主频必须达到2 5 0 h z 。根据在零相位 子波假设条件下，主频f m 与最高频率f m a x 的关系 1 ：f m a x = 1 3 f m ， 则f m a x 达到3 2 5 h z 。若分辨率厚度为1 5 m 以上的薄层，薄层速度仍 为3 0 0 0 m s ，则主频f m 必经达到5 0 0 h z ，f m a x 达到6 5 0 h z 。 由此可见，测井资料的分辨能力与地震资料相比差距实在太大 了。 3 3 反演的分辨率受地震采样率的限制 3 3 1 从声阻抗采样分析 地震与测井联系最紧密的是声波测井。它们都是通过观测地下不 同岩层的纵波传播速度，分析研究地下岩性。但是两者观测方法不同， 前者是地面观测，后者是井下观测；两者波的走时方式上的差别，前 者是地层波阻抗界面的反射波，走时距离大，后者是井壁地层滑行波 走时距离短。 如果把密度看作常数，那么声阻抗曲线就等同于反映地层岩性变 化的声速曲线。假设声速曲线为0 2 5 m 一个样点，地层速度为 2 5 0 0 m s ，则相当于时间域0 2 m s 采样。也就是说，在这样的地层速 度假设条件下，声阻抗曲线为0 2 m s 采样，声速曲线变换到波阻抗曲 线才不失真。根据地震反演原理，测井的声阻抗采样必须与地震剖面 的采样率一致。这样，要么提高地震采样率，要么降低测井的声阻抗 分辨率( 使地层粗化) 。图3 一l 是同一口井，用r i c k e r 子波、相同 的主频f = 2 2 h z ，采样率分别为0 5 m s 、l m s 、2 m s 、4 m s 的参数剖面， 声速曲线的采样率为0 2 m 。从图31 a 至图3l d ，随着采样的增大， 声阻抗曲线变平滑，反射系数序列变稀，层位减少。图3 1 a 为0 5 m s 采样，声阻抗曲线基本上等同与声速曲线，反射系数序列密，值相对 变化大，层位多。图3i d 为4 m s 采样，声阻抗曲线比声速曲线明显 地粗化、f 均，反射系数序列稀，层位少，小于4 m s 的速度层已不能 分辨而模糊掉。然而它们的合成记录，波形特征基本一致，波形个数 相同。这说明地震子波主频低，反映不了地层速度的细微变化，使不 同的反射系数介质模型，有相同的合成记录。 ；”妄二 摹葶 乏菱 藩。藿亨；f 寨 辫囊；黎 戮：嬷墨，名缮 幽3 一ir i c k e r 于波、主频2 2 h z 4 ；采样台成记录和声眦抗的变化 3 3 2 从不同声速模型反演的结果分析 以车西地区某联井剖面( 车4 4 6 一车4 4 4 ) 为背景，制作模型。 联井剖面上一共有五口井的声速资料，它们是舅4 4 6 、车4 4 3 、车 鬻照必|j一 耄喜；萎萋一差乏一：雾垂。尹，叁i 兰生塑星丝篓竺坠竺塑垦丝垦兰型型坠! 坠 8 、车4 4 3 l 和车4 4 4 。以t 2 、t 4 解释的地震层位控制，用这5 口井 的声速曲线进行线性内插。对l m 采样内插声速模型( 图3 - 2 ) 和2 m s 采样内插声速模型( 图3 3 ) 用零相位r i c k e r 子波、主频为1 2 0 h z 、 c d p 间距为6 0 m 、采样间隔2 m s 正演地震剖面，然后对地震剖面进行 测井约束地震反演，分别得到图3 2 b 和图3 3 b 的反演结果( 模型的 纵向刻度单位为m ，反演结果的纵向刻皮单位为m s ) 。不难看出，图 3 - 2 反演结果只反映了模型中的大套速度层，细小速度层反演不出来， 反演结果与其模型吻合较差。图3 - 3 反演结果与其模型吻合较好。且 冈32 反演的结果与图3 - 3 的模型有较好的吻合。为什么会出现这利 情况 恺? 原因在于反演用的是与地震剖面一致采样率的2 m s 采样声 阻抗曲线，2 m s 采样的声阻抗己决定了反演结果，它不可能把小于2 m s 采样的地层反演出来。 ! 二：= ：；。一= ! ! 型! 一 ，三专警j ；“睾兰= 萎茎墓 型3 - 2 、l m 采样内插声述榄。j 2 m 日采栉1 2 0 h z 削面反滴姑m 的较 h h4 j ”4 f b & # * ) 兰韭塑墨些型塑堕堑量丝堡i 盟生型l 也 一 从上面的分析可知，测井约束反演是以测井波阻抗模型道为准。 该模型道受地震采样率的限制，2 m s 采样，则小于2 m s 的薄层在模型 道中被平滑而不