多波联合反演技术在sc盆地pln地区油气勘探开发中的应用研究.doc

多波联合反演技术在 SC 盆地 PLN 地区油气勘探开发中的应用研究 王栋 贺振华 王珑 杨海涛 赵尧 符志国 中国石油天然气集团公司川庆钻探工程有限公司地球物理勘探公司 中国石油天然气集团公司山地地震技术试验基地 成都理工大学地球物理学院 摘 要： 多波联合反演是多波地震勘探的重要环节之一从多波联合反演的基本原理出发, 研究了该方法的特点及技术流程, 并将该技术应用于 SC 盆地 PLN 地区某工区多波资料处理首先对参与反演的子波提取方法进行了对比与选择;然后利用近、中、远 3 个角度域的子波进行连井线和全工区数据反演;最后利用该地区速度与孔隙度、速度与含气饱和度拟合公式得到孔隙度和含气饱和度预测结果对多波联合反演与单一纵波反演在有效储层预测方面的实际应用效果进行了对比, 结果表明, 多波联合反演可以增加对反演结果的约束条件, 降低单一纵波反演的多解性, 提高反演精度, 对储层的识别更加客观可靠, 可以有效提高油气储层预测的准确性关键词： 多波地震勘探; 子波提取; 多波联合反演; 速度; 孔隙度; 含气饱和度; 作者简介：王栋 (1984—) , 男, 硕士, 工程师, 现从事多波地震勘探技术研究工作。

收稿日期：2017-02-08基金：国家科技重大专项 (2011ZX05019-008) Application of multi-wave joint inversion in exploration and development of oil and gas in the PLN area of SC BasinWANG Dong HE Zhenhua WANG Long YANG Haitao ZHAO Yao FU Zhiguo Geophysical Prospecting Company, CNPC Chuanqing Drilling Engineering Limited Company; College of Geophysics, Chengdu University of Technology; Abstract： Multi-wave joint inversion is an important step in multi-wave seismic exploration.In this paper, the basic principle and technical process of multi-wave joint inversion are introduced, and the technique is applied to process multi-wave data from the SC basin.In the process of application, this study initially compares and selects the wavelet extraction method.Subsequently, the inversion of the well profile and the entire work area was carried out using the obtained wavelet in the near, middle, and far angles.Then, the prediction porosity and gas saturation were estimated by the velocity and porosity, and velocity and gas saturation fitting formula, respectively.Finally, the multi-wave joint inversion and the single P-wave inversion were compared with respect to the effective reservoir prediction.The results showed that multi-wave joint inversion could increase the constraints on inversion, reduce the multi-solution of the single P-wave inversion, improve the inversion accuracy, and make the reservoir identification more objective and reliable, thus effectively improving the accuracy of oil and gas reservoir prediction and development.Keyword： multi-wave seismic exploration; wavelet extraction; multi-wave joint inversion; velocity; porosity; gas saturation; Received： 2017-02-08随着地震采集仪器精度的提高和地震数据处理技术的进步, 多波多分量地震勘探技术得到了迅速发展和广泛应用。

多波联合反演是多波地震勘探的重要环节之一STEWART[1]将 SMITH 等[2]提出的 PP 波加权叠加方法推广到联合反演, 首次给出了实用的纵横波联合反演方法, 并得到了纵、横波速度比等弹性参数LARSEN 等[3]在 STEWART[1]研究的基础上讨论了同时反演纵、横波阻抗的方法杨绍国等[4]、李录明等[5]、雍杨等[6]、王明春等[7-8]、黄中玉等[9]对联合反演公式进行了研究, 进一步利用多波信息联合反演出岩性参数及更多的弹性参数, 据此对岩性进行有效识别但是, 由于在常规反演过程中增加了横波参数, 反演算法更加复杂, 对横波资料品质的要求更高, 因此, 学者们不断研究推出新的思路、优化算法及高质量横波资料处理方法VEIRE 等[10]讨论了利用奇异值分解技术 (SVD) 进行纵横波联合三参数反演的方法, 给出了该方法在实际数据处理中的应用效果陈天胜等[11]提出了一种基于方向加速度最优化和纵横波速度比值扫描的纵横波联合反演方法张春涛等[12]对纵横波联合反演方法的研究及应用进行了总结HU 等[13]利用纵波和转换波联合反演来估算密度比和速度比, 并在反演过程中根据贝叶斯理论加入先验信息, 以改善反演的不适定性。

侯栋甲等[14]进一步研究了基于贝叶斯理论的 VTI 介质叠前多波联合反演技术杜启振等[15]提出了基于横纵波速度比值迭代的纵横波联合反演方法张广智等[16]提出了纵横波联合叠前自适应 MCMC 反演方法黄中玉等[17]提出正交各向异性介质中的多方位三维转换波叠前时间偏移方法寻超等[18]提出并利用多方向矢量中值滤波方法进行多分量地震数据的去噪处理随着研究的不断深入, 多波联合反演技术被广泛应用于各大勘探工区, 取得了良好的效果如 ZHANG 等[19]对 Pikes Peak 油田 3C-2D 地震数据体进行了纵横波联合反演;王兴建等[20]利用纵横波联合反演技术对苏里格含气性进行了检测;程冰洁等[21]、黄跃等[22]对川西地区 3C-3D 地震数据体进行了联合反演;付雷等[23]利用纵波和转换波联合反演技术对松辽盆地北部地区油气藏分布进行了预测;李昂等[24]将纵、横波联合反演方法应用于海拉尔盆地贝 39 井区储层描述SC 盆地 PLN 地区须家河组主要为陆相地层, 沉积环境复杂, 埋藏时间较长, 砂岩储层致密化程度高, 在测井曲线上呈“三低”特征 (低孔隙度、低饱和度、低电阻率) 。

目前常用的地震反演预测技术虽然可以部分解决该区有效储层的厚度及横向分布预测问题, 但因反演技术的局限性以及该区储层的非均质性较强, 预测成果存在多解性同时, 利用伽马反演技术进行岩性预测的结果存在较多争议常规反演过程中, 纵波参数来源于实际纵波资料, 而横波参数是由纵波参数和该地区的经验关系公式计算得到的, 并不是实测的结果, 势必与纵波存在一定的相关性因此, 常规反演并没有真正同时利用 PP 波与 PS 波的实测信息, 从而忽略了纵横波阻抗、纵横波速度和地质体密度之间内在的联系事实上, 纵波速度与横波速度之间存在着线性关系 (如 Castagna 泥岩公式[25]) , 纵波速度与地质体密度之间也存在着密切联系 (如 Gardner 公式[26]) 忽略纵波阻抗、横波阻抗与密度之间的内在联系, 将直接降低反演结果的精度和可靠性, 最终影响储层预测、岩性判断、流体识别的准确性本文通过多波联合反演技术的应用, 获得 SC 盆地 PLN 地区纵波速度、横波速度、密度、纵横波速度比、泊松比以及拉梅常数等岩石物理参数, 为该区储层和流体预测提供更为可靠的依据1 方法原理多波联合反演仍然沿用纵波反演框架, 只是在反演目标函数上增加了转换横波误差项, 可以用 (1) 式表示:式中:m 表示待求解的模型目标参数, J (m) 表示目标函数;S PP表示 PP 波合成记录, D PP表示 PP 波地震记录;E (S PP-DPP) 表示 PP 波误差能量函数项, E (S PS-DPS) 为 PS 波误差能量函数项。

极小化目标函数即求解一组模型的参数使得合成记录与地震记录的误差为最小Zoeppritz 方程描述了精确的反射系数与地层弹性参数的关系[27], 但该方程为隐式方程, 不利于求解FATTI 等[28]对纵波与转换波反射系数公式进行了简化, 使纵波、转换波反射系数成为与速度、密度、入射角有关的函数基于褶积模型, 利用反射系数与地震子波合成地震记录, 则反射振幅成为入射角的函数, 即:为增强反演解的稳定性, 利用以下对数线性关系进行约束:对于多个入射角的道集, 可将 PP 波、PS 波地震记录表示为:将公式 (6) 进一步表示成:式中:G 为线性算子, 是一个利用已知地震速度模型和入射角计算出来的矩阵;d=[SPP (θ 1) …SPP (θ N) SPS (φ 1) …SPS (φ M) ]为反射系数向量;x= (LPΔL SΔL D) 为未知参数向量于是, 反演问题就变成了求解方程 (7) 中的 x, 可以利用奇异值分解法来实现, 并由公式 (2) 和公式 (3) 求出全部模型目标参数[Z PZSρ]此解即为满足公式 (7) 的最优解2 技术流程多波联合反演的技术流程如图 1 所示可以看出, 多波联合反演需要输入 6 类数据, 分别为:纵波角度道集数据、转换波角度道集数据、纵波子波、转换波子波、初始纵横波速度及密度模型、测井速度及密度曲线。

其中, 初始纵横波速度模型可以利用纵、横波叠前时间偏移速度建立, 初始密度模型利用密度测井曲线建立测井曲线在反演过程中用于井控处理多波联合反演的关键是子波的求取子波形态的不同, 会直接影响反演的结果目前常用的子波求取方法有理论计算子波、地震资料提取子波和井震联合提取子波, 需要将不同子波的反演结果与测井结果进行对比, 选择适合工区实际的子波提取方法其次是利用目的层段的测井曲线计算拟合对数线性关系的系数k, m最后是进行连井数据试验反演, 判断反演结果的准确性, 完成整个工区数据体的反演计算图 1 多波联合反演技术流程 下载原图3 实际应用效果分析3.1 多波联合反演技术在 PLN 地区的应用在进行多波联合反演之前, 通常需要对纵波、转换波数据进行层位标定、层位对比解释、层位匹配以及相应的岩石物理参数分析PLN 地区影响储层预测精度的主要因素是难以区分低速泥岩和低速含气砂岩由于转换横波主要反映岩性变化, 流体对其影响很小, 因此, 利用转换波的特点并结合纵波资。