胡 濱

（中海油研究總院有限責(zé)任公司，北京 100028）

常規(guī)地震資料主要反映地層界面的起伏變化，經(jīng)過反演可以把界面型的地震資料轉(zhuǎn)換成巖層型的波阻抗資料。最早出現(xiàn)的道積分和遞歸反演等方法分辨率低，滿足不了精細(xì)勘探的需求。隨后發(fā)展出了稀疏脈沖反演[1-2]、分頻波阻抗反演[3]、地震特征反演[4]、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)反演[5-7]、譜反演[8]與隨機(jī)模擬反演[9]等技術(shù)，這些反演技術(shù)針對(duì)特定的基礎(chǔ)資料條件和地質(zhì)問題，均具有一定技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但也均存在一定的缺陷[10]。

近年來，在有色濾波技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來一種新的反演技術(shù)——有色反演，該方法克服了上述技術(shù)的缺陷，取得了較好的應(yīng)用效果[11]。

1 有色反演技術(shù)

1.1 基本原理與技術(shù)流程

有色反演是一種頻率域測(cè)井約束波阻抗反演技術(shù)，其核心是設(shè)置一個(gè)合適的算子，使地震頻譜和井的波阻抗頻譜相匹配，然后通過褶積完成反演，其過程無需子波提取，從井震標(biāo)定到反演均快捷方便，但也存在相應(yīng)的問題[12]：①地震記錄有限的頻帶寬度和高頻噪音會(huì)對(duì)反演精度產(chǎn)生一定影響；②實(shí)際地震子波是形狀復(fù)雜、具有時(shí)空變化性質(zhì)的動(dòng)態(tài)子波，對(duì)子波的相位特性及時(shí)空變化情況所作的假設(shè)，必然導(dǎo)致反演結(jié)果具有一定誤差。

有色反演基本技術(shù)流程如下：①對(duì)井的波阻抗作譜分析（圖1a中的黑線），并擬合井能量譜曲線（圖1a和圖2a中的綠線）；②對(duì)地震波阻抗作譜分析（圖1b中的黑線），并擬合地震能量譜曲線（圖1b和圖2a中的藍(lán)線）；③在頻率域設(shè)置匹配算子使地震譜和井的波阻抗譜匹配，圖2a和圖2b中紅線為匹配算子在頻率域和時(shí)間域的形態(tài)；④施加匹配算子到地震數(shù)據(jù)，然后轉(zhuǎn)換回時(shí)間域。理論上，這個(gè)過程需要90°相位轉(zhuǎn)換，可合并到算子里完成。

1.2 關(guān)鍵因素與參數(shù)含義

匹配算子是影響有色反演結(jié)果好壞的關(guān)鍵因素。決定匹配算子在頻率域或時(shí)間域的形態(tài)參數(shù)有低通頻率、高通頻率和匹配算子能量截取值。低通頻率決定匹配算子頻率域低頻段的形態(tài)，原則上低頻端的尖峰不宜過高，否則低頻成分過重，會(huì)降低反演結(jié)果的分辨率；高通頻率決定著匹配算子頻率域高頻端的形態(tài)，鑒于一般地震資料的高頻信噪比較低，因此不宜將頻率設(shè)置過高，否則將降低反演結(jié)果的信噪比；匹配算子能量截取值決定匹配算子時(shí)間域的形態(tài)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際地震資料的頻譜，適當(dāng)切掉部分噪聲干擾[11]。

圖1 頻譜分析和擬合曲線

圖2 匹配算子頻率域和時(shí)間域形態(tài)

1.3 技術(shù)特點(diǎn)與適用范圍

有色反演技術(shù)與常見的稀疏脈沖反演技術(shù)在原理本質(zhì)上有所不同[12]。稀疏脈沖反演首先對(duì)地質(zhì)體進(jìn)行建模，然后經(jīng)過反復(fù)迭代修正模型參數(shù)至誤差在可接受范圍，其過程中存在人工干預(yù)較多[13]，受子波[14]、邊界井[1]和地震主頻影響較大[11]等缺陷。有色反演技術(shù)與地震數(shù)據(jù)處理更為相似，受人為干擾小、地質(zhì)現(xiàn)象客觀、計(jì)算速度快，只需引入一個(gè)匹配算子即可完成測(cè)井與地震數(shù)據(jù)的連接，避免了稀疏脈沖反演過程中過度模型化。有色反演雖然受地震帶寬限制，但在給定帶寬范圍內(nèi)可獲得最佳縱向分辨率[12]，并且不損失地震橫向分辨率。

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 油田概況

海外A油田位于尼日爾三角洲盆地重力滑動(dòng)-逆沖-底辟構(gòu)造帶，為一個(gè)受控于邊界斷層的斷背斜構(gòu)造，整體為深海泥巖的沉積背景并發(fā)育深水濁積體，2016年之前鉆探兩口井，均獲得較好的油氣發(fā)現(xiàn)。A-1井鉆遇3套油層（圖3a），厚度分別為5.7，15.1，6.4 m，具有低伽馬、低密度和高電阻率的測(cè)井響應(yīng)特征。A-2井揭示油層1砂體相變?yōu)槟鄮r，鉆遇的油層2砂體的孔滲物性好，與A-1井相似，但均為水層，表明該油田儲(chǔ)層橫向變化大，油藏關(guān)系復(fù)雜。

受重力誘導(dǎo)下的逆沖和泥拱雙重作用，油田斷裂體系異常復(fù)雜，導(dǎo)致深水沉積體被切割嚴(yán)重，識(shí)別和橫向追蹤解釋困難，影響油層展布范圍的確定和油田儲(chǔ)量規(guī)模的判斷，嚴(yán)重制約了后續(xù)勘探部署決策，因此，亟需尋找對(duì)策，快速評(píng)價(jià)。

圖3 A-1井巖石物理分析

2.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

A油田被三維地震工區(qū)覆蓋，資料已進(jìn)行了零相位化處理，波組特征較清晰但主頻較低，約25 Hz，有效頻寬為8～60 Hz，縱向分辨率約10 m。已鉆兩口井均鉆穿目的層，有GR（伽馬）、DT（聲波）、RHOB（密度）和RT（電阻率）等測(cè)井曲線并已進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化處理。

2.3 技術(shù)應(yīng)用

通過巖石物理統(tǒng)計(jì)分析，砂巖與泥巖的孔隙度界線為14%，泥質(zhì)含量界線為40%，油層與水層的含水飽和度界線為70%（圖3b），目的層段砂巖和泥巖的縱波阻抗值存在嚴(yán)重混疊現(xiàn)象（藍(lán)色樣點(diǎn)為泥巖，紅黃色樣點(diǎn)為砂巖），故無法直接利用縱波阻抗區(qū)分砂泥巖（例如圖3a中油層2之下存在低縱波阻抗的泥巖）。而油層和水層的縱波阻抗具有明顯的區(qū)別（圖3a）：油層的縱波阻抗較圍巖顯著偏低，幅度為400～1 000 g/cm3·m/s；油組3之下水層段則表現(xiàn)出較圍巖高縱波阻抗特征，幅度為500～1 000 g/cm3·m/s。故利用相對(duì)縱波阻抗直接識(shí)別和預(yù)測(cè)油層，而不做儲(chǔ)層預(yù)測(cè)。

提取井旁道子波，并開展精細(xì)的井震標(biāo)定（圖4）可以看出，合成地震記錄與井旁道的波組關(guān)系對(duì)應(yīng)較好，振幅強(qiáng)弱關(guān)系略有差異。根據(jù)前面介紹的技術(shù)流程，計(jì)算兩口井縱波阻抗能量譜（圖1a中黑線）并擬合平滑曲線（圖1a中綠線），可見這兩口井的頻譜符合藍(lán)譜的特征，即更高的頻率對(duì)應(yīng)于更大的振幅[12]，擬合曲線遵從指數(shù)定律。地震的能量譜和擬合平滑曲線見圖1b。考慮到地震數(shù)據(jù)的有效帶寬為8～60 Hz，將低通頻率和高通頻率設(shè)定在8 Hz和60 Hz附近進(jìn)行參數(shù)試驗(yàn)，選擇目的層段2 400～3 000 ms作為反演時(shí)窗，選擇99%作為匹配算子能量截取值，最終設(shè)置的匹配算子形態(tài)見圖2。

2.4 應(yīng)用效果

依據(jù)油層相對(duì)低的波組抗值域特征進(jìn)行定量標(biāo)定（圖3a），將波阻抗相對(duì)小于-400 g/cm3·m/s的層段顯示為紅黃色（圖5），其縱橫向展布范圍和特征清晰。試驗(yàn)表明，低通頻率的選擇對(duì)反演結(jié)果的分辨率影響較大。低通頻率為5 Hz的反演剖面（圖5a）的有效頻寬為5～60 Hz，中值頻率約32 Hz，峰值頻率為8 Hz，低頻成分較重，油層2相對(duì)低的波阻抗范圍確定出的油層頂?shù)酌姹葘?shí)鉆的油層頂?shù)追秶源?。低通頻率為10 Hz的反演剖面（圖5b）的有效頻寬為5～80 Hz，中值頻率約42 Hz，12～40 Hz范圍內(nèi)能量較平衡，油層2的相對(duì)低縱波阻抗范圍確定出的油層頂?shù)酌媾c實(shí)鉆井吻合程度較高。因此，選擇低通頻率為10 Hz的反演結(jié)果開展油層解釋工作。

圖4 A-1井井震標(biāo)定

圖5 不同低通頻率下的有色反演結(jié)果

依據(jù)解釋層位提取油層2的有色反演平面圖（圖6）可見，反演結(jié)果與區(qū)域沉積研究結(jié)果一致，應(yīng)用效果較好。油層2所在的沉積體為北東向物源的水道-朵葉復(fù)合體，平面分布范圍較廣，A-1井位于朵葉主體，A-2井遠(yuǎn)離該沉積體（圖6）。油田西部發(fā)育一條北東-南西向水道（圖6中粉線所示，水道以泥質(zhì)充填為主，反演平面圖中呈相對(duì)高波阻抗特征），將油田分隔為東西兩塊。A油田發(fā)育的一系列北西-南東向斷層（圖6中黑線所示），可進(jìn)一步將油田分隔成多個(gè)斷塊。A油田整個(gè)東塊預(yù)測(cè)的含油范圍東邊界初步確定為相對(duì)縱波阻抗約為-400 g/cm3·m/s的位置（圖6中淺藍(lán)色線所示）。

為了證實(shí)油層解釋和預(yù)測(cè)范圍的可靠性，進(jìn)一步落實(shí)東塊儲(chǔ)量，為油田開發(fā)做準(zhǔn)備，于2017年在油田東南部靠近東邊界位置部署了A-3井并實(shí)施鉆探（圖6）。鉆井揭示油層2的凈厚度為9.3 m，較A-1井有所減?。▓D6中A-3井位置的相對(duì)縱波阻抗值高于A-1井，油層減薄符合預(yù)期），但仍然未鉆遇水層，說明該油田雖然被斷層切割成多個(gè)斷塊，但其整體含油，預(yù)測(cè)的含油范圍準(zhǔn)確可靠。

圖6 過油層2的有色反演平面圖

3 結(jié)論

（1）有色反演技術(shù)無需初始模型，受人為干擾小、計(jì)算速度快，尤其適合在無井或少井的地區(qū)開展反演工作。海外勘探項(xiàng)目評(píng)價(jià)中常遇鉆井少、研究時(shí)間短等問題，特別有利于發(fā)揮有色反演技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，適合推廣應(yīng)用。

（2）海外A油田的實(shí)際應(yīng)用表明，反演結(jié)果在遵循實(shí)際地震資料的同時(shí)，具有更高的縱向分辨率。通過相對(duì)波阻抗的定量標(biāo)定，主力油層顯示清晰，與實(shí)鉆井油層頂?shù)椎姆謱游呛铣潭容^高，并且油層的縱橫向展布范圍和特征清晰，易于識(shí)別和解釋。油層解釋結(jié)果得到2017年新鉆井的證實(shí)。

（3）地震頻帶寬度和高頻噪音會(huì)對(duì)反演精度產(chǎn)生一定影響。此外，不考慮子波的相位與時(shí)空變化所作的假設(shè)，會(huì)導(dǎo)致反演結(jié)果存在一定誤差。