基于生物启发算法的地震双极...2井区石炭系超深薄砂层为例_李新华.pdf

第30卷第1期油气地质与采收率Vol.30,No.12023年1月Petroleum Geology and Recovery EfficiencyJan.2023收稿日期：2020-12-11。作者简介：李新华（1965），男，新疆奎屯人，研究员，硕士，从事油田开发和油藏管理工作。E-mail：。基金项目：“十三五”国家科技重大专项“塔里木盆地碳酸盐岩油气田提高采收率关键技术示范工程项目”（2016ZX05053）。文章编号：1009-9603（2023）01-0069-07DOI：10.13673/37-1359/te.202012029基于生物启发算法的地震双极性变换拟声波测井约束反演方法应用以塔河油田S9702井区石炭系超深薄砂层为例李新华，马洪涛，梁宏刚，邓锋，先伟，孙力（中国石化西北油田分公司 勘探开发研究院，新疆 乌鲁木齐 830011）摘要：塔河油田石炭系超深薄砂层地震响应复杂，声波时差、密度测井曲线对储层敏感性差，地震属性和现有反演方法对储层的预测精度不能满足油气藏精细开发的要求。提出基于生物启发算法的地震双极性变换拟声波测井约束反演方法，首先利用生物启发算法对不同相位地震资料进行双极性变换，使其具有双极性特征，提高了地震资料的视分辨率，绝大部分薄砂层有地震反射同相轴与其对应，改善了薄砂层与地震响应之间的关系；其次开展自然电位、自然伽马测井曲线拟声波重构，增强了反演参数的储层敏感性，因此反演过程仅需较低程度的测井约束，反演结果与地震资料相关性好，降低了多解性，提高了储层预测的可信度。利用该方法在塔河油田S9702井区可以识别埋深达5 000 m、厚度大于3 m的石炭系超深薄砂层，且误差较小，窄河道形态较清楚，砂体展布符合地质规律。关键词：薄砂层；地震双极性变换；生物启发算法；石炭系；塔河油田中图分类号：TE122.2文献标识码：AApplication of pseudo-acoustic wave log constraint inversionmethod with seismic bipolarity transform based on bio-inspired algorithm：A case study of carboniferous ultra-deep thin sand layer of Well S9702 area in Tahe OilfieldLI Xinhua，MA Hongtao，LIANG Honggang，DENG Feng，XIAN Wei，SUN Li（Exploration and Development Research Institute，SINOPEC Northwest China Petroleum Bureau，Urumqi，Xinjiang，830011，China）Abstract：The seismic response of the carboniferous ultra-deep thin sand layer in Tahe Oilfield is complex.The intervaltransit time and density logging curve are less sensitive to reservoirs，and the seismic attribute and the existing inversionmethods cannot meet the requirements of fine development of oil and gas reservoirs in terms of reservoir prediction accuracy.Therefore，this paper proposes a pseudo-acoustic wave log constraint inversion method with seismic bipolarity transformbased on bio-inspired algorithm.Specifically，the paper uses the bio-inspired algorithm to perform bipolarity transform onseismic data with different phases to make the date bipolar，which enhances the visual resolution of the data.In addition，most of the thin sand layers have corresponding seismic reflection events，which improves the relationships between thinsand layers and seismic responses.Then，the paper reconstructs pseudo-acoustic wave by self potential and natural gammalog curves to strengthen the reservoir sensitivity of inversion parameters.As a result，the inversion process only requireslow-level log constraint，and the inversion results have a positive correlation with seismic data，which decreases the ambiguity and increases the reliability of reservoir prediction.The carboniferous ultra-deep thin sand layer，with a depth of 5 000m and a thickness of more than 3 meters of Well S9702 area in Tahe Oilfield，can be identified by the proposed method andthe error is small.The narrow channel morphology is relatively clear，with the distribution of sand bodies in line with thegeological law.Key words：thin sand layer；seismic bipolarity transformation；bio-inspired algorithm；carboniferous；Tahe Oilfield 70 油气地质与采收率2023年1月塔河油田石炭系卡拉沙依组发育构造、岩性和地层等多种油气藏类型，其油气成藏受断裂、微幅度构造、储盖组合及沉积储层等因素控制。卡拉沙依组为砂泥岩互层，沉积类型为三角洲相与潮坪相交互沉积，其中北部主要为三角洲相，南部为潮坪相1-2。研究区S9702井区沉积主要受三角洲相控制，发育分流河道和河口坝砂体；钻井揭示，其卡拉沙依组砂层埋深为 4 8005 300 m，单一期次河道宽度为150500 m，厚度主要为28 m，宽厚比为50150，单砂层厚度薄；地震资料频带窄（为565Hz），主频低（为32 Hz），分辨薄砂层的能力差，地震振幅类属性预测储层精度约为65%、预测含油气性吻合率约为45%，不能满足油田精细开发的要求。针对塔河油田石炭系储层预测已开展较多研究3-4，不同类型的测井约束反演方法使石炭系储层预测精度有一定程度的提高，可达到75%。对于储层厚度大、地震响应较好的层段，储层预测精度达到80%左右，但对于层位标定相位不一致，地震响应差的薄砂层，由于测井约束反演结果受地震和测井资料的双重控制，测井信息在反演结果中的合适频率范围较难确定，薄砂层的反演效果差。笔者提出基于生物启发算法的地震双极性变换拟声波测井约束反演方法，该方法基于地震相位变换理论，利用生物启发算法5，获得具有双极性特征的地震数据，提高地震资料的视分辨率，改善薄砂层与地震响应的对应关系，使得大部分砂层标定在波峰或波谷位置。选取储层敏感性强的测井曲线重构的拟声波作为测井约束，提取和应用合适极性的子波，仅需较低程度的测井约束量即可反演出储层，提高了地震资料的储层反演效果。1塔河油田石炭系薄砂层地球物理特征及预测难点分析1.1地球物理特征塔河油田石炭系薄砂层砂泥岩声波时差较为复杂，整体上砂岩声波时差小、速度高，砂岩含流体后声波时差变大，砂泥岩速度差异变小，甚至泥岩速度大于砂岩速度。物性较差偏干的砂岩，声波时差小、速度大。稳定的较厚泥岩整体声波时差大、速度小，砂泥岩薄互层中的泥岩常常声波时差小、速度大。砂泥岩声波时差、密度、自然电位和自然伽马统计关系表明，自然电位对砂泥岩的敏感性强，自然电位差异大；自然伽马对泥质砂岩、砂质泥岩等岩性的敏感性强6。研究区石炭系卡拉沙依组砂层的地震响应比较复杂，储层厚度、物性、流体类型、砂泥岩组合、上下围层泥岩速度及构造位置等因素影响储层地震响应特征，较大厚度（大于5 m）的含油气储层一般表现为强振幅低频特征，较小厚度储层一般为弱振幅或与上下围岩形成复合波，振幅值受围岩影响较大。靠近地层剥蚀面的储层受上覆地层屏蔽作用，地震响应一般为弱振幅或与上覆地层一起形成强振幅。另外由于砂泥岩速度不稳定、储层厚度变化及地震资料分辨率限制，使得储层标定相位不统一，一部分储层标定于波峰位置，一部分储层则标定于零相位或波谷位置7。1.2预测难点分析塔河油田石炭系卡拉沙依组薄砂层预测难点主要表现在3个方面：盐边（石炭系巴楚组膏盐尖灭线附近）石炭系卡拉沙依组为三角洲前缘沉积，水下分流河道发育，砂体横向变化快，纵向厚、薄砂体叠置共存，储层预测横向上需反映三角洲前缘沉积特征，纵向上需同时识别厚层和薄层砂体。石炭系卡拉沙依组含油气层段埋深大，含油气层段纵向跨度长，声波时差储层敏感性较低，不同层段砂岩和泥岩地震响应复杂，地震属性预测储层多解性强。50余口井含油气储层统计结果表明，厚度大于5 m的油气层或水层在振幅上有较好的响应，一般为中强振幅；另外大部分反射波不是单一砂体的响应，而是多套储层和泥岩地层的综合响应。靠近地层剥蚀区附近储层地震响应影响因素多，地层剥蚀带附近上覆地层屏蔽效应造成地震反射空白现象或强反射波，地震反射为储层和上覆地层综合响应，地震属性无法精确反映储层特征。总之，塔河油田石炭系卡拉沙依组薄砂层预测难点在于薄砂层与地震响应的匹配性较差，地震资料分辨率受储层构造位置、厚度、物性及流体类型等多种因素影响，地震反射波不能较好地反映薄储层的变化，致使储层预测精度较低。2基于生物启发算法的地震双极性变换拟声波测井约束反演方法塔河油田石炭系卡拉沙依组储层地球物理特征及预测难点分析表明，振幅、频率、频谱等地震属性对于较厚砂层（厚度大于5 m）的预测精度较高，对于薄砂层（厚度为25 m）的预测误差大，基于生物启发算法的地震双极性变换拟声波测井约束反演是一种适应石炭系卡拉沙依组地质特征的薄储第30卷第1期李新华等.基于生物启发算法的地震双极性变换拟声波测井约束反演方法应用 71 层预测新方法。首先开展不同相位地震资料的基于生物启发算法的地震双极性变换，使大部分储层都标定于波峰或波谷，提高薄砂层与地震反射波的对应关系；其次，利用储层敏感性强的自然电位等测井曲线重构储层敏感性差的声波曲线，以作为地震反演的低频约束，弥补薄砂层地震响应弱的缺陷，并提高反演波阻抗分辨薄互层砂体的能力8。需要指出的是，对于部分强地震反射特征的厚层泥岩，新反演方法与其他反演方法存在同样的问题，较多的低频测井约束压制强反射的相对波阻抗，井间会有一定的内插痕迹，降低反演结果的可信度，而较