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改进的井间地震资料波阻抗反演方法


2008 年   32 卷        第 中国石油大学学报 (自然科学版 )         Vol 32  No. 2 .   2 期         Journal of China University of Petroleum         Ap r 2008 第 .

   井间地震资料具有极高的分辨率 , 在 20 世纪 80 年代末至 90

年代中期出现了井间地震技术的研 究热潮 ,该技术被认为是油田开发领域最有远景的 [ 12 ] 2 地球物理方法 。近年来 ,国内在井间地震仪器制 造、 野外数据采集 、 数据处理和资料解释等方面都取 [ 32 ] 5 得了可喜的成果 。然而仅利用井间地震的原始 剖面资料还难以进行有效的储层精细描述 , 利用波 阻抗参数则可以有效地表达地层岩性 、 物性特征 ,提
收稿日期 : 2007 - 09 - 13

   文章编号 : 1673 2 5005 (2008) 02 2 0034 2 05
1

改进的井间地震资料波阻抗反演方法
曹丹平 , 印兴耀 , 张繁昌 , 孔庆丰
1 1 1 2

(1. 中国石油大学 地球资源与信息学院 ,山东 东营 257061; 2. 中石化胜利油田分公司 物探研究院 ,山东 东营 257022)

摘要 : 基于井间地震资料与地面地震资料之间的相似性确立了井间地震资料的反射特征 ,完善了井间地震资料的反 演方法及流程 。重点解决了反演过程中的两个关键问题 : 采用 sinc 函数插值方法进行重采样确保了井间地震剖面 深时转换中的波形保真 ; 精细调整井的时深关系使得井间地震与地面地震资料反射特征达到相互匹配 ,确保了反演 结果的合理性 。应用实例结果表明 ,通过本方法得到的井间地震反演结果精度较高 , 与测井解释结果对应较好 , 砂 体展布清晰 ,有效地反映了两口井在横向上的联系与差异 ,提高了井间储层描述精度 。 关键词 : 井间地震资料 ; 波阻抗反演 ; 深时转换 ; sinc函数插值 中图分类号 : P 631. 443     文献标识码 : A

I proved i pedance in version m ethod of crosswell se ism ic da ta m m
( 1. Facu lty of Geo2 esou rce and Infor a tion in Ch ina U n iversity of Petroleum , D ongying 257061, R m S handong P rovince, Ch ina; S handong P rovince, Ch ina )
[6]

2. Geophysica l P rospecting R esea rch Institu te of S heng li O ilfield B ranch Com pany, S INO PEC, D ongy ing 257022,

Abstract: The reflection characteristics of crosswell seis ic data were set up according to the sim ilarity betw een the cross m well sion. Two key p roblem s were solved to get reasonable impedance inversion result First, the sinc function interpolation algo2 . rithm was adop ted to resamp le the seis ic signals for the hi2fi of waveform in the dep th to tim e conversion of crosswell seism ic m t een the two wells can be p redicted better from the cross w well seism ic i pedance inversion results which can imp rove the ac2 m results are matched well w ith log curves, the sand body distribution results are clear, and the relations and differences be2 seis ic data and surface seis ic data, then the methods and flow s were designed for the crosswell seis ic impedance inver2 m m m

osswell seism ic and surface seism ic data, which makes the inversion results reliable. The high resolution impedance inversion

curacy of reservoir descrip tion.

基金项目 : 国家“863 ” 高技术研究发展计划项目 ( 2006AA09A102 - 13)

作者简介 : 曹丹平 ( 1978 - ) ,男 (汉族 ) ,四川高县人 ,讲师 ,博士研究生 ,主要从事物探方法研究 。

data. Second, the tim e2dep th relationship intense adjustm ent was used to match the reflection characteristics bet een the cr2 w Key words: crosswell seicm ic data; impedance inversion; dep th tim e conversion; sinc function interpolation

? 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.

CAO Dan 2 ing , YI Xing2yao , ZHANG Fan 2chang , KONG Q ing2feng p N
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2

高油藏描述精度 。孟宪军等 在井间地震资料波 阻抗反演方面进行了有益的尝试 , 鉴于直接在深度 域进行井间地震波阻抗反演的方法尚不成熟 , 因此 主要还是将井间剖面转换到时间域后按照常规反演 思路来进行 。由于目前还没有确立完善的井间地震 资料标准反射特征 , 加上常规波阻抗反演流程缺乏 对井间地震数据特征的针对性 , 在井间地震资料的 深时转换过程中对地震波波形的保真还不够重视 ,

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第 32 卷   2 期           第 曹丹平 ,等 : 改进的井间地震资料波阻抗反演方法

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因此经常会出现井间地震 、 地面地震与测井数据 3 种尺度的资料相互不匹配的现象 。为此 , 笔者将在 常规波阻抗反演的基础上针对上述问题重点研究井 间地震资料波阻抗反演的方法 、 流程及其中的关键 问题 。

层连通性 、 流体分布 、 注气效果 、 压裂效果的评价等 复杂油藏地质问题 。 以胜利油田为例 , 从 2001 年至今已经采集了 30 多对井间地震资料 ,在解决油田开发中的火成岩 蚀变带 、 小幅度构造 、 小断层等复杂地质构造问题中 发挥了积极的作用 。图 1 是胜利油田垦 71 区块
J ian41 井与 108 井之间采集处理后得到的深度域井
[3]

1  井间地震资料特征
井间地震资料由于在激发井中接收 , 受外界干 扰小 ,激发能量传播距离短 , 传播路径避开了低速 带 ,接近探测目标 ,因此井间地震采集到的数据具有 很高的频率和信噪比 。井间地震资料的精细成像结 果可以很好地用于解释两口井之间的地质现象 , 与 其他资料结合还可以解决砂泥岩薄互层的识别 、 储

间地震成果剖面 。剖面整体特征较好 ,视频率高 ,局 部放大后可以清晰地解释井间微幅构造 (见图 1 右 椭圆圈 )和低序级小断层 (见图 1 右断层解释 ) , 解 释结果充分体现出井间地震资料高分辨率的优越 性。

图 1  J ian41 —108 深度域井间地震剖面 (左 )及局部特征解释 (右 )

   深度域井间地震剖面可以与深度域测井曲线进 行有效的对比解释 , 但是与时间域地面地震资料之 间还缺乏有效的联系 , 加上井间地震与地面地震采 集的道间距差异较大 , 如 J ian41 和 108 两口井之间 所对应的井间地震资料和地面地震资料的道间距分 别为 1 m 和 10 m ,因此两种地震资料之间还缺乏有 效的直接关联方式 。鉴于目前时间域地震资料的处 理解释技术比较成熟 , 因此笔者的研究思路是将深 度域井间地震剖面转换到时间域开展层位解释并进 行波阻抗反演 。图 2 为 J ian41 和 108 井之间所对应 的时间域井间地震与地面地震剖面对比图 。 为了弥补井间地震资料没有建立标准反射层特 征的不足 ,通过井间地震与地面地震资料在时间域 进行叠合对比解释可以进一步分析两者之间的联系 与差异 。从图 2 可以看出 , 井间地震资料与地面地

震资料在时间域具有一定的相似性 , 因此可以充分 利用地面地震资料解释中所得到的结论来拓宽对井 间地震资料的认识 , 确立井间地震资料所对应的标 准反射层特征 。同时还可以看到 , 井间地震剖面上 的多个反射特征对应于地面地震资料的一个波组反 射特征 ,这是地下地质体在不同尺度的观测条件下 所表现出来的差异 。如图 2 中的解释线所示 , 在地 面地震资料解释中比较明确的 T1 标准反射层通过 微调后能够在时间域井间地震剖面中找到相对应的 反射特征 ,再结合井间地震资料时间域井旁道精细 标定 、 深度域与测井曲线的特征对比即可明确井间 地震资料的具体反射特征 。可见 , 通过与地面地震 资料的相似性对比可以增强对井间地震资料横向连 续性的认识 ,更加合理地确立井间地震资料的标准 反射特征 。

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中国石油大学学报 (自然科学版 )              2008 年 4 月

图 2  J ian41 —108 时间域井间地震剖面 (左 )与地面地震剖面 (右 )对比

2  反演方法
结合地面地震时间域波阻抗反演方法 , 本文中 在进行井间地震资料波阻抗反演之前首先综合利用 各种速度关系精确建立深时转换速度模型 , 将深度 域井间地震资料高保真地转换到时间域 , 结合两种 地震资料之间的相似性特征 , 对时间域井间地震剖 面进行精细层位解释 、 井旁道标定并提取井间地震 子波 ,采用稀疏脉冲反演算法迭代求取井间波阻抗 剖面 ,该约束反演算法可以表示为 - 1 ( 1) F = L p ( r) +λ q ( s - d ) +α L 1 (ΔZ ) . L ΔZ 为与阻抗趋势的差序 式中 , r为反射系数序列 ; 列 ; d 为地震道序列 ; s为合成地震道序列 ; λ为残差 权重因子 ;α为趋势权重因子 ; p, q为 L 模因子 。 之所以在井间地震波阻抗反演时采用稀疏脉冲 算法是因为井间资料具有地震道密集 、 分辨率高的 特点 ,能够很好地分辨砂泥岩薄互层 ,从而达到认识 储层特征的目的 ,同时反演结果还能较好地与原始 地震数据特征相吻合 。基于井间地震资料在深度域 的特点 ,本文中在进行井间地震波阻抗反演时特别 强调对剖面深时转换过程的波形保真 , 以确保时间 域和深度域地震反射特征的一致性 , 另外还需要加 强井间地震资料与地面地震资料反射特征的匹配研 究以获得更加合理的反演结果 。 212   深时转换策略 井间地震资料在深度域具备诸多优良特性 , 如 果要在时间域进行波阻抗反演 , 井间剖面的深时转 换就非常重要 ,特别是在重采样过程中如何确保波
211   井间反演方法概述

形的不失真或者反射特征不发生畸变是非常关键的 问题 。深度域井间地震资料的采样间隔一般为 1 m 或者 015 m , 而在转换到时间域时会随着时间域采 样间隔的变化出现采样点增加 、 减少以及不均匀采 样等问题 。在进行深时转换时首先通过区域平均速 度建立井间地震观测深度段之上的深时转换速度模 型 ,利用井间地震剖面层析成像速度建立井间观测 段的速度模型 , 并利用声波测井速度进行校正
[6]



得到合理的深时转换速度模型之后 , 还需要采用精 确的插值算子对转换过程中所涉及的时间域或深度 域地震数据进行重采样 。 地震信号的重采样本质上是由采样后的信号恢

复采样前信号的过程 。虽然重建采样前信号可以有 很多种方式 ,但对经过大地滤波后的地震波来说一 般都是采用限带重采样 , 即认为采样前信号的带宽 限制在最高频率 F 的 1 /2 以下 。根据采样定理 , 重 采样后的信号可以表示成采样前信号与理想低通滤 波器 (时域上就是 sinc函数 )的卷积 ,即


  x ( t) =

n=-∞

∑ x ( nT )

π sin F ( t - nT ) πF ( t - nT )

.

( 2)

其中 T = 1 / F 是信号重采样之前的周期 , nT 是采样 点的位置 , n ∈ Z。 x ( t) 仅在一组离散点上取样 当 时 , 这个操作又称为 sinc 插值 。由于 sinc 函数插值 方法能够在插值过程中较好地对地震数据进行保 真
[7]

,因此在深时转换中采用 sinc 函数插值并适当

地减小时间域采样间隔 , 就可以很好地保持有效信 号的频带特征 ,如 015 m s的采样间隔就完全能够满 足目前已知的最高截频为 1 000 Hz 的井间地震资 料 。由于 sinc 函数离散化后得到的算子振幅谱在
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第 32 卷   2 期           第 曹丹平 ,等 : 改进的井间地震资料波阻抗反演方法

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Nyquist频率附近不能完全保持为常数

[8]

,因此需要

中 ,首先采用地面地震井旁道的标定结果作为井间 地震井旁道标定的初始时深关系 , 在此基础上进行 精细微调来得到与井间地震井旁道波组关系对应较 好的合成地震记录 。由于地面地震资料频率较低 , 其一个反射特征对应着井间地震资料的多个同相 轴 ,在精细标定过程中要求井曲线的时深关系微调 后还能够保证地面地震频率下的合成地震记录波组 特征不发生明显变化 , 因此这一步需要反复对井的 时深关系进行修正以同时适应两种不同频率的地震 资料 ,使得井间地震反射特征与地面地震反射特征 能够相互匹配 。 J ian41 井的井间地震井旁道和地面 地震井旁道标定结果如图 3 所示 。

根据实际资料特征对 sinc 函数进行截断测试 , 以确 保 sinc函数插值结果不损失高频带信息 。通过对 井间地震资料特征和重采样算法进行研究后发现 , 采用 015m s采样并对 sinc 函数进行 16 点截断来插 值即可以满足常规井间地震剖面的精确深时转换 。 由于井间地震井旁道成像质量相对较差 , 因此 在井旁道标定时需要在离井一定距离处重新选取质 量较好且在横向上具有一定相似性的地震道作为井 旁道进行标定 。由于井间地震的道间距仅 1 m , 因 此适当的移动 10 ~20 道再进行标定相对于地面地 震资料 10 m 的道间距来说是合理的 。在标定过程    用地面地震标定好的时深关系作为井间地震井 旁道标定的初始值使得井间地震井旁道标定更为方 便合理 ,而利用井间地震井旁道标定调整后的时深 关系去匹配地面地震井旁道的标定结果确保了井地 标准反射特征的统一 , 使得两种不同尺度的地震资 料所表征的同一地下地质模型更加准确合理 , 这也 正是上述参考地面地震解释结果进行井间地震层位 解释的基础 。 图 3 所示井间地震与地面地震井旁道的标定得 到了相同的时深关系 , 框内所示为纵向上连续分布 的 g7 2 、 2 和 g7 2 三个砂体在不同尺度的地 13 g7 14 15 震资料中所表现的反射特征 。通过测井曲线分析可 知 ,这 3 个砂层沉积特征相似 ,可以划分为一个连续 的砂层组 ,对地震资料来说 ,井间地震资料基本上可 以分辨出这 3 个连续砂体 , 而在地面地震资料中则 是整个砂层组反映为一个同相轴特征 , 这正是精细 调整得到的相同速度模型使得井间地震与地面地震 资料达到相互匹配的结果 。在此基础上即可根据标
213   井间与地面反射特征的匹配

图 3  J ian41 井的井间地震与地面地震井旁道标定结果对比

定结果从时间域提取到稳定的井间地震子波 ,从而 可以更加合理地开展井间地震资料的波阻抗反演。

[9]

3  应用实例分析
通过对井间地震资料特征的研究 , 并按照上述 流程进行反演 ,即可得到井间地震时间域波阻抗剖 面 。图 4 为 J ian41 —108 井间地震资料剖面东二段 的反演结果 ,从左至右分别为东二段井间地震原始 剖面 、 井间地震波阻抗反演结果与对应的地面地震 剖面 。 从井间地震反演结果 可以 看出 , d2 2 砂体 从 1 J ian41 井至 108 井逐渐变薄 , 清晰地反映了 d2 2 砂 1 体在两口井之间的展布及厚度变化情况 , 根据测井 解释结果可知 , J ian41 井 d2 2 砂体厚度为 615 m , 1 解释为 d2 2 缺失 d2 2 砂体 ,而 108 井 d2 2 下方砂 2, 3 1 体解释为 d2 2 缺失 d2 2 砂体 , 从反演结果中可清 3, 2 晰看到 J ian41 井的 d2 2 砂体与 108 井的 d2 2 砂体 2 3
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108 井 d2 2 砂体为 116 m; J ian41 井 d2 2 下方砂体 1 1

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中国石油大学学报 (自然科学版 )              2008 年 4 月

相互独立分布 。反演结果显示出良好的连续性 , 砂

体接触关系清晰 ,与测井解释结果对应较好 。

图 4  井间地震反演结果与地震资料对比

   4 所示 J ian41 —108 井间地震剖面东二段仅 图 对应于地面地震资料中的两个同相轴反射特征 , 且 地面地震资料同相轴连续性较好 , 无法直接通过地 面地震资料来解释两口井之间的地质特征 , 即使在 分辨率很高的井间地震资料上也无法直接获取砂体 的展布信息 。而井间地震波阻抗反演结果则清晰地 反映出了两口井之间的联系与差异 , 更好地描述了 两口井之间的储层特征 , 反映了井间地震较强的分 辨能力 ,为油田精细开发提供了更加丰富的认识 。

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4    结 论
( 1 )井间地震资料具有较高的分辨率 , 可以用

[ 4 ] 宋建国 . 井间地震偏移速度扫描和反射波超级叠加技 26.

来有效地解释井间微幅构造 、 低序级小断层等地质 现象 ,充分利用其与地面地震资料在横向上的相似 性 ,可以有效地确立井间地震资料的标准反射特征 , 增强对井间地震资料特征的认识 。 ( 2 )在建立合理的深时转换速度模型基础上 , 采用 sinc 函数插值方法进行重采样可以保证深时 转换前 、 后地震波的反射特征不失真 ; 而通过精细调 整井的时深关系可以达到井间地震与地面地震资料 反射特征的相互匹配 , 增强了两种不同尺度地震资 料之间的联系 ,确保了在时间域进行井间地震反演 的合理性 。 ( 3 )所研究的井间地震资料波阻抗反演方法流 程合理 ,反演结果精确可靠 ,与测井解释结果对应较 好 ,砂体展布清晰 ,有效地反映了两口井之间的联系 与差异 ,提高了井间储层描述精度 。 参考文献 :
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(下转第 43 页 )

第 32 卷   2 期          第 林昌荣 ,等 : 应用地震数据体结构特征法预测油层分布规律

?43?

块 ) ,油田开发区外有 2 块 (西块 、 南块 ) 。西块已钻 井证实属于较好的含油区块 。在预测的 5 个含油气 区块中部署的 18 口生产井经钻井证实 ,除 3 口井储 层不太好外 ,其他都是好的储层 ,说明地震数据体结 构特征法是可以识别塔河油田八区深部储层的 。

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4    结 论
( 1 )塔河油田八区奥陶系含油层段的地震数据

体结构特征剖面模型和地震数据体结构特征数值变 化明显 , 预测的塔河油田八区 5 个主力含油区块 (圈闭 ) 落实可靠 。地震数据体结构特征法完全适 用于塔河油田八区奥陶系油气的预测 。 ( 2 )地震数据体结构特征法是通过地震数据体 结构特征作预测 ,而不是井模型 ,预测过程严格受时 间顺序所控制 ,预测结果为油气结果而不是一般的 地震属性 。 ( 3 )部署的 18 口生产井 , 经钻井证实均取得较 好的油气显示 ,因此应用地震数据体结构特征研究 塔河油田八区奥陶系油层分布 , 可作为在塔河油田 油气预测的方法之一加以推广应用 。 ( 4 )塔河油田个别部位有岩性异常 , 容易引起 假象 ,应先区别岩性异常和油气异常 ,以提高预测成 功率 。 参考文献 :
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app lication of Reservoir p rediction technique in DaN iudi

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(编辑   修荣荣 )

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