深侧向电阻率曲线重构技术在薄差储层预测中的应用

胡玉双, 王雨萱

(东北石油大学 地球科学学院， 黑龙江 大庆 163318)

0 引 言

大庆油田开发已近60年历史，油田老区已进入特高含水期。目前，油田剩余油挖潜难、产量接替不足、产量逐年递减快[1-2]。为了稳定油田产量，一方面需要加大力度挖潜老区剩余油；另一方面有必要动用外围油田薄差油层储量。由于三角洲外前缘砂体受储层薄、物性差、非均质强等影响，导致钻井风险高，很大程度上制约了油藏开发的进程[3-4]。

葡北油田454井区内井眼分布疏密不一，东北部地区井网密布、西南地区及研究区中部井位稀疏，部分井测井曲线缺失，彼此之间不能互相印证，且研究区为三角洲外前缘相沉积的岩性油藏，以薄差砂体为主，葡454井区储层薄(2～3 m、砂体居多)、砂体相变快，应用传统波阻抗地震反演难以达到精细预测的目的。为提高油田外围薄差储层开发效果，高精度的反演方法技术势在必行。文中以葡北油田454井区为例，提出一种综合地震反演和岩性反演的曲线重构方法——基于插值法的深侧向电阻率曲线重构技术。

1 区域地质背景

葡454区块位于松辽盆地大庆长垣地区，属于二级构造单元南部，主要由葡萄花背斜南部和敖包塔构造北部两部分组成，东邻三肇凹陷，西邻古龙凹陷，研究区整体是一个斜坡构造带，内部构造相对平缓，微小断层发育，但圈闭发育有限，研究区东北部发育有两条近南北向的大断裂，西部和南部发育许多近南北向和北北西向的小断裂。葡北油田纵向上位于葡萄花油层组，由上至下依次为萨尔图、葡萄花以及高台子油层组。该次主要目的层位为葡Ⅰ油层，对应姚家组一段，研究区目的层整体储层较薄，厚度在47 m左右，分为11个二级层序。

葡Ⅰ油层中多见紫红色和灰绿色泥岩和以灰白色为主的砂岩互层。研究区内部分地区可见黑色泥岩，与下伏地层呈现整合-不整合接触。垂向上为多期河道叠加，砂体发育较薄且砂体分布零散，具有纵向和平面上非均质性严重的特点。研究区葡萄花油层处于三角洲前缘亚相的末端，平面上呈现砂泥相间的网状交织结构。沉积时期湖水相对较深，水动力强，湖水的顶托作用力较大，主体砂体相对不发育，而更加发育砂体薄而窄的水下分流河道。研究区构造位置见图1。

图1 研究区构造位置

2 重构反演原理

在地震反演过程中，仅依靠单一测井曲线很难真实地反映出地层的岩性变化[5-6]，因此常规的测井约束反演无法将储层与围岩区分[7]，造成反演结果与实际地质情况不符，从而影响了储层预测的准确性。因此拟采用曲线重构技术，即利用地质、地震、测井综合研究手段，针对储层预测目标，优选出能够反映地层岩性变化的测井曲线，通过数理统计或回归等方法转换成新曲线进行精细储层预测。

2.1 测井曲线的选取

在反演过程中，不同的测井曲线反应不同的岩石物理特征，故而不同曲线对砂岩、泥岩的敏感度响应也不同。为优选对砂岩敏感的测井曲线，曲线的选取主要依托于两点：①频率分布直方图中代表砂岩和泥岩的曲线分离程度；②直方图中的砂泥岩曲线中高值部分是否集中。

通过分析研究区XX油层组砂泥岩的测井特征频率分布直方图(图2a～f)，其中，ρR为电阻率，可以清晰地看出,深侧向电阻率曲线(RLLD)的高值集中，且砂泥岩分离，能有效地区分砂泥岩，是对岩性响应最为敏感的曲线。

图2 曲线频率分布直方图

而声波曲线(AC)和密度曲线(DEN)虽然高值区相对比较集中，但砂泥岩基本完全重合；自然电位曲线(SP)虽然泥岩(红色)有高值区且高值集中，但砂泥岩值区几乎完全重合，不能有效区分砂泥岩。综上，深侧向电阻率曲线是对岩性最为敏感的储层参数，故选取深侧向电阻率曲线和砂岩曲线拟合构建波阻抗曲线进行反演，以提高储层预测分辨率。

2.2 测井曲线预处理

(1)测井曲线的编辑和环境校正。在实际生产过程中，井眼扩张、泥浆掺入和井眼的几何形状等影响因素都会使测井曲线的测量值产生误差，故对测井曲线进行编辑和环境校正以消除影响。

(2)去除异常值。在对研究区内测井曲线进行整理的过程中，发现部分曲线的数据分布范围不合理，曲线中出现异常跳点，存在正负异常值的情况，进一步分析发现，负异常值出现的原因大致是由于储层中含水或存在水淹层导致的，而正异常值则主要是由于钙质胶结物对储层的影响。如图3所示，X1井存在负异常值，将其中存在的异常数值进行切除处理。

(3)测井曲线的均一量纲化处理。测井曲线的均一量纲化处理就是将具有不同基值的测井曲线校正到一个统一的标准。由于不同的井网在测量过程中存在时间差，从而导致曲线的基值不同，无法放在一起比较，进而无法准确有效地反映砂泥。因此需要对曲线进行均一量纲化处理，将曲线基本均衡在平均基线上，以消除含钙的影响。均一化校正前后曲线见图4。

图3 异常值处理前后

由图4可见，原始的深侧向电阻率曲线在某些区域内高值点不明显，整体上看原始曲线的各高值点数值相近，不能区分出地下岩性变化。这是由于曲线的基值不同导致的。经过均一化校正后的深侧向电阻率曲线基值被校正到与其他曲线同一的平均基线上，整条曲线幅度变化明显增大，高值和低值都更加明显，更利于区分砂、泥岩。

图4 均一化校正前后

2.3 曲线重构

曲线重构技术的具体实现方式主要有3种：①经验公式或者统计拟合，包括法斯特(Faust)公式或Gardner 密度和声波之间的经验公式；②信息统计加权法；③小波变换重构技术。常规波阻抗反演不能有效区分砂体及围岩的特点，所以运用信息统计加权的方法，将岩性进行曲线化处理，并将处理后的岩性曲线与能够反映测井曲线高频特性的深侧向电阻率曲线用多项式插值法拟合重构波阻抗，得到一条新的优势特征重构曲线(图5)，以提高反演结果对薄差储层的识别能力。

为求取深侧向电阻率曲线和砂岩数据曲线之间的拟合关系式，采用插值法以两条测井曲线上的离散数据点为已知条件，使假定的连续函数Pn(x)通过已知的全部数据点，Pn(x)是f(x)的估值，并以此来逼近原函数f(x)。

假定在定义域内存在实值函数f(x)，其上互不相同的点(x0,y0),(x1,y1)，…，(xn,yn)处的值分别是f(x0),f(x1)，…，f(xn),则找到一个函数Pn(x*)的值作为f(x*)的近似，即

Pn(x)=y0P0(x)+y1P1(x)+…+ynPn(x)=

式中：x1,x2,…,xn——X1井在同一深度下的深侧向电阻率曲线数据点；

y1,y2,…,yn——砂岩曲线在同一深度下的数据点；

(x1,y1)——同一深度点1处的深侧向与砂岩曲线的值；

(xn,yn)——同一深度点n处的深侧向与砂岩曲线的值。

误差即为多项式Pn(x)的余项：

(1)

式中:ωi——(xi,yi)值重复次数；

Pn(xi)——优势重构曲线数据点值；

yi——深侧向电阻率曲线数据点值。

图5 X1井综合柱状图

若要使Pn(x)无限逼近f(x)，则误差Rn(xn)无限趋近于0，分析发现xi和yi两组数据之间存在线性趋势，设为y=a1x+a2，得到方程：

(2)

式中：a1,a2——深侧向电阻率曲线和砂岩曲线数据点间的比例关系系数。

联立(1)、(2)，求得a1、a2的值，即为重构参数。将求得的a1、a2值代回式(1)、(2)中，得到新的y值，即新的优势特征重构曲线数据点。

3 反演的实现

3.1 反演参数优选

采用波阻抗反演方法，将优势特征重构曲线应用于反演中。分析地震资料主频为50 Hz，频宽20～80 Hz，故提取主频为50 Hz的雷克子波进行合成记录，以匹配地震体、层位以及优质特征重构曲线，构建反演模型。统计优势特征重构曲线，发现其分布形态大致呈现正态分布，使用高斯算法进行拟合。以此为基础对曲线进行变差分析，反复试验、调整，确定横向变化范围在200～300 m，纵向分辨率为1.5。

3.2 反演效果分析

为分析反演效果，拟从砂体在剖面上的纵向展布情况和平面上稀井区和密井区的预测结果两方面来进行验证。Line方向上第1 073道的两种曲线反演成果剖面，如图6、7所示，其中，横坐标为Trace方向上的CDP道集数N。单纯自然伽马曲线所能识别的最薄砂体厚度为2.2 m，无法明显区分砂泥岩，具体表现在剖面上为砂体连片分布，砂厚泥少，但依据地震资料和测井资料，沉积微相辅助判别，自然伽马反演得到的结果并不符合研究区砂体厚度薄，横向变化快、砂体分布零散的特征。而图7经过曲线重构的优势特征曲线能识别出的最薄砂体厚度则为0.9 m，砂体识别精度显著提高，能很好地分辨出砂泥岩，真实反映地层信息和砂泥岩分布情况，其对井符合率均在85%以上。

为验证该次反演对砂体在不同井密度情况下的预测效果是否准确一致，以研究区周围的外部稀井区为外扩井区，抽稀工区外扩井区10口作为后验井，分别对未抽稀井、抽稀10口井后分析进行反演工作(图8)，通过对两种不同井网密度的反演结果分析，发现反演结果与后验井对比效果较好，反演结果对外扩井区预测可信度较高。

从反演结果(砂体预测图)来看，基于深侧向电阻率曲线和岩性数据的重构曲线能够较好地识别出葡一段的砂体沉积特征。葡萄花油层组砂岩分布整体上受地层厚度影响，分布极为分散，砂岩主要分布在研究区边界位置，中部砂岩较薄。储层预测结果得出，储层的平面展布特征与工区内后验井基本一致，证明预测储层厚度与已知实际结果的外扩井区基本一致，反演结果有效，优势重构曲线在该工区利用波阻抗反演识别葡一段优质储层是可行的，反之此种反演方法能够预测外扩井区储层厚度及分布规律，由此可以节省勘探的工程量。

图6 深侧向电阻率曲线反演剖面

图7 优势重构曲线反演剖面

图8 外扩井区抽稀效果对比

基于以上认识，目标井区内岩性油藏高部位个别井位钻遇多套砂岩圈闭油藏，将反演预测结果与沉积相边界对比可知，储层边界和平面展布特征与预测结果一致。在无井区的储层反演预测具有较好的勘探效果，因此反演成果具有推广意义，可推广应用。

4 结 论

(1)储层的平面展布特征与外扩井区抽稀后验井一致，说明深侧向电阻率曲线和岩性特征曲线重构技术在该工区利用波阻抗反演识别葡一段优质储层可行。

(2)在深侧向重构的基础上，对该区葡一段砂体开展波阻抗反演，砂体预测结果与后验井吻合度高，反演结果可靠，能够准确刻画该套砂体的纵横向展布规律。从预测结果来看，优势特征重构曲线较单一曲线反演预测精度提高，重构曲线对于识别薄差砂体的厚度和分布规律更加精确，砂体最大识别精度由原本的2.2 m提高到了1.0 m以内，对井符合率达到92%以上。