子波分解与重构技术在古龙凹陷Y54井区扶余油层储层预测中的应用.pdf
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1、大庆石油地质与开发 Petroleum Geology Oilfield Development in Daqing2023 年 6 月 第 42 卷第 3 期June,2023Vol.42 No.3DOI:10.19597/J.ISSN.1000-3754.202208041子波分解与重构技术在古龙凹陷Y54井区扶余油层储层预测中的应用陈显森(中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院,黑龙江 大庆163712)摘要:大庆油田古龙凹陷Y54井区西部青一段厚砂岩区的地震反射超强,屏蔽了下伏泉四段扶余油层砂岩的反射能量,造成地震反射特征与实际钻遇砂岩应有的地震信息严重不符。为了恢复真实的地震反射
2、振幅,采用地震子波分解与重构技术,消除上覆青一段厚砂岩强反射屏蔽作用,提高扶余油层砂岩储层的识别精度。结果表明:目的层地震反射相对振幅在纵向和横向上的能量分布更加均衡,分辨率得到明显提高,主频由20 Hz提高到26 Hz;基于新的地震处理数据,地震振幅属性预测的砂岩厚度与区内16口钻井实际钻遇砂岩厚度的相关性由原来的43.7%提高到81.25%,同时地震反演预测结果也得到了盲井验证。研究成果可为类似的地震反射异常地区的储层预测提供有效的解决方案。关键词:子波分解与重构;储层预测;地震反射;屏蔽;扶余油层;古龙凹陷中图分类号:P631;TE122.2+4 文献标识码:A 文章编号:1000-37
3、54(2023)03-0132-09Application of wavelet decomposition and reconstruction technique in reservoir prediction of Fuyu reservoir in Y54 well block of Gulong SagCHEN Xiansen(Exploration and Development Research Institute of PetroChina Daqing Oilfield Co Ltd,Daqing 163712,China)Abstract:Ultra-strong seis
4、mic reflection in thick sandstone zone of Qing-1Member in the west of Y54 well block in Gulong Sag of Daqing Oilfield shields the reflection energy of sandstone in Fuyu reservoir in underlying Quan-4 Member,causing serious discrepancy between seismic reflection characteristics and seismic data requi
5、red from drilled sandstone.In order to recover the real seismic amplitude,seismic wavelet decomposition and reconstruction technique is adopted to eliminate strong reflection shielding effect of overlying thick sandstone in Qing-1 Member and improve identification accuracy of Fuyu sandstone reservoi
6、r.Results show that seismic reflection relative amplitude of target layer has more uniform energy distribution in vertical and horizontal directions,with resolution significantly improved and dominant frequency increased from 20 Hz to 26 Hz.Based on newly processed data,correlation between seismic a
7、mplitude attribute predicted sandstone thickness and that obtained from 16 drilled wells in the block increases from 43.7%to 81.25%.Meanwhile,seismic inversion results are verified by blind wells.This research provides effective solution for reservoir prediction in similar seismic reflection anomaly
8、 areas.Key words:wavelet decomposition and reconstruction;reservoir prediction;seismic reflection;shielding;Fuyu reservoir;Gulong Sag收稿日期:2022-08-18 改回日期:2023-02-07基金项目:国家科技重大专项“松辽盆地北部岩性油气藏区带评价与目标优选”(2017ZX05001-002-006)。作者简介:陈显森,男,1968年生,硕士,高级工程师,从事地震反演与储层预测研究。E-mail:第 42 卷 第 3 期陈显森:子波分解与重构技术在古龙凹陷Y
9、54井区扶余油层储层预测中的应用0引言20 世纪 90 年代 S.G.Mallat 等1提出子波分解与合成技术,作为地震常规处理的手段,近年来该技术经常被应用在提高地震资料分辨率和储层预测方面,在去除反射屏蔽、压制火山岩反射和压制强反射轴方面也有应用25。在大庆油田主力油区,位于泉四段的扶余油层为典型的上生下储组合,烃源岩主要为上覆的青山口组一段泥岩67,其分布面积广、厚度大,与下伏的扶余油层具有相对稳定的、较大的波阻抗差(具有稳定的反射系数),青一段与泉四段扶余油层F 1 油层组的分界面在地震剖面上为一个分布稳定、能量较强的地震反射同相轴(T2),其反射能量是上下地层波阻抗差和界面附近地层中
10、砂岩储层的反射信息的叠加811。扶余油层 F 1 油层组内部多为厚度 14 m 的单砂体7,在古龙凹陷 Y54 井区东部符合上述地震特征,而在 Y54 井区西部地震反射特征则出现异常。Y54井区西部青一段发育一套相对于同层系泥岩具有较大波阻抗差的厚层砂岩,这套砂岩的地震反射相对振幅远强于 Y54 井区东部的泥岩发育区,随着自西向东砂岩的变薄,该套强反射快速减弱,然而由于其对下伏 F 1油层组形成强反射屏蔽,导致扶余油层顶面 T2界面反射强度与上覆青一段的反射强度完全相反,如果直接应用常规的地震属性、地震反演等储层预测技术,则会严重影响扶余油层储层预测精度,甚至造成砂岩与泥岩误判、勘探目标选择错
11、误。针对大庆油田青一段局部地区砂岩强反射对下伏 F 1油层组的屏蔽作用,目前没有研究先例。本文通过分析这种现象产生的原因,尝试应用子波分解重构技术,把强反射地震数据进行子波分解处理,筛选剔除掉对青一段强反射贡献最大的子波,将其余子波组分重新合成,形成新的地震数据,从而使青一段下伏地层的地震反射能量得以恢复。通过实际正演合成记录标定及波阻抗曲线去砂试验,验证了子波分解后得到的地震数据的合理性。通过地震属性提取及盲井地震反演进行储层预测,进一步证明处理后地震数据的可靠性。实践证明,子波分解与重构技术是解决该区及有类似情况地区地震资料失真的有效手段1216。1强反射产生原因及地震反射特征研究区位于古
12、龙凹陷西南部,泉头组划分为4 段,其中位于泉四段的扶余油层 F 1 油层组是该区油气勘探主要目的层,顶面构造呈西高东低趋势,从单井资料研究来看,F 1 顶面埋藏深度为2 2002 450 m,砂体平面上纵横交错,纵向上错叠连片,横向上变化快。1.1强反射产生原因F 1油层组上覆地层为青一段,青一段在长垣及其周围凹陷广泛发育黑色油页岩,其地震反射能量一般较弱且均衡,而研究区青一段的地震反射能量极度不均。通过对研究区 16 口井及邻区资料分析,在研究区西部青一段发育一套短轴物源的三角洲平原分流河道砂岩,该套砂岩自西向东逐渐变薄,区内西部 YX55井钻遇砂岩厚度约为 45 m,井震标定后对应地震反射
13、振幅为强振幅,在地震剖面上表现为连续、低频、强振幅特征;Y47 井(YX55 井东部2 468 m 处)钻遇砂岩厚度约为 6 m,对应地震反射振幅为中-弱振幅(图 1(a),该反射向东继续减弱。这套砂岩的地震反射能量自西向东由强变弱,能量分布与井上砂岩厚度变化趋势一致。随着上覆青一段砂岩厚度的变薄及地震反射振幅的减弱,F 1 油层组顶面地震反射振幅(T2)自西向东逐渐变强,即青一段和 F 1油层组地震反射最大振幅能量平面分布呈相反的趋势;其能量分布与探井钻遇砂岩相关性低,地震反射同相轴 T2一个周期的能量变化,既包括作为稳定背景值的反射界面的波阻抗信息,也包括界面附近储层的不同反射信息,该区
14、T2反射能量的异常变化不能反映稳定界面的较强波阻抗信息,更不能反映阻抗差较小的砂岩信息,导致不能直接利用地震振幅属性有效预测F 1油层组的储层分布。在研究区挑选处于不同地震反射振幅区的4口井进行波阻抗分析(图 2),青一段与 F 1 油层组的波阻抗平均差值约为 0.4 Gg/(m2s),不同井之间略有细小差别,2 套地层间的波阻抗差相对稳定,说明 2 套地层间界面具有相对稳定的反射系数,也就是应该具有相对稳定的地震强反射能量,而不会产生图 1所示的地震反射同相轴(T2)振幅能量在横向的急剧变化。1332023 年大庆石油地质与开发T2反射能量的变化与上覆青一段砂岩反射能量呈负相关,对研究区16
15、口井的波阻抗曲线与相对应的钻遇砂岩、泥岩进行统计分析发现,F 1油层组和青一段砂岩均为高波阻抗值,而泥岩均为低波阻抗值,青一段砂岩的平均波阻抗约为11.5 Gg/(m2s)、青一段泥岩的平均波阻抗约为 8 Gg/(m2s);F 1 油层组砂岩的平均波阻抗约为 12 Gg/(m2s)、F 1油层组泥岩的平均波阻抗约为11 Gg/(m2s)。上下2套地层中砂岩和泥岩的波阻抗值均具有明显差异,青一段砂、泥岩波阻抗分异更好。经过井震标定青一段厚层砂岩是引起地震强反射的主要因素。1.2地震反射特征在研究区内,按照公式分别提取青一段砂岩和F 1油层组顶部的地震反射最大振幅,得到相应的振幅属性,计算公式为A
16、=max map(t),map(t+1),(1)式中:A 最大地震反射相对振幅;t 双程反射时间,s;map(t)t处的地震反射相对振幅。从地震反射相对振幅平面分布(图 1(b)来看,F 1油层组顶面地震反射振幅强度受青一段砂岩地震强反射影响,二者的能量强弱呈互补关系,与地震剖面一致。因此,该地震数据不能用其反射振幅属性预测 F 1油层组砂岩储层分布。由于地震子波空间的急剧变化与各井之间相对稳定波阻抗不一致,各井之间地震的子波差异较大,进而也不能用于更高预测精度的地震反演。因此,消除或减弱青一段砂岩的地震强反射能量,恢复 F 1油层组的地震反射强度成为技术关键。图2不同地震反射强度区域青一段、
17、FI1砂泥岩波阻抗差异Fig.2 Variance of wave impedance curves of sandstone and mudstone in different seismic reflection intensity zones of Qing-1 Member and FI1 layers图1YX55井Y47井原始地震剖面及青一段、FI1油层组顶面最大地震反射振幅Fig.1 Original seismic section of Well YX55-Well Y47 and maximal seismic reflection amplitude of top of Qi
18、ng-1 Member and FI1 layers134第 42 卷 第 3 期陈显森:子波分解与重构技术在古龙凹陷Y54井区扶余油层储层预测中的应用2子波分解与重构处理子波分解与重构方法是一种叠后常规处理技术1719,该处理方法相对于叠前处理具有速度快、调试参数方便等处理优势,以往主要应用于 T2强反射轴对下伏地层的反射屏蔽和提高地震分辨率,本次是研究上覆青一段对F 1油层组顶面T2强反射轴及以下层段的反射屏蔽作用。在地震褶积模型中,合成地震道记录为地震子波与地层反射系数褶积,具体计算公式为S(t)=W(t)R(t)+N(t)(2)式中:S(t)合成地震记录;W(t)地震理论子波;R(t)
19、反射系数;N(t)随机噪声,dB。2.1基本原理在实际地震记录中,地震波在传播过程中受大地吸收、球面扩散、地层岩性及其所含不同性质流体等因素的影响,在不同时间、空间位置上地震子波的频率、振幅、相位等响应不同。因此,理论地震模型与实际地震道之间存在差异。实际地震记录的表达式为S(t)=i=1nWi(t)Ri(t)+Ni(t)(3)式中:S(t)实际地震记录;Wi(t)第i 个反射层对应的地震子波;Ri(t)第 i 个反射层对应的反射系数;Ni(t)第i个反射层的随机噪声,dB。式(3)表明实际地震道可以是不同振幅、不同频率的子波与反射系数褶积的组合叠加,反过来地震道数据就可以分解为不同频率子波的
20、地震数据,如图3所示。子波分解与重构技术的基本过程为:(1)对需要处理的强反射地震数据沿解释层位开时窗,把地震数据在有效频段范围内分解成不同频率的子波,进行多频率子波地震道分解。(2)把不同频段子波合成多个地震数据,筛选出青一段砂岩地震强反射的优势子波频段,把其他子波进行合成,达到剔除强反射子波的作用。(3)对重构后的地震数据计算地震波频率衰减系数,进行能量补偿恢复地震振幅能量,从而得到真实反映地下信息的、能够直接进行 F 1油层组储层解释的重构地震数据。以上过程需经过多次试验及参数调整才可能得到相对满意的处理成果数据。2.2地震数据处理为了准确开展扶余油层储层预测,开时窗选取青一段地震强反射
21、有效样本,避免把东部 T2强反射读入,样本选取从青一段顶部到 T2上部的反射波谷。为减少计算量,按地震有效频宽选择将原始地震数据从 10 Hz 到 80 Hz 分解为不同频段的子波成分,这样选出对青一段强反射贡献最大的某一段子波范围,将其对应成分在整个地震道剔除,再将其余子波对应成分重构叠加,构建合成地震道。合成地震道恢复了 F 1油层组顶面地震反射数据的真图3地震数据子波分解重构原理示意Fig.3 Schematic mechanism of seismic data with wavelet decomposition and reconstruction1352023 年大庆石油地质与开
22、发实波场特征,突出了储层的反射信息20。青一段中引起地震强反射的砂岩段的厚度较大(大多为540 m)、地震反射频率较低,约为 20 Hz,钻井资料表明,随着青一段砂岩厚度变薄,对 F 1油层组顶面的反射屏蔽逐渐减弱,厚度3 m左右时,其影响可忽略不计。通过试验筛选出青一段大于 3 m厚度砂岩的子波范围,频率为 1525 Hz,将其余子波成分重新合成,构建出新的地震道。合成地震道去除强反射成分,降低了青一段砂岩的反射强度,恢复了 F 1油层组顶面的反射强度。图 4与图1对比发现,在处理后地震剖面上,青一段地震强反射能量明显降低,原始地震数据中受其影响的F 1油层组顶面地震反射能量得到明显恢复,频
23、率也得到了明显提高,主频达到26 Hz左右。2.3正演标定F 1油层组顶面反射变弱是由青一段的砂岩强反射屏蔽作用引起的,子波分解重构实质就是去除地层中的厚砂岩,重新构建地震数据。为验证子波分解后地震数据的合理性,分别对子波分解前后的地震数据进行去砂试验。修改青一段引起地震强反射的砂岩厚度,即修改青一段的波阻抗曲线进行单井正演合成记录标定(图5),分3种情况分别提取合成地震记录,分析子波分解前后井震数据的相关性。在去砂试验中,选取青一段砂岩较厚且地震反射能量较强的 Y71 井进行去砂试验,制作合成地震记录。试验步骤为:(1)给出原始地震数据和原始波阻抗曲线。分析图 2可知 F 1油层组顶面具有相
24、对稳定且较大的反射系数,其必然导致合成地震记录的振幅超强,而因为青一段厚砂岩的屏蔽作用,导致实际地震呈现弱反射(图 5(a),二者相关性差。(2)利用子波分解与重构处理后的地震数据提取目的层子波,并将井上青一段砂岩引起强反射的高波阻抗曲线完全编辑到泥岩的值域,即把青一段的砂岩全部编辑为泥岩,由于处理后 F 1油层组顶面反射强度有所增大,青一段反射强度减弱(图 5(b),F 1油层组的合成记录的井震相关性有所改善,但依然较低。(3)青一段 2 3822 398 m 砂岩段仅编辑保留顶部的 3 m 厚砂岩及对应的高波阻抗值,该段砂岩其余部分编辑为泥岩的波阻抗值(图 5(c)。由于 F 1 油层组单
25、砂体厚度大多为3 m左右,相当于消除了绝大多数较厚砂岩的反射,只保留3 m左右薄砂岩的相对高频反射部分,使对应的合成地震记录的井震相关性得到明显提高。去砂试验说明,子波分解与重构处理技术是消除青一段地层反射强振幅、恢复 F 1油层组顶界面和层段内砂岩反射弱振幅的有效手段。图4YX55井Y47井子波后分解重构后地震剖面、FI1油层组顶面最大地震反射振幅Fig.4 Seismic section of Well YX55-Well Y47 after wavelet decomposition and reconstruction and maximal seismic reflection am
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