一種地球物理勘探中巖性約束下的孔隙度反演方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種地球物理勘探中巖性約束下的孔隙度反演方法，屬于石油地球物理勘探領(lǐng)域。所述方法利用地震數(shù)據(jù)和測井?dāng)?shù)據(jù)，構(gòu)建孔隙度反演的目標(biāo)函數(shù)；所述測井?dāng)?shù)據(jù)包括孔隙度、伽馬曲線和波阻抗曲線；所述方法包括：(1)波阻抗反演；(2)巖性反演；(3)在反演的巖性數(shù)據(jù)的約束下，對所述目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行反演得到儲層的孔隙度。本發(fā)明通過測井約束地震反演方法提高了分辨率，大大提高了對薄儲層的識別能力，進(jìn)一步應(yīng)用巖性約束下的孔隙度反演方法對砂巖內(nèi)部的孔隙度進(jìn)行反演，得到了高精度的三維孔隙度數(shù)據(jù)體。
【專利說明】一種地球物理勘探中巖性約束下的孔隙度反演方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于石油地球物理勘探領(lǐng)域，具體涉及一種地球物理勘探中巖性約束下的 孔隙度反演方法，針對測井約束地震反演中的孔隙度反演問題，涉及應(yīng)用地球物理資料進(jìn) 行精細(xì)地震反演，可應(yīng)用于石油地球物理勘探中的精細(xì)儲層描述。

【背景技術(shù)】
[0002] 在石油勘探開發(fā)中，以往的油氣勘探主要是針對較易發(fā)現(xiàn)的構(gòu)造、斷塊油氣藏，這 類油氣藏成藏條件相對簡單，成藏規(guī)律比較清楚，隨著勘探程度的深入，目標(biāo)區(qū)轉(zhuǎn)移到以巖 性因素為主導(dǎo)的巖性地層油氣藏上，整體上從發(fā)現(xiàn)構(gòu)造油氣藏向研究地層、巖性圈閉發(fā)展。
[0003] 到了巖性勘探階段，如何更加充分地應(yīng)用多種地球物理資料包含的豐富信息，分 析地下地層的發(fā)育情況，進(jìn)而識別儲層的空間變化（橫向尖滅與厚度變化情況），更需要對 儲層內(nèi)部的孔隙度變化情況做出預(yù)測，是我們追求的目標(biāo)。
[0004] 孔隙度是描述儲層品質(zhì)的一個重要參數(shù)，對指導(dǎo)油田的勘探開發(fā)和儲量估算具有 重要的意義。目前孔隙度數(shù)據(jù)體的主要用途：識別儲層中高孔隙度發(fā)育部位，為鉆遇高產(chǎn)井 提供依據(jù)；計算儲層中孔隙的體積，為儲量估算和部署開發(fā)方案提供基礎(chǔ)資料。
[0005] 應(yīng)用測井資料計算井筒的孔隙度曲線，得到能反映井孔周圍的孔隙度情況，但仍 然是一孔之見，地質(zhì)家更希望清楚儲層的孔隙度在空間上的變化情況，如何求取遠(yuǎn)離井區(qū) 域的孔隙度，眾多學(xué)者作了大量的研究，更多的是應(yīng)用地震屬性與孔隙度的擬合關(guān)系，從地 震屬性轉(zhuǎn)化成孔隙度體或者孔隙度平面展布圖。
[0006] 近幾年，隨著地震反演技術(shù)的發(fā)展，更多地開始應(yīng)用地震反演的方法來求取孔隙 度。目前孔隙度的反演主要有兩種方法：一種是通過測井曲線擬合井中波阻抗曲線與孔隙 度曲線的關(guān)系，由井曲線建立由阻抗求取孔隙度的關(guān)系式，將地震反演的波阻抗數(shù)據(jù)通過 該關(guān)系式進(jìn)行轉(zhuǎn)換的方法得到孔隙度數(shù)據(jù)；第二種是對測井的孔隙度曲線通過數(shù)值模擬方 法得到孔隙度數(shù)據(jù)體，該方法只是用到了井曲線，沒有應(yīng)用地震反演數(shù)據(jù)，離開井點(diǎn)后的變 化主要靠井的內(nèi)插或外推實現(xiàn)。
[0007] 現(xiàn)有的兩種孔隙度反演方法各有缺陷：方法一是利用地震反演的波阻抗數(shù)據(jù)通過 數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換的方式得到孔隙度數(shù)據(jù)體，沒有孔隙度曲線參與到反演過程中，得到的孔隙度數(shù) 據(jù)體與阻抗數(shù)據(jù)體基本類似，精度較低，而且經(jīng)常存在與實際測井獲得的孔隙度不一致的 情況；另一種只是用到了孔隙度曲線，應(yīng)用孔隙度曲線進(jìn)行模擬，沒有用到地震數(shù)據(jù)或者是 地震反演數(shù)據(jù)，該方法在井點(diǎn)處與測井的孔隙度比較吻合，但在離開井點(diǎn)后的孔隙度預(yù)測 精度存在非常大的問題，尤其是在井資料比較少和井與井之間的距離比較大時，該方法可 信度非常低。兩種方法對儲層孔隙度空間變化的表征均存在較大的誤差。
[0008] 綜上所述，常規(guī)地震資料分辨率低，進(jìn)行薄儲層厚度的預(yù)測難度較大，對于大于四 分之一地震波長的儲層能夠識別的，但對于小于四分之一波長的薄儲層的識別難度較大， 對薄儲層的孔隙度的預(yù)測難度更大，對儲層孔隙度變化情況的分析解釋等精度降低，多解 性更強(qiáng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種地球物理勘探中巖 性約束下的孔隙度反演方法，針對現(xiàn)有兩種反演孔隙度方法的不足，充分融合兩種方法的 優(yōu)勢，充分應(yīng)用測井垂向高分辨率信息和地震的橫向高分辨率信息，大大提高反演結(jié)果的 精度和可信度。
[0010] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0011] 一種地球物理勘探中巖性約束下的孔隙度反演方法，所述方法利用地震數(shù)據(jù)和測 井?dāng)?shù)據(jù)，構(gòu)建孔隙度反演的目標(biāo)函數(shù)；
[0012] 所述測井?dāng)?shù)據(jù)包括孔隙度、伽馬曲線和波阻抗曲線；
[0013] 所述方法包括：
[0014] (1)波阻抗反演：地震反射資料來自于地下波阻抗界面的反射，與井中的波阻抗 有很好的對應(yīng)關(guān)系，空間數(shù)據(jù)量較大，信息豐富，但其分辨率較低，通過波阻抗反演，有效的 將三維空間中地震資料的信息和縱向分辨率高的測井信息有效結(jié)合為一體，得到分辨率較 商的二維波阻抗數(shù)據(jù)體，有效提商儲層的識別能力；
[0015] (2)巖性反演：以巖性在井點(diǎn)處的已知測井?dāng)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過測井波阻抗曲線與 巖性的測井解釋結(jié)果進(jìn)行交會分析，得到巖性的阻抗分布概率表，對巖性測井解釋結(jié)果進(jìn) 行變差分析和函數(shù)擬合，得到其空間變化的函數(shù)。應(yīng)用隨機(jī)模擬的方法得到反映空間變化 的巖性數(shù)據(jù)體；
[0016] (3)在反演的巖性數(shù)據(jù)的約束下，對所述目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行反演得到儲層的孔隙度： 以孔隙度在井點(diǎn)處的已知測井?dāng)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過測井波阻抗曲線與孔隙度的測井解釋結(jié)果 進(jìn)行交會分析，得到孔隙度的分布概率表，對波阻抗數(shù)據(jù)體處理得到空間孔隙度出現(xiàn)機(jī)會 的概率體，對孔隙度測井解釋結(jié)果進(jìn)行變差分析和函數(shù)擬合，得到其空間變化的函數(shù)。應(yīng)用 隨機(jī)模擬的方法，得到反映空間變化的孔隙度數(shù)據(jù)體。
[0017] 該孔隙度數(shù)據(jù)體在井旁與井中的孔隙度曲線比較接近，在離開井的地方，形態(tài)與 地震的形態(tài)一致。
[0018] 所述步驟（1)包括：
[0019] (11)利用測井曲線求取巖性曲線；
[0020] (12)分巖性對井中的波阻抗數(shù)據(jù)進(jìn)行地質(zhì)統(tǒng)計分析：應(yīng)用步驟（11)得到的巖性 曲線，分別對砂巖和泥巖進(jìn)行波阻抗直方統(tǒng)計分析得到砂巖和泥巖的阻抗分布規(guī)律，然后 分別對砂巖和泥巖進(jìn)行變差函數(shù)分析，最后采用線性擬合的方法對砂巖孔隙度曲線和波阻 抗曲線的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行擬合，得到孔隙度與阻抗的關(guān)系曲線；
[0021] (13)在測井資料和地質(zhì)層位的約束下，應(yīng)用步驟（12)得到的砂巖和泥巖的阻抗 分布規(guī)律對地震數(shù)據(jù)進(jìn)行高精度測井約束波阻抗反演，獲得三維波阻抗數(shù)據(jù)體。
[0022] 所述步驟（12)中的變差函數(shù)分析是采用下面的變差函數(shù)實現(xiàn)的：
[0023] 變差函數(shù)是指區(qū)域化變量Z(X)在X和（x+h)兩點(diǎn)處的增量的半方差：
[0024] G(x，h) =1 / 2*E[Z(X)-Z(x+h) ]2。 （1)。
[0025] 所述步驟（2)是采用序貫指示模擬實現(xiàn)的，所述序貫指示模擬如下：
[0026] 將步驟（1)得到的三維波阻抗數(shù)據(jù)體按照不同的門檻值重新編碼成1或0,得到巖 性數(shù)據(jù)體：
[0027]假設(shè)在位置U處的隨機(jī)函數(shù)z (U)，對門檻值為z的指示變換可寫成：
[0028]

【權(quán)利要求】
1. 一種地球物理勘探中巖性約束下的孔隙度反演方法，其特征在于：所述方法利用地 震數(shù)據(jù)和測井?dāng)?shù)據(jù)，構(gòu)建孔隙度反演的目標(biāo)函數(shù)； 所述測井?dāng)?shù)據(jù)包括孔隙度、伽馬曲線和波阻抗曲線； 所述方法包括： (1) 波阻抗反演； (2) 巖性反演； (3) 在反演的巖性數(shù)據(jù)的約束下，對所述目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行反演得到儲層的孔隙度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地球物理勘探中巖性約束下的孔隙度反演方法，其特征在 于：所述步驟⑴包括： (11) 利用測井曲線求取巖性曲線； (12) 分巖性對井中的波阻抗數(shù)據(jù)進(jìn)行地質(zhì)統(tǒng)計分析：應(yīng)用步驟（11)得到的巖性曲線， 分別對砂巖和泥巖進(jìn)行波阻抗直方統(tǒng)計分析得到砂巖和泥巖的阻抗分布規(guī)律，然后分別對 砂巖和泥巖進(jìn)行變差函數(shù)分析，最后采用線性擬合的方法對砂巖孔隙度曲線和波阻抗曲線 的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行擬合，得到孔隙度與阻抗的關(guān)系曲線； (13) 在測井資料和地質(zhì)層位的約束下，應(yīng)用步驟（12)得到的砂巖和泥巖的阻抗分布 規(guī)律對地震數(shù)據(jù)進(jìn)行高精度測井約束波阻抗反演，獲得三維波阻抗數(shù)據(jù)體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的地球物理勘探中巖性約束下的孔隙度反演方法，其特征在 于：所述步驟（12)中的變差函數(shù)分析是采用下面的變差函數(shù)實現(xiàn)的： 變差函數(shù)是指區(qū)域化變量Z(X)在X和（x+h)兩點(diǎn)處的增量的半方差： G (X，h) =1 / 2* Σ [Z (X)-Z (x+h) ]2 (1)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的地球物理勘探中巖性約束下的孔隙度反演方法，其特征在 于：所述步驟（2)是采用序貫指示模擬實現(xiàn)的，所述序貫指示模擬如下： 將步驟（1)得到的三維波阻抗數(shù)據(jù)體按照不同的門檻值重新編碼成1或〇,得到巖性數(shù) 據(jù)體： 假設(shè)在位置u處的隨機(jī)函數(shù)z (u)，對門檻值為z的指示變換可寫成： 則
Prob {Z (u) <=z I (η)} =E {I (u ；z) I (η)} (3) 對于模擬目標(biāo)區(qū)內(nèi)的每一類巖性，當(dāng)它出現(xiàn)在某一位置時，指示變量為1，否則為0。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的地球物理勘探中巖性約束下的孔隙度反演方法，其特征在 于：所述步驟⑶包括： (31)采用步驟（2)得到的巖性數(shù)據(jù)體對地震數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾，只保留砂巖部分的數(shù)據(jù)， 然后對保留的數(shù)據(jù)進(jìn)行高斯配置協(xié)模擬，其公式如下： V = Z^1W1 X. ⑷ 公式（4)就是所述孔隙度反演的目標(biāo)函數(shù)， 其中，y為待估算的孔隙度； W、u為i點(diǎn)處的權(quán)重，由所述變差函數(shù)求的； X為井點(diǎn)處孔隙度曲線值，由測井的孔隙度曲線求得； z為步驟（1)得到的三維波阻抗數(shù)據(jù)體； (32)采用模擬退火的算法，對所述目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行反演，得到砂巖中的孔隙度。
【文檔編號】G01V1/40GK104516018SQ201310462294
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】孫振濤, 魏三妹 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油物探技術(shù)研究院