摘要：在钻井数量相对少的情况下，充分挖掘利用地震信息来为海洋油气勘探开发服务则关重要。叠前随机反演技术是一种将叠前AVA同步反演与随机模拟理论有机结合的反演方法，不但考虑了地下地质的随机特性，而且充分利用了叠前地震资料中与储层变化特征有关的地质信息，产生多种弹性参数体的多个等概率的预测结果。该结果既符合输入数据的地质统计学特征，且又受地质模型的约束，真正融合了测井数据的垂向分辨率高和地震数据横向分辨率高的优势。基于对南海L气田的地质认识，综合地质、测井和2个限角度叠加地震数据体，通过叠前随机反演技术得到了高分辨率的纵波波阻抗、纵横波速度比、密度以及泊松比、拉梅常数等一系列岩石弹性参数，同时，还直接得到储层岩性(砂、泥岩等)、物性(孔隙度、含水饱和度等)数据体，直观地展示出储层的空间分布，薄层砂体和砂泥互层都十分清楚，为该区沉积微相和储层非均质性的研究以及开发风险评价奠定了基础。
关键词：海洋地震勘探；叠前随机反演；高分辨率；储集层；参数；非均质性
随着油气勘探领域的不断拓展，岩性地层油气藏已在我国油气储量和产量中都占有非常重要的地位[1]。这就不仅要求得到精确的地下构造成像，更希望获得岩性和流体分布的成像，弹性参数在其中起着重要的作用。而常规测井约束地震反演技术只能反演出纵波波阻抗参数[2]，自Connolly提出弹性阻抗概念以来[3～4]，弹性阻抗反演技术得到了广泛应用，2000年以后又出现了叠前AVA同步反演技术，它丰富了岩性和流体识别方法，在纵波波阻抗对砂、泥岩反应不敏感的地区更具有实用价值。而随机地震反演技术早在1992年Bortoliand就提出来了，但由于该方法计算过程复杂、运算时间长，起初并没有得到推广应用，直到近年来随着计算机技术的快速发展，该方法才得到了越来越广泛的应用。
1方法原理与特色技术
1.1 叠前随机反演方法原理
随机地震反演是确定性反演方法和随机模拟理论相结合的产物，在此只探讨基于叠前AVA同步反演和序贯高斯协模拟技术的叠前随机反演方法。该方法首先需进行叠前AVA同步反演，即运用稀疏脉冲反演和基于模型反演的思想对多个限角度叠加道集进行测井约束的同时反演，得到纵波波阻抗、横波波阻抗(或纵横波速度比)和密度数据体，进而计算得出泊松比、拉梅常数等一系列弹性参数。然后开展随机反演，在随机反演过程中首先划分每一层的岩性类型(砂、泥岩等)和个数，接着分别对每一层的每种岩性的多种属性数据进行直方图统计，确定其分布概率密度函数，并进行变差函数的拟合和各属性数据之间相关关系分析。这些统计分析工作首先针对测井曲线去做，得到相应变量纵向上的统计特征，再对叠前AVA同步反演的属性体进行统计分析，得到横向上的分布特性。准备好这些基础数据后就可以沿随机路径进行序贯高斯协模拟了。在模拟时，先基于变差函数用克里金法求取待反演道的概率分布；再按高斯分布随机采样形成N个反演道，并生成N个合成记录；然后逐一与实际地震道进行比较，找出最吻合的合成道，其对应的反演结果即为解；接着将反演结果加入到已知数据中，反演下一道，所有道都计算完就为一个实现。这样就可以得到岩性、物性及多种属性数据的多个等概率的实现。尽管每次实现整体分布相似、细节各不相同，但都满足在井点处与测井曲线一致、在井间符合地震数据和已知信息的地质统计规律。
1.2 横波测井资料拟合
叠前AVA同步反演方法需要参与计算的每口井上都有横波速度资料，但实际情况并非所有井都测有横波资料，因此需要对没有测量横波资料的井作横波速度的预测。关于横波预测现在有很多种方法，本次研究的横波拟合采用Xu-White Approx方法完成的。首先选取有横波资料的参数井，用Xu-White Approx方法拟合出纵波速度和横波速度；接着调整岩石物理模型，尽量使拟合的纵、横波速度与实际测量的曲线吻合，从而确定岩石物理参数；最后利用上面确定好的岩石物理参数拟合无横波资料井的横波速度。
1.3 远角度地震数据体的时差校正
由于不同角度部分叠加的地震资料之间存在时差，为了保证最后反演结果的质量，需要对地震资料进行时差校正。在校正的过程中，采取了如下步骤：①确定一些校正基准面(如地震解释层位)，并计算不同角度部分叠加地震数据间的相关系数；②上下移动各基准面之间的地震，分别计算相关系数，最大相关系数时的移动量就是所需的校正量；③用计算的校正量对远角度地震数据进行校正，而近角度地震数据保持不变。
1.4 分角度子波提取
子波提取是同步反演流程中要求最严格的一步，因为每个子波的形态、相位谱和频带范围强烈地影响到反演的结果，直接影响储层性质的判断。每个限角度叠加地震数据的子波估计使用的是相应角度的合成弹性阻抗曲线。通过反演，每个子波都能在振幅、频率和相位上与各自的地震数据体相匹配，这样才能保证反演属性体可以很好地用测井数据进行刻度、检测异常。
1.5 数据空间结构分析和理论变差函数拟合
经典地质统计学通常采用均值、方差等参数来表征地质参数的变化特征，但这些量只能概括地质体某一特征的全貌，却无法反映局部变化特征及特定方向的变化特征，而这些特征对地质研究往往极为重要，为此在地质统计学中引入了一个全新的工具——变差函数，它能够反映地质变量的空间变化特征(相关性和随机性)，特别是它能透过随机性反映区域化变量的结构性，因此也称作结构函数[5]。
在地质统计学中变差函数不仅是许多地质统计学计算的基础，同时它能独立地反映区域化变量的许多重要性质。例如：变程反映变量的影响范围；变差函数在原点处的性状反映变量的空间连续性；若变差函数是跃迁型，则基台值大小反映区域化变量在该方向上变化幅度的大小；不同方向上的变差图可反映区域化变量的各向异性等。在随机反演中主要是针对测井曲线的变差函数拟合确定地质体的纵向变程，并通过对确定性反演得到的属性体进行变差函数分析来确定地质体的横向变程。
2 应用实例与效果分析
南海L气田主力储层是低水位期在内陆架环境中、多次强风暴作用下形成的陆架风暴席状沙沉积，气藏分布受构造及砂岩储层物性双重因素控制。储层物性横向、纵向变化均较快，非均质性强。根据探井与评价井分析可知，每个井区Ⅱ气组内部的每个小层气体组分差异都很大，而为了制订更高效的开发方案，就必须在落实了构造后精细刻画储层的非均质性。而地震资料无法分辨该气组内的砂泥互层，并且砂、泥岩的纵波波阻抗差异又不明显，无法利用常规阻抗反演结果进行储层物性的描述和隔夹层分布的预测，这就有必要利用叠前随机反演技术来得到高分辨率的储层岩性、物性的空间展布，解决储层非均质性问题。
2.1 叠前AVA同步反演
叠前AVA同步反演以常规约束稀疏脉冲反演技术为基础，其算法生成的弹性模型比各个输入角度叠加道集具有更宽的带宽。算法中的关键参数之一是λ值，该系数用于调节每个角度道集反射系数序列的稀疏程度和实测波形与合成记录匹配程度之间的平衡。λ值越小，角道集的反射系数序列越稀疏，但如果λ值太小，在所建立的模型里将无法提取细小的地质信息；λ值越大，从稀疏反射系数序列得到的合成记录与实际地震数据之间的符合程度越高，但如果值太大，在模型中会引入地震数据的噪音，所以选择参数过程需要特别慎重。首先选择井附近的几个地震道进行测试反演。在选择不同的λ值情况下，检查反演得到的纵波波阻抗、纵横波速度比和实测的井曲线之间的相关程度，同时关注相应的的合成记录与实际地震数据之间的匹配程度，以及反演剖面的信噪比等因素，经过反复调整最终确定最优的λ值。
合并频率是将低频趋势模型和反演结果进行合并时用到的截止频率。该参数的选择依据是在关注输入地震数据有效带宽、特别是低频信息的情况下，尽可能的小一些，以避免最终的反演结果的振幅谱出现缺口。该参数的选择过程与选择值的方式类似。为了使反演结果不与低频模型差异太大，并且适当提高反演结果的横向连续性分别应用了适当的软趋势约束和软空间约束。最终得到反演结果(如图1、2所示)。
2.2 随机反演
由于L气田井数目相对较少，为了提高反演结果在空间上的可靠性，算法上选择了将叠前AVA同步反演结果作为趋势约束的基于序贯高斯协模拟技术的随机反演方法。在此，地震数据和井数据一样作为硬数据得到重视，反演结果同时符合测井、地震和输入的数据，并且受建立的地质模型的约束。
地质统计分析是随机反演的前提和基础，在反演之前，首先对每一层每种岩性用经过环境校正和归一化处理之后的测井曲线和叠前AVA同步反演得到的弹性属性数据体进行概率分布统计，建立概率密度函数，并且要满足高斯分布；接着，分别运用相同的井曲线和叠前AVA同步反演结果进行纵向、横向的空间变差分析，确立上述变量空间上的结构关系；然后采用带趋势的序贯高斯指示模拟方法模拟出纵波波阻抗、纵横波速度比和储层岩性、物性分布。通过多次模拟，得出可能的砂泥分布模式取平均结果(图3、4)。
2.3 应用效果分析
由图3、4中可见，井点处反演结果与测井曲线吻合度非常高，通过提取井旁道和实际测井曲线作相关拟合，两者相关系数均达90%，说明反演结果可靠。
对比图1～4，可以看出叠前随机反演结果的垂直分辨率较叠前AVA同步反演结果有很大提高，地震资料无法分辨的L2井区的两套薄砂层(图5)和L3井区的砂泥互层(图6)在反演结果中均表现十分清楚。该气组储层是低水位期在内陆架环境中形成的近源风暴席状沙沉积，分布较稳定。而反演结果中储层横向连续性也很好，符合该区的沉积相分布特征；同时上下层位的接触关系与原始地震资料也吻合很好，进一步验证了预测的可靠性。反演成果在该气田的开发井设计优化中得到了实际应用，并为今后的气田开发实施提供了有力的资料，有利于降低开发风险、提高效率。
3 结论
岩性油气藏已成为我国油气勘探的重要领域，岩性油气藏勘探对地震技术提出了新的挑战。它不但要求构造成像，更要求精确的地下岩性和流体分布成像。地下介质的弹性性质与岩性、物性及流体分布直接相关，弹性性质的变化是地震勘探的物理基础，从地震数据中获取弹性参数对岩性油气藏勘探是非常必要的。在这方面叠前地震资料比叠后资料中包含了更为丰富的与储层变化特征相关的地震信息。
常规波阻抗反演只能得出与地震资料分辨率相当的纵波波阻抗信息，而叠前随机反演能同时反演出高分辨率的纵波波阻抗、横波波阻抗(或纵横波速度比)、密度以及泊松比、拉梅常数等一系列岩石弹性参数。同时，该方法还能够直接得到储层岩性(砂、泥岩等)、物性(孔隙度、含水饱和度等)数据体，直观地反映了储层的空间分布，为精确的地下岩性、物性和流体成像奠定了更坚实的基础。
参考文献
[1] 贾承造，赵文智，邹才能.岩性地层油气藏勘探研究的两项核心技术[J].石油勘探与开发，2004，31(3)：3-9.
[2] 谢玉洪，王振峰，周家雄.多角度同步反演在南海西部气田开发中的应用[J].石油天然气学报，2006，28(1)：37-41.
[3] CONNOLLY P.Elastic impedance[J].The Leading Edge，1999，18(4)：438-452.
[4] 彭真明，李亚林，梁波.叠前弹性阻抗在储层气水识别中的应用[J].天然气工业，2007，27(4)：43-45.
[5] CHILES J P，DELFINER P.Geostatistics：modeling spatial uncertainty[M].New York：Wiley，1999.
(本文作者：孙月成 周家雄 马光克 郭爱华 王聪 中海石油有限公司湛江分公司)
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