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石油天然气是战略性资源，能源问题已经成为制约国家经济安全和发展的重要因素。随着近几年能源需求量的增大，国家对能源的关注程度越来越高。海相油气藏是世界油气生产中占有极重要地位的油气藏类型，在世界各大沉积盆地的勘探中均有重大的发现。据统计，世界海相储层的油气储量占世界石油总储量的50％，产量占世界总产量的60％。中东地区石油产量约占全世界总产量的2/3，其中80％的含油层是海相的，北美石油产量的1/2来自海相地层。位于中国西北边陲的新疆，拥有丰富的石油、天然气资源，被称为中国能源的战略接替区。统计数据表明，中国陆上石油的30％在新疆，34％的天然气储量在新疆。2007年新疆原油和天然气产量预计分别达到2069万吨和202亿立方米，油气当量产量达到3679万吨。
塔河油田是目前中石化股份有限公司最大的资源接替和建产、上产阵地。多年的勘探、开发表明，塔河油田奥陶系油气藏资源潜力大，成藏条件好，是一大型岩溶缝洞型油气藏。在裂缝性油气藏中油气的运移、聚集与裂缝裂隙发育区域、方位及密度密切相关。裂缝性油气藏由于孔隙度低、非均质性强且裂缝分布复杂，使得对裂缝性油气藏的研究成为当今世界石油界公认的难题。
通过对下古生界碳酸盐岩储层进行长期多方位的研究表明，受构造、岩溶、古地理环境等因素的影响，碳酸盐岩储层的基本特征是：①基块孔隙度、渗透率低，难以形成有效的储集空间；②次生溶蚀孔洞和裂缝是碳酸盐岩的主要有效储集空间，是形成良好储层，获得高产、稳产的关键；③裂缝、溶洞系统相当复杂，储层的非均质性严重，碳酸盐岩储层在纵、横向上非均质性极强，缝洞空间分布极不均匀，且缝洞中的充填状态和性质各不相同，好储层的分布规律不清；④储层埋藏较深(大都位于5000m以下)，加之奥陶系顶部地层遭受过强烈风化剥蚀，其地震信号能量弱且杂乱，加大了储层预测难度。
缝洞储层的地震地质模型可视为一种各向异性的非均匀混合介质。正因为如此，碳酸盐岩储层的缝洞描述一直是地球物理勘探的一个难点，国内外地球物理界虽经多年攻关，但迄今未有较理想的解决方法。在初始模型模建立、地震测井联合反演、缝洞定量刻画方面还没有很好的方法，主要是沿用适合于均质碎屑岩储层地震储层横向预测技术。近几年通过对上奥陶统剥蚀区进行储层预测研究工作，已总结出一套碳酸盐岩储层预测方法技术，初步建立了储层识别模式，并对储集体的分布进行了较为准确的预测，但随着油气滚动勘探开发的不断深入，对碳酸盐岩缝洞型储层的识别和预测精度要求越来越高，已建立的储层预测方法技术和储层识别模式已不能满足目前储量准确估计、缝洞单元体有效开采以及高精度储层预测的需要，从而需要进一步开展缝洞储集体量化描述工作。
论文主要完成以下几个方面工作和成果：
(1)介绍了波阻抗反演理论的基本原理，对约束稀疏脉冲反演、地震特征反演、随机模拟及随机反演等方法反演效果进行对比，研究波阻抗反演技术在塔河奥陶系碳酸盐岩地层波阻抗反演的适用性，优选出地震特征反演作为适合塔河油田碳酸盐岩缝洞储层反演方法。利用地震数据携带大量有用的储层地质信息优势，提取井旁道地震属性并对地震属性进行有效性分析，优选出与缝洞储层特征有关的地震属性，并将这些属性信息作为约束来构建初始阻抗模型，所建立的初始模型较好的反映了缝洞分布规律和空间形态，波阻抗反演结果改善了以往成层性严重的问题。同时通过对比研究井约束、属性约束对初始波阻抗模型及反演结果的影响，证实了属性约束波阻抗初始建立方法的有效性和适用性；
(2)阐述了缝洞量化描述的理论基础及地震属性分类；计算、分析了15种地震属性，通过地震属性对储层的敏感性分析，优选出了适合本工区的四种地震属性作为缝洞量化的基础；论述了地震属性异常对应的校正系数的确定及最佳属性域值和对应的校正系数的优选方法；详细阐述了地震属性异常体积校正方法原理及其算法实现。
(3)基于工区钻井、测井、测试等资料，建立单井岩溶缝洞型储层地震地质模型；基于非均匀介质的地震波场正演模拟结果，分析不同类型的缝洞模型地震波场响应特征；基于地震属性分析技术，分析各类地震属性对储集层的敏感性，确定缝洞储集体对应的地震属性异常空间展布的视体积，并与设计模型的缝洞单元的体积对比，确定缝洞储集体的视体积校正系数，构制校正系数量板。
(4)通过二维实际地震资料试算，证明了地震属性异常校正系数量板的准确性；对定容井三维实际地震资料进行缝洞量化测试，从而证实了缝洞量化方法的有效性：对S48井区的三维高密度地震数据进行缝洞量化试算，为该区碳酸盐岩缝洞储层开发估计了较准确的地质储量。
通过本论文研究，取得成果和结论如下：
①通过对小块面积的三维地震数据所进行的缝洞波阻抗反演技术适用性试验，结果表明，采用地震特征反演算法得到的反演结果分辨率最高，其次是约束稀疏脉冲反演方法，但这两者存在横向成层性缺陷，而随机模拟及随机反演虽然能客观地描述碳酸盐岩缝洞型储层的非均质性极强的分布特征，但该方法难以比较好地求取变差函数。试验结果还表明，反演过程控制了最终反演结果的精度，其中，井数不仅影响到初始模型的建立，而且直接影响到反演结果的精度，随着井数的增加，井位置分布均匀，反演精度逐渐提高。属性约束波阻抗初始建模方法初步解决了地震特征反演结果的成层性问题。
②与缝洞量化有关的地震属性优化结果表明，刻画缝洞空间形态较敏感的地震属性依次为：地震反射强度、地震均方根振幅、振幅变化率和地震波阻抗，而刻画缝洞空间内部结构的敏感性较大的地震属性依次地震波阻抗、振幅变化率。
③利用不同阈值对应的地震属性的校正系数均值和方差可以用来确定最优地震属性阈值，基于一系列模型对应的某一地震属性在不同属性阈值下的地震异常校正系数的统计分析得到地震属性阈值均值及标准差随不同地震属性阈值变化曲线图，基于曲线变化规律，可以确定最优地震属性阈值以及该阈值对应的地震属性标准差。
④对于一个形状规则的缝洞单元，对应的合成地震记录上的属性体的空间展布形状不是一个规则体，而是一个边界模糊且形态变化较大的不规则体。采用空间滑动窗口和空间求极值的方法可以有效地确定地震属性异常空间展布的单个缝洞中心位置；采用边界搜索方法确定缝洞单元的边界，进而确定缝洞单元的等效高度、等效宽度和等效长度。
⑤以不规则的地震属性异常体的重心为固定点的地震属性异常体的三维空间视体积的校正方法，也即使用与不规则形状的地震属性体的空间展布的等效的长、宽、高对应的比例因子进行校正，确保校正后的地震属性异常能够反映缝洞的位置、大小及相似形态。
⑥三种计算最优校正系数的方法的适用性不同，常校正系数适用于缝洞纵向尺度小于1/8波长，而横向尺度大于1/4波长；线性变校正系数适用于缝洞的纵横向尺度小于1/4波长；非线性映射方法确定的校正系数精度高、适用性强，但要求所设计的缝洞模型个数多、类型多、尺度范围广。
⑦与缝洞储层发育密切相关的地震属性往往都是从某一侧面反映缝洞储层引起的地震波场变化，因此，把与缝洞量化敏感的多个地震属性的联合应用在一定程度上可以提高地震属性异常校正系数确定的可靠性，每个地震属性在缝洞量化中所作的贡献是由相应的权值因子决定，通过将各属性所计算出的视体积进行加权相加得到的综合视体积与真实模型体积的误差极小来最优地确定权值因子。
⑨不同尺度缝洞单元对应的地震属性异常校正系数不同，总体变化规律为：当模型宽度在λ/4附近时，地震属性异常体积校正系数约为5％；当模型宽度在λ/2附近时，地震属性异常体积校正系数约为10％左右；当模型的宽度在λ附近时，地震属性异常体积校正系数约为20％左右。总体上，地震属性异常视体积校正系数大约为5％～20％。
⑨合成地震记录的缝洞量化测试和实际三维地震数据体的缝洞量化试算结果表明，通过大量模型正演获得的地震属性异常纵横向校正系数量板是可靠的，初步形成的一整套适用于塔河油田碳酸盐岩缝洞储层量化描述方法是可行的。
本论文创新点如下：
①首次对塔河油田碳酸盐岩缝洞储层进行定量刻画研究，建立了地震属性空间到缝洞储层空间校正系数量板，解决了“串珠状反射”对应缝洞储层的地质储量的重大难题。对以往属性空间视体积校正系数不准带来地质储量偏差进行修正，提高了塔河油田缝洞储层地质储量的精度。该方法可以继续在奥陶系碳酸盐岩缝洞储层中推广应用。
②首次实现了对形态不规则、边界不连续的三维空间的地震属性异常体进行体积校正算法，使得校正后的地震属性异常能够真正反映缝洞的位置、大小及形态。确定最有利的钻探部位和井轨迹，减少碳酸盐岩储层酸压改造次数，降低碳酸岩盐储层开发成本。
③首次针对塔河油田奥陶系碳酸盐岩缝洞储层开展阻抗反演技术适用性试验，优选出地震特征反演作为塔河油田缝洞储层波阻抗反演方法。并提出利用属性约束构建初始阻抗模型的方法，较好的解决了地震特征反演结果的成层性问题。