井震結合儲層預測技術的適應性研究

姜振海

(中石油大慶油田有限責任公司第三采油廠，黑龍江 大慶163000)

大慶油田薩北開發區位于大慶長垣薩爾圖背斜構造最北端，主要開采層位為薩爾圖、葡萄花和高臺子油層，沉積儲層屬于長垣北部大型葉狀河流-三角洲沉積體系，其位置靠近物源方向，因此儲層較為發育，且河流-三角洲沉積相類型發育較全，相分異明顯，非均質性強，即使在目前105.5km2/口的密井網條件下，井間儲層預測依然存在較大的不確定性。

儲層的預測與描述是油田開發的關鍵環節，近年來以地震為核心的儲層預測技術已有長足發展。在地震屬性預測方面，曾洪流[1]對地震沉積研究方法進行了評析，指出準確的時間地層格架是虛擬薄層水平成像的關鍵；于興河等[2]利用均方根振幅屬性砂厚趨勢約束確定了“以河找砂”的砂體預測思路；張建寧等[3]利用地震正演技術研究了單一河道邊界地震相模式，提高了利用地震資料識別單一河道砂體的可靠性；伊振林[4]對比了不同地震屬性預測技術對窄小河道邊界識別程度的差別；姜巖等[5]證實利用90°相位轉換和分頻解釋技術可以更好地展現平面沉積特征；張廣權[6]采用多元回歸方法，通過三相多屬性融合技術實現了平面巖相的智能追蹤；凌云研究組[7]應用儲層演化地震分析思路可識別3～5m內儲層沉積環境的變化。在地震反演方面，賈承造等[8]認為儲集層特征重構反演是提高縱向分辨率的有效方法；張江華等[9]提出了改善反演品質3方面的策略；張玉芬等[10]將小波變換多尺度分析思想用于地震反演提高了反演收斂速度和精度；周大森等[11]通過波阻抗反演分析了不同井網條件下的沉積相成圖方法；金振奎等[12]綜合地震屬性及地震反演技術優勢預測沉積相平面展布，彌補了密井網區井間信息盲點，確定了單期河道邊界。

自2008年以來，大慶油田開展了密井網區利用開發地震資料進行井間儲層預測的技術攻關，從應用效果上看，筆者認為技術方法上的進步應配套進行預測結果的理性預斷，以免過分依賴地震成果而出現井間刻畫的失誤。為此，筆者以大慶長垣薩北開發區薩爾圖油層為例，開展了針對密井網解剖區不同地質條件下河道砂體地震響應特征的研究，提出不同因素對地震預測能力的影響，進而明確井震結合儲層預測技術的適用部位，針對不同砂體類型采取對應的地震預測方法，切實提高儲層預測精準度，實現油田高效開發。

1 井震結合儲層預測技術符合率驗證

1.1 不同厚度類型砂體預測符合率統計分析

薩北開發區薩爾圖Ⅱ、Ⅲ油層組(以下簡稱SⅡ、SⅢ油層組)包含18個砂層組，28個沉積單元，沉積環境以三角洲平原和內前緣為主。研究區地震滿覆蓋，于2008年完成采集，采用10m×10m小面元采集，主頻45Hz，采樣間隔1ms，對應深度采樣約為1.5m，信噪比高。為探索研究區目的層適用的井震結合儲層預測技術，該次研究采用單一振幅屬性、多屬性神經網絡融合、地質統計學反演3種方法預測井間儲層，預測分砂層組、沉積單元兩級進行，每個砂層組一般包含3～4個沉積單元，沉積單元單層厚度在4m左右。

單一屬性預測主要是通過已有井點位置井震數據相關性對屬性及切片進行優選，最終選定均方根振幅屬性，利用該屬性沿層切片的分布趨勢，預測砂體平面展布，同時針對研究區存在的薩爾圖Ⅰ油層組(以下簡稱SⅠ油層組)、SⅡ油層組頂界面地震反射軸強干擾問題，采用子波分解重構技術，提高了目的層的反射效果(圖1)。

多屬性融合技術使用EMERGE軟件，針對利用地震單一屬性預測儲層存在多解性問題，采用統計融合方法，通過不斷尋找與實鉆數據具有最大相關性的最佳屬性進行逐級迭代，配合鄰近上、下層數據參與計算，使任一點的預測結果均為多種屬性、多個位置逐級運算的結果，達到誤差逐漸降低、數據更加收斂的效果，對實際工區選用了振幅、頻率、相位3類共6種屬性參與到計算之中(圖2)。

圖2 3種地震預測技術的砂巖預測效果對比圖

地質統計學反演使用JASON軟件，通過聲波、電阻率參與的密度曲線重構，提高波阻抗計算精度，再通過井震巖石物理分析，確定巖性敏感曲線、地震屬性和巖性劃分敏感值，再采用自然電位擬波阻抗反演約束下的井震結合地質統計學協模擬技術流程，保證了反演效果的保真性和縱向高分辨率。

從3種地震預測技術預測儲層后驗井統計結果(表1)可以看出,對于砂層組級別(地層厚度平均14m)的儲層預測，多屬性技術(多屬性神經網絡融合))較單屬性技術(均方根振幅屬性)明顯提高了厚層泥巖和大于3m厚層砂巖的預測符合率，使其能達到90.9%和88.6%，明確了該部分儲層的分布；對于沉積單元級別(地層厚度平均4m)儲層預測，地震反演技術(疊后地質統計學反演)較地震屬性技術顯著提高了厚度小于3m的薄層砂巖的預測精度，薄儲層在一定程度上得到了有效預測。

表1 不同砂巖厚度地震預測符合率統計表

1.2 不同單元儲層特征預測符合率統計分析

對研究區28個連續的沉積單元統計后驗井地震預測符合率，并根據河道、河間鉆遇特征細分沉積環境，繪制出綜合符合率與垂向沉積旋回對應關系曲線(圖3)。由圖3可以看出，地震預測能力高低在趨勢上明顯受控于垂向沉積旋回，但在一些位置如SⅡ1+2b～SⅡ2+3b單元出現了沉積環境相近、地震預測符合率卻有較大波動的情況。經過逐點分析表明，地震技術可以有效預測4類典型儲層。

A類(如SⅡ1+2b)。沉積環境為分流平原遠岸，單元內儲層較為發育，其后發生快速水進，單元間隔層較為發育，統計后驗井地震預測符合率高，稱為“厚層+隔層型”。

B類(如SⅡ2+3b)。沉積環境為分流平原中岸，儲層發育中等，但該類儲層厚、薄層砂界限清晰，平面非均質性強，與下部單元間沉積環境過渡較大，單元間隔層發育，統計后驗井地震預測符合率高，稱為“隔層+非均質型”。

C類(如SⅡ12)。沉積環境為分流平原遠岸，儲層發育且厚、薄層砂之間過渡平緩，平面非均質性弱，上、下沉積單元環境過渡不明顯，隔層不發育，該類儲層地震預測符合率高，稱為“單一厚層型”。

D類(如SⅢ1)。沉積環境為內前緣近岸，儲層發育一般，但在垂向儲層集中不發育的層段中相對較好，該類單元隔層較為發育，且處于內前緣近岸，厚、薄層砂平面邊界較清晰，平面非均質性強，該類儲層地震預測符合率高，稱為“非均質+隔層型”。

圖3 垂向沉積演化與井震結合適用性綜合分析圖

此外，如SⅡ1+2a沉積單元出現地震預測能力不足，究其原因是該單元之上發生大幅度水進，隔層極為發育，但該單元儲層發育一般，且緊鄰的SⅡ1+2b沉積單元儲層更為發育，使得鄰近厚層的薄層砂巖不足以形成單獨的地震反射信息，影響了該部分儲層的預測精度，導致地震預測失誤。與其情況類似的SⅡ2+3b沉積單元，隔層不發育，上、下緊鄰清晰反射單元，即使沉積環境變化不大，同樣出現了預測符合率低的情況。可見對儲層垂向旋回的研究可以間接推測地震預測符合率的高低。

對研究區各沉積單元，以砂巖、平面非均質性、隔層3項指標定量統計儲層條件，按地震預測符合率從高到低排序(表2)可以看出，砂巖厚度與地震預測符合率具有明顯的正相關關系，平面非均質性強弱及隔層厚度也在一定程度上影響著地震預測符合率的高低。

表2 儲層條件與地震預測符合率關系表

1.3 同一單元不同平面位置預測適用性統計分析

以SⅢ5+6b沉積單元為例，該單元整體地震預測后驗井符合率為62.6%。通過制作沉積單元級井點砂巖-隔層厚度疊合圖，按該單元儲層-隔層疊合情況，將其四分(如圖4)，分別統計每小塊內的砂巖、平面非均質性和隔層條件，再分別統計各單塊地震預測符合率。結果顯示，各分區儲層條件統計與后驗井符合率統計的對應關系與表2中結果相符，再次證實通過對已知井點儲層條件特征統計可以幫助進行井間地震預測能力預判；另外，對于整體地震預測能力較低的單元仍存在地震預測符合率較高的部位，通過對沉積單元內儲層進行的平面細分，可以確定井震技術適用部位，在應用地震預測成果時更有針對性。

圖4 儲層平面細分與井震結合適用性綜合分析圖

2 層次控制微相優化組合方法

2.1 地震預測層次控制思路

通過對目標儲層采用垂向沉積旋回、儲層沉積特征、儲層平面細分3步定量評價，可以對地震預測成果準確度進行預判，從而找到地震預測能力較高、適合井震儲層預測的部位。采用“層次分析和模式預測”思路，從各地震預測技術的實際預測能力特點出發，選用多屬性融合技術明確砂層組級厚層砂、泥展布范圍，以此為約束，通過儲層地質統計學反演，明確各沉積單元河道砂體歸屬關系(圖5)。

圖5 地震預測層次控制方法

2.2 砂巖厚度預測參考圖制作

對于沉積單元級平面砂體展布的刻畫，采用“井震儲層平面厚度校正技術”，保證井點處砂體預測-實測匹配性，節約井震結合儲層刻畫工作時間。井震儲層平面厚度校正技術具體分4步：①提取沉積單元級任意類型井震結合儲層預測成果圖(屬性或反演成果圖)；②建立井旁地震預測值與井點實際砂巖厚度之間的函數關系，將地震成果初步轉化為平面厚度圖；③提取平面厚度圖上井點預測厚度，與實際厚度相除，繪制厚度預測系數面；④通過厚度面與系數面之間的面運算，得到最終沉積單元級砂巖厚度預測圖，該圖在井點處與井實際厚度相符，井間遵循地震趨勢預測(圖6)。

2.3 微相優化組合方法

結合實際刻畫工區，應用井震結合技術，借助沉積單元級地震反演切片及井點厚度趨勢，組合井間各類微相，重點識別對井間連通關系有重要意義的河道微相并進行組合，將其按沉積環境及規模分為窄小河道、主體河道、復合河道3種類型，明確各類河道的刻畫重點及方法，使研究區河道預測符合率較單純基于井的符合率提高8.4個百分點，具體分類刻畫方法如圖7所示。

圖6 砂巖厚度預測圖制作流程(以SⅢ10沉積單元均方根振幅屬性切片為例)

圖7 微相優化組合技術刻畫實例

3 井震動靜結合措施挖潛實例

3.1 指導油井壓裂，控制含水率回升速度

以1井組為例(圖8(a))。根據砂體鉆遇情況，SⅡ12沉積單元在1井、2井、3井中均為河道砂，井距150m，原解釋結果認為油水井間連通；而依據該單元地質統計學反演切片，明顯顯示1井處在2條單一河道邊部變差部位。依據地震預測成果對該層河道砂體進行了重新組合，后期對河道匯聚點1井實施壓裂，溝通了2條單一河道，壓裂后低滲層得到動用，有效控制了含水率回升速度。

圖8 SⅡ12沉積單元措施選井及實施效果

3.2 開展水井顆粒調剖，促進均衡受效，緩解層間矛盾

以4井組為例(圖8(b))，通過地震反演技術，使SⅡ12沉積單元河道砂邊界得到清晰識別，明確4井位于河道外部緊鄰河道處。在該井吸水剖面上，SⅡ10+11b沉積單元新解釋為高水淹，目前仍為主要吸水層，相對吸水量達到61.8%，壓制了其他層位的吸水能力，具有一定的潛力。對該井實施顆粒調剖，注入壓力上升，比吸水指數下降。從措施前、后的吸水剖面測試結果可以看出，吸水量下降，見到了較好的開發效果，SⅡ12沉積單元得到動用，促進了均勻受效，緩解了層間矛盾。

4 結論

1)針對大慶油田薩北開發區存在的地震反射強軸干擾、砂泥交互分布、薄單砂層預測難題，井間儲層預測采用地震強軸壓制處理后的單一屬性、多屬性融合、地質統計學反演3種方法，通過對實際工區28個連續的沉積單元進行儲層預測以及精度驗證，明確了地震多屬性融合預測技術適合3m以上砂巖和厚層泥巖，預測符合率分別達到88.6%和90.9%，地質統計學反演技術主要提高了厚度低于3m的薄層砂巖的預測能力，找到了適用于不同儲層的預測技術；選用多屬性融合技術明確砂層組級厚層砂、泥展布范圍，以此為約束，通過儲層地質統計學反演，明確了各沉積單元河道砂體歸屬關系。

2)對照各單元的儲層特征，進一步明確了地震反射結果與地質條件之間的對應關系：各單元預測符合率的高低取決于單元所處的沉積旋回位置以及儲層條件特征，且同一沉積單元內部不同位置地震預測能力仍存在差別。運用旋回特征分析和儲層條件定量評價，可以確定井震結合技術適用層位，通過儲層平面細分評價可以確定井震預測適用部位，對地震預測成果進行真實性預判，對沉積單元、儲層位置、砂體類型進行針對性地預測，可避免因為過度使用井震預測帶來的井間儲層預測失誤。

3)采用層次控制微相優化組合技術，針對窄小河道、主體河道、復合河道采用對應的方法進行刻畫，可提高地震預測成果的應用效果；配合動靜結合方法，針對不同開發階段油水井優選措施，達到了剩余油挖潛的目的。