東濮凹陷西南洼沙二下砂泥巖薄互層地震描述技術(shù)

李令喜 ，蘇云 ，唐娟 ，肖曾金 ，劉欣欣 ，馬識途 ，竇安迪

（1.中國石化中原油田分公司油氣勘探管理部，河南 濮陽 457001；2.中國石化中原油田分公司物探研究院，河南 濮陽 457001）

0 引言

我國東部成熟探區(qū)經(jīng)過幾十年的勘探開發(fā)，目標儲層已由地震可追蹤的大型砂體轉(zhuǎn)變?yōu)樾⌒蜕绑w［1］。東濮凹陷作為我國東部典型的陸相鹽湖斷陷盆地，砂泥巖薄互層是常見的沉積疊加樣式，且東濮古近系地層具有多物源、近物源、沉積體系類型多等特點，這也造成了巖性橫向變化快；因此，垂向上如何識別更小的砂體，橫向上如何提高砂體邊界刻畫，成為目前地震儲層預(yù)測所面臨的難題。

薄儲層識別依然是地震資料垂向絕對分辨率的問題［2-4］，理論上，地震剖面上僅能識別厚度大于1/4波長的儲集體。針對砂泥巖薄互層韻律結(jié)構(gòu)儲層的地震描述始于20世紀80年代。國內(nèi)外很多學者研究結(jié)果表明，通過相應(yīng)的技術(shù)手段，縱向上對薄層的識別可以突破傳統(tǒng)的地震分辨率的極限［5-7］。 例如，Zeng 等［8-9］針對小于調(diào)諧厚度的薄砂層，運用90°相位雷克子波合成的波形具有對稱性，刻畫了儲層分布特征；顧雯等［10］利用地震波形指示反演技術(shù)，獲得了高分辨率的反演剖面，縱向上能識別2 m以上的薄層。國內(nèi)外這些研究成果為薄互層砂體垂向上識別提供了重要的借鑒意義，但專門針對巖性橫向變化快、砂體邊界刻畫不清等問題的研究仍然很少。

本文以東濮凹陷西南洼地區(qū)沙二下儲層為研究對象，針對砂泥巖薄互層特征，應(yīng)用相控地震反演與坐標旋轉(zhuǎn)2項技術(shù)，解決了砂泥巖薄互層砂體邊界刻畫與砂體縱向定量預(yù)測2個難題，為我國東部其他區(qū)域砂泥巖薄互層地震預(yù)測提供了借鑒。

1 地質(zhì)概況及地震儲層預(yù)測難點分析

東濮凹陷西南洼陷帶位于東濮凹陷的西南部，勘探面積約1 000 km2，洼陷主要包含趙莊-南湖構(gòu)造、南何家構(gòu)造、林寨構(gòu)造及方里集構(gòu)造。目前已發(fā)現(xiàn)了沙二、沙三段2套主要含油氣層系，累計探明石油地質(zhì)儲量 66.19×104t，天然氣地質(zhì)儲量 3.99×108m3。

西南洼沙二段總體為淺水三角洲沉積，砂體單層厚度薄，單層厚度小于5 m的砂巖占比為90%以上，平均單層厚度1.7 m，橫向巖性相變快；同時，該區(qū)域沙二段地層總體埋深過大，地層成巖程度較高，砂巖與泥巖地球物理參數(shù)差異較小。據(jù)統(tǒng)計：在埋深3 500 m左右，砂巖密度為2.38～2.69 g/cm3，縱波速度為4 000～5 100 m/s，縱波波阻抗為 9 000～14 000 g/cm3·m/s；泥巖密度為2.42～2.72g/cm3，縱波速度為3 000～4 400 m/s，縱波波阻抗為7 000～12 000 g/cm3·m/s。在埋深相對較淺的部位，砂巖與泥巖地球物理參數(shù)有較大范圍重疊。

由于該區(qū)域沙二段的地質(zhì)及地球物理特征，利用地震資料開展儲層預(yù)測主要存在的難點有：地層巖性橫向變化快，且地層受復(fù)雜斷裂影響，利用常規(guī)地震屬性與地震反演技術(shù)刻畫巖性邊界不清晰；砂體單層厚度薄，砂巖與泥巖縱波波阻抗存在較大范圍重疊，利用縱波波阻抗進行砂體定量預(yù)測精度低。

2 儲層地震預(yù)測方法及應(yīng)用

根據(jù)對已鉆井砂巖儲層特征、分布特征及儲層地震預(yù)測難點分析，結(jié)合東濮凹陷西南洼沙二下儲層地質(zhì)特征，針對砂泥巖薄互層定量刻畫，制定了砂泥巖薄互層定量預(yù)測流程（見圖1）。流程關(guān)鍵點為：1）通過巖性標定及統(tǒng)計分析，明確砂泥巖薄互層地震反射結(jié)構(gòu)特征；2）優(yōu)選敏感性屬性，開展多屬性融合地震相刻畫，明確砂體有利儲集相帶；3）開展相控地震反演，過濾背景干擾，突出目標區(qū)塊儲層分布，精細刻畫儲層邊界；4）開展坐標旋轉(zhuǎn)與疊前反演，定量刻畫儲層厚度。

圖1 砂泥巖薄互層定量預(yù)測流程

2.1 巖性精細標定及井震統(tǒng)計分析

巖性標定技術(shù)是綜合應(yīng)用地震、地質(zhì)及測井資料，將鉆井地質(zhì)分層與地震解釋層位協(xié)調(diào)統(tǒng)一的關(guān)鍵技術(shù)，是連接測井與地震信息的橋梁［11-17］。其技術(shù)要點為：首先，在聲波測井曲線環(huán)境校正及測井曲線標準化的基礎(chǔ)上，進行大套層位的標定；然后，進行小層及巖性精細標定（見圖2）。

圖2 東濮凹陷西南洼地區(qū)濮深8井巖性標定

由圖2可以看出：沙二下2—5砂組，砂巖累計厚度分別為 27.7，38.4，33.9，23.7 m， 地震反射特征為振幅能量強，時頻譜頻帶寬；沙二下1砂組與沙二下6砂組，砂巖累計厚度分別為6.8，4.8 m，地震反射特征為振幅能量弱，時頻譜頻帶窄。由單井巖性標定總結(jié)出：工區(qū)沙二下儲層，砂巖越發(fā)育，地震振幅越強，頻帶越寬；泥巖發(fā)育，地震振幅弱，頻帶窄。同時，統(tǒng)計工區(qū)多口井砂巖累計厚度與振幅之間的關(guān)系，也證實砂組內(nèi)砂巖累計厚度與振幅呈現(xiàn)強正相關(guān)關(guān)系。

2.2 敏感性屬性優(yōu)選及多屬性融合地震相刻畫

進行地震屬性融合之前，需要優(yōu)選出對地質(zhì)條件最敏感的地震屬性。由巖性標定及井震統(tǒng)計分析中認識到，均方根振幅屬性與頻寬屬性對砂巖厚度較為敏感。由屬性平面圖可看出（見圖3）：均方根振幅屬性與頻寬屬性可以大致反映儲層的有利區(qū)帶，但巖性邊界刻畫不夠精細。由相位屬性平面圖可以看出，相位屬性在巖性的邊界刻畫上具有一定的優(yōu)勢。因此，針對工區(qū)，優(yōu)選出均方根振幅屬性、頻寬屬性及相位屬性等3個敏感屬性進行屬性融合。

指調(diào)度系統(tǒng)在第一時刻T0對第二時刻T1的能量生產(chǎn)及消耗情況做出預(yù)測，并制定能量分配計劃；在第二時刻T1來臨時，結(jié)合該時刻能量的實際生產(chǎn)及消耗情況，對各基礎(chǔ)設(shè)備運行狀態(tài)進行調(diào)整，以期在第三時刻T2時，能夠達到全局資源最優(yōu)配置，以此類推，形成整個系統(tǒng)運行的時間序列。

圖3 東濮凹陷西南洼地區(qū)沙二下4砂組地震屬性

多屬性融合時，引入RGB色彩顯示技術(shù)［14］，定義映射函數(shù)對多屬性融合進而形成RGB圖 （見式（1））。通過三維顏色體，將3種屬性分量映射成一個輸出值，從而完成多屬性的RGB成圖。

式中：X為屬性數(shù)據(jù)體中位置；IR（X），IG（X），IB（X）分別為紅、綠、藍顏色歸一化的屬性分量。

依據(jù)RGB屬性融合圖（見圖3d），將沙二下4砂組分為5類地震相：強振幅、中高頻、高連續(xù)反射地震相；弱振幅、低頻、高連續(xù)反射地震相；弱振幅、低頻、低連續(xù)反射地震相；中弱振幅、低頻、中低連續(xù)反射地震相；中強振幅、高頻、低連續(xù)反射地震相。其中，砂巖集中發(fā)育區(qū)（三角洲前緣）地震相為強振幅、中高頻、高連續(xù)反射；泥巖發(fā)育區(qū)（深湖—半深湖）地震相為中弱振幅、低頻、高連續(xù)反射。

2.3 相控地震反演技術(shù)及巖性邊界刻畫

地震反演具有較高縱向分辨率，是砂泥巖薄互層地震識別核心技術(shù)之一，地震反演技術(shù)關(guān)鍵一環(huán)是低頻模型構(gòu)建。常規(guī)低頻模型構(gòu)建方法是利用測井曲線（縱波速度、密度、縱波波阻抗等）在層序格架控制下進行內(nèi)插外推，但該方法在巖性橫向變化較大區(qū)域存在很大誤差，也會造成最終反演結(jié)果難以正確反映地質(zhì)沉積規(guī)律、儲層巖性邊界刻畫不清等問題。

研究工區(qū)方4井—濮深8井沙二下5砂組、6砂組地震反射結(jié)構(gòu)為強振幅、中高頻、高連續(xù)反射特征，沉積環(huán)境為水下分流河道，地球物理特征表現(xiàn)為高阻抗特征。方1井沙二下5砂組、6砂組地震反射結(jié)構(gòu)為中強振幅、雜亂反射特征，沉積環(huán)境為濱淺湖，地球物理特征表現(xiàn)為中阻抗特征。

利用測井曲線進行內(nèi)插外推獲得縱波波阻抗模型（見圖4），方4、方1井區(qū)縱波波阻抗差異很小，這與地震反射結(jié)構(gòu)不一致；因此，對于巖性橫向變化較大的區(qū)域，利用常規(guī)方式建立反演所需的低頻模型就會給后續(xù)地震反演結(jié)果造成誤差。

圖4 利用常規(guī)測井插值方法建立低頻縱波波阻抗模型

基于此，在構(gòu)建低頻模型時，利用多屬性融合刻畫的地震相邊界為約束，控制井曲線內(nèi)插外推，能較好地保證獲得的低頻縱波波阻抗模型與實際地震反射結(jié)構(gòu)一致（見圖5），從地質(zhì)成因角度提高低頻模型準確度。

圖5 利用相控低頻模型建立低頻縱波波阻抗模型

圖6 方里集構(gòu)造沙二下4砂組縱波波阻抗屬性

2.4 坐標旋轉(zhuǎn)技術(shù)及砂體定量預(yù)測

雖然利用相控地震反演技術(shù)獲得的縱波波阻抗能較清晰地刻畫砂巖邊界，但巖石物理分析認為，研究工區(qū)砂巖與泥巖地球物理參數(shù)存在嚴重重疊，僅利用縱波波阻抗屬性進行砂巖厚度定量預(yù)測會存在較大誤差。分析多種巖石物理參數(shù)得出：利用縱波波阻抗（M）與縱橫波速度比（vp/vs）能有效區(qū)分儲層及泥巖（見圖7a）。 vp/vs小于 1.73且M大于 9 500 g/cm3·m/s小于11 500 g/cm3·m/s為砂巖儲層，vp/vs大于 1.73且 M 大于 11 500 g/cm3·m/s為泥巖。

利用縱橫波速度比與縱波波阻抗聯(lián)合定量預(yù)測砂體厚度，需要劃定多邊形來確定邊界。為了克服多邊形定界的不精確性，進一步提高砂體縱向識別精度，采用坐標旋轉(zhuǎn)技術(shù)，構(gòu)建新的巖石物理量IMP，VpVs，即新坐標系的縱坐標與橫坐標（見圖7b）。

圖7 參數(shù)分析

新的坐標系統(tǒng)構(gòu)建方式為

通過坐標旋轉(zhuǎn)技術(shù)應(yīng)用，將區(qū)分儲層與泥巖的地球物理參數(shù)簡化為IMP單個屬性。當IMP大于0時為儲層，小于0時為泥巖（見圖7b）。

通過疊前反演獲得了IMP屬性體。抽井檢驗發(fā)現(xiàn)，反演數(shù)據(jù)體縱向上與巖性剖面具有較強一致性。同時對比利用常規(guī)疊前反演砂體定量預(yù)測厚度與坐標旋轉(zhuǎn)后厚度發(fā)現(xiàn)（見表1）：利用坐標旋轉(zhuǎn)后的砂體定量預(yù)測精度得到了大幅提高。疊前反演砂體定量預(yù)測誤差較大，是利用縱波波阻抗和縱橫波速度比雙參數(shù)定量預(yù)測砂體時，多邊形定界不準確造成的。

表1 方3側(cè)井沙二下2—6砂組砂體厚度預(yù)測統(tǒng)計

由砂巖厚度預(yù)測平面分析得出（見圖8），淺水三角洲水下分流河道砂巖最為發(fā)育。地震預(yù)測砂巖厚度與井點統(tǒng)計厚度符合率大于85%。

圖8 基于坐標旋轉(zhuǎn)技術(shù)沙二下4砂組砂巖厚度預(yù)測

3 結(jié)論

1）RGB多屬性融合技術(shù)能夠充分利用地震屬性中蘊含的構(gòu)造和巖性信息，克服單一地震屬性顯示不足和單屬性色彩不能突出區(qū)域異常的缺點，提高了從多屬性提取地質(zhì)體的識別能力。

2）地震反演過程中，常規(guī)低頻模型建立一般采用反距離方法，其結(jié)果難以正確反映地質(zhì)沉積規(guī)律和認識。將地震相邊界與地震反射結(jié)構(gòu)信息加入到低頻地質(zhì)模型建立中，可明顯提高初始模型質(zhì)量，進而有效提高反演結(jié)果與地質(zhì)認識的一致性，對巖性邊界的刻畫作用較為明顯。

3）運用坐標旋轉(zhuǎn)技術(shù)，構(gòu)建新的巖石物理參數(shù)，克服了多屬性聯(lián)合分析時多邊形定界的不精確性，能夠提高砂體縱向識別精度。