聶朝強(qiáng) 陳旋 張玉寧 崔娥 劉文輝 田林

1.長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院;2.中國(guó)石油吐哈油田分公司開發(fā)部,新疆 哈密 839009;3.中國(guó)石油吐哈油田分公司勘探開發(fā)研究院

三塘湖盆地侏羅系煤系地層中薄砂層預(yù)測(cè)方法研究

聶朝強(qiáng)1，2陳旋3張玉寧2崔娥3劉文輝3田林3

1.長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院;2.中國(guó)石油吐哈油田分公司開發(fā)部,新疆 哈密 839009;3.中國(guó)石油吐哈油田分公司勘探開發(fā)研究院

三塘湖盆地侏羅系西山窯組煤系地層中發(fā)育厚度10～20m的薄砂層，該砂層物性縱、橫向變化快，具有典型的多期河道、多物源沉積特點(diǎn)，其又賦存在厚度15～30m、全區(qū)穩(wěn)定分布的煤系地層下，煤層與砂層之間僅隔不到10米的泥巖，由于煤系地層對(duì)地震響應(yīng)屏蔽作用，大大增加了下伏薄砂層預(yù)測(cè)難度，加上受地震資料分辨率的限制，利用常規(guī)方法很難將煤層屏蔽下的薄砂層準(zhǔn)確的刻畫出來。本文針對(duì)馬朗凹陷的地質(zhì)情況，研究形成了一套煤系地層中薄砂層儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)系列，即儲(chǔ)層精細(xì)標(biāo)定追蹤技術(shù)、基于擬聲波構(gòu)建技術(shù)的高精度儲(chǔ)層反演技術(shù)、地震敏感屬性分析技術(shù)、基于頻譜成像衰減屬性的流體檢測(cè)技術(shù)。利用該套技術(shù)在馬北地區(qū)西山窯組薄砂層預(yù)測(cè)中取得良好效果。

煤層；薄砂層；預(yù)測(cè)；標(biāo)定；擬聲波反演

目前，煤系地層中薄砂層的預(yù)測(cè)識(shí)別一直是儲(chǔ)層準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的難題，眾所周知，穩(wěn)定分布的煤系地層對(duì)下伏地層的地震響應(yīng)特征存在一定的屏蔽作用，尤其是薄砂層，在這種屏蔽作用下，薄砂層和煤層往往在半個(gè)或不到半個(gè)地震波長(zhǎng)之中，這無疑給砂層的地震識(shí)別帶來了難度。三塘湖盆地西山窯組儲(chǔ)層就是典型的煤系地層中的砂層。

1 煤系地層中薄砂層特點(diǎn)及研究意義

圖1 三塘湖西山窯組下段巖性對(duì)比圖

處在產(chǎn)能建設(shè)和開發(fā)階段的三塘湖盆地中生界西山窯組油氣藏，由于產(chǎn)層是發(fā)育在煤系地層中、厚度10～20m的薄砂層，該砂層因具有典型的多期河道、多物源沉積特點(diǎn)，物性縱、橫向變化極快，其又賦存在厚度15～30m、全區(qū)穩(wěn)定分布的煤系地層下，煤層與砂層之間僅隔不到0～15米的泥巖（見圖1），由于煤系地層的地震響應(yīng)屏蔽作用，大大增加了下伏薄砂層預(yù)測(cè)難度，加上受現(xiàn)有地震資料品質(zhì)的限制，利用常規(guī)方法很難將煤層屏蔽下的薄砂層準(zhǔn)確的刻畫出來。很大程度上制約了三塘湖盆地西山窯組層組統(tǒng)一劃分、沉積相縱橫向演變規(guī)律、儲(chǔ)層縱橫向變化特征及控制因素，特別是各油藏區(qū)塊之間，儲(chǔ)層展布關(guān)系等的認(rèn)識(shí)研究的進(jìn)程，嚴(yán)重影響了中生界油藏評(píng)價(jià)及儲(chǔ)量落實(shí)工作，對(duì)油田開發(fā)及儲(chǔ)量規(guī)劃也產(chǎn)生較大的影響。因此，弄清中生界各層組地層的精細(xì)劃分與對(duì)比，全凹陷的沉積相縱橫向演變規(guī)律及儲(chǔ)層特征的橫向變化規(guī)律，對(duì)中生界油藏的評(píng)價(jià)及油氣分布規(guī)律等具有重要意義。

2 現(xiàn)有資料的影響

三塘湖盆地用于解決油氣田勘探開發(fā)問題的三維地震資料，主頻為10～30Hz，直接分辨率按λ/4計(jì)算能識(shí)別的最小儲(chǔ)層厚度為30m（地震波在砂巖儲(chǔ)層中的傳播速度按3600m/s計(jì)算），且目的層段頂部的大厚煤層產(chǎn)生的強(qiáng)振幅強(qiáng)連續(xù)發(fā)射對(duì)10～20m的薄砂層具有一定的屏蔽作用，利用地震資料難以直接分辨和識(shí)別預(yù)測(cè)，給復(fù)雜多變的三塘湖盆地中生界巖性油藏的勘探和評(píng)價(jià)帶來很大困難。為此，筆者根據(jù)煤層和砂巖的物性參數(shù)差別, 研究形成了擬聲波阻抗反演技術(shù)、頻譜成像技術(shù)和衰減屬性分析技術(shù)相結(jié)合的方法對(duì)煤層屏蔽下的薄砂層進(jìn)行了預(yù)測(cè)，對(duì)細(xì)化沉積特征研究、描述砂體平面展布、形成有效預(yù)測(cè)技術(shù)具有重要意義，也可為今后的勘探開發(fā)提供技術(shù)借鑒。

3 擬聲波阻抗反演技術(shù)

3.1 層位標(biāo)定

層位標(biāo)定是地震和測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的橋梁，是地質(zhì)資料解釋和儲(chǔ)層反演的基礎(chǔ)。在馬北地區(qū)共做了53口井合成記錄（圖2），對(duì)煤層與下伏砂層的進(jìn)行了分析。對(duì)于煤層底界，多數(shù)井標(biāo)定于正相位波峰附近；對(duì)于砂巖層頂面，多數(shù)井標(biāo)定于與煤層反射正相位波峰附近，說明煤層底界與砂層頂界的反射發(fā)生了共振效應(yīng)；對(duì)于砂巖層底界，多數(shù)井則標(biāo)定于負(fù)相位處，但是個(gè)別砂層厚度較大的則標(biāo)定于下一個(gè)較弱正相位處。

圖2 湖218井塊合成記錄

從上述的標(biāo)定可以看出不能通過反射軸來判斷巖性接觸關(guān)系及砂層厚度，需要借助精確反演工作確定。

3.2 擬聲波曲線重建

綜合分析馬北地區(qū)鉆測(cè)井資料發(fā)現(xiàn)（圖3），煤層在測(cè)井響應(yīng)具有高DT、低GR、低RHOB、高SP，泥巖具有中等DT、中等GR、高RHOB、低SP，砂巖：中等DT、高GR、高RHOB、高SP的特點(diǎn)。自然伽馬、自然電位曲線對(duì)地層巖性變化反應(yīng)比較敏感。為了更好地識(shí)別砂巖,把自然伽瑪和自然電位測(cè)井曲線統(tǒng)一到同一個(gè)模型上，轉(zhuǎn)換成具有聲波量綱的擬聲波曲線，重建主要利用擬合法，將聲波曲線的低頻信息和自然咖瑪?shù)绕渌€的高頻信息“重組”到一起，合成的擬聲波曲線，實(shí)現(xiàn)各種信息的有機(jī)融合和有效控制，它既能反映地層速度和波阻抗的變化，又能反映地層巖性細(xì)微差別。

圖3 湖212井?dāng)M聲波曲線重構(gòu)曲線

3.3 擬聲波阻抗建模和反演

原始地震資料為2ms采樣的疊后純波地震資料，為了提高地震資料與測(cè)井資料的匹配度，充分利用測(cè)井資料在縱向上的高分辨率的細(xì)微變化來建模和反演，提高波阻抗反演結(jié)果在縱向上的分辨能力，最后采用縱向分辨能力高的采樣建立擬聲波阻抗模型。

在建模過程中，采用信息融合技術(shù)把地質(zhì)、測(cè)井、地震等多種地學(xué)信息統(tǒng)一到同一模型上，實(shí)現(xiàn)各類信息在模型空間的有機(jī)融合，來提高反演的信息使用量、信息匹配精度和反演結(jié)果的置信度。

在反演過程中，通過復(fù)雜構(gòu)造框架和多種儲(chǔ)層沉積模式的約束，建立了可保留復(fù)雜構(gòu)造和地層沉積學(xué)特征的初始地質(zhì)模型，然后采用寬帶約束的全局尋優(yōu)的快速反演算法進(jìn)行反演，對(duì)初始地質(zhì)模型進(jìn)行反復(fù)的迭代修正，得到高分辨率的波阻抗反演結(jié)果，在多條連井線擬聲波阻抗反演結(jié)果的基礎(chǔ)上，可確定砂泥巖的擬聲波阻抗分界線。圖4展現(xiàn)了西山窯下段砂巖儲(chǔ)層解釋結(jié)果的時(shí)間厚度平面展布，和西山窯下段砂巖的平面展布特征。

圖4 馬北地區(qū)西山窯組下段砂巖儲(chǔ)層時(shí)間厚度平面

4 頻譜成像衰減屬性分析技術(shù)

4.1 基本原理

頻譜成像技術(shù)完全是利用地震資料，通過小波變換保證了頻譜成像結(jié)果的橫向分辨能力。成像的結(jié)果就需要通過井旁道的頻譜成像結(jié)果來進(jìn)行對(duì)比分析。

衰減屬性分析的主要目的是通過屬性標(biāo)定將定量的地震衰減屬性轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)層特征，理論研究表明，與致密的單相地質(zhì)體相比，當(dāng)?shù)刭|(zhì)體中含流體如油、氣或水時(shí)，會(huì)引起地震波能量的衰減；斷層、裂縫等的存在也會(huì)引起地震波的散射，造成地震能量的衰減。因此，衰減屬性是指示地震波傳播過程中的衰減快慢的物理量，就是要通過計(jì)算出的反映地震波衰減快慢的屬性體來指示油氣存在的可能性和分布范圍。

4.2 衰減屬性分析

由于地震波在地下介質(zhì)內(nèi)的傳播過程中，受到的衰減因素很多，因此，對(duì)馬北地區(qū)西山窯下段砂巖儲(chǔ)層含油氣性衰減屬性分析，必須保證相同地質(zhì)背景這一前提條件，即需要利用前面的擬聲波阻抗反演結(jié)果對(duì)砂巖儲(chǔ)層的解釋結(jié)果，分析砂巖儲(chǔ)層內(nèi)的含油氣性特征。圖5為西山窯下段砂巖儲(chǔ)層衰減系數(shù)圖及其在剖面上的表現(xiàn)，在一定程度上間接的反映砂巖體平面上含油氣性的變化特征，其預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際井上含油性在平面分布特征上，有較好的吻合度，其吻合率可以達(dá)到80%以上。

5 地震敏感屬性分析技術(shù)

地震屬性包含地質(zhì)相關(guān)信息，這些信息能夠被地震屬性精確表現(xiàn)取決于精準(zhǔn)的地震地質(zhì)層位。針對(duì)各地區(qū)實(shí)際情況，采用同地質(zhì)情況相關(guān)的敏感屬性篩選的方法：提取砂巖儲(chǔ)層頂?shù)酌嬷g的層間地震屬性，同砂巖厚度反演結(jié)果、流體衰減反演結(jié)果、地震相屬性和沉積相（微相）進(jìn)行對(duì)比，判斷何種地震屬性和反演結(jié)果、地質(zhì)情況于井點(diǎn)處吻合較高，可以認(rèn)定該地震屬性能夠反映某種地質(zhì)情況。

圖5 馬北地區(qū)西山窯下段砂巖儲(chǔ)層流體衰減剖面

6 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

通過近年的研究和在馬北地區(qū)應(yīng)用實(shí)踐表明，采用擬聲波構(gòu)建反演方法預(yù)測(cè)砂巖分布和厚度，可較好的減少砂巖頂面強(qiáng)阻抗煤層屏蔽作用的影響；頻譜成像技術(shù)和多批次反演可有效提高砂巖預(yù)測(cè)的精度，并較好的解決儲(chǔ)層參數(shù)的定量化預(yù)測(cè)，利用地震衰減屬性技術(shù)進(jìn)行目的層段油氣檢測(cè)與鉆井吻合度高，研究并總結(jié)出的這一套煤系地層中薄砂層儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)系列，可供類似的薄砂層預(yù)測(cè)中借鑒。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2012.07.008