張玲彥

（長江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院，湖北 武漢430100）

（中石油華北油田分公司地球物理勘探研究院，河北 任丘062552）

謝建榮，秦鳳啟，王孟華

袁炳芳，陳洪芝，馬紅巖 （中石油華北油田分公司地球物理勘探研究院，河北 任丘062552）

砂泥薄互儲層是陸相斷陷湖盆常見的沉積巖疊加模式。有效地提高儲層縱向分辨率，并預(yù)測砂體橫向變化規(guī)律，是落實巖性油氣藏圈閉的關(guān)鍵。

目前，已發(fā)展了多種儲層預(yù)測方法［1］，關(guān)于各種儲層預(yù)測方法適用性研究已成為熱門話題，但由于陸相斷陷湖盆沉積儲層的復(fù)雜性，準(zhǔn)確預(yù)測儲層的分布特征，還面臨著幾個主要難點：一是地震資料品質(zhì)較差，縱向分辨率較低，使得薄儲層分辨能力差；二是河道的頻繁變遷改道，砂泥薄互儲層疊置，巖性變化快，使巖性尖滅線位置預(yù)測的難度增大；三是儲層巖石物理參數(shù)不明顯，難以有效區(qū)分砂巖與泥巖；四是對比標(biāo)志層分布范圍小或不明顯，地層等時對比難度大，影響井震精細標(biāo)定。因此，在眾多的儲層預(yù)測方法中，找到適用于薄砂層地震預(yù)測的方法和關(guān)鍵技術(shù)，才能有效進行儲層預(yù)測，解決巖性油氣藏評價問題。下面，筆者以饒陽凹陷大王莊地區(qū)留99井區(qū)東營組河流相薄砂層為例，開展了地震預(yù)測方法技術(shù)的研究及應(yīng)用。

1 基本地質(zhì)概況

留西－大王莊地區(qū)東營組位于饒陽凹陷中部，為留西－大王莊繼承性鼻狀構(gòu)造的主體部位。受西側(cè)同沉積斷層－大王莊東斷層控制，該區(qū)接受了近千米的東營組地層。在工區(qū)及周邊已發(fā)現(xiàn)9個東營組油藏，上交探明石油地質(zhì)儲量1157×104t。尤其是工區(qū)南邊緊臨的路70井油藏揭示，該區(qū)地層?xùn)|抬西傾，在鼻狀構(gòu)造背景上發(fā)育上傾尖滅型構(gòu)造～巖性圈閉（見圖1）。而同樣的油藏模式，向北擴展，留99井等卻效果欠佳，表明砂體橫向變化大。

圖1 實際地震剖面波形與測井響應(yīng)特征

通過巖心、錄井、測井及地震等資料分析認為，留西－大王莊地區(qū)東營組地層主要發(fā)育來自西南方向物源控制的河道砂體，砂巖百分含量約15%～35%，砂巖層單層厚一般為2～5m，最厚可達到5～8m；通過物性分析，孔隙度最大23.1%，平均14.3%，滲透率最大達到84.6×10－3μm2，平均12×10－3μm2。沉積微相類型主要為曲流河道、分流河道、邊灘、洪泛沉積、河漫灘等。剖面上表現(xiàn)為典型的河流相砂泥薄互儲層特征，平面上表現(xiàn)為條帶形展布。

由于尖滅線的位置不易把握，難以有效布置井位，布低了則打在了油水邊界外，布高了則打在的砂體以外，如何有效預(yù)測河道砂體展布規(guī)律及砂體尖滅線，是筆者研究的主要目的之一。為此，筆者采用了基于層序地層學(xué)的多信息相控儲層預(yù)測思路，利用高精度擬聲波反演技術(shù)與頻譜成像等技術(shù)相結(jié)合的方法，開展了砂泥薄互儲層的地震預(yù)測工作。

圖2 研究思路示意圖

2 砂泥巖薄互儲層地震預(yù)測

通過地震、測井和地質(zhì)資料分析，認為儲層預(yù)測主要存在4個難點問題：①現(xiàn)有地震分辨率不能夠分辨薄砂層。留西－大王莊地區(qū)最大砂層厚度為6～8m，顯然現(xiàn)有地震分辨率不能夠分辨單砂層，薄砂層縱向識別難度較大。②巖性變化快。河道頻繁變遷改道，砂泥薄互儲層疊置，巖性變化快，使巖性尖滅線位置預(yù)測的難度增大，并存在 “同相異期、同期異相”（見圖1）的客觀現(xiàn)象。所謂 “同相異期”，即不同時期的砂體在地震剖面上表現(xiàn)為同一地震軸；而 “同期異相”，即同一時期、不同相帶的砂體在地震剖面上表現(xiàn)為同一地震軸。③薄層巖石物理參數(shù)相互重疊，難以有效區(qū)分砂巖與泥巖。④對比標(biāo)志層分布范圍小或不明顯，地層等時對比難度大，影響井震精細標(biāo)定。河流相地層沉積韻律不完整 （河道下切、改道），缺少標(biāo)志層。砂巖相變快、連通性差，對比常出現(xiàn)穿時現(xiàn)象。

針對以上主要預(yù)測難點，設(shè)計了研究思路（見圖2），即在層序地層對比基礎(chǔ)上，進行精細的層位解釋對比追蹤，構(gòu)建合理的地質(zhì)模型，然后開展地震反演與地震屬性的各種技術(shù)方法來預(yù)測河道疊置關(guān)系、砂層厚度變化。

2.1 應(yīng)用層序地層學(xué)進行相控建模

在層序地層對比基礎(chǔ)上，細化層序單元，合理構(gòu)建等時相控模型，實現(xiàn)油組、砂層組的等時對比，在精細模型約束下，可消除 “同相異期”現(xiàn)象，為下一步儲層預(yù)測奠定基礎(chǔ)。

考慮到構(gòu)造演化旋回和沉積旋回特征，層序分級采用 “五級旋回”劃分，與不同級別層次含油氣地層單元相對應(yīng)［1－2］。古近系斷陷為一個一級層序，沙二段－東營組為其中一個二級層序，東一、二、三段又各為其中一個三級層序 （準(zhǔn)層序組），各砂組對應(yīng)于四級層序 （準(zhǔn)層序），單砂層對應(yīng)于五級層序。

陸相斷陷盆地一個完整的二級層序可區(qū)分出4個構(gòu)造沉積演化階段，其形成機制可根據(jù)二級裂陷幕沉降過程中產(chǎn)生的可容納空間與同期沉積物供給量的比值變化來確定［2］：①沖積扇體系域。②水進體系域。水進體系域晚期水體加深，是生油巖發(fā)育的主要時期。③水退體系域。是斷陷盆地儲油砂體發(fā)育的時期。該區(qū)東三段即以水退體系域為主，砂體發(fā)育。④曲流河－泛濫平原體系域。東一段即以曲流河－泛濫平原體系域為主，發(fā)育河道砂體。此外，由于堆積速度高，沉積分異程度低，三級層序 （即東一段、東二段、東三段）表現(xiàn)為 “半旋回”（見圖3），難以區(qū)分東二段的體系域類型，其應(yīng)介于水退體系域和曲流河－泛濫平原體系域之間。地層共劃分為3段12個砂組，其中，東一段細分為3個準(zhǔn)層序，即3個砂組，東二段細分為4個準(zhǔn)層序，東三段細分為5個準(zhǔn)層序 （見圖3和圖4）。

2.2 模型反演

地震反演具有較高縱向分辨率，是砂泥巖薄互儲層預(yù)測的首選。而疊后地震反演方法，目前可分為遞推反演、模型反演 （基于模型測井約束反演）2大類。鑒于2種反演類型的適用條件、技術(shù)優(yōu)勢、應(yīng)用效果等特征，針對研究區(qū)處于勘探中后期階段，鉆井較多，并且儲層厚度薄的特點，優(yōu)選了模型反演方法來確定砂體的平面分布范圍及縱向展布特征。模型反演的工作流程如下。

圖3 留89井－留79井準(zhǔn)層序?qū)Ρ绕拭鎴D

圖4 大王莊地區(qū)東營組地震層序劃分剖面

1）預(yù)處理 對用于儲層預(yù)測的地震、測井資料進行分析、處理、校正，即得到可靠、精確的基礎(chǔ)資料，是儲層預(yù)測的基礎(chǔ)，也是得到正確反演結(jié)果的前提保障［3－4］。①地震數(shù)據(jù)重采樣。在不產(chǎn)生假頻的情況下，將原地震數(shù)據(jù)體2ms的采樣率重采為1ms。采樣點加密后，地震與測井資料匹配更精細，可以提高反演縱向分辨率，模型反演效果更明顯。②測井曲線校正處理。包括去野值、曲線拼接、曲線歸一化 （如SP泥巖歸零、GR等單位的統(tǒng)一）、環(huán)境校正 （以消除井徑變化對測井曲線的影響）、標(biāo)準(zhǔn)化校正 （以消除不同年代、不同儀器、不同處理方法等非地質(zhì)因素造成的測井曲線異常）及巖電一致性校正 （主要是對老井?dāng)?shù)字化得到的測井曲線與巖性不一致的現(xiàn)象進行校正）。

2）層位標(biāo)定與子波提取 ①層位標(biāo)定。層位標(biāo)定是井震結(jié)合的紐帶，在高精度儲層反演中尤為重要。層位標(biāo)定中子波的提取，應(yīng)盡量使所提取的子波波形主峰突出，旁瓣小而對稱，有效頻帶范圍內(nèi)振幅譜單峰，峰頂平滑，相位譜近常相位。力求合成地震記錄與井旁地震記錄達到在正確的時深關(guān)系下匹配最佳、相關(guān)系數(shù)最高［5］。②子波極性判別。地震資料初至起跳情況很難判別剖面的極性，因此在層位標(biāo)定時，首先選聲波測井質(zhì)量較高的井進行層位鑒定。標(biāo)定時若利用某一極性子波，井的相關(guān)系數(shù)較高且同一地質(zhì)層位沒有串層現(xiàn)象，而采用相反極性的子波則相關(guān)系數(shù)較低且波阻抗分層與地質(zhì)分層對應(yīng)性差，則第一種極性子波可作為層位鑒定用子波。

3）優(yōu)選反演參數(shù) 對砂巖與上、下泥巖測井?dāng)?shù)據(jù)進行交會分析，大部分井的自然電位曲線可有效區(qū)分砂巖與泥巖，是砂、泥巖的敏感曲線。個別井的自然伽馬曲線對砂巖與泥巖的也有較好分辨能力，當(dāng)自然電位曲線不佳時，可使用自然伽馬曲線作為敏感曲線。利用反映砂泥變化比較敏感的曲線構(gòu)建具有聲波量綱的新曲線，結(jié)合聲波的低頻模型，合成擬聲波曲線，使它既能反映地層速度和波阻抗的變化，又能反映巖性的細微差異。然后進行擬聲波波阻抗計算，結(jié)果發(fā)現(xiàn)由于該區(qū)東營組井段地層厚度為800～1000m，井段過長，難以確定統(tǒng)一的砂巖擬聲波波阻抗門檻值，因此，筆者采用分段的方法，將整個東營組地層劃分為東一段、東二段和東三段3個層段分別確定其砂巖擬聲波波阻抗門檻值，其砂巖門檻值分別為東一段大于9400（g／cm3）·（m／s），東二段大于9800（g／cm3）·（m／s），東三段大于10400（g／cm3）·（m／s），以不同門檻值計算砂巖儲層的厚度。

4）反演 采用的高精度反演思路是：點標(biāo)定、線約束、體反演。①點標(biāo)定。即井震標(biāo)定正確可靠。采用離散合成記錄，研究每一套薄砂層反射強弱及其對地震總體反射同相軸貢獻大小，用以精細的標(biāo)定，以及指導(dǎo)對反演結(jié)果的解釋。②線約束。即連井線反演，可修正由標(biāo)定、建模等造成的反演誤差，使反演與井點的地質(zhì)情況一致，并且可用抽井檢驗法來檢驗?zāi)承┚粎⑴c約束時，反演情況與該井的吻合情況，從而選取正確的運算參數(shù)，盡可能提高預(yù)測與未鉆井的吻合程度。③體反演。在線反演可靠的基礎(chǔ)上才可進行體反演，即準(zhǔn)確的標(biāo)定，合理模型，優(yōu)選參數(shù)，優(yōu)化方法，得到正確反演結(jié)果，并有效識別 “同期異相”現(xiàn)象。

以東一段Ⅱ砂組、東三段Ⅰ砂組為例展示了不同砂組主河道的遷移，并自西南向東北方向延伸，其旁有分支河道和廢棄河道。砂體厚度與已鉆井及古地貌圖 （見圖5）符合較好。表明反演參數(shù)選取合理。

2.3 地震屬性分析

地震屬性能直接反映地下地質(zhì)情況的變化，但與儲層性質(zhì) （如物性、巖性、巖相）往往存在非線性統(tǒng)計關(guān)系，某種地震屬性可能是多種地質(zhì)現(xiàn)象的反映［6］。所以，研究與儲層性質(zhì)對應(yīng)的地震屬性或?qū)傩越M合，是減少多解性和保證預(yù)測結(jié)果正確的關(guān)鍵。

1）頻譜分析技術(shù) 通過屬性標(biāo)定分析和優(yōu)選，振幅類屬性與薄砂層厚度具有較好的相關(guān)性。利用薄層干涉原理，使用頻譜成像技術(shù)，可較好預(yù)測河道砂體的空間展布規(guī)律。將東一段Ⅲ砂組42Hz分頻掃描結(jié)果 （見圖6）與地震反演結(jié)果及古地貌 （見圖5）對比，吻合情況較好，可以看出該時期曲流河的分布情況。

圖5 古地貌

圖6 東一段Ⅲ砂組分頻掃描 （42HZ）圖

2）地震波形分析技術(shù) 不同相帶巖性及巖性組合不同，地震波形變化明顯。利用地震波形分析技術(shù)，可解決砂體展布及有利相帶預(yù)測問題。通常4種類型較為常見：①中、強振幅鐘形地震反射；②弱振幅扁狀地震反射；③強振幅上旋反射波；④強振幅下旋反射波。從實際地震波形放大剖面上看：第①、②、④種類型多見，第③種類型少見，波形分析表明該區(qū)東營組地層地震波形以 “下旋鐘形”為主，利用地震波形分析技術(shù)，可解決河道展布問題。

該技術(shù)關(guān)鍵點如下：縱向時窗選擇時，考慮時窗大于半個相位以保證能反映波形特征，并且不太大，以避免包含過多非目的層信息。分類數(shù)選取，考慮構(gòu)造、沉積特征以及目的層厚度、分布范圍等因素，選取合理分類數(shù)，避免分類數(shù)過大、結(jié)果過于詳細而使規(guī)律性差，以及分類數(shù)過小、結(jié)果過于粗糙。

除了選擇合理的參數(shù)，二次分類可細化地震相，精細刻畫河道砂體的展布規(guī)律。以東三段Ⅰ砂組二次波形分類為例，初次分類，畫出大王莊下降盤河道的外形，在此基礎(chǔ)上，縮小范圍，進行二次分類，可清楚地刻畫出該砂組河道砂體的分布情況，結(jié)果 （見圖7）與地震反演結(jié)果較符合。

圖7 東三段Ⅰ砂組2次波形分類圖

3）時頻三原色技術(shù) 為了有效利用地震頻率信息，合理顯示每個樣點的優(yōu)勢頻率，用紅、綠、藍三種顏色，表示低、中、高分頻信息，低頻對應(yīng)厚砂層，高頻對應(yīng)薄砂層，此即時頻三原色。對不同砂組的頻率屬性變換成時頻三原色，紅色可反映不同時期河道的展布情況。

4）三維可視化技術(shù) 利用三維可視化技術(shù)對層拉平數(shù)據(jù)進行立體顯示，可展示由東三至東一段各個砂組沉積時期河道變遷改道情況。

表1 路斜井砂體預(yù)測與實鉆厚度誤差統(tǒng)計表

3 實施效果

經(jīng)地震反演與地震屬性綜合預(yù)測結(jié)果：砂體縱向疊置關(guān)系、橫向尖滅位置及不同時期河道展布情況清楚可靠。以儲層預(yù)測結(jié)果為一項重要依據(jù)，布署并實施鉆探了路85斜井，預(yù)測砂體厚度與實鉆誤差 （見表1），絕對誤差小于14m，相對誤差小于14%，該井于東一段Ⅱ砂組2521.0～2540.4m井段2層6.6m砂層試油獲日產(chǎn)油5.52t。該井的鉆探成功，可帶動上1000×104t的規(guī)模儲量。儲層預(yù)測取得較好的預(yù)測效果。