李操 （中石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712）

眾所周知，地震資料相對(duì)于鉆井資料的優(yōu)勢(shì)是平面采樣密度大、橫向分辨率高，應(yīng)用地震資料的橫向分辨率可以提高儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的能力。地震反射振幅是地下儲(chǔ)層信息的重要反映，根據(jù)地層切片或振幅屬性信息研究?jī)?chǔ)層橫向變化越來(lái)越得到重視，并成為油藏地球物理研究一種重要手段［1～3］。根據(jù)前人研究結(jié)果，單一振幅點(diǎn)反射主要受到上下各半個(gè)波長(zhǎng)的影響，對(duì)于薄互層地層來(lái)說(shuō)地震反射記錄實(shí)際上是許多薄層界面反射的綜合響應(yīng)［4］，此時(shí)地震反射響應(yīng)的每個(gè)波峰并不都對(duì)應(yīng)一個(gè)沉積界面；利用地震屬性分析技術(shù)可以在短時(shí)窗內(nèi)統(tǒng)計(jì)地震樣點(diǎn)規(guī)律，從而反映儲(chǔ)層沉積特征。目前，在大慶長(zhǎng)垣油田基于地震振幅切片技術(shù)預(yù)測(cè)窄小河道砂體邊界已見(jiàn)到很多成功的應(yīng)用實(shí)例［5］。但是，由于大慶長(zhǎng)垣油田主要目的層為陸相河流三角洲沉積體系，縱向砂泥巖交互分布，橫向相變較快，砂體定量預(yù)測(cè)難度很大。受地震縱向分辨率的限制，通常地震解釋的層位難以與沉積單元 （厚度在調(diào)諧厚度范圍以?xún)?nèi)）準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)，因而難以取得高精度的定量預(yù)測(cè)結(jié)果［6］。為此，筆者開(kāi)展了基于優(yōu)勢(shì)振幅的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法研究，旨在提高地震振幅與儲(chǔ)層參數(shù)的相關(guān)性，奠定地震屬性對(duì)儲(chǔ)層定量預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)。

1 基于目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)勢(shì)振幅提取方法

按照Widess調(diào)諧原理，當(dāng)厚度小于1/4波長(zhǎng)時(shí)，振幅與砂巖厚度呈明顯的正相關(guān)，地震資料的分辨率為可分辨的極限地層厚度是主波長(zhǎng)的1/4，即調(diào)諧厚度［7，8］。對(duì)于薄互層條件下的地震響應(yīng)，地震反射情況變得復(fù)雜，反射振幅與一定范圍內(nèi)的巖性縱向分布結(jié)構(gòu)、深度等因素有關(guān)。因此，利用地層切片、等時(shí)切片等預(yù)測(cè)儲(chǔ)層砂巖厚度均有較大誤差。

根據(jù)大慶長(zhǎng)垣油田的實(shí)際地質(zhì)參數(shù)，采用波動(dòng)理論方法對(duì)薄互層楔形體地質(zhì)模型進(jìn)行正演模擬的結(jié)果表明：在薄互層條件下，地震振幅與砂巖厚度有相關(guān)關(guān)系，利用振幅變化可以預(yù)測(cè)砂巖厚度的變化。因此，筆者試圖由井點(diǎn)統(tǒng)計(jì)規(guī)律建立地震振幅與砂巖厚度的函數(shù)關(guān)系，并以此為目標(biāo)函數(shù)在小時(shí)窗內(nèi)搜索合適的振幅值，提高振幅與砂巖厚度的相關(guān)性，達(dá)到利用振幅信息進(jìn)行砂巖定量預(yù)測(cè)的目的。

基于目標(biāo)函數(shù)的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法是在頂面層位相對(duì)準(zhǔn)確追蹤的基礎(chǔ)上，對(duì)目的層段地震沿層振幅進(jìn)行分析，建立沿層振幅與儲(chǔ)層砂巖厚度的對(duì)應(yīng)關(guān)系 （即目標(biāo)函數(shù)），在短時(shí)窗加密采樣的地震數(shù)據(jù)范圍內(nèi)搜索符合該關(guān)系式的振幅值，在合理范圍內(nèi)對(duì)地震層位進(jìn)行微調(diào)，得到符合目標(biāo)函數(shù)的地震振幅值 （優(yōu)勢(shì)振幅），進(jìn)而通過(guò)回歸計(jì)算得到研究區(qū)目的層儲(chǔ)層砂巖厚度的預(yù)測(cè)值。

1.1 地震反射特征分析

大慶長(zhǎng)垣油田BB2區(qū)塊薩爾圖油層Ⅲ油層組 （SⅢ）上部屬于大型河流相沉積，儲(chǔ)層橫向變化快，這是利用地震橫向分辨率進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)提供了地質(zhì)基礎(chǔ)。目的層薩Ⅲ油層組4＋5沉積單元（SⅢ4＋5）地層厚度0～11.4m，砂巖厚度0～10m，砂巖厚度小于1/4地震波長(zhǎng) （研究區(qū)約為15m），理論上符合振幅與砂巖厚度的相關(guān)關(guān)系。通過(guò)所有井的井震聯(lián)合地震地質(zhì)層位的精細(xì)標(biāo)定，SⅢ4＋5砂巖在地震資料中主要對(duì)應(yīng)的是反射波谷，但該反射特征橫向不穩(wěn)定，僅靠地震波組特征難以追蹤。

1.2 沉積單元頂面追蹤

由于地震分辨率的限制，沉積單元頂面沒(méi)有固定的反射特征，加上沉積橫向變化對(duì)地震反射的影響，地震追蹤沉積單元頂面十分困難。為了確定SⅢ4＋5頂、底面的位置，筆者結(jié)合開(kāi)發(fā)區(qū)密井網(wǎng)的特點(diǎn)，研究了井分層控制上下地震反射層趨勢(shì)指導(dǎo)的井震結(jié)合層位追蹤方法。具體做法如下：

由于SⅢ的頂面和底面 （即葡萄花油層葡Ⅰ油層組 （PⅠ）頂面）的地震特征較穩(wěn)定，根據(jù)多井精細(xì)標(biāo)定的波組反射特征，在時(shí)間域剖面上準(zhǔn)確追蹤出SⅢ的頂面和底面的地震反射層。統(tǒng)計(jì)研究區(qū)內(nèi)所有井SⅢ的6個(gè)沉積單元 （分別是SⅢ1＋2、SⅢ3、SⅢ4＋5、SⅢ6＋7、SⅢ8、SⅢ9＋10）的地層厚度和SⅢ的地層總厚度，根據(jù)下式計(jì)算出SⅢ4＋5頂面對(duì)應(yīng)的地震反射層位：

式中：TSⅢ4＋5為時(shí)間域SⅢ4＋5頂面反射層位，ms；TSⅢ、TPⅠ為時(shí)間域SⅢ、PⅠ頂面反射層位網(wǎng)格，ms；hSⅢ1＋2、hSⅢ3為SⅢ1＋2、SⅢ3的地層厚度，m；hSⅢ為SⅢ的地層總厚度，m；g（x）為井點(diǎn)數(shù)據(jù)平面網(wǎng)格化。

通過(guò)式 （1）計(jì)算的沉積單元頂面時(shí)間域?qū)游唬诰c(diǎn)處與地質(zhì)分層符合，在井間具有頂、底面的地震反射層位信息，實(shí)現(xiàn)了地震層位與地質(zhì)分層信息的融合。

1.3振幅與砂巖厚度關(guān)系建立

利用SⅢ4＋5頂層的反射界面，在小時(shí)窗內(nèi)制作多個(gè)沿層振幅切片，以研究區(qū)井?dāng)?shù)據(jù)生成的砂巖厚度等值圖 （圖1）作為參考標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)各個(gè)振幅切片進(jìn)行對(duì)比分析，優(yōu)選出平面分布規(guī)律最為接近的沿層振幅切片 （圖2）。

圖1 研究區(qū)SⅢ4＋5砂巖厚度等值圖

圖2 研究區(qū)SⅢ4＋5沿層振幅切片

通過(guò)井點(diǎn)處的沿層地震振幅與砂巖厚度數(shù)據(jù)的交會(huì)分析 （圖3）發(fā)現(xiàn)，交會(huì)數(shù)據(jù)呈條帶狀分布，存在正相關(guān)關(guān)系。由于交會(huì)圖中數(shù)據(jù)點(diǎn)比較分散，單一振幅數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的砂巖厚度值域很寬，利用該關(guān)系式直接進(jìn)行砂巖厚度預(yù)測(cè)必然會(huì)引入很大的誤差。為此，筆者利用沿層切片的地震振幅與砂巖厚度的初始相關(guān)關(guān)系建立研究區(qū)的目標(biāo)函數(shù)：

式中：Amp為切片振幅；Hsand為SⅢ4＋5砂巖厚度，m。

以目標(biāo)函數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，在井點(diǎn)處小時(shí)窗 （－2～2ms）范圍內(nèi)搜索與其符合的振幅值 （優(yōu)勢(shì)振幅數(shù)據(jù)），并確定該振幅值對(duì)應(yīng)的雙程旅行時(shí)及其與原地層切片的地震反射時(shí)間差。根據(jù)全區(qū)所有井 （565口，井密度約為80口/km2）優(yōu)勢(shì)振幅與原地層切片的地震反射時(shí)間差對(duì)研究區(qū)SⅢ4＋5地層切片所對(duì)應(yīng)的地震層位進(jìn)行調(diào)整，得到優(yōu)勢(shì)振幅切片 （圖4）。

圖3 研究區(qū)SⅢ4＋5振幅與砂巖厚度交會(huì)圖

圖4 研究區(qū)SⅢ4＋5優(yōu)勢(shì)振幅切片

對(duì)井點(diǎn)處的優(yōu)勢(shì)振幅與砂巖厚度進(jìn)行交會(huì)（圖5）分析發(fā)現(xiàn)，二者呈明顯的條帶狀分布，數(shù)據(jù)點(diǎn)集中，正相關(guān)關(guān)系更加明顯。優(yōu)勢(shì)振幅切片 （圖4）與優(yōu)選的沿層振幅切片 （圖2）在能夠反映砂體分布趨勢(shì)的主要條帶保持了一致，但在局部細(xì)節(jié)發(fā)生了很多改變，與砂體厚度等值圖 （圖1）形態(tài)更加相似。重要的是，優(yōu)勢(shì)振幅與砂巖厚度的相關(guān)性得到了明顯提高，2種不同的資料在井點(diǎn)處更能反映出一致的地質(zhì)信息，因而利用優(yōu)勢(shì)振幅切片開(kāi)展的儲(chǔ)層平面預(yù)測(cè)，結(jié)果更為可靠。

圖5 SⅢ4＋5優(yōu)勢(shì)振幅與砂巖厚度交會(huì)圖

2 砂巖厚度預(yù)測(cè)實(shí)例

根據(jù)砂巖厚度與優(yōu)勢(shì)振幅的關(guān)系，采用一元線性回歸方法，利用優(yōu)勢(shì)振幅切片數(shù)據(jù)計(jì)算出砂巖厚度預(yù)測(cè)圖 （圖6）。其與井勾繪的砂巖厚度等值圖 （圖1）趨勢(shì)一致，按照厚度絕對(duì)誤差小于1m為符合的統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，井震匹配符合率為85.5%，預(yù)測(cè)結(jié)果可信度較高。

相對(duì)于砂巖厚度等值圖，其在井間具有很多變化，例如工區(qū)中部、西部和東北部均發(fā)現(xiàn)很多條帶狀砂體分布，形態(tài)與窄河道砂體地質(zhì)規(guī)律一致，工區(qū)東部的主河道砂體發(fā)育帶內(nèi)部表現(xiàn)出更多的細(xì)節(jié)變化，如河道砂體內(nèi)部的砂體厚薄變遷，局部泥質(zhì)條帶間隔等等。對(duì)這些變化點(diǎn)，采用多井、多井組的動(dòng)靜態(tài)分析和驗(yàn)證，確定了這些變化是真實(shí)、可靠的。這些細(xì)節(jié)的變化說(shuō)明，在密井網(wǎng)開(kāi)發(fā)區(qū)，主河道帶內(nèi)部仍然存在很多井?dāng)?shù)據(jù)無(wú)法控制的砂體變化，在井間可能存在寬度小于半個(gè)井距的窄河道發(fā)育。以此為基礎(chǔ)，井震結(jié)合解剖這些地質(zhì)現(xiàn)象對(duì)于油田開(kāi)發(fā)有著重要意義，為研究區(qū)的挖潛、井位調(diào)整提供了參考依據(jù)，在油田開(kāi)發(fā)中發(fā)揮了實(shí)際作用。

圖6 研究區(qū)SⅢ4＋5砂巖厚度預(yù)測(cè)圖

3 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1）地震切片可以反映砂巖厚度變化的整體規(guī)律，適合研究沉積微相的平面變化，但在井較多的情況下，砂巖厚度與振幅相關(guān)性較差，直接建立振幅與砂巖厚度關(guān)系難度較大。

2）對(duì)于縱向上砂泥巖交互分布的儲(chǔ)層，通過(guò)建立基于已知井砂巖厚度與振幅關(guān)系，在短時(shí)窗內(nèi)調(diào)整拾取層位，可以有效進(jìn)行井間儲(chǔ)層定量預(yù)測(cè)。

3）在密井網(wǎng)開(kāi)發(fā)區(qū)，主河道帶內(nèi)部仍然存在很多井?dāng)?shù)據(jù)無(wú)法控制的砂體變化，在井間可能存在寬度小于半個(gè)井距的窄河道發(fā)育。井震結(jié)合解剖這些地質(zhì)現(xiàn)象對(duì)于老油田開(kāi)發(fā)有著重要意義。

［1］韓喜，高興友，車(chē)廷信，等 .利用地震屬性沿層分析方法研究河流相沉積環(huán)境 ［J］.石油地球物理勘探，2007，42（1）：120～124.

［2］劉保國(guó)，劉力輝 .實(shí)用地震沉積學(xué)在沉積相分析中的應(yīng)用 ［J］.石油物探，2008，43（3）：266～271.

［3］魏嘉，朱文斌，朱海龍，等 .地震沉積學(xué)——地震解釋的新思路及沉積研究的新工具 ［J］.勘探地球物理進(jìn)展，2008，31（2）：95～101.

［4］姜巖，李文艷，葉萍 .基于正演模擬的地震反射特征主要影響因素分析 ［J］.大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā)，2006，25（5）：100～103.

［5］郝蘭英，郭亞杰，李杰，等 .地震沉積學(xué)在大慶長(zhǎng)垣密井網(wǎng)條件下儲(chǔ)層精細(xì)描述中的初步應(yīng)用 ［J］.地學(xué)前緣，2012，19（3）：81～86.

［6］陳遵德 .儲(chǔ)層地震屬性?xún)?yōu)化方法 ［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1998.

［7］周宗良，肖建玲，張楓 .地震屬性的優(yōu)化處理及儲(chǔ)層厚度的定量解釋 ［J］.新疆地質(zhì)，2002，20（3）：262～266.

［8］Widess M B.How thin is a thin bed ［J］.Geophysics，1973，6：1176～1180.

［編輯］ 龔丹