白 博，舒夢(mèng)珵，康洪全，駱宗強(qiáng)，程 濤，賈懷存

（中海油研究總院，北京 100028）

基于偽阻抗體波形聚類的貝殼灰?guī)r儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法

白 博，舒夢(mèng)珵，康洪全，駱宗強(qiáng)，程 濤，賈懷存

（中海油研究總院，北京 100028）

碳酸鹽巖儲(chǔ)層在全球油氣分布中占有重要地位，其儲(chǔ)量約占全世界油氣總儲(chǔ)量的50%。貝殼灰?guī)r是一種重要的碳酸鹽巖儲(chǔ)層，其特點(diǎn)是非均質(zhì)性較強(qiáng)，且與圍巖的常規(guī)巖石物理特征差異不明顯。因此基于巖石物理特征的有利儲(chǔ)層分布預(yù)測(cè)存在一定難度。在分析貝殼灰?guī)r儲(chǔ)層巖石物理及地震相特征基礎(chǔ)上，明確貝殼灰?guī)r及其圍巖阻抗及地震相差異；并針對(duì)性采用預(yù)測(cè)反褶積與相對(duì)阻抗反演的聯(lián)合方法，計(jì)算偽阻抗體凸顯貝殼灰?guī)r內(nèi)部反射特征，進(jìn)而采用波形聚類方法對(duì)貝殼灰?guī)r進(jìn)行預(yù)測(cè)。最后結(jié)合研究區(qū)沉積微相和古地理分析論述預(yù)測(cè)結(jié)果的合理性，同時(shí)預(yù)測(cè)結(jié)果被實(shí)鉆井證實(shí)，說明了采用的基于偽阻抗體波形聚類方法是可靠有效的。

貝殼灰?guī)r；地震相；偽阻抗；波形聚類

0 引言

碳酸鹽巖儲(chǔ)集層構(gòu)成的油氣田儲(chǔ)量大、單井產(chǎn)量高，容易形成大型油氣田。貝殼灰?guī)r作為一種優(yōu)質(zhì)的碳酸鹽巖儲(chǔ)層，是以生物殼體及碎屑為主要成分的顆?；?guī)r，其以雙殼為主要組分，成因與原地堆積或近距離搬運(yùn)有關(guān)。儲(chǔ)集空間主要為生物殼體受后期溶蝕作用改造所形成的鑄?？?、溶孔、晶間孔及粒間孔等［1］。在研究區(qū)內(nèi)，貝殼灰?guī)r具有縱向多期次堆積，橫向沉積相帶變化快的特點(diǎn)，非均質(zhì)性較強(qiáng)；同時(shí)已鉆井揭示儲(chǔ)層段為中低頻、中弱振幅、丘狀外形非連續(xù)反射，地震相特征不清，常規(guī)反演等儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法效果較差［2－3］。前人研究表明，波形聚類方法對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層預(yù)測(cè)有較好的效果［4－7］。作者進(jìn)一步優(yōu)化算法，采用基于偽阻抗體波形聚類方法，有效解決了研究區(qū)貝殼灰?guī)r預(yù)測(cè)中非均質(zhì)性強(qiáng)、缺乏井控的難題，實(shí)鉆井驗(yàn)證預(yù)測(cè)效果較好。

1 巖石物理及地震相特征分析

研究區(qū)位于南大西洋桑托斯盆地深水區(qū)，構(gòu)造演化及沉積充填呈現(xiàn)典型的被動(dòng)大陸邊緣盆地特征，目的層為裂谷期湖相碳酸鹽巖，貝殼灰?guī)r為主力儲(chǔ)量。研究區(qū)及周邊已鉆井揭示，貝殼灰?guī)r段儲(chǔ)層縱向上巖性復(fù)雜：包括貝殼灰?guī)r、含泥貝殼灰?guī)r以及泥灰?guī)r／泥巖等，分別指示貝殼灘微相、灘緣微相和半深湖／深湖微相，儲(chǔ)層物性逐漸變差。從巖石物理參數(shù)交匯圖（圖1）上可以看到，貝殼灰?guī)r與圍巖阻抗差異不明顯，阻抗與巖性關(guān)系混亂，且研究區(qū)僅有1口已鉆井（1井，見圖5），外推產(chǎn)生的低頻模型過于粗糙，常規(guī)反演結(jié)果多解性強(qiáng)，效果較差。

結(jié)合區(qū)域已鉆井及研究區(qū)地震相橫向分布（圖2）來看，貝殼灰?guī)r為中－弱振幅、中－低頻、非連續(xù)性弱反射地震相，同時(shí)由于貝殼灰?guī)r具有在斜坡相對(duì)高部位沉積的特點(diǎn)，其地震相具波狀－丘狀外形；低部位灘緣及半深湖／深湖相帶泥質(zhì)灰?guī)r及泥灰?guī)r為中－強(qiáng)振幅、中頻斷續(xù)平行反射，其地震相在振幅、頻率方面與貝殼灰?guī)r差異較小，但兩者波組外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在差異，因此具備使用相關(guān)地震相分析手段預(yù)測(cè)貝殼灰?guī)r儲(chǔ)層的基礎(chǔ)。

圖1 貝殼灰?guī)r段GR與縱波阻抗交匯圖Fig.1 Crossplot by GR and P wave impedance of coquina section

圖2 貝殼灰?guī)r段地震相特征Fig.2 Seismic facies characteristic of coquina section

基于以上原因，這里通過提取偽阻抗體，突出貝殼灰?guī)r段地震相特征，并在此基礎(chǔ)上開展波形聚類識(shí)別貝殼灰?guī)r地震相，進(jìn)而預(yù)測(cè)貝殼灰?guī)r儲(chǔ)層平面分布。

2 偽阻抗體波形聚類方法原理

地震數(shù)據(jù)的波形聚類是地震相分析方法的延伸，該方法應(yīng)用地球物理手段對(duì)一定區(qū)域內(nèi)可以確定的、由地震反射所組成的三維單元進(jìn)行波形分類，實(shí)現(xiàn)通過地震參數(shù)區(qū)別相鄰地震相單元的目的［8］。

對(duì)于具有一定厚度的儲(chǔ)層，如果儲(chǔ)層內(nèi)部反射較為雜亂，基于地震數(shù)據(jù)的波形聚類方法主要反映儲(chǔ)層頂、底的反射特征，無法實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層內(nèi)部特征的描述。通過作者研究，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用偽阻抗數(shù)據(jù)進(jìn)行波形聚類可以使得儲(chǔ)層內(nèi)部的特征得到更好表征，實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)層整體、全面描述的目的。作者在具體研究中，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法（圖3）開展波形聚類［9］。

圖3 波形聚類算法流程圖Fig.3 Workflow of seismic waveform clustering

區(qū)別于常規(guī)地震波形聚類方法，偽阻抗波形聚類技術(shù)基于偽阻抗數(shù)據(jù)體進(jìn)行聚類分析，阻抗數(shù)據(jù)體可以更好凸顯儲(chǔ)藏內(nèi)部波阻特征。同時(shí)通過公式（1）可知，相對(duì)阻抗計(jì)算方法可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波，在一定程度上壓制儲(chǔ)層內(nèi)部波場(chǎng)噪音。

其中：Z1為初始波阻抗；Zn為第n層波阻抗；ri為界面i處的反射系數(shù)。

為了能夠得到相對(duì)保幅的高分辨率地震資料計(jì)算偽阻抗數(shù)據(jù)體，作者應(yīng)用預(yù)測(cè)反褶積算子對(duì)原始地震數(shù)據(jù)進(jìn)行處理（式（2）），實(shí)現(xiàn)了地震數(shù)據(jù)拓頻的效果，從而提高了數(shù)據(jù)縱向分辨率［10］。

其中：X＝（x1，x2，…，xm）T為一個(gè)地震記錄道；F＝（f1，f2，…，fl）T為預(yù)測(cè)濾波算子；＾xt＋p為t＋p處的預(yù)測(cè)值。

3 實(shí)際應(yīng)用效果

通過對(duì)實(shí)際地震數(shù)據(jù)進(jìn)行試算，原始地震剖面上貝殼灰?guī)r段波組特征不清，而偽阻抗剖面（圖4）上，貝殼灰?guī)r段儲(chǔ)層特征清晰，更好地凸顯了貝殼灰?guī)r大套波組特征和內(nèi)部地震相細(xì)節(jié)、并且對(duì)貝殼灰?guī)r與圍巖接觸關(guān)系有更清晰的刻畫。

圖4 貝殼灰?guī)r段偽阻抗剖面Fig.4 Seismic pseudo－impedance profile of coquina section

圖5（a）是研究區(qū)應(yīng)用偽阻抗波形聚類方法，并以沿層切片為約束，得到的貝殼灰?guī)r儲(chǔ)層平面預(yù)測(cè)結(jié)果。其中黃色區(qū)域，通過已鉆井（1井）標(biāo)定，為優(yōu)質(zhì)貝殼灰?guī)r儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)，該區(qū)同時(shí)也是相對(duì)構(gòu)造中－高部位。通過區(qū)域沉積儲(chǔ)層分析和構(gòu)造演化研究，認(rèn)識(shí)到在貝殼灰?guī)r沉積期，研究區(qū)構(gòu)造斜坡部位發(fā)育貝殼灘，貝殼灘向構(gòu)造高部位減薄，向低部位水體較深處變?yōu)榕c灘緣沉積的互層，預(yù)測(cè)結(jié)果符合地質(zhì)認(rèn)識(shí)。而直接應(yīng)用地震數(shù)據(jù)進(jìn)行波形聚類的結(jié)果（圖5（b））不能表征儲(chǔ)層的這一分布特征，與地質(zhì)認(rèn)識(shí)不符。

圖5 貝殼灰?guī)r段有利儲(chǔ)層平面分布預(yù)測(cè)Fig.5 Prediction of favorable coquina reservoir distribution

基于偽阻抗體波形聚類的預(yù)測(cè)結(jié)果也被研究區(qū)第2口鉆井（2井）證實(shí)，該井揭示了大套貝殼灰?guī)r儲(chǔ)層的分布。而且采用剝層法恢復(fù)貝殼灰?guī)r沉積期古地形（圖6），并結(jié)合研究區(qū)2口井實(shí)鉆結(jié)果，也可發(fā)現(xiàn)古構(gòu)造相對(duì)高部位與地震相預(yù)測(cè)的貝殼灰?guī)r分布區(qū)域有很好的一致性，這也符合貝殼灰?guī)r的生長(zhǎng)分布特征。但由于貝殼灰?guī)r的生長(zhǎng)同時(shí)受到古氣候及古水流的影響，因此有利儲(chǔ)層的分布與古地形在局部存在一定的差異性。

通過以上的分析，相對(duì)構(gòu)造中－高部位的寬緩斜坡區(qū)最易生長(zhǎng)優(yōu)質(zhì)的貝殼灰?guī)r儲(chǔ)層，同時(shí)基于偽阻抗體波形聚類方法預(yù)測(cè)的儲(chǔ)層分布符合地質(zhì)規(guī)律，該方法具有較好的應(yīng)用效果。

4 結(jié)論

研究結(jié)果表明：①貝殼灰?guī)r儲(chǔ)層縱向巖性復(fù)雜，含泥貝殼灰?guī)r、泥灰?guī)r等夾層發(fā)育，橫向地震相特征不清，且研究區(qū)缺乏井控，常規(guī)儲(chǔ)層反演結(jié)果可靠性差；②基于預(yù)測(cè)反褶積的偽阻抗體，有效地突出了貝殼灰?guī)r儲(chǔ)層地震反射特征，降低了預(yù)測(cè)多解性；③貝殼灰?guī)r儲(chǔ)層段地震相與圍巖在振幅、頻率上差異較小，但兩者在波組外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)上存在差異，基于地震相分類的波形聚類方法可以較好地定性預(yù)測(cè)貝殼灰?guī)r的平面分布；④儲(chǔ)層預(yù)測(cè)結(jié)果結(jié)合古地理恢復(fù)，可以發(fā)現(xiàn)最優(yōu)質(zhì)的貝殼灰?guī)r易在相對(duì)構(gòu)造中－高部位的寬緩斜坡上生長(zhǎng)。

圖6 貝殼灰?guī)r沉積期古地形Fig.6 Palaeo－geographic map before coquina deposits

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Coquina reservoir prediction method of seismic pseudo－impedance waveform clustering

BAI Bo，SHU Meng－cheng，KANG Hong－quan，LUO Zong－qiang，CHENG Tao，JIA Huai－cun
（Research Institute of CNOOC，Beijing 100028，China）

Carbonate reservoir plays an important role in the global oil and gas distribution，and its reserves account for about 50%of total oil and gas reserves.Coquina is a kind of important carbonate reservoir，which is characterized by strong heterogeneity，and the difference of conventional rock physical characteristics between coquina and surrounding rock is not obvious.Therefore，it is difficult to predict its favorable reservoir distribution.On the basis of analyzing the characteristics of rock physics and seismic facies of coquina reservoir，this paper makes clear the difference between the coquina and its surrounding rocks.Then，seismic pseudo－impedance is calculated by predictive deconvolution to characterize the inner seismic refection，which is used to predict coquina distribution by waveform clustering method.Finally，the prediction result is discussed by the sedimentary microfacies and ancient geographical analysis.Meanwhile，the prediction is consistent with the drilling result demonstrating the method is reliable and effective.

coquina；seismic facies；pseudo－impedance；waveform clustering

P 631.4

：A

10.3969／j.issn.1001－1749.2015.06.09

1001－1749（2015）06－0724－04

2015－09－07改回日期：2015－09－29

國(guó)家“十二·五”重大專項(xiàng)（2011ZX05030－001）

白博（1985－），男，碩士，主要從事地震資料解釋及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)研究工作，E－mail：baibo＠cnooc.com.cn。