鄒 拓

(中國石油大港油田公司勘探開發(fā)研究院，天津 300280)

0 引言

河流相儲層一直是我國東部陸相含油氣盆地勘探開發(fā)研究主體，據不完全統(tǒng)計，其所蘊含的石油儲量占我國已開發(fā)油田動用儲量的一半左右(劉建民等，2003;于興河，2008)。河道砂體通常具有縱向多期疊置、橫向變化快的特點，在地震響應中屬于薄互層(陶慶學等，2006)。在老地震資料品質不能滿足精細刻畫小斷層、低幅度構造和薄窄油砂體需要的情況下，如何準確預測和精細評價河道砂體儲層顯得尤為困難，特別是在油田開發(fā)中后期，油水關系程度日趨復雜，剩余油分布越來越分散的情況下。如何摒棄目前相對單一的挖潛手段，利用有限地質資料來適應油田開發(fā)調整的需要，精細儲層預測迫在眉睫。港西油田六區(qū)于1977年投入開發(fā)，目前采出程度12.9%，可采儲量采出程度79.8%，受河流相儲層物性及流體性質差異等因素影響，層間動用差異較大，開發(fā)不均衡。從標定可采儲量及目前采收率來看，剩余油挖掘潛力仍在。

1 地質概況

港西油田位于黃驊坳陷北大港斷裂帶內(張曉寶等，2004)，處于北大港潛山構造帶西部，其所屬斷塊之一——六區(qū)位于潛山披覆背斜構造的西北翼，為一被斷層所切割的披覆鼻狀構造(圖1)。主力油層為新近系中下段(明化鎮(zhèn)組NmⅢ中下段和館陶組NgI段)，油藏埋深919.4～1 350 m，屬于河流相沉積體系，儲層縱向發(fā)育較單一，橫向變化大。NmⅢ段為曲流河道砂，砂巖厚度1～25 m，大多數在10 m左右，NgI段為辮狀河道砂，砂巖發(fā)育，厚度在15 m左右。該區(qū)地震分辨率低、井網稀，砂泥巖頻繁互層(張國一等，2011)，給厚薄變化明顯的河道砂體描述和儲層預測帶來了不小難度。

2 儲層預測綜合配套技術

隨著油田進入開發(fā)中后期，開發(fā)井組件增多，在縱向上可以根據測錄井資料準確識別砂體，但在橫向砂體預測上，受限于地震品質與稀井網條件(目前該區(qū)平均井距為240 m，實際井距在300 m以上)，井間砂體分布特征預測依然具有不小難度。港西油田六區(qū)原始地震資料主頻在30 Hz左右，速度為2 800 m/s，有學者總結可識別的垂直分辨率為λ/(4.0～4.6)(云美厚等，2005)，即 v/(4.0～4.6)f，結合該區(qū)轉化成可分辨厚度為23.3～20.3 m，顯然對于該區(qū)河道砂巖分辨有困難。

圖1 港西油田六區(qū)構造簡圖Fig.1 Simplified structural map of the block 6 in Gangxi oilfield

基于以上實際資料條件與技術難點，為精細刻畫河道砂體，有效提高儲層預測精度，采取如下研究思路(圖2)：(1)將原始低品位地震數據進行高頻拓展處理，提高地震數據分辨率;(2)對拓頻處理后的地震數據體，以測井數據和地質資料為約束進行波阻抗反演，提高巖性識別精度;(3)多資料融合(反演數據體、測井、地質等資料)三維地質建模，進行三維空間儲層識別，預測有儲集體分布帶。

圖2 儲層綜合預測研究流程Fig.2 Research flow for comprehensive prediction of reservoir

2.1 地震資料拓頻處理

拓頻處理原理是將由低頻子波形成的地震數據轉換為由高頻子波形成的地震數據(孫素琴等，2012)，從而達到拓寬頻帶提高地震數據分辨率的目的。研究區(qū)地震資料理論分辨極限厚度為20.3 m左右，地質研究揭示該區(qū)地層厚3.0～26.4 m，砂體厚1.0～23.1 m，平均值6.8 m，顯然現有資料無法滿足對該區(qū)河道砂體的預測要求。

地震記錄是反射系數序列在頻率空間低頻端的投影，反射系數序列沒有改變，只是改變了在頻率向量空間中的位置，如果將低頻端的地震記錄反投影到更寬更高的頻帶，就可以達到拓寬頻帶提高分辨率的目的。低頻、高頻子波形成地震記錄可分別表示為：

式(1)、(2)中，a為子波系數，即低頻子波到高頻子波的壓縮倍數;r(t)為反射系數;w(t)為地震子波。

為此，低頻向高頻轉換只需根據地震品質選取合適的a值就可以得到高分辨率地震數據。由于不需要子波，相對于原始地震數據，拓頻處理后可以基本保持數據原有信噪比，拓展有效信號的頻帶寬度，在提高抗噪能力和分辨率的同時保持原始數據的時頻特性和波組特征，具有很高的保真度(袁紅軍等，2008)。

通過多條聯(lián)井地震線進行子波壓縮系數(a)參數試驗對比，最終確定a=1.8為研究區(qū)地質研究合理可行參數值。圖3為地震拓頻處理前(1a)后(1b)的合成記錄(1)、頻譜對比分析(2)和剖面對比分析(3)。處理前有效頻帶寬度為10～56 Hz，處理后為10～85 Hz，目的層段頻帶拓寬了30 Hz，在大幅提高分辨率的同時，構造和波阻特征都保持良好，信噪比也基本不變，砂體界面更加清楚(圖3(3))。從單井合成記錄上可以看出：NmIII段內①處巖相細微變化經拓頻處理后地震響應特征更加明晰，NgI頂部②處大套砂巖對比拓頻前細節(jié)更為豐富，多處細節(jié)與井上對應良好，證明了拓頻處理的可靠性，為薄層識別和巖性研究以及后續(xù)波阻抗反演提供了高質量基礎數據。

圖3 地震拓頻處理前后合成記錄(1)、頻譜分析(2)與剖面對比(3)圖Fig.3 Comparison of synthetic record(1)，spectral analysis(2)and profile(3)

2.2 波阻抗反演

地質統(tǒng)計學反演從井點出發(fā)，井間遵從原始地震數據，建立定量的波阻抗三維地質模型，進行儲層橫向預測，是一種對薄層有很強分辨能力的高精度儲層預測技術(孫思敏等，2007a;王香文等，2012)。其有效聯(lián)合了地震橫向分辨率高和測井縱向分辨率細的特點，既能提高儲層識別精度，亦可滿足精細油藏建模約束要求。其簡要的思路是：隨機選取1個已知點，利用克里金技術計算該點局部概率密度函數，通過隨機模擬建立井間波阻抗，將波阻抗轉換成反射系數，并與確定性反演求得的子波褶積產生地震道，然后反復迭代，直至合成地震道與原始地震數據達到一定程度匹配為止(孫思敏等，2007b)。

反演的關鍵步驟為：(1)利用小波邊緣分析方法，提取能反映地下巖性、物性變化的地震特征參數信息;(2)聯(lián)合地震特征參數和測井數據建立初始模型;(3)根據地震特征參數的性質進行模型擾動，完成迭代反演計算。此種反演方法的特點是能充分利用地震信息，減少對井數據及初始模型的依賴程度，可以提高反演的精度和真實分辨率，使反演結果更好地反映實際地下情況(圖4)。

圖4 波阻抗反演處理流程Fig.4 Processing flow of wave impedance inversion

砂巖儲層的地球物理特性以及與圍巖之間的差異是分辨識別儲層的基礎，正確分析目的層段巖石物理特征，對后期地震反演及正確判斷各種巖性地震響應所包含的地質含義具有十分重要的作用。選取G123井分析砂泥巖的不同交匯關系(圖5)，通過測井特征分析，目的層段砂巖相對泥巖具有較低的波阻抗特征，其值基本在6 000 g/cm3·m/s以下，這樣良好的分類特征易于反演剖面對不同巖性的區(qū)分識別。

圖6為研究區(qū)2個典型過井波阻抗反演剖面。圖6(a)剖面是針對NmIII段砂體反演成果圖(圖中虛線圈定為砂體范圍)，從剖面上可以看出明化鎮(zhèn)組內部細節(jié)豐富，有利于研究曲流河道的形態(tài)。如G123井目的層段處砂巖頂底清晰，特別是如①所展示的河道透鏡狀砂體向兩邊延伸變化明顯，這有利于研究內部曲流河道的變遷，而且河道砂體間的交錯疊置特征也清楚，完全可以反過來佐證前期地層對比與微相研究成果。圖6(b)剖面是針對NgI段砂體的反演成果圖，剖面揭示了過X20－21井心灘發(fā)育并含泥質夾層的特征。由于館陶組為大套砂巖，其頂底識別較容易，難點在于對砂體中隔夾層的識別。剖面中①號大套砂巖橫向變化揭示了館陶辮狀河砂體沉積特征;井震結合分析②號為1套13 m的泥巖夾層，反演剖面上亦能映射出其變化特征;同樣，測井分析③號為該套大段砂巖中夾雜一小段6 m的泥巖夾層，同樣在反演剖面上也能將其準確識別出來。

圖5 G123井明化鎮(zhèn)組與館陶組AI－SP交匯圖Fig.5 AI-SP diagrams of the Minghuazhen and Guantao Formations for the Well G123

圖6 過井測線不同層段阻抗反演剖面Fig.6 Inversion profiles of wave impedance for different layers of well-intersected lines

2.3 三維地質模型的建立與儲層預測

三維地質建模技術經過幾十年的發(fā)展，伴隨油氣勘探開發(fā)不斷深入與精細油藏描述需求，已然不能滿足于其僅僅作為儲層三維可視化的手段，而要實現對油氣儲層的定量表征和刻畫各種尺度的非均質性(吳勝和等，1999)，以研究在油氣勘探和開發(fā)中的不確定性，在評價儲層的同時，融合多資料手段，兼具儲層預測的目的。常規(guī)儲層建模以測井資料為基礎，進行井點外推和井間插值，縱向上能保證模型的精度，但是井間預測的可靠性和結構性難以把握，隨機性很大。將地震反演與三維地質建模相結合，利用地震反演成果約束建模，能充分發(fā)揮地震資料的橫向優(yōu)勢，從而大大提高模型儲集層井間預測精度，同時還可以使預測結果更忠實于原始地震數據(吳鍵等，2009)。井震聯(lián)合約束油藏地質建模，雖不能消除三維隨機建模的不確定性，但是能減少井間儲層預測的不確定性，從而更有針對性地指導油氣田的開發(fā)。

以單井巖相劃分為第一變量，將高頻拓展反演數據體為第二變量，雙趨勢約束序貫指示模擬。以單井巖相解釋數據為硬數據，地質綜合分析物源與砂體展布特征，選取合適變差函數，輔以地震反演數據體約束井間插值，得到六區(qū)巖相模型(圖7a)。通過反演地震體約束建模減小井間插值隨機模擬的不確定性，提高了儲層橫向預測精度。圖中柵狀模型顯示的面為預測NgI砂巖分布情況，由此可以看出NgI砂巖基本分布于全區(qū)，但并非整體連片發(fā)育，呈3個明顯相帶，中部砂體厚比較發(fā)育，向東西兩邊變薄。對比反演剖面(圖7b)驗證，X30－15井 NgI砂體1.9 m，到X20－21井處砂厚達12.8 m，中間受構造和巖性控制，出現巖性尖滅區(qū)，在反演剖面上亦可以清晰看到巖性變化，X30－15井位于砂體邊部，模型預測該井周邊砂體展布嚴格遵循反演成果，將隨機模擬的“數學真實”逼近“地質真實”。向東G123井砂厚6 m，反演剖面上看不到明顯巖性變化，之間只是泥質含量有增加趨勢，但是通過油水井動態(tài)分析，與中間構造部位幾乎相同的東邊井區(qū)中有試油結果為油水同層，而對應中間砂體位置卻是純油層，在無斷層影響情況下之間砂體以巖性隔擋形成尖滅帶。

圖7 儲層砂體預測模型與反演剖面驗證對比(NgI段)Fig.7 Comparison of reservoir sand body prediction model and inversion profile(NgI member)

另外，六區(qū)NgI段中部開發(fā)程度相對較高，井網密度大于東西邊部。以位于中部的G194井區(qū)為例，該井區(qū)11口控制井，截止2013年底，該井區(qū)累計采油量為3.87萬t，采出程度7.45%，按目前我國東部標定采收率平均30%來算，剩余可采儲量潛力巨大。館陶組油藏屬于邊底水油藏，從微構造分析NgI段邊底水來自西部和東部少井控制區(qū)，測井資料解釋顯示中部處于微構造高點的G194井區(qū)為純油區(qū)，平均有效厚度4.5 m，東部靠近巖性尖滅帶附近為油水過渡帶。同時結合多條件約束模型預測儲層展布結果，綜合分析認為中部厚砂體帶為NgI段目標潛力區(qū)。

3 結論

(1)通過拓頻處理使目的層段頻帶拓寬了30 Hz，在大幅提高地震分辨率的同時，構造和波阻特征都保持良好，巖性變化更加清晰，為波阻抗反演提供了高質量基礎數據。

(2)波阻抗反演提高了對地層的識別能力，有效揭示了研究區(qū)NmIII段、NgI段砂巖的橫縱變化，以及砂體的疊置與延伸，較好地刻畫了薄砂體和砂體內部泥質夾層的特征。

(3)以高精度波阻抗反演數據體約束三維地質建模，輔以測井、生產情況、動態(tài)分析等手段，通過地質模型預測研究區(qū)儲層有利巖性帶，六區(qū)NgI段砂巖整體發(fā)育，受構造、巖性影響，砂體非連片發(fā)育，呈3個明顯相帶，中部砂體發(fā)育，向東西兩邊變薄。

劉建明，徐守余.2003.河流相儲層沉積模式及對剩余油分布的控制［J］.石油學報，24(1)：58－62.

孫思敏，彭仕宓.2007a.地質統(tǒng)計學反演方法及其在薄層砂體預測中的應用［J］.西安石油大學學報：自然科學版，22(1)：41－44.

孫思敏，彭仕宓.2007b.基于模擬退火算法的地質統(tǒng)計學反演方法［J］.石油地球物理勘探，42(1)：38－43.

孫素琴，楊玉杰，杜偉維.2012.塔中順9區(qū)塊柯坪塔格組下段儲集層預測［J］.新疆石油地質，33(4)：444－446.

陶慶學，李東平，王娟，等.2006.港淺8－6井區(qū)河道砂體儲層預測的綜合研究［J］.石油物探，45(4)：401－408.

吳勝和，金振奎，黃滄鈿，等.1999.儲層建模［M］.北京：石油工業(yè)出版社.

吳鍵，李凡華.2009.三維地質建模與地震反演結合預測含油單砂體［J］.石油勘探與開發(fā)，36(5)：623－627.

王香文，劉紅，滕彬彬，等.2012.地質統(tǒng)計學反演技術在薄層儲層預測中的應用［J］.石油與天然氣地質，33(5)：730－735.

云美厚，丁偉.2005.地震分辨力新認識［J］.石油地球物理勘探，40(5)：603－608.

袁紅軍，吳時國，王箭波，等.2008.拓頻處理技術在大牛地氣田勘探開發(fā)中的應用［J］.石油地球物理勘探，43(1)：69－75.

于興河.2008.碎屑巖系油氣儲層沉積學［M］.北京：石油工業(yè)出版社.

張曉寶，徐永昌，陳建平，等.2004.原油稀有氣體同位素特征及其示蹤作用：以黃驊坳陷港西油田為例［J］.石油學報，25(2)：41－46.

張國一，侯加根，劉鈺銘，等.2011.大港油田西58－8稀井網區(qū)河道砂體預測［J］.中國石油大學學報：自然科學版，35(1)：7－12.