范久霄,黎小偉,袁春艷,王善明

(中國石化 華北油氣分公司 勘探開發(fā)研究院，河南 鄭州 450006)

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90°相位旋轉(zhuǎn)技術(shù)在儲層預(yù)測中的應(yīng)用

——以鄂爾多斯盆地彬長區(qū)塊長81油層組為例

范久霄,黎小偉,袁春艷,王善明

(中國石化 華北油氣分公司 勘探開發(fā)研究院，河南 鄭州 450006)

鄂爾多斯盆地彬長區(qū)塊延長組長81是鄂爾多斯盆地南緣主要勘探開發(fā)層系之一，其上覆長73底部發(fā)育的張家灘頁巖形成的地震強反射界面及長81儲層較薄的地質(zhì)沉積特征，造成常規(guī)地震數(shù)據(jù)體預(yù)測儲層多解性較強。通過對張家灘頁巖與長81儲層速度、反射強度對比分析及組合模式的研究，提出了彬長區(qū)塊長81油層組基于90°相位旋轉(zhuǎn)技術(shù)的三維地震屬性優(yōu)選儲層預(yù)測方法。運用90°相位旋轉(zhuǎn)使地震反射的主要同相軸與地質(zhì)上的儲層有較好的對應(yīng)，使地震相位具有巖性地層意義；運用正演模型分析、反射結(jié)構(gòu)對比及多時窗屬性優(yōu)選等技術(shù)對目標(biāo)儲層進(jìn)行預(yù)測，認(rèn)為90°相位旋轉(zhuǎn)下一定時窗內(nèi)的反射強度及振幅屬性能較好地對長81儲層進(jìn)行了預(yù)測。

90°相位旋轉(zhuǎn)；薄砂層；儲層預(yù)測；彬長區(qū)塊；鄂爾多斯盆地

彬長區(qū)塊位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西南部，處于渭北隆起與伊陜斜坡交匯處。工區(qū)主要目的層延長組長81油層組屬于典型的陸上沉積，為辮狀河三角洲平原相，平面上砂體呈窄條狀展布?？v向上呈交錯、遷移、加積疊加，多期河道間存在細(xì)粒夾層，非均質(zhì)性較強[1-4],且空間變化大，砂體橫向連續(xù)性差，儲層往往較薄[5]。長81(1)和長81(2)小層是該區(qū)主要的儲集體。長81(1)小層呈南西-北東向展布，水下分流河道砂體寬一般為0.8～3.4 km，砂厚在4 m～12 m，平均厚度為8.4m。長81(2)小層呈南西-北東向展布，水下分流河道砂體寬一般為1.0～2.4 km，砂體厚度在4.4～14.4 m，平均厚度為8.7 m。長81在地震剖面上波組特征復(fù)雜，剖面結(jié)構(gòu)差異不明顯(往往以復(fù)合雜亂的反射波組特征為主)，其反射波振幅、反射強度等屬性是多套巖性組合的地震響應(yīng)，混合了來自薄層頂、底的反射[6-8]。同時，長73底發(fā)育張家灘頁巖，形成一套強的反射界面[9-12]。利用常規(guī)數(shù)據(jù)即標(biāo)準(zhǔn)的零相位地震剖面只能使厚層間的界面取得最大振幅及較高的分辨率，但對薄層而言，反射振幅是組合地震響應(yīng)，零相位地震數(shù)據(jù)并不利于其巖性解釋[13]。90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)是將地震相位旋轉(zhuǎn) 90°，使反射波主瓣提到薄層中心, 以此來克服0°相位波的缺點。轉(zhuǎn)換后地震反射的峰( 或谷) 對應(yīng)于地層, 而不是對應(yīng)于地層的頂、 底界面, 這使得地震反射同相軸與地質(zhì)巖層相對應(yīng), 地震相位也就具有了巖性地層意義[14-15]。

1　90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)適用性

常規(guī)地震資料處理一般都進(jìn)行子波零相位化處理，將零相位地震數(shù)據(jù)用作地震解釋的優(yōu)點，包括子波對稱、中心瓣(最大波峰位置)與反射界面一致、具有較高的分辨率等。但是，只有當(dāng)?shù)卣鸱瓷鋪碜砸粋€單一的界面(如海底、主要不整合面、厚層塊狀砂巖的頂面等)時，0°相位地震數(shù)據(jù)的上述優(yōu)點才存在。在實際地震資料中，特別是陸相沉積資料中，儲層往往較薄，連續(xù)性差，相帶窄，且空間變化大[16-17]，對薄層來說，反射振幅是組合地震響應(yīng)，它混合了來自薄層頂、底的反射，因此標(biāo)準(zhǔn)的0°相位地震數(shù)據(jù)體對巖性解釋而言是不理想的。

參考涇河油田實際砂層厚度變化及砂泥速度關(guān)系，設(shè)計了一個泥巖夾楔形砂巖體的模型。泥巖地震速度為3 800 m/s,砂巖地震速度為4 200 m/s，并分別用零相位、90°和-90°相位Ricker子波制作了合成記錄。從零相位Ricker子波合成記錄可知：當(dāng)砂巖厚度介于1/4波長和1個波長之間時，砂巖的頂、底分別對應(yīng)于0°相位地震記錄的波谷和波峰位置，但不處于波谷和波峰中心，這時用追蹤波峰中心或波谷中心的方式描述砂巖頂、底位置就會產(chǎn)生誤差；只有當(dāng)砂巖厚度大于1個波長時，砂巖的頂、底才能分別對應(yīng)于波峰和波谷的中心；當(dāng)砂巖厚度小于1/4波長時，砂巖頂、底界面的位置與波谷和波峰之間出現(xiàn)不一致，巖性界面與地震振幅之間沒有單一的對應(yīng)關(guān)系(圖1b)。從90°相位Ricker子波合成記錄可知：砂巖厚度大于1/4波長時，砂巖的頂、底始終位于波谷的正負(fù)零相位處，這時砂巖的頂、底可以通過波谷的正負(fù)零點位置得以精確解釋；砂巖厚度小于1/4個波長時，砂巖仍位于波谷的位置，巖性與地震振幅的極性之間仍具有單一的對應(yīng)關(guān)系(圖1c)；整體上對應(yīng)著整個砂巖的地震反射波組是關(guān)于砂巖中心對稱的。-90°相位Ricker子波合成記錄上的情況與90°相位類似，只是極性相反(圖1d)?？梢姡\用90°相位轉(zhuǎn)換可以提高對薄層的地震解釋精度。通過以上分析認(rèn)為，90°相位旋轉(zhuǎn)能夠增強河道中心厚砂體的解釋精度，尤其是在河道側(cè)翼砂體收斂的部位。本次研究目的層砂體厚度在10 m左右，小于1/4個波長，如果用常規(guī)數(shù)據(jù)體不但影響其層位界面解釋精度，預(yù)測儲層展布范圍也會出現(xiàn)明顯誤差。

2　易混淆的兩個概念

在實際應(yīng)用中，90°相位轉(zhuǎn)換(相移)與時移、90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)與道集分容易混淆。90°相位轉(zhuǎn)換是對疊后地震資料相位旋轉(zhuǎn)90°，最終數(shù)據(jù)體為地震波振幅值，其目的是便于解釋薄砂層，進(jìn)行儲層的定量描述。而道集分是對疊后地震資料進(jìn)行積分計算求取地層相對波阻抗值，是一種直接反演方法，最終數(shù)據(jù)體為相對波阻抗值，其結(jié)果數(shù)據(jù)不便于解釋薄砂層和進(jìn)行儲層的定量描述。地震資料的時移技術(shù)則是對地震資料進(jìn)行整體的漂移，完全不改變地震資料本身的數(shù)據(jù)特征。

3　正演模型分析

對所有已鉆井的長81油層組砂體發(fā)育情況進(jìn)行分析，總結(jié)出3種長81砂體縱向組合模式，分別為長81(1)砂體發(fā)育模式、長81(2)砂體發(fā)育模式及長81砂體不發(fā)育模式。利用該模式指導(dǎo)建立正演模型，認(rèn)為砂體發(fā)育時，在常規(guī)地震數(shù)據(jù)體上長7底反射特征及波峰、波谷振幅與砂體不發(fā)育時差別不大。在相位旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)體上，砂體發(fā)育時表現(xiàn)為中-弱波谷的反射結(jié)構(gòu)特征，砂層不發(fā)育表現(xiàn)為較強波谷的特征(圖2)。

圖1　涇河油田厚層泥巖內(nèi)砂巖楔狀體模型合成記錄Fig.1　Synthetic of wedge sand model in thick mudstone of Jinghe oilfielda.砂巖楔形體地質(zhì)模型；b.零相位Ricker子波合成記錄;c.90°相位Ricker子波合成記錄;d.-90°相位Ricker子波合成記錄

4　應(yīng)用實例

彬長區(qū)塊長81油層組主要為水下分流河道，河道砂體發(fā)育，以厚層泥巖夾薄砂巖特征為主。長81目的層埋深一般在800～1 800 m，砂體厚度在8～15 m，小于1/4波長。通過理論及正演模型分析，認(rèn)為該區(qū)的資料基礎(chǔ)適合于利用90度相位轉(zhuǎn)換技術(shù)來描述儲層的展布特征。

圖3為過井常規(guī)0°相位地震剖面和90°相位旋轉(zhuǎn)剖面，從圖中可以看出在0°相位地震剖面上長7底對

應(yīng)波峰，長81底位于下波峰，主要目的層長81(1)和長81(2)位于兩個波峰之間，沒有相應(yīng)的反射界面，波組反射特征難以描述。在90°相位旋轉(zhuǎn)地震剖面上長7底位于零相位，長81底位于下波峰底零相位，主要目的層長81(1)和長81(2)標(biāo)定在整個波谷內(nèi)，長81內(nèi)部出現(xiàn)波峰反射界面，主要目的層的地震反射特征信息豐富,增強了地震資料的可解釋性。

對工區(qū)內(nèi)每口井的過井90°相位旋轉(zhuǎn)地震剖面進(jìn)行對比分析，認(rèn)為長81(1)和長81(2)砂體發(fā)育時，波谷為中-弱振幅(圖4)。圖中JH23井和JH65井長81(2)油層組砂體發(fā)育，為中-弱波谷振幅，JH47井和JH44長81(2)油層組砂體不發(fā)育，為強波谷振幅。

根據(jù)該特征，在相位旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)體上提取長81(2)波谷振幅屬性，通過精細(xì)標(biāo)定及多時窗調(diào)試(圖5)。與已知井對比分析認(rèn)為，弱-中弱振幅與實鉆井砂體吻合率為84%，能夠較好地對該油層組進(jìn)行儲層預(yù)測。運用該技術(shù)對涇河17井區(qū)長81(2)儲層有利發(fā)育區(qū)進(jìn)行了預(yù)測，部署開發(fā)井平均砂巖鉆遇率為94%。

圖2　涇河油田長81砂體模式地震正演模擬Fig.2　Seismic forward modeling of the Chang81 sand body of Jinghe oilfielda.長81砂體沉積模式；b.理論正演模型；c.正演剖面；d.正演響應(yīng)分析

圖3　涇河油田過井常規(guī)0°相位地震剖面圖與90°相位旋轉(zhuǎn)地震剖面Fig.3　0° and 90° phase rotation seismic sections tied to wells of Jinghe fielda.90°相位旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)體剖面;b.0°相位數(shù)據(jù)體剖面

圖4　涇河油田90°相位旋轉(zhuǎn)連井剖面Fig.4　Well correlation of 90 degree phase rotation of Jinghe oilfielda. 90°相位旋轉(zhuǎn)地震剖面；b—e.單井綜合解釋柱狀圖

5　結(jié)論

1) 在儲層地質(zhì)特征和地震資料品質(zhì)滿足的情況下，90°相位旋轉(zhuǎn)技術(shù)是一項高效、實用的儲層預(yù)測技術(shù)。相對于0°相位地震資料，90°相位地震資料對于小于或接近與1/4波長的薄層的識別具有明顯優(yōu)勢。

2) 該項技術(shù)在不改變原有地震資料能量特征的前提下，通過90°相位旋轉(zhuǎn)使儲層界面與反射波組相位的對應(yīng)關(guān)系，進(jìn)一步豐富地震波組反應(yīng)地質(zhì)信息，提高了地震資料儲層的識別能力。

3) 對彬長區(qū)塊儲層地質(zhì)特征和地震資料品質(zhì)進(jìn)行分析，利用該技術(shù)對主要目的層長81油層組進(jìn)行儲層預(yù)測，結(jié)果與實鉆井吻合率達(dá)84%，為彬長區(qū)塊井位部署提供了有利依據(jù)。

圖5　彬長區(qū)塊長81油層組地震反射波谷振幅屬性Fig.5　Attribute of trough amplitude of the Chang81 reservoir in Binchang block 參　考　文　獻(xiàn)

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(編輯張玉銀)

Application of 90° phase rotation technique in reservoir prediction：A case study from the Chang81reservoir in Binchang block,Ordos Basin

Fan Jiuxiao,Li Xiaowei,Yuan Chunyan,Wang Shanming

(PetroleumExplorationandProductionResearchInstitute,SINOPECNorthChinaCompany,Zhengzhou,Henan450006,China)

Chang81reservoir in Binchang block is one of the main targets for petroleum exploration and development at the southern margin of the Ordos Basin.Because of the strong reflector resulted from the Zhangjiatan shale at the bottom of the overlying Chang 73and the small thickness of the Chang81reservoir,non-uniqueness exists when performing reservoir prediction by using conventional seismic data.On the basis of comparison and analysis of velocity and reflection intensity of the Zhangjiatan shale and the Chang81reservoir and their combination patterns,reservoir prediction based on the 90 degree phase rotation technology of 3D seismic attribute is put forward for Chang81reservoir in Binchang block.The main events of seismic reflection are well correlated with geological reservoirs by using the 90 degree phase rotation technology,so as to make the seismic phase having lithologic stratigraphic significance.Reservoir prediction was performed on the basis of the forward modeling,reflection structure comparison and multiple-window attribute optimization.It is believed that the reflection intensity and amplitude attribute within a certain time window under the 90 degree phase rotation can be used to more effectively predict Chang81reservoir.

90° phase rotation,thin sand layer,reservoir prediction,Binchang block,Ordos Basin

2015-07-06;

2015-11-17。

范久霄(1966—)，男，高級工程師，三維地震綜合解釋與儲層預(yù)測。E-mail:fjx1966@126.com。

國家科技重大專項(2011ZX05002)。

0253-9985(2016)02-0286-05

10.11743/ogg20160220

P631.4

A