羅 偉， 陳兆明， 萬瓊?cè)A， 李昭偉， 易 浩

(中海石油(中國)有限公司 深圳分公司，深圳 518054)

疊前反演坐標轉(zhuǎn)換技術(shù)在惠州凹陷地層巖性圈閉評價中的應(yīng)用

羅 偉， 陳兆明， 萬瓊?cè)A， 李昭偉， 易 浩

(中海石油(中國)有限公司 深圳分公司，深圳 518054)

珠江口盆地惠州凹陷勘探較為成熟，構(gòu)造圈閉基本鉆完，中淺層巖性圈閉研究逐漸成為勘探重點。針對巖性圈閉研究中遇到的三大難題：①尖滅線和斷層匹配影響單個砂體的圈閉有效性問題；②尖滅線位置不確定難以落實圈閉規(guī)模問題；③多套砂體疊置情況嚴重難以落實圈閉有效性問題，以二次三維采集、處理數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，應(yīng)用疊前反演坐標轉(zhuǎn)換技術(shù)解決中淺層巖性圈閉勘探難題。提出的方法和技術(shù)得到已開發(fā)油田驗證，并且證實經(jīng)驗可以推廣應(yīng)用。

惠州凹陷； 巖性圈閉； 疊前反演； 坐標轉(zhuǎn)換

0 引言

疊前反演技術(shù)是以AVO理論為基礎(chǔ)，利用道集上“振幅隨偏移距的變化特征”信息，按不同的入射角進行反演得到不同角度的反映儲層巖性、流體信息的阻抗體[1]。而儲層物性和流體敏感性分析是進行疊前反演的前提和基礎(chǔ)。通過測井曲線的交會分析，可以確定對儲層物性和流體性質(zhì)敏感的彈性參數(shù)組合，進行確定疊前反演方法在研究區(qū)是否有效、可行[2-6]。目前，一般在進行疊前反演測井曲線交會分析時，橫、縱坐標分別為屬性體A和屬性體B，通過單一屬性雕刻目標砂體。而疊前反演坐標轉(zhuǎn)換的原理則是建立在傳統(tǒng)交會分析方法的基礎(chǔ)上，將區(qū)分兩種屬性的斜線刻畫出來作為新坐標軸的Y軸，并將其旋轉(zhuǎn)后得到A和B兩種屬性擬合而成的新屬性體C，作為新坐標軸的X軸，而新坐標軸的Y軸則直接采用屬性體A，從而將新坐標軸建立完畢。簡言之，目的是通過疊前反演坐標轉(zhuǎn)換生成新的、由兩個單一屬性體組成新屬性體后進行疊前反演。相對于單一屬性體直接進行疊前反演能夠在一定程度上提高反演結(jié)果的精度。

惠州地區(qū)位于中國南海珠江口盆地北部凹陷的惠州凹陷，是南海東部勘探較為成熟的地區(qū)，目前中、淺層的構(gòu)造圈閉已經(jīng)基本鉆完，但是該地區(qū)的巖性圈閉成藏條件又十分優(yōu)越，地質(zhì)儲量驚人，潛力目標眾多。所以惠州地區(qū)的勘探重點急需從構(gòu)造圈閉轉(zhuǎn)移到巖性圈閉的勘探上來[7-9]。根據(jù)相關(guān)課題的研究，惠州地區(qū)可以精選出八套有利于巖性圈閉形成的砂體[10-14]，以一套砂體K22進行討論。該砂體位于惠州凹陷西南部，近似呈南北向展布。且砂體南部已經(jīng)開發(fā)為油田β-3，持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)多年；砂體北部通過實鉆β-1w井后落實儲量規(guī)模，也將開發(fā)為油田，證明K22砂體具有比較大的勘探開發(fā)潛力，值得進行進一步的研究。

1 問題分析

惠州地區(qū)的巖性圈閉成藏條件優(yōu)越，但是在實際進行目標評價的過程中還是遇到了一些亟待解決的難題：

首先，目標構(gòu)造β-2E主要涉及兩套巖性砂體K22up和K22，其中的K22up砂體是目標構(gòu)造形成巖性圈閉的主要研究對象。二者是由層序界面SB18分開的上、下兩套砂體，K22up砂體是海侵時期形成的退積砂，砂體位于三角洲前緣末端，受波浪作用改造形成條帶狀，砂體展布大致呈南北走向；而K22砂體是高位前積砂。目標工區(qū)96年采集了常規(guī)的三維數(shù)據(jù)。

其次，在研究目標工區(qū)β-2E構(gòu)造的K22up砂體形成的巖性圈閉時遇到了以下的難點問題：

1)尖滅線和斷層匹配影響單個砂體的圈閉有效性(圖1)。β-2E構(gòu)造的K22up砂體形成的巖性圈閉東側(cè)靠尖滅線進行封堵，南側(cè)靠斷層進行封堵。但是老資料尖滅點和斷面的成像均比較模糊，并且尖滅線接近斷層的末端，不易識別判定二者的匹配關(guān)系，有可能在這里形成漏失的風(fēng)險。所以尖滅線和斷層是否匹配直接影響到圈閉的有效性。

2)尖滅線準確位置不確定，難以落實圈閉規(guī)模。為了確定K22up砂體最終尖滅線的位置，提取了地球物理的一系列屬性，包括振幅、波形、頻譜、波阻抗、反射系數(shù)等(圖2)，希望能反映砂體的尖滅特征。但是最終發(fā)現(xiàn)每種屬性對應(yīng)的尖滅線位置不完全相同，如果以圖2中綠色的反射系數(shù)屬性曲線為尖滅線位置，則巖性圈閉的儲量規(guī)模較大，具有非常好的商業(yè)性；如果以圖2中紅色的頻譜曲線為尖滅線位置，則巖性圈閉的儲量規(guī)模只有前者的一小半，二者相差比較大。這也證明了進行平面屬性提取只能定性地論述砂體尖滅的可能性，但是需要定量地確定砂體在何處尖滅則無法實現(xiàn)。綜上所述，最終尖滅線的位置直接影響圈閉規(guī)模的落實。

3)多套砂體疊置情況嚴重，難以落實圈閉有效性。β-2E構(gòu)造多套砂體疊置情況比較嚴重，從目標區(qū)實鉆井β-3-1的測井曲線可以得知，目標砂體K22UP的頂部發(fā)育具有“鈣尖”特征的海侵退積砂，即：低Gamma、高密度、高速度、高阻抗；底部發(fā)育孔隙砂，特征與退積砂相反。結(jié)合Gamma和縱波阻抗的交會圖發(fā)現(xiàn)目標砂體的阻抗范圍變化較大，難以通過疊后反演進行區(qū)分。同時，砂體疊置的情況使得對地震剖面進行精細解釋時無法落實砂體之間的關(guān)系(圖3)。在模式1這種疊置不連通的情況下，砂體尖滅，巖性圈閉存在，圈閉有效性得到落實；在模式2這種疊置連通的情況下，砂體沒有尖滅，巖性圈閉更加不復(fù)存在。所以，砂體是否疊置，直接影響到圈閉有效性地落實。

圖1 尖滅線與斷層匹配關(guān)系不落實Fig.1 The uncertaindrelationships between stratigraphic overlap lines and the fault

圖2 尖滅線準確位置不落實Fig.2 The uncertainty of accurate location of stratigraphic overlap lines(a)振幅屬性圖；(b)多屬性疊合圖

圖3 多套砂體疊置及模式示意圖Fig.3 The schematic diagram of multiple sets of sand bodies and patterns(a)96年常規(guī)三維資料；(b)模式一疊置不連通；(c)模式二疊置連通

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 問題分析與解決思路

針對上面提到的三大疑難問題，初步確立了以二次三維采集工區(qū)的數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，以疊前反演坐標轉(zhuǎn)換技術(shù)作為突破口的解決思路(圖4)。依托于2015年在研究工區(qū)進行的二次三維高分辨率、高密度采集和處理的數(shù)據(jù)，地震資料的品質(zhì)得到了很大地提升、地震剖面橫向和縱向分辨率均得到提高。最重要的是，新資料的有效頻帶更寬(5 Hz～100 Hz)，且主頻更高(53 Hz)，這就為后續(xù)進行的疊前反演提供了較為可靠的數(shù)據(jù)支持。基于新資料處理和解釋，提出疊前反演坐標轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵技術(shù)解決疑難問題1、2和3，并提煉出符合目標工區(qū)實際且效果較好的技術(shù)方案：通過疊前反演坐標轉(zhuǎn)換的技術(shù)解決尖滅線的落實問題和多套砂體疊置問題，從而落實巖性圈閉有效性和儲量規(guī)模。

圖4 問題分析與解決思路Fig.4 The problem analysis and solutions

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

建立在新資料的基礎(chǔ)上，針對目前存在的K22up砂體尖滅點不落實的問題和多套砂體的相對關(guān)系不易識別的問題，如果從疊后反演的角度無法解決問題，考慮換一個角度，從疊前反演出發(fā)進行嘗試。通過抽取疊前反演數(shù)據(jù)體井道的縱波阻抗、橫波阻抗和密度曲線的數(shù)據(jù)和研究工區(qū)實鉆井β-3-1的曲線進行對比，發(fā)現(xiàn)擬合得較好，認為疊前反演精度較高。

坐標旋轉(zhuǎn)的直接方法是由兩個以上的公共點根據(jù)最小二乘算法，求出旋轉(zhuǎn)前后直角坐標系的轉(zhuǎn)換參數(shù)(兩個平移參數(shù)、一個旋轉(zhuǎn)參數(shù)、一個尺度參數(shù))，再應(yīng)用相似變化法進行轉(zhuǎn)換(圖5(a))。

設(shè)原始坐標系旋轉(zhuǎn)的角度為?，同一點在原始坐標系下的坐標為[x,y]T，在新坐標系下的坐標為[x1,y1]T，X軸方向和Y軸方向的尺度因子設(shè)為相同值K，則坐標旋轉(zhuǎn)的表達式為式(1)。

(1)

對于疊前反演坐標轉(zhuǎn)換，首先進行儲層物性和流體敏感性分析(圖5(b))，目前常見的方法是在密度和縱波阻抗的交會圖中通過紅色的斜虛線將紅色的目標砂體區(qū)分開，并且在現(xiàn)有的坐標系中，通過式(2)計算。

Y

(2)

進而得到Y(jié)軸的范圍，并且此時的Y軸表征的就是密度屬性，即只用密度這一個屬性來刻畫目標砂體K22up或者通過勾畫多邊形等方式將目標砂體勾畫出來，但這偏向于定性的研究。由于目標工區(qū)儲層物性較為復(fù)雜，多套砂體疊置情況比較嚴重，直接采用傳統(tǒng)的方法會摻雜其他灰?guī)r和砂巖成分，無法通過單個的屬性體參數(shù)獲得統(tǒng)一的度量值，從而影響目標砂體的雕刻精度，進而影響對砂體疊置關(guān)系地判斷，影響圈閉有效性地落實。但是基于分析和對比，通過引入疊前反演坐標轉(zhuǎn)換的方法可以較好地解決這一問題。因為由疊前反演坐標轉(zhuǎn)換后生成的新屬性體(這里是由密度和縱波阻抗屬性體擬合生成的新屬性體)，可以更方便和容易地雕刻砂體，形成可以偏向定量研究的數(shù)據(jù)門檻值，并在應(yīng)用新屬性數(shù)據(jù)體后可以得到更高的反演結(jié)果精度(流程圖見圖5(c))。

以紅色斜虛線作為Y軸，通過坐標轉(zhuǎn)換的方式得到擬合公式為式(3)。

Y=6.16102e-5×IMP-1×RHOB+1.8105

(3)

式中的IMP為縱波阻抗數(shù)據(jù)體；RHOB為密度數(shù)據(jù)體，從而建立新的坐標系。坐標系的Y軸為縱波阻抗，橫軸為擬合生成的由密度和縱波阻抗的相對關(guān)系組成的包含兩個屬性的新數(shù)據(jù)體，設(shè)為θ；然后可以在新坐標系中標定目標砂體的門檻值為-0.07(圖5(b))，精確地進行砂體雕刻；最終得到目標砂體，落實砂體的尖滅點，確定與其他砂體的疊置關(guān)系，落實圈閉的有效性。

圖6 疊前反演坐標轉(zhuǎn)換技術(shù)在XLINE1660測線應(yīng)用效果示意圖Fig.6 The sketch map of application effects on the XLINE1660 survey line of the pre-stack inversion coordinate transformation technique

對比只通過密度或者縱波阻抗的單一屬性形成的疊前反演剖面，通過使用疊前反演坐標轉(zhuǎn)換技術(shù)形成的由縱波阻抗和密度組合而成的新屬性剖面(圖5(d))，可以更好地落實目標砂體的尖滅點位置，最重要的是能夠體現(xiàn)單一屬性無法體現(xiàn)的砂體尖滅點外推的特征。根據(jù)大量的實際資料，地震剖面可識別的尖滅點其實不是實際砂體的尖滅點，一般情況下，實際砂體的尖滅點都會在地震可識別的尖滅點基礎(chǔ)上外推一段距離，具體的距離則視砂體快速尖滅與否而有所不同。所以通過疊前反演坐標轉(zhuǎn)換的方法可以更貼近實際情況地落實尖滅點的位置。

將疊前反演坐標轉(zhuǎn)換技術(shù)應(yīng)用于目標工區(qū)后取得了較好的效果(圖6)，以目標工區(qū)XLINE1660線為例，在K22up砂體尖滅點位置難以落實的情況下，使用疊前反演坐標轉(zhuǎn)換的方法可以清晰落實尖滅點的準確位置，繼而解決多套砂體疊置的問題，最終落實圈閉有效性。

3 應(yīng)用效果

應(yīng)用疊前反演坐標轉(zhuǎn)換技術(shù)后，目標工區(qū)巖性圈閉的有效性和儲量規(guī)模均得到落實。觀察測線XLINE1660線(圖6)，15年新資料盡管橫向和縱向分辨率均得到了提高，但仍存在多套砂體疊置時尖滅點不落實的問題。通過疊前反演坐標轉(zhuǎn)換技術(shù)得到的反演剖面可以較清晰地識別K22UP砂體的尖滅位置，確定尖滅點與斷層的匹配關(guān)系，落實尖滅線的位置，落實圈閉的儲量規(guī)模，圓滿解決前面提到的疑難問題1和2；同時，落實多套砂體疊置的關(guān)系問題，落實圈閉的有效性，圓滿解決了前面提到的疑難問題3。

β-3油田實鉆有K22的巖性尖滅線位置(圖7)，但是在實際地震剖面中進行解釋時根本無法識別K22砂體在哪里殲滅，實鉆井β-1-1鉆遇K22砂體4.6 m，而東側(cè)的β-1-3井沒有鉆遇K22砂體，證明K22砂體在這兩口井之間尖滅。通過使用疊前反演坐標轉(zhuǎn)換的方法，可以清晰地確定K22砂體在兩口井之間尖滅的具體位置，而且呈現(xiàn)出以層序界面SB18為界的上、下兩套砂體：上層是一套海侵時期的退積砂；下層是幾套高位前積沙，砂體展布特征清晰，多套砂體的疊置關(guān)系落實。綜上所述，證明技術(shù)方案是可靠且可行的。

圖7 疊前反演坐標轉(zhuǎn)換技術(shù)方法驗證示意圖Fig.7 The schematic diagram of method validation of the pre-stack inversion coordinate transformation technique

疊前反演坐標轉(zhuǎn)換技術(shù)的經(jīng)驗和方法具有較好的推廣性，在僅有常規(guī)三維資料的地區(qū)，也能視資料品質(zhì)取得一定的效果。β-4構(gòu)造在β-2E構(gòu)造的東北部，存在多套砂體疊置的問題不易落實，且面臨著目標評價安排上鉆的緊迫任務(wù)。β-4構(gòu)造東、西兩側(cè)均靠巖性尖滅線封堵，南、北兩側(cè)靠斷層封堵，所以面臨的問題也是尖滅線和斷層的匹配問題、圈閉儲量規(guī)模問題、多套砂體疊置對圈閉有效性的影響的問題。通過使用疊前反演坐標轉(zhuǎn)換得到的反演剖面，較好地判斷了砂體尖滅點的位置，從而確定東側(cè)和西側(cè)尖滅線的位置及尖滅線與斷層匹配關(guān)系，落實圈閉有效性和儲量規(guī)模。用實際數(shù)據(jù)較好地支持和推動了β-4構(gòu)造的目標再認識并推動目標順利上鉆。

4 結(jié)論和展望

4.1 結(jié)論

1)惠州地區(qū)中淺層巖性圈閉勘探潛力巨大，針對研究中存在的疑難問題，依托二次三維采集、處理的數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，通過疊前反演坐標轉(zhuǎn)換的技術(shù)，多參數(shù)定量精細雕刻砂體，從而有效解決了單套砂體尖滅點不易落實對巖性圈閉有效性和圈閉規(guī)模的影響；多套砂體疊置對圈閉有效性地影響，并在β-3油田得到實鉆井的驗證。

2)疊前反演坐標轉(zhuǎn)換技術(shù)針對惠州地區(qū)中淺層巖性圈閉的采集效果較為明顯，方法和經(jīng)驗有一定的借鑒和參考價值，值得推廣。

4.2 展望

疊前反演坐標轉(zhuǎn)換的技術(shù)在惠州地區(qū)中淺層巖性圈閉勘探的實踐過程中證明是可行的，但是否能有更廣泛的適用范圍還有待實踐進一步的檢驗。

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Theapplicationofpre-stackinversioncoordinatetransformationtechnologytolithologicaltrapsevaluationofHuizhoudepression

LUO Wei, CHEN Zhaoming, WAN Qionghua, LI Zhaowei, YI Hao

(Shenzhen Branch of CNOOC Ltd.,Shenzhou 510240)

The exploration in Huizhou depression of the Pearl River Mouth Basin has reached a high level. As structural traps are almost drilled in the area, the study of lithological traps in the shallow and middle formation has gradually been the focus of the exploration. Three major conundrums encountered in the study of lithological traps: Firstly, whether the trap effectiveness of a single sand body could match the closed relationship between the stratigraphic overlap lines and the fault? Secondly, it is difficult to determine the trap size when the position of stratigraphic overlap lines is uncertainty. Thirdly, it is difficult to confirm the trap effectiveness when multiple sets of sand bodies are in serious superposition. Based on the twice 3D seismic exploration and processed data, problems encountered in the exploration of lithological traps in shallow and middle formations are successfully solved by applying the pre-stack inversion coordinate conversion technology. The proposed methods and techniques have been developed for oil field verification, and proven experience can be extended to applications.

Huizhou depression; lithological traps; pre-stack inversion; coordinate transformation

2016-10-25 改回日期： 2017-01-11

國家科技重大專項(2011ZX05025-003-002)

羅偉(1985-)，男，碩士，工程師，主要從事海洋地球物理勘探方面的研究工作，E-mail：luowei8@cnooc.com.cn。

1001-1749(2017)06-0825-09

P 631.4

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2017.06.16