劉 錚， 汪瑞良， 劉 軍， 羅 偉, 羅 澤

(中海石油(中國)有限公司 深圳分公司,深圳 518054)

0 引言

研究經(jīng)驗(yàn)表明，受地震資料分辨率的限制和薄層干涉的影響，單一薄油層與水層的地球物理特征差異較小，因此根據(jù)地球物理特征來區(qū)分單一的薄油層、水層的難度較大[1-2]。但是在一定厚度的層段內(nèi)，當(dāng)油層段分布比較集中且累計(jì)油層厚度較大時(shí)，油層段的地球物理響應(yīng)特征將會(huì)比較明顯，能夠通過地球物理響應(yīng)特征來區(qū)分一定厚度段地層中的油層及水層。由此提出“富油層段”的概念，用于油層的識(shí)別。

不同地震屬性所代表的地質(zhì)意義不全相同[3]，因此，先基于“富油層段”優(yōu)選出敏感屬性，再采用聚類分析的方法進(jìn)一步進(jìn)行屬性優(yōu)選，它是按照客體在性質(zhì)上或成因上的親疏關(guān)系，對(duì)客體進(jìn)行定量分類的一種多元統(tǒng)計(jì)分析方法[4-5]。通過屬性優(yōu)選后發(fā)現(xiàn)總能量、最大振幅能量、能量比、衰減梯度等屬性對(duì)“富油層段”有較好的識(shí)別能力。但是單一屬性識(shí)別“富油層段”存在一定不足[6-8]，因此，采用多屬性融合技術(shù)，克服了單一屬性的缺陷，進(jìn)而取得比較好的預(yù)測(cè)效果[8]。

1 “富油層段”的定義及識(shí)別

“富油層段”是根據(jù)井上數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)出來的地質(zhì)層段的砂地比、油地比等地層參數(shù)作為分析的依據(jù)，尋求油層的富集層段，然后結(jié)合地震數(shù)據(jù)體中該目的層段的地震屬性響應(yīng)特征，反復(fù)論證和試驗(yàn)，尋找出該地質(zhì)層段內(nèi)的富油層段，并通過正演分析探尋其規(guī)律。

1.1 地層厚度的選取

“富油層段”的厚度，該參數(shù)的選取需要結(jié)合井上參數(shù)與地震屬性試驗(yàn)得出。根據(jù)恩平凹陷珠江組下段連井剖面對(duì)比(圖1)，可明確珠江組下段的油層分布及厚度為：A井59.8 m、B井26.6 m、C井18.5 m、D井0 m以及E井0 m。通過對(duì)珠江組下段不同厚度(時(shí)窗)衰減梯度屬性試驗(yàn)分析對(duì)比可見(圖2)：在時(shí)窗為50 ms、厚度為80 m的情況下，衰減梯度屬性與已鉆井的油層厚度關(guān)系吻合最好；此厚度的地層在振幅、頻率、相位的屬性圖上與已鉆井的油層厚度關(guān)系也有較好地吻合(圖3)。

圖1 恩平凹陷珠江組下段連井剖面(框內(nèi)為富油層段)Fig.1 Lower Zhujiang member well connected section in Enping sag

圖2 恩平凹陷珠江組下段不同時(shí)窗綜合衰減梯度屬性對(duì)比圖Fig.2 Gradient attribute maps of different time windows at lower Zhujiang member

1.2 等效凈油地比和等效凈油砂比

油地比和含水飽和度可以用來定量表征地層段的油層富集程度。一般來說，油地比越高，地震屬性異常越大；含水飽和度越高，屬性異常越小。為了使定量描述更加直觀，筆者將油地比與含油飽和度歸到一個(gè)概念中，引入等效凈油厚度(Hnoeq)、等效凈油地比(Roleq)和等效凈油砂比(Roseq)：

Hnoeq=h1*S01+h2*S02+…+hn*S0n

(1)

(2)

(3)

其中：h1、h2、hn表示不同油層的油層厚度；S01、S02、S0n表示不同油層的含油飽和度；Dlayer表示地層厚度；Dsond表示砂巖厚度。

為更進(jìn)一步確定等效凈油地比和等效凈油砂比的門檻值，我們?cè)O(shè)計(jì)了如下正演模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(圖4)：按照含水飽和度的不同分別設(shè)計(jì)了等效凈油地比為25%、9%、5%和3%等4個(gè)模型。不同模型油層的速度、密度參數(shù)按以下方式計(jì)算得到。首先計(jì)算等效凈油地比為25%、9%、5%和3%的油層的含油飽和度，再在已鉆井儲(chǔ)層的速度和密度的基礎(chǔ)上，按照不同的含油飽和度(受等效凈油沙比影響)進(jìn)行流體替代得到不同模型油層的速度和密度參數(shù)。對(duì)正演后的地震數(shù)據(jù)提取屬性(圖5)后進(jìn)行分析：當(dāng)油層段的等效凈油地比大于9%時(shí)，無論是最大能量屬性或是衰減梯度屬性均能較好地識(shí)別油層段；當(dāng)?shù)刃в偷乇刃∮?%時(shí)，兩種屬性均不能進(jìn)行識(shí)別。

圖3 恩平凹陷珠江組下段時(shí)窗50 ms(80 m)的振幅、頻率、相位屬性圖Fig.3 Amplitude, frequency, phase maps of 50 ms (80 m) time window at lower Zhujiang member(a)均方根振幅；(b)高頻衰減梯度；(c)能量比；(d)振幅正負(fù)相位比

圖4 恩平凹陷等效凈油地比實(shí)驗(yàn)正演模型及模型參數(shù)Fig.4 Module and parameter of equivalent oil layer ratio

與等效凈油地比實(shí)驗(yàn)相同，筆者按照含水飽和度的不同分別設(shè)計(jì)了等效凈油砂比為40%、20%和15%等3個(gè)模型。模型的速度、密度參數(shù)選取與等效凈油地比實(shí)驗(yàn)相同。 通過對(duì)正演后的地震數(shù)據(jù)提取屬性進(jìn)行分析可見(圖6)：當(dāng)油層段的等效凈油砂比大于20%時(shí)，無論是最大能量屬性或是衰減梯度屬性均可較好地識(shí)別油層段；當(dāng)?shù)刃в偷乇刃∮?0%時(shí)，最大能量屬性和衰減梯度屬性均不能進(jìn)行識(shí)別。

通過上述研究，筆者將恩平凹陷內(nèi)的“富油層段”定義為：地層厚度大于80 m，等效凈油地比≥9%、等效凈油砂比≥20%。

2 “富油層段”預(yù)測(cè)及應(yīng)用

2.1 “富油層段”劃分

根據(jù)“富油層段”的定義，本次研究將恩平靶區(qū)A-E井(5口井)劃分為30個(gè)地層層段，為了便于研究，將“富油層段”劃分為兩個(gè)級(jí)別，其中將等效凈油地比大于9%、等效凈油砂比大于20%稱為I級(jí)富油層段，最大單層油層厚度大于5 m、等效凈油地比等參數(shù)不滿足I級(jí)富油層段劃分的層段稱為II級(jí)富油層段。根據(jù)以上劃分標(biāo)準(zhǔn)，將恩平靶區(qū)A-E井，共劃分出12個(gè)“富油層段”(圖7)。

圖5 恩平凹陷不同等效凈油地比的最大能量屬性和衰減梯度屬性Fig.5 Max energy, gradient attribute maps of different equivalent oil layer ratio

圖6 恩平凹陷不同等效凈油砂比的最大能量屬性和衰減梯度屬性Fig.6 Max energy, gradient attribute maps of different equivalent oil sand ratio

珠江組下段地層按此標(biāo)準(zhǔn)分為兩個(gè)層段，包含3個(gè)“富油層段”，其中2個(gè)I級(jí)富油層段，1個(gè)II級(jí)富油層段。

2.2 “富油層段”屬性預(yù)測(cè)方法

在“富油層段”優(yōu)選出敏感屬性后再通過屬性優(yōu)選，發(fā)現(xiàn)更為敏感和更好識(shí)別的總能量、最大振幅能量、能量比、衰減梯度等屬性。為了克服單一屬性識(shí)別能力不足的問題(圖8)，在珠江下段“富油層段”，總能量屬性響應(yīng)弱，而能量比屬性響應(yīng)強(qiáng)，筆者采用多屬性融合技術(shù)進(jìn)行研究。

通過對(duì)恩平靶區(qū)珠江組下段的屬性分析可知：每一層段的敏感屬性都不完全相同，但是總能量、能量比、瞬時(shí)頻率、FUL_ENG(能量達(dá)到85%對(duì)應(yīng)的頻率)、Low_Frq(能量達(dá)到65%對(duì)應(yīng)的頻率)、高頻衰減梯度、瞬時(shí)主頻這幾種屬性對(duì)油層厚度、砂地比、油地比等參數(shù)的關(guān)系反映較好，從而為用屬性融合來預(yù)測(cè)富油層段提供了選取地震敏感屬性的依據(jù)。多屬性信息融合后綜合衰減梯度連井剖面與實(shí)際井的對(duì)比可見(圖9),屬性融合的預(yù)測(cè)結(jié)果與井上各“富油層段”吻合較好。

圖7 恩平凹陷富油層段劃分結(jié)果Fig.7 Division result of “rich oil segment”

圖8 珠江下段富油層段總能量屬性和能量比屬性Fig.8 Energy, energy ratio attribute map of lower Zhujiang member(a)總能量屬性；(b)能量比屬性

圖9 多屬性信息融合后綜合衰減梯度連井剖面Fig.9 Comprehensive gradient section of multi attributes fusion

2.3 實(shí)際應(yīng)用及效果分析

通過等效凈油地比、等效凈油砂比以及最大單層油層厚度與綜合衰減梯度的交匯分析(圖10)，當(dāng)綜合衰減梯度大于-0.42時(shí)，為含水層段，在這一量綱范圍內(nèi)，有含油層段的出現(xiàn)，同時(shí)也驗(yàn)證了當(dāng)富油層段達(dá)到一定級(jí)別的時(shí)候，屬性融合對(duì)富油層段的預(yù)測(cè)才更可靠。當(dāng)-0.7<綜合衰減梯度<-0.42時(shí)，為油層段，當(dāng)綜合衰減梯度<-0.7時(shí)，為富油層段。

在劃分的富油層段級(jí)別的基礎(chǔ)上，以綜合衰減梯度屬性量版來判別地層為富油層段的可能行。在恩平靶區(qū)A-E五口井劃分的30個(gè)地層層段中，6個(gè)I級(jí)富油層段中的5個(gè)吻合判斷結(jié)果，準(zhǔn)確率超過80%；6個(gè)II級(jí)富油層段中4個(gè)概率超過50%。30個(gè)層段中，富油層段概率超過50%的層段中，只有1個(gè)層段錯(cuò)誤，將含水層段判斷為富油層段；富油層段概率低于50%的層段中，2個(gè)層段的判斷出現(xiàn)錯(cuò)誤，未能識(shí)別出2個(gè)II級(jí)富油層段(表1)。參與研究井的判斷準(zhǔn)確率為90%。

在恩平靶區(qū)A-E五口參與研究的井之外，H-K四口井作為靶區(qū)方法驗(yàn)證的井(表2)。H-K四口井劃分為24個(gè)層段，其中5個(gè)層段判斷錯(cuò)誤，將含水層段判斷為富油層段。盲井判斷準(zhǔn)確率為79%。盲井中的1個(gè)II級(jí)富油層段也得到了很好地識(shí)別。

圖10 油層組檢測(cè)屬性響應(yīng)關(guān)系量版Fig.10 Cross plot of “rich oil segment” and comprehensive gradient

井名油層厚度/m等效凈油厚度/m平均含油飽和度/%單層最大厚度/m等效凈油地比/%等效凈油砂比/%綜合衰減梯度富油層段概率/%A38.1122.3157.6512.51843-0.96100B7.22.92417.226-0.75100C1.5162.91.511-0.30D000000-0.350E10.54.7234.965.747-0.5960.71A16.99.4554.627.1920-0.71100B6.93.44505.6311-0.4510C000000-0.280D3.32.3935.673.324-0.240E000000-0.390A13.86.963.895.2719-0.5753.57B18.510.190.5510.51021-0.420C000000-0.410D000000-0.360E000000-0.330A12.26.249.214.5414-0.420B17.1110.646.3733-0.6167.86C34.4112.8736.6710.5923-0.77100D000000-0.320E000000-0.4510.71A3221.266.25102438-0.75100B10.65.95564.5625-0.40C14.75.6838.647.9711-0.5339.29D000000-0.280E000000-0.40A27.819.1868.9911.22351-0.72100B7.93.3422.836-0.380C11.95.5346.473.8612-0.92100D000000-0.280E000000-0.420

表2 未參與試驗(yàn)區(qū)研究的4口井富油層段預(yù)測(cè)

3 結(jié)論

1)為解決單一薄層中油水界面難以區(qū)分的問題，筆者提出了“富油層段”的概念。

2)針對(duì)單一屬性在識(shí)別“富油層段”方面存在不足的問題，對(duì)敏感屬性優(yōu)選后進(jìn)行了信息融合，從而對(duì)本區(qū)“富油層段”進(jìn)行了較好地識(shí)別。

3)在靶區(qū)的54個(gè)層段中，利用綜合衰減梯度計(jì)算得到的富油層段概率進(jìn)行富油層段判斷，與已鉆井吻合率超過85%，達(dá)到了較好的預(yù)測(cè)效果。

4)由于受時(shí)間限制，本次研究難免存在一定的局限性，比如恩平靶區(qū)沉積作用對(duì)砂巖物性的影響和由此帶來的預(yù)測(cè)結(jié)果差異性，有待進(jìn)一步深入地研究。

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