楊 軍

（大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江大慶163712）

薄互層砂體預(yù)測(cè)方法大體上可分為2類。第一類是時(shí)間調(diào)諧厚度法，認(rèn)為λ/4（λ為地震波長(zhǎng)）調(diào)諧厚度內(nèi)，薄層反射振幅與厚度的線性關(guān)系。第二類是頻率域地震峰值頻率與薄層厚度的理論關(guān)系表達(dá)式[1]。

地震譜分解技術(shù)就是一種基于頻率域的時(shí)頻分析技術(shù)，它提供了一種在頻率域內(nèi)分析地震屬性的新途徑。時(shí)頻分析方法從早期的傅里葉變換方法到出現(xiàn)短時(shí)傅里葉變換（STFT）、Gabor變換、小波變換（WT）、S變換（ST）等經(jīng)歷發(fā)展了很長(zhǎng)時(shí)間。時(shí)頻分析的基本思想就是設(shè)計(jì)時(shí)間和頻率的關(guān)聯(lián)函數(shù)，描述信號(hào)在不同時(shí)間和頻率的能量密度和強(qiáng)度[2]。譜分解技術(shù)在提高地震資料對(duì)薄層砂體預(yù)測(cè)能力的同時(shí)，更能從寬頻帶的地震數(shù)據(jù)體中提取更為豐富的地質(zhì)信息，增加了對(duì)地質(zhì)體的觀察維度，提高地震資料對(duì)地質(zhì)體的解釋能力，同時(shí)可以利用儲(chǔ)集體內(nèi)儲(chǔ)層物性差異特性對(duì)頻譜特征的改變來進(jìn)行油氣識(shí)別。

隨著大慶油田勘探開發(fā)的不斷深入，各種難題與日俱增，技術(shù)難度也越來越大。研究工作重點(diǎn)也從尋找大規(guī)模構(gòu)造有利的油氣藏，轉(zhuǎn)向小規(guī)模隱蔽復(fù)雜油氣藏。其中以薄窄砂體儲(chǔ)層的預(yù)測(cè)研究難題日益突出。利用地震資料常規(guī)的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法，基于較大時(shí)窗內(nèi)提取地震屬性精度低，對(duì)砂泥巖薄互層、非均質(zhì)性強(qiáng)的砂體刻畫能力較差，難以滿足實(shí)際生產(chǎn)的需求，尤其在水平井方案實(shí)施當(dāng)中，沒有可靠的預(yù)測(cè)圖件作為支撐，單憑地質(zhì)人員經(jīng)驗(yàn)，大大提高了鉆井風(fēng)險(xiǎn)。通過采用MPD譜分析技術(shù)，在頻率域內(nèi)劃分儲(chǔ)層砂巖與泥巖的頻譜特征差異，并對(duì)該差異進(jìn)行提取成圖，劃定儲(chǔ)層砂體平面邊界，在指導(dǎo)水平方案實(shí)施中取得了良好的效果。

1 儲(chǔ)層預(yù)測(cè)難點(diǎn)

宋芳屯油田位于松遼盆地三肇凹陷中央坳陷內(nèi)，西至大慶長(zhǎng)垣，東臨朝陽(yáng)溝階地，北連安達(dá)凹陷。芳38實(shí)驗(yàn)區(qū)塊處于宋芳屯的鼻狀構(gòu)造上，是由東、西兩斷層封閉的地壘斷塊，主要的開發(fā)層系為扶余油層[3]。芳38實(shí)驗(yàn)區(qū)塊扶余油層為長(zhǎng)垣東部三肇地區(qū)典型的低孔隙、低滲透油層，具有縱向上薄互層砂體發(fā)育，橫向上砂體非均質(zhì)性強(qiáng)、變化快的特點(diǎn)，預(yù)測(cè)、開采難度大。2016年為配合油田公司工作部署要求，進(jìn)一步提高單井產(chǎn)量，探索長(zhǎng)垣外圍扶余油層該類儲(chǔ)層的有效開發(fā)模式，優(yōu)選該區(qū)塊作為重點(diǎn)水平井開發(fā)實(shí)驗(yàn)區(qū)。

扶余油層是在古湖盆高水位體系域下形成的以河流—湖泛平原相為主的沉積。按照三肇扶余油層整個(gè)沉積層序的演化規(guī)律，扶余油層是一個(gè)完整的三級(jí)復(fù)合性旋回。實(shí)驗(yàn)區(qū)主力砂體發(fā)育規(guī)模小，寬度一般為150～500m，視延伸長(zhǎng)度600～1400m，單砂體厚度0.3～6.5m，鉆遇率一般為13.3%～73.3%，單井平均鉆遇砂巖厚度17.1～38.5m。

2 匹配追蹤砂體識(shí)別方法

匹配追蹤砂體識(shí)別方法主要分為2個(gè)部分：一是匹配追蹤算法疊后地震資料噪聲壓制；二是譜分析與譜屬性提取。

2.1 匹配追蹤的算法原理

匹配追蹤（MPD）算法是一種信號(hào)超完備基上，字典存儲(chǔ)式的分解方法，它采用逐步選取字典中的基信號(hào)，在每一步搜索基信號(hào)時(shí)都在尋找與待分解的殘量最相似的基信號(hào)分量，貪婪迭代[2-7]。因此只要字典中的基信號(hào)足夠完備，就可以保證分解信號(hào)的精度。

設(shè){gn(t)}是由一系列不同時(shí)移、不同峰值頻率與不同相位的函數(shù)基組成的超完備基庫(kù)，從函數(shù)庫(kù)中選取與待分解的信號(hào)匹配的最佳函數(shù)基為{gk(t)}，且滿足以下條件：

式中：S——待分解信號(hào)構(gòu)成的向量；

GK——最佳的匹配函數(shù)基gk(t)構(gòu)成的向量；

Gn——函數(shù)基gn(t)構(gòu)成的向量。

經(jīng)過K次迭代分解后S表示為：

式中：RK——第k次迭代分解后的殘向量，對(duì)RK迭代分解，直至殘差足夠小。

因此有待分解的信號(hào)表示為：

式中：am——匹配基函數(shù)的振幅。

匹配追蹤算法通過對(duì)字典中基信號(hào)搜索，也是對(duì)待分解信號(hào)有效信息的匹配，因此匹配追蹤算法對(duì)信號(hào)的分解與恢復(fù)，一方面有效地拓展了信號(hào)的頻寬，另一方面對(duì)信號(hào)的噪聲也進(jìn)行了有效壓制。

2.2 匹配追蹤地震資料去噪

噪聲壓制是地震信號(hào)處理當(dāng)中不可回避的問題，一個(gè)高品質(zhì)的地震資料是后期研究的必要保障。本研究區(qū)采用匹配追蹤算法對(duì)地震資料進(jìn)行了噪聲壓制。

從去噪前后的地震剖面（圖1）可以看出，利用該方法有效的去除了地震數(shù)據(jù)中的隨機(jī)噪聲，提高了信噪比。弱阻抗反射波振幅增強(qiáng)，同相軸的連續(xù)性改善（a標(biāo)記區(qū)），以及微小斷層邊界清晰可見（b標(biāo)記區(qū)），總體上提高了地震資料的品質(zhì)。

圖1 匹配追蹤地震資料去噪前后

2.3 譜提取與分析

經(jīng)過匹配追蹤譜分解的譜道集數(shù)據(jù)，從研究區(qū)以及臨近井區(qū)目的層段提取井旁道頻譜特征，參與譜提取的井旁道道數(shù)為35個(gè)，統(tǒng)計(jì)點(diǎn)數(shù)為92個(gè)。

從點(diǎn)譜圖上可以看出（圖2a），砂巖統(tǒng)計(jì)點(diǎn)頻譜峰值區(qū)集中落于1標(biāo)記框中，泥巖統(tǒng)計(jì)點(diǎn)譜峰值落于2標(biāo)記框中。其中典型的砂巖與泥巖的譜道集(圖2b)。分析點(diǎn)譜可以得出3個(gè)特點(diǎn)：

（1）砂巖譜峰值視振幅分布在180～300之間，泥巖譜峰值視振幅分布在100～180之間。

（2）砂巖絕對(duì)斜坡值要大于泥巖絕對(duì)斜坡值。

譜斜坡，斜坡定義公式：

式中：Slope——斜坡；

A——視振幅；

f——頻率值；

A2——譜峰值視振幅；

f2——峰值頻率；

A1——低頻或高頻視振幅；

f1——低頻或高頻頻率。

（3）從峰值頻率上分析，砂巖峰值頻率值整體上要高于泥巖的峰值頻率值。

在此采用砂、泥巖差異較為的明顯的特征譜，即波峰振幅屬性作為區(qū)分判定依據(jù)，平面特征見圖3。從平面預(yù)測(cè)圖（圖3）上看，預(yù)測(cè)砂體呈近南北向展布，連續(xù)性好，條帶性強(qiáng)，邊界清晰，且其展布特征符合研究區(qū)南部物源地質(zhì)特征。與實(shí)鉆井對(duì)比效果來看，符合程度較高。

圖3 研究區(qū)波峰振幅屬性

3 應(yīng)用效果分析

依據(jù)以上預(yù)測(cè)成果，在研究區(qū)設(shè)計(jì)了一口水平井（方向由西南至東北），水平井軌跡平面投影(圖4)，實(shí)鉆長(zhǎng)度為1044m，砂巖鉆遇長(zhǎng)度為1011m，砂巖鉆遇率96.8%,其中油氣顯示段為856m，屬于一口非常成功的水平井，從實(shí)鉆的效果來看，平面圖中，箭頭標(biāo)記出的泥巖區(qū)與實(shí)鉆井綜合解釋（圖5）2584～2617m處所對(duì)應(yīng)的泥巖吻合較好，說明該預(yù)測(cè)方法在砂體邊界的表征上是可靠的，再次驗(yàn)證該方法的精度與可靠性。

圖4 水平井軌跡投影

圖5 水平井綜合解釋成果

4 結(jié)論

（1）高品質(zhì)的地震資料是后期研究的基本保障，采用匹配追蹤方法在疊后資料的噪聲壓制上有著較好的效果。

（2）匹配追蹤技術(shù)生成高精度的分頻成果，利用該成果不但可以定性或定量研究?jī)?chǔ)層的砂體特征，更為在頻率域中研究?jī)?chǔ)層的含油氣特征提供了利器。

（3）基于匹配追蹤譜分解的譜道集，可以衍生出多種譜屬性，結(jié)合實(shí)鉆井旁道譜特征分析，找出砂巖與泥巖、儲(chǔ)層與非儲(chǔ)層的譜差異，并以此為依據(jù)提取相應(yīng)的譜屬性。