韋 紅，宋俊亭，田 濤，郄 瑩

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300459)

利用儲層的多種巖石物理參數(shù)和地震多屬性計(jì)算儲層厚度的方法得到越來越多的研究和應(yīng)用[1-4]。前人也對特殊地質(zhì)體[5-6]的速度做了大量研究，例如：高速的地層包括火成巖、侵入的礫巖、破碎地層[7-8]等，低速的地層包括泥巖、灰綠巖等[9]，精細(xì)的速度分析對準(zhǔn)確構(gòu)造成圖有非常重要的意義。雖然現(xiàn)在的疊前深度偏移處理或者一些高分辨率層序類的研究對速度的研究較先進(jìn)[10-15]，速度提取的精度越來越高，但是應(yīng)用到老油田的開發(fā)生產(chǎn)中，要求深度誤差在3～5 m內(nèi)的精度還不能達(dá)到。同時許多時深轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用精度要求越來越高，傳統(tǒng)的方法在不同地質(zhì)條件下得到了許多改進(jìn)[16-20]。

渤海A油田綜合含水高、采收程度高、開發(fā)時間長達(dá)30多年，其東營組發(fā)育一套披覆于潛山之上的砂巖儲層，為該油田的主力油層，儲層厚20～30 m，全區(qū)發(fā)育穩(wěn)定。東營組主力油層上覆地層發(fā)育一套或多套礫巖，與主力油層頂部距離約50 m。通過從多口已鉆井的聲波速度與時深關(guān)系對比，本文明確了該區(qū)的速度影響因素主要是礫巖的厚度。由于受上覆礫巖這種高阻抗地層帶來的速度畸變的影響，導(dǎo)致下伏地層地震同相軸產(chǎn)生較嚴(yán)重的上拉畸變，造成深度構(gòu)造圖不準(zhǔn)確。然而該老油田邊部的深度預(yù)測精度問題是指導(dǎo)調(diào)整挖潛的主要方向。在邊部鉆井較少的客觀條件下，深度預(yù)測的精度直接影響潛力的發(fā)現(xiàn)時間和產(chǎn)量貢獻(xiàn)。目前亟須得到礫巖對速度畸變程度的定量研究，以便能高效精確地指導(dǎo)調(diào)整井的實(shí)施。館陶組礫巖分布不穩(wěn)定、橫向變化較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其地震分辨率較低，較難準(zhǔn)確描述其厚度。礫巖的結(jié)構(gòu)有單層和互層，其地震反射特征差異較大，單一地震屬性與不同結(jié)構(gòu)的礫巖累計(jì)厚度的相關(guān)性差。本文提出基于相控的時深轉(zhuǎn)換法繪制儲層頂面深度構(gòu)造圖，跳過上覆館陶組礫巖的厚度橫向預(yù)測，直接建立目的層的速度畸變量與上覆礫巖不同地震相范圍內(nèi)優(yōu)選的地震敏感屬性之間的相關(guān)關(guān)系。

1 礫巖對目的層速度的影響程度

渤海A油田的區(qū)域地質(zhì)研究認(rèn)為，館陶組為辮狀河沉積相。鉆測井資料表明，館陶組發(fā)育大套砂巖，在地震剖面上同相軸表現(xiàn)為弱連續(xù)、弱反射特征；而館陶組底部存在礫巖，發(fā)育方式多樣，表現(xiàn)為單層和互層方式，具有高電阻、高速、高密、高阻抗特征。單層礫巖厚度較薄，為5～10 m；薄互層礫巖累計(jì)厚度為30～45 m，發(fā)育3～4層，每層礫巖厚度為5～10 m，礫巖的夾層砂巖厚度為10～15 m。由于地震資料主頻約30 Hz，礫巖的速度很大，因此較難準(zhǔn)確外推礫巖的橫向厚度分布?；诖?，本文著重開展礫巖的地震屬性與礫巖對目的層平均速度的影響程度的定量研究。

起初認(rèn)為研究區(qū)北邊的較弱地震反射特征是底部單層礫巖厚度變小的緣故，然而通過測井分析發(fā)現(xiàn)該區(qū)礫巖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，層數(shù)較多、單層厚度薄、累計(jì)厚度較厚(圖1)，即為互層礫巖。北部的互層礫巖與南部的單層礫巖相比，其地震反射相對弱些，在實(shí)際地震資料中不易識別。雖然研究區(qū)北部的互層礫巖的振幅較弱，但其對目的層的振幅屏蔽作用卻強(qiáng)于南部(圖2粉色線內(nèi))，使北部目的層的振幅屬性弱于南部的。連井地震剖面(AB)顯示，研究區(qū)北部目的層的地震同相軸的上拉量(速度畸變量)也較大，B14井區(qū)出現(xiàn)假的構(gòu)造高點(diǎn)，與鄰井出現(xiàn)較為嚴(yán)重的蹺蹺板現(xiàn)象(圖1)。

圖1 礫巖分布的連井地震剖面圖Fig.1 Seismic profile of conglomerate distribution

1.1 單層礫巖對速度的影響

基于區(qū)域地質(zhì)、鉆井、測井資料分析，單層礫巖主要分布于研究區(qū)南邊，表現(xiàn)為強(qiáng)地震反射特征。設(shè)計(jì)了館陶組底部的單層礫巖地震地質(zhì)模型(圖2)，開展目的層速度畸變量與礫巖的地震屬性之間的相關(guān)性研究：館陶組底部礫巖的楔狀模型為0～30 m，速度為5 000 m/s，密度為2.55 g/cm3；東營組二段上段泥巖約50 m，速度為2 300 m/s，密度為2.20 g/cm3；東營組主力油層約25 m，速度為2 800 m/s，密度為2.30 g/cm3；取雷克子波作為入射脈沖，根據(jù)實(shí)際地震資料其主頻選取30 Hz。通過波動方程正演計(jì)算，得到理論地震記錄(圖3)。結(jié)果表明，單層礫巖表現(xiàn)為強(qiáng)地震反射特征，與實(shí)際地震資料一致。提取的正演地震記錄的數(shù)據(jù)顯示：隨著礫巖厚度增加，礫巖本身的振幅增強(qiáng)，引起目的層的雙程時間上拉量增大，頻率略變低，即目的層的速度畸變量與上覆礫巖的振幅值呈正相關(guān)、與頻率值呈負(fù)相關(guān) (圖4)。

圖2 館陶組底部礫巖和目的層的最小振幅屬性Fig.2 Minimum amplitude at the bottom of Guantao group and minimum amplitude property of the target layer

圖3 單層礫巖楔形正演模擬結(jié)果Fig.3 Single-layer conglomerate wedge shape forward simulation results

1.2 互層礫巖對速度的影響

同樣，設(shè)計(jì)了館陶組底部互層礫巖的地質(zhì)模型，開展目的層速度畸變量與礫巖的地震屬性之間的研究：館陶組底部三層礫巖的每層厚度分別為10 m、15 m、20 m，速度為5 000 m/s，密度為2.55 g/cm3；夾層砂巖每層厚度為10 m，速度為3 200 m/s，密度為2.40 g/cm3；其他模型參數(shù)與圖1一致。通過正演模擬，得到相應(yīng)的理論地震記錄(圖5)。正演結(jié)果顯示，相同的層數(shù)，累計(jì)厚度越大，引起目的層的雙程時間上拉量越大，其層段內(nèi)振幅值越大、頻率值越低，即目的層的速度畸變量與互層礫巖的振幅值呈正相關(guān)、與頻率值呈負(fù)相關(guān)。

圖4 單層礫巖厚度與三屬性的相對關(guān)系Fig.4 The relationship between the thickness of single-layer conglomerate and the three properties

圖5 互層礫巖的正演模擬結(jié)果Fig.5 Forward simulation results of interbedded conglomerates

2 基于相控的時深轉(zhuǎn)換法

通過礫巖對目的層的速度影響的分析，本文將渤海A油田按地震相類型分為三類：①單層礫巖區(qū)的地震相為強(qiáng)地震反射特征；②互層礫巖區(qū)的地震相為較強(qiáng)地震反射特征；③無礫巖區(qū)的地震相為較弱反射特征(圖6)。

圖6 不同的礫巖結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為不同的地震相Fig.6 Different conglomerate structures appear as different seismic facies

2.1 單層礫巖地震相的速度分析

首先從實(shí)鉆測井資料出發(fā)，統(tǒng)計(jì)研究區(qū)南邊的單層礫巖對目的層造成的速度畸變量，并提取沿館陶組底部較小時窗內(nèi)的多種地震屬性進(jìn)行屬性優(yōu)選，優(yōu)選最大振幅與速度畸變量呈正相關(guān)，頻率類屬性(弧長屬性的倒數(shù))與速度畸變量呈負(fù)相關(guān)。將這兩個自變量與因變量速度進(jìn)行二元線性回歸，便能外推預(yù)測目的層的速度橫向分布。

2.2 互層礫巖地震相的速度分析

同理，統(tǒng)計(jì)研究區(qū)北邊互層礫巖對目的層造成的速度畸變量，并提取層段內(nèi)礫巖較大時窗內(nèi)的多種地震屬性進(jìn)行屬性優(yōu)選，優(yōu)選礫巖的振幅標(biāo)準(zhǔn)偏差屬性值與目的層的速度畸變量呈正相關(guān)，頻率類屬性值與目的層的速度畸變量呈負(fù)相關(guān)。將這兩個自變量與因變量速度進(jìn)行二元線性回歸，便能外推預(yù)測目的層的速度橫向分布。

無礫巖區(qū)按照時深關(guān)系的擬合公式計(jì)算目的層的速度。

將以上三部分的速度橫向變化進(jìn)行邏輯拼接，便得全區(qū)的速度橫向變化。

3 應(yīng)用效果

基于相控的速度橫向變化圖與基于變差函數(shù)的插值方法相比，明顯更具有地質(zhì)意義，尤其是粉色線內(nèi)區(qū)域(圖7)。傳統(tǒng)的速度克里金插值法將油田邊部無井區(qū)域的速度插值過大(圖8)；而新方法是基于礫巖發(fā)育的地質(zhì)規(guī)律進(jìn)行插值，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行時深轉(zhuǎn)換(稱為基于相控的時深轉(zhuǎn)換法)，能得到準(zhǔn)確的深度域構(gòu)造圖(圖9)。

圖7 傳統(tǒng)插值法(a)與基于相控插值法(b)對比Fig.7 Comparison of traditional interpolation (a) and interpolation based on phased (b)

圖8 傳統(tǒng)時深轉(zhuǎn)換法繪制的深度域構(gòu)造圖Fig.8 Depth domain structure diagram drawn by traditional time-depth conversion method

根據(jù)新的構(gòu)造圖在油田邊部實(shí)施3口綜合調(diào)整井，對這3口井的驗(yàn)證進(jìn)一步證實(shí)基于相控的時深轉(zhuǎn)換法的準(zhǔn)確度高。通過對比，傳統(tǒng)的時深轉(zhuǎn)換法將油田邊部的構(gòu)造深度整體校正過大，使深度變深12 m以上，深度誤差值最高達(dá)20 m。新方法是基于礫巖發(fā)育的地質(zhì)規(guī)律進(jìn)行校正(圖9)，其誤差值能控制在5 m以內(nèi)(表1)，值得在渤海其他油田推廣借鑒?；谙嗫氐臅r深轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用能準(zhǔn)確落實(shí)油田邊部潛力，相比傳統(tǒng)方法計(jì)算的儲層平面含油面積增加，儲量增加近400×104m3。

圖9 基于相控法繪制的深度域構(gòu)造圖Fig.9 Depth domain structure diagram based on phase-controlled method

表1 新老方法的深度預(yù)測誤差對比Table 1 Comparison of depth prediction errors between old and new methods

4 結(jié)論

在渤海A油田的目的層尋找不到速度畸變量與其地震屬性之間的線性規(guī)律，那么就應(yīng)該把眼界放寬，尋找上覆地層是否存在特殊巖性，并深入分析特殊巖性的地質(zhì)特征，包括厚度和地層組合，然后以不同地震相為邊界，分別統(tǒng)計(jì)其地震屬性與測井速度的相關(guān)性。最后通過基于相控的時深轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用得到如下成果：

(1)使老油田目的層頂面的深度預(yù)測精度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的時深轉(zhuǎn)換法，儲層頂深度的平均誤差由傳統(tǒng)方法的20 m以內(nèi)提高到5 m以內(nèi)。

(2)使老油田邊部的含油面積變大，儲量增加約400×104m3。

(3)高效準(zhǔn)確地進(jìn)行老油田邊部的潛力挖掘，成功指導(dǎo)了10余口調(diào)整井的順利實(shí)施。

該方法在存在特殊巖性的復(fù)雜油田具有較高的推廣價值。