李令喜 ，蘇云 ，唐娟 ，肖曾金 ，劉欣欣 ，馬識(shí)途 ，竇安迪

（1.中國(guó)石化中原油田分公司油氣勘探管理部，河南 濮陽(yáng) 457001；2.中國(guó)石化中原油田分公司物探研究院，河南 濮陽(yáng) 457001）

0 引言

我國(guó)東部成熟探區(qū)經(jīng)過(guò)幾十年的勘探開(kāi)發(fā)，目標(biāo)儲(chǔ)層已由地震可追蹤的大型砂體轉(zhuǎn)變?yōu)樾⌒蜕绑w［1］。東濮凹陷作為我國(guó)東部典型的陸相鹽湖斷陷盆地，砂泥巖薄互層是常見(jiàn)的沉積疊加樣式，且東濮古近系地層具有多物源、近物源、沉積體系類(lèi)型多等特點(diǎn)，這也造成了巖性橫向變化快；因此，垂向上如何識(shí)別更小的砂體，橫向上如何提高砂體邊界刻畫(huà)，成為目前地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)所面臨的難題。

薄儲(chǔ)層識(shí)別依然是地震資料垂向絕對(duì)分辨率的問(wèn)題［2-4］，理論上，地震剖面上僅能識(shí)別厚度大于1/4波長(zhǎng)的儲(chǔ)集體。針對(duì)砂泥巖薄互層韻律結(jié)構(gòu)儲(chǔ)層的地震描述始于20世紀(jì)80年代。國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者研究結(jié)果表明，通過(guò)相應(yīng)的技術(shù)手段，縱向上對(duì)薄層的識(shí)別可以突破傳統(tǒng)的地震分辨率的極限［5-7］。 例如，Zeng 等［8-9］針對(duì)小于調(diào)諧厚度的薄砂層，運(yùn)用90°相位雷克子波合成的波形具有對(duì)稱(chēng)性，刻畫(huà)了儲(chǔ)層分布特征；顧雯等［10］利用地震波形指示反演技術(shù)，獲得了高分辨率的反演剖面，縱向上能識(shí)別2 m以上的薄層。國(guó)內(nèi)外這些研究成果為薄互層砂體垂向上識(shí)別提供了重要的借鑒意義，但專(zhuān)門(mén)針對(duì)巖性橫向變化快、砂體邊界刻畫(huà)不清等問(wèn)題的研究仍然很少。

本文以東濮凹陷西南洼地區(qū)沙二下儲(chǔ)層為研究對(duì)象，針對(duì)砂泥巖薄互層特征，應(yīng)用相控地震反演與坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)2項(xiàng)技術(shù)，解決了砂泥巖薄互層砂體邊界刻畫(huà)與砂體縱向定量預(yù)測(cè)2個(gè)難題，為我國(guó)東部其他區(qū)域砂泥巖薄互層地震預(yù)測(cè)提供了借鑒。

1 地質(zhì)概況及地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)難點(diǎn)分析

東濮凹陷西南洼陷帶位于東濮凹陷的西南部，勘探面積約1 000 km2，洼陷主要包含趙莊-南湖構(gòu)造、南何家構(gòu)造、林寨構(gòu)造及方里集構(gòu)造。目前已發(fā)現(xiàn)了沙二、沙三段2套主要含油氣層系，累計(jì)探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量 66.19×104t，天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量 3.99×108m3。

西南洼沙二段總體為淺水三角洲沉積，砂體單層厚度薄，單層厚度小于5 m的砂巖占比為90%以上，平均單層厚度1.7 m，橫向巖性相變快；同時(shí)，該區(qū)域沙二段地層總體埋深過(guò)大，地層成巖程度較高，砂巖與泥巖地球物理參數(shù)差異較小。據(jù)統(tǒng)計(jì)：在埋深3 500 m左右，砂巖密度為2.38～2.69 g/cm3，縱波速度為4 000～5 100 m/s，縱波波阻抗為 9 000～14 000 g/cm3·m/s；泥巖密度為2.42～2.72g/cm3，縱波速度為3 000～4 400 m/s，縱波波阻抗為7 000～12 000 g/cm3·m/s。在埋深相對(duì)較淺的部位，砂巖與泥巖地球物理參數(shù)有較大范圍重疊。

由于該區(qū)域沙二段的地質(zhì)及地球物理特征，利用地震資料開(kāi)展儲(chǔ)層預(yù)測(cè)主要存在的難點(diǎn)有：地層巖性橫向變化快，且地層受復(fù)雜斷裂影響，利用常規(guī)地震屬性與地震反演技術(shù)刻畫(huà)巖性邊界不清晰；砂體單層厚度薄，砂巖與泥巖縱波波阻抗存在較大范圍重疊，利用縱波波阻抗進(jìn)行砂體定量預(yù)測(cè)精度低。

2 儲(chǔ)層地震預(yù)測(cè)方法及應(yīng)用

根據(jù)對(duì)已鉆井砂巖儲(chǔ)層特征、分布特征及儲(chǔ)層地震預(yù)測(cè)難點(diǎn)分析，結(jié)合東濮凹陷西南洼沙二下儲(chǔ)層地質(zhì)特征，針對(duì)砂泥巖薄互層定量刻畫(huà)，制定了砂泥巖薄互層定量預(yù)測(cè)流程（見(jiàn)圖1）。流程關(guān)鍵點(diǎn)為：1）通過(guò)巖性標(biāo)定及統(tǒng)計(jì)分析，明確砂泥巖薄互層地震反射結(jié)構(gòu)特征；2）優(yōu)選敏感性屬性，開(kāi)展多屬性融合地震相刻畫(huà)，明確砂體有利儲(chǔ)集相帶；3）開(kāi)展相控地震反演，過(guò)濾背景干擾，突出目標(biāo)區(qū)塊儲(chǔ)層分布，精細(xì)刻畫(huà)儲(chǔ)層邊界；4）開(kāi)展坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)與疊前反演，定量刻畫(huà)儲(chǔ)層厚度。

圖1 砂泥巖薄互層定量預(yù)測(cè)流程

2.1 巖性精細(xì)標(biāo)定及井震統(tǒng)計(jì)分析

巖性標(biāo)定技術(shù)是綜合應(yīng)用地震、地質(zhì)及測(cè)井資料，將鉆井地質(zhì)分層與地震解釋層位協(xié)調(diào)統(tǒng)一的關(guān)鍵技術(shù)，是連接測(cè)井與地震信息的橋梁［11-17］。其技術(shù)要點(diǎn)為：首先，在聲波測(cè)井曲線(xiàn)環(huán)境校正及測(cè)井曲線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，進(jìn)行大套層位的標(biāo)定；然后，進(jìn)行小層及巖性精細(xì)標(biāo)定（見(jiàn)圖2）。

圖2 東濮凹陷西南洼地區(qū)濮深8井巖性標(biāo)定

由圖2可以看出：沙二下2—5砂組，砂巖累計(jì)厚度分別為 27.7，38.4，33.9，23.7 m， 地震反射特征為振幅能量強(qiáng)，時(shí)頻譜頻帶寬；沙二下1砂組與沙二下6砂組，砂巖累計(jì)厚度分別為6.8，4.8 m，地震反射特征為振幅能量弱，時(shí)頻譜頻帶窄。由單井巖性標(biāo)定總結(jié)出：工區(qū)沙二下儲(chǔ)層，砂巖越發(fā)育，地震振幅越強(qiáng)，頻帶越寬；泥巖發(fā)育，地震振幅弱，頻帶窄。同時(shí)，統(tǒng)計(jì)工區(qū)多口井砂巖累計(jì)厚度與振幅之間的關(guān)系，也證實(shí)砂組內(nèi)砂巖累計(jì)厚度與振幅呈現(xiàn)強(qiáng)正相關(guān)關(guān)系。

2.2 敏感性屬性?xún)?yōu)選及多屬性融合地震相刻畫(huà)

進(jìn)行地震屬性融合之前，需要優(yōu)選出對(duì)地質(zhì)條件最敏感的地震屬性。由巖性標(biāo)定及井震統(tǒng)計(jì)分析中認(rèn)識(shí)到，均方根振幅屬性與頻寬屬性對(duì)砂巖厚度較為敏感。由屬性平面圖可看出（見(jiàn)圖3）：均方根振幅屬性與頻寬屬性可以大致反映儲(chǔ)層的有利區(qū)帶，但巖性邊界刻畫(huà)不夠精細(xì)。由相位屬性平面圖可以看出，相位屬性在巖性的邊界刻畫(huà)上具有一定的優(yōu)勢(shì)。因此，針對(duì)工區(qū)，優(yōu)選出均方根振幅屬性、頻寬屬性及相位屬性等3個(gè)敏感屬性進(jìn)行屬性融合。

指調(diào)度系統(tǒng)在第一時(shí)刻T0對(duì)第二時(shí)刻T1的能量生產(chǎn)及消耗情況做出預(yù)測(cè)，并制定能量分配計(jì)劃；在第二時(shí)刻T1來(lái)臨時(shí)，結(jié)合該時(shí)刻能量的實(shí)際生產(chǎn)及消耗情況，對(duì)各基礎(chǔ)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，以期在第三時(shí)刻T2時(shí)，能夠達(dá)到全局資源最優(yōu)配置，以此類(lèi)推，形成整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)間序列。

圖3 東濮凹陷西南洼地區(qū)沙二下4砂組地震屬性

多屬性融合時(shí)，引入RGB色彩顯示技術(shù)［14］，定義映射函數(shù)對(duì)多屬性融合進(jìn)而形成RGB圖 （見(jiàn)式（1））。通過(guò)三維顏色體，將3種屬性分量映射成一個(gè)輸出值，從而完成多屬性的RGB成圖。

式中：X為屬性數(shù)據(jù)體中位置；IR（X），IG（X），IB（X）分別為紅、綠、藍(lán)顏色歸一化的屬性分量。

依據(jù)RGB屬性融合圖（見(jiàn)圖3d），將沙二下4砂組分為5類(lèi)地震相：強(qiáng)振幅、中高頻、高連續(xù)反射地震相；弱振幅、低頻、高連續(xù)反射地震相；弱振幅、低頻、低連續(xù)反射地震相；中弱振幅、低頻、中低連續(xù)反射地震相；中強(qiáng)振幅、高頻、低連續(xù)反射地震相。其中，砂巖集中發(fā)育區(qū)（三角洲前緣）地震相為強(qiáng)振幅、中高頻、高連續(xù)反射；泥巖發(fā)育區(qū)（深湖—半深湖）地震相為中弱振幅、低頻、高連續(xù)反射。

2.3 相控地震反演技術(shù)及巖性邊界刻畫(huà)

地震反演具有較高縱向分辨率，是砂泥巖薄互層地震識(shí)別核心技術(shù)之一，地震反演技術(shù)關(guān)鍵一環(huán)是低頻模型構(gòu)建。常規(guī)低頻模型構(gòu)建方法是利用測(cè)井曲線(xiàn)（縱波速度、密度、縱波波阻抗等）在層序格架控制下進(jìn)行內(nèi)插外推，但該方法在巖性橫向變化較大區(qū)域存在很大誤差，也會(huì)造成最終反演結(jié)果難以正確反映地質(zhì)沉積規(guī)律、儲(chǔ)層巖性邊界刻畫(huà)不清等問(wèn)題。

研究工區(qū)方4井—濮深8井沙二下5砂組、6砂組地震反射結(jié)構(gòu)為強(qiáng)振幅、中高頻、高連續(xù)反射特征，沉積環(huán)境為水下分流河道，地球物理特征表現(xiàn)為高阻抗特征。方1井沙二下5砂組、6砂組地震反射結(jié)構(gòu)為中強(qiáng)振幅、雜亂反射特征，沉積環(huán)境為濱淺湖，地球物理特征表現(xiàn)為中阻抗特征。

利用測(cè)井曲線(xiàn)進(jìn)行內(nèi)插外推獲得縱波波阻抗模型（見(jiàn)圖4），方4、方1井區(qū)縱波波阻抗差異很小，這與地震反射結(jié)構(gòu)不一致；因此，對(duì)于巖性橫向變化較大的區(qū)域，利用常規(guī)方式建立反演所需的低頻模型就會(huì)給后續(xù)地震反演結(jié)果造成誤差。

圖4 利用常規(guī)測(cè)井插值方法建立低頻縱波波阻抗模型

基于此，在構(gòu)建低頻模型時(shí)，利用多屬性融合刻畫(huà)的地震相邊界為約束，控制井曲線(xiàn)內(nèi)插外推，能較好地保證獲得的低頻縱波波阻抗模型與實(shí)際地震反射結(jié)構(gòu)一致（見(jiàn)圖5），從地質(zhì)成因角度提高低頻模型準(zhǔn)確度。

圖5 利用相控低頻模型建立低頻縱波波阻抗模型

圖6 方里集構(gòu)造沙二下4砂組縱波波阻抗屬性

2.4 坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)技術(shù)及砂體定量預(yù)測(cè)

雖然利用相控地震反演技術(shù)獲得的縱波波阻抗能較清晰地刻畫(huà)砂巖邊界，但巖石物理分析認(rèn)為，研究工區(qū)砂巖與泥巖地球物理參數(shù)存在嚴(yán)重重疊，僅利用縱波波阻抗屬性進(jìn)行砂巖厚度定量預(yù)測(cè)會(huì)存在較大誤差。分析多種巖石物理參數(shù)得出：利用縱波波阻抗（M）與縱橫波速度比（vp/vs）能有效區(qū)分儲(chǔ)層及泥巖（見(jiàn)圖7a）。 vp/vs小于 1.73且M大于 9 500 g/cm3·m/s小于11 500 g/cm3·m/s為砂巖儲(chǔ)層，vp/vs大于 1.73且 M 大于 11 500 g/cm3·m/s為泥巖。

利用縱橫波速度比與縱波波阻抗聯(lián)合定量預(yù)測(cè)砂體厚度，需要?jiǎng)澏ǘ噙呅蝸?lái)確定邊界。為了克服多邊形定界的不精確性，進(jìn)一步提高砂體縱向識(shí)別精度，采用坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)技術(shù)，構(gòu)建新的巖石物理量IMP，VpVs，即新坐標(biāo)系的縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)（見(jiàn)圖7b）。

圖7 參數(shù)分析

新的坐標(biāo)系統(tǒng)構(gòu)建方式為

通過(guò)坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)技術(shù)應(yīng)用，將區(qū)分儲(chǔ)層與泥巖的地球物理參數(shù)簡(jiǎn)化為IMP單個(gè)屬性。當(dāng)IMP大于0時(shí)為儲(chǔ)層，小于0時(shí)為泥巖（見(jiàn)圖7b）。

通過(guò)疊前反演獲得了IMP屬性體。抽井檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，反演數(shù)據(jù)體縱向上與巖性剖面具有較強(qiáng)一致性。同時(shí)對(duì)比利用常規(guī)疊前反演砂體定量預(yù)測(cè)厚度與坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)后厚度發(fā)現(xiàn)（見(jiàn)表1）：利用坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)后的砂體定量預(yù)測(cè)精度得到了大幅提高。疊前反演砂體定量預(yù)測(cè)誤差較大，是利用縱波波阻抗和縱橫波速度比雙參數(shù)定量預(yù)測(cè)砂體時(shí)，多邊形定界不準(zhǔn)確造成的。

表1 方3側(cè)井沙二下2—6砂組砂體厚度預(yù)測(cè)統(tǒng)計(jì)

由砂巖厚度預(yù)測(cè)平面分析得出（見(jiàn)圖8），淺水三角洲水下分流河道砂巖最為發(fā)育。地震預(yù)測(cè)砂巖厚度與井點(diǎn)統(tǒng)計(jì)厚度符合率大于85%。

圖8 基于坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)技術(shù)沙二下4砂組砂巖厚度預(yù)測(cè)

3 結(jié)論

1）RGB多屬性融合技術(shù)能夠充分利用地震屬性中蘊(yùn)含的構(gòu)造和巖性信息，克服單一地震屬性顯示不足和單屬性色彩不能突出區(qū)域異常的缺點(diǎn)，提高了從多屬性提取地質(zhì)體的識(shí)別能力。

2）地震反演過(guò)程中，常規(guī)低頻模型建立一般采用反距離方法，其結(jié)果難以正確反映地質(zhì)沉積規(guī)律和認(rèn)識(shí)。將地震相邊界與地震反射結(jié)構(gòu)信息加入到低頻地質(zhì)模型建立中，可明顯提高初始模型質(zhì)量，進(jìn)而有效提高反演結(jié)果與地質(zhì)認(rèn)識(shí)的一致性，對(duì)巖性邊界的刻畫(huà)作用較為明顯。

3）運(yùn)用坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)技術(shù)，構(gòu)建新的巖石物理參數(shù)，克服了多屬性聯(lián)合分析時(shí)多邊形定界的不精確性，能夠提高砂體縱向識(shí)別精度。