韓雙

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

0 引言

地震屬性是指經(jīng)數(shù)學(xué)變換得到的有關(guān)地震波的幾何形態(tài)、運動學(xué)特征、動力學(xué)特征和統(tǒng)計特征，也是各種地層信息、地質(zhì)現(xiàn)象在地震資料中的響應(yīng)[1]。儲層的巖性構(gòu)成不同，地震記錄上的響應(yīng)特征也不一樣，故地震屬性分析技術(shù)可以用來預(yù)測儲層，且已經(jīng)逐漸成為油氣藏地球物理的核心技術(shù)。一種地震屬性可能只對一些地質(zhì)特征敏感，而一種地質(zhì)特征可能在多個地震屬性上都有反映，因此預(yù)測儲層時，多種屬性可以解決單一地震屬性在精度和多解性上的問題[2]。地震多屬性分析首次由Justice et al.[3]提出，通過多種單一屬性及其數(shù)學(xué)關(guān)系的分析，達(dá)到研究儲層物性、含油氣性的目的。目前，地震多屬性技術(shù)在礫巖、砂巖和碳酸鹽巖儲層中均得到了較好的應(yīng)用[4]。筆者在徐家圍子斷陷徐西地區(qū)屬性分析時，結(jié)合單井巖性、地震剖面和地震相，提取了多種屬性，并優(yōu)選敏感地震屬性，建立起了該區(qū)域地震屬性與儲層特征的關(guān)系。以能夠全面反映儲層的巖性組合特征為目標(biāo)，找出了反映研究區(qū)有利砂巖發(fā)育區(qū)的地震屬性組合，刻畫出了砂礫巖的有利分布范圍。

1 地質(zhì)概況

徐家圍子斷陷位于松遼盆地北部，構(gòu)造上是由徐西控陷斷層控制的箕狀斷陷盆地，徐家圍子斷陷為陸相火山--沉積巖盆地，具有火山活動與構(gòu)造運動雙重成因機制，徐西地區(qū)營四段在這種構(gòu)造背景下形成了砂礫巖油氣藏，屬于構(gòu)造--巖性油氣藏[5--7]。

營城組以幾百米厚的火山巖為主，根據(jù)地層特征的不同，可以分為營一、二、三、四段。營四段地層是在斷陷末期火山群的古地貌背景上發(fā)育的一套以砂礫巖為主的粗碎屑巖沉積，既是儲層又是下部火山巖儲層的蓋層，是深層天然氣勘探的重要增儲層系之一[8--9]。研究區(qū)位于徐西斷裂西北部(圖1)，該區(qū)營城組發(fā)育營二段和營四段兩套砂礫巖，埋藏淺、效益好。其中營四段發(fā)育大片儲層較好的辮狀河(扇)三角洲相帶，含氣性好，剩余資源潛力大。該區(qū)域砂泥巖組合關(guān)系復(fù)雜，橫向變化快，單一地震屬性不能精細(xì)刻畫地震相的展布，砂體以及有利儲層的分布有待進(jìn)一步落實。

圖1 研究區(qū)位置及構(gòu)造格局Fig.1 Location and tectonic framework of study area

2 營城組井旁地震相分析

徐西地區(qū)營四段構(gòu)造解釋精度低，營二段未開展細(xì)分層研究，不能滿足井位部署需求。為有效指導(dǎo)勘探部署，在營城組以深層連續(xù)小波域自適應(yīng)頻譜拓展、深層高精度速度建場等技術(shù)為依托開展了砂礫巖細(xì)分層精細(xì)構(gòu)造解釋，并進(jìn)行了精細(xì)地震相劃分。得到研究區(qū)內(nèi)35口井的頻率、振幅和相對波阻抗最高--中等--最低值：頻率(18 Hz-35 Hz-50 Hz)，振幅(38 000-50 000-65 000)，相對波阻抗(-3 920-385-3 500)。其中辮狀河(扇)三角洲砂礫巖發(fā)育，地震剖面為弱反射，振幅和頻率均為相對中低值。南部范圍較小的湖相泥巖發(fā)育區(qū)為強振幅、高頻率。這區(qū)別于中淺層砂厚與振幅的一般關(guān)系。例如X8井，營四段鉆遇地層210 m，砂地比高達(dá)92%，因單層砂厚過大或過小，在有限地震分辨能力內(nèi)，未能產(chǎn)生足夠大的反射系數(shù)和較強的反射波，為較弱反射。總結(jié)發(fā)現(xiàn)：研究層段主要有4種巖性組合模式(圖2)。其中，模式1和模式2的區(qū)域為有利砂巖發(fā)育區(qū)。

圖2 單井地震相模式圖Fig.2 Patterns of single well seismic facies

3 基于井震資料的營城組地震屬性分析

3.1 地震屬性優(yōu)選

多位學(xué)者用不同地區(qū)資料建立了地震屬性與砂體發(fā)育的線性或非線性關(guān)系，彭達(dá)等[10]通過巖石物理模型和地震正演模擬方法，研究了敏感地震屬性與砂體速度和砂體累積厚度之間的敏感性關(guān)系。這些研究均證明通過地震屬性預(yù)測砂體發(fā)育區(qū)的思路是可行的。研究區(qū)精細(xì)構(gòu)造解釋得到了營四段細(xì)分層，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了各層的敏感屬性優(yōu)選。

以營四段上半段為例，結(jié)合圖2中4種巖性組合模式及地震相，提取了3類地震屬性切片。

第一類頻率類屬性。如瞬時頻率帶寬、瞬時主頻和瞬時頻率。瞬時帶寬描述波形相對振幅的變化率，低頻寬波形變化率小，故瞬時帶寬小，高頻窄波形則相反。該屬性能指示地層巖性組合關(guān)系的變化。瞬時主頻是瞬時頻率與瞬時帶寬的幾何平均值，可以反映局部巖性或流體變化。瞬時頻率是瞬時相位對時間的函數(shù)，也可反映巖相的粗細(xì)變化。相關(guān)性分析得到瞬時頻率帶寬屬性與井點處砂巖厚度的相關(guān)系數(shù)為-0.62，在屬性類頻率中相關(guān)性較大，可用其描述地震數(shù)據(jù)的頻率變化(圖3a)。

第二類振幅類屬性。能反映儲層流體性質(zhì)、巖性及物性參數(shù)的變化，是目前各類砂體研究最為廣泛的一種技術(shù)手段[11]。如峰值振幅和均方根振幅屬性，均方根振幅是地震波振幅平方的平均值再開平方。由于振幅值在平均前已平方，該屬性對大的振幅值非常敏感，適用于地層的砂泥巖百分比含量分析，也可用于地層巖性相變分析，計算薄砂層厚度，識別亮點、暗點[10]。相關(guān)性分析得到均方根振幅屬性與井點處砂巖厚度相關(guān)系數(shù)為-0.61，在振幅類頻率中相關(guān)性較大，可用來描述地震數(shù)據(jù)的振幅變化(圖3b)。

圖3 頻率帶寬屬性(a)、均方根振幅屬性(b)及相對波阻抗與砂巖厚度關(guān)系圖(c)Fig.3 Relationship of frequency bandwidth(a), RMS amplitude(b)and relative wave impedance and sandstone thickness(c)

第三類阻抗類屬性。目前地震90度相移、測井約束反演在厚度<1/4λ的薄層和>1/2λ的厚層識別上有一定局限性，而譜反演結(jié)合道積分技術(shù)能夠識別出更大厚度范圍內(nèi)的砂體[12]。在原始地震數(shù)據(jù)體上采用深層連續(xù)小波域自適應(yīng)頻譜拓展技術(shù)進(jìn)行拓頻，通過譜反演得到反射系數(shù)剖面，結(jié)合道積分得到相對波阻抗剖面，可以識別1/8～1 λ范圍內(nèi)的砂體[13]。無井約束的譜反演相對波阻抗技術(shù)，提高了深層砂礫巖縱向發(fā)育的地震預(yù)測性。適用于深層構(gòu)造復(fù)雜、相變快、鉆井稀疏的情況，但地震分辨率制約砂組和單砂體的區(qū)分。在本區(qū)相對波阻抗均值可以區(qū)分瞬時帶寬和均方根振幅無法區(qū)分的平原相厚層砂礫巖與前三角洲相厚層泥巖。相對波阻抗值與井點處砂厚的相關(guān)系數(shù)為0.53，線性關(guān)系弱于振幅、頻率類屬性(圖3c)。結(jié)合全區(qū)井的過井剖面可以看出，研究層段的譜反演相對波阻抗高值部分厚層砂巖發(fā)育，低值部分發(fā)育厚層泥巖夾薄層粉砂巖，可用阻抗低值去除砂巖不發(fā)育的區(qū)域。

3.2 單一屬性的提取及對井分析

利用營四段細(xì)分層提取不同屬性地層切片，以營四上半段為例，提取了瞬時頻率帶寬、均方根振幅以及譜反演相對波阻抗切片。35口井中，9口井與瞬時頻率帶寬屬性不符合，井點處砂巖發(fā)育符合率為74.3%(圖4a)；8口井與均方根振幅屬性不符合，符合率為77.1%(圖4b)；7口井與相對波阻抗不符合，符合率為80%(圖4c)。表1為與各屬性不符合的井巖性組合情況。

a.瞬時頻率帶寬屬性； b.均方根振幅屬性；c.相對波阻抗屬性。圖4 研究層段各屬性地層切片F(xiàn)ig.4 Stratigraphic slices of attributes in study area

表1 與屬性不符合的各井研究層段巖性情況表

頻率帶寬高值為砂巖不發(fā)育區(qū)。與研究層段巖性不符合的井有9口，這9口井有兩種情況：一是砂泥巖互層，砂巖含量較多，如X14、X13--2井，由于頻繁互層，地震反射同相軸多，頻率較高；二是砂泥巖互層且含粉砂，砂巖含量較少且單層砂巖厚度較小，屬于砂巖不發(fā)育區(qū)，如C1、F5、X16井，由于薄砂、粉砂巖在地震剖面上反射不明顯，頻率較低。

均方根振幅高值為砂巖不發(fā)育區(qū)。與研究層段巖性不符合的井有8口，分為兩類：一是砂泥巖互層，砂巖含量較多且單層厚度較大，如X13--2、X13井，振幅較高；二是砂泥巖互層，砂巖含量較少且單層厚度較小，泥巖單層較厚，屬于砂巖不發(fā)育區(qū)，如F2、F8井，振幅較低。

波阻抗低值為砂巖不發(fā)育區(qū)。與研究層段巖性不符合的井有7口，分三種情況：一是厚砂巖，如F1、X12井，巖性縱向幾乎無變化，故波阻抗為低值；二是砂泥巖互層，但砂巖含量中等且部分砂巖為粉砂，屬于砂巖不發(fā)育區(qū)，如X20井，但由于砂巖中含粉砂，也含粗礫，縱向上密度變化大，故波阻抗為高值；三是砂泥巖互層，砂巖含量中等但含單層厚度較大的砂巖，屬于砂巖發(fā)育區(qū)，如F2、F6、X21、F8井，波阻抗為低值。

單一地震屬性易受砂泥巖組合形式的影響，識別砂巖發(fā)育區(qū)的精度有限，易產(chǎn)生多解性。故在研究區(qū)砂泥巖組合關(guān)系復(fù)雜、變化快的情形下，多屬性分析是有必要的。

3.3 多屬性的計算及對井分析

第一步，利用瞬時頻率帶寬高值排除厚泥薄砂巖互層發(fā)育的高頻反射區(qū)，與圖2模式3中的高頻弱振幅部分相對應(yīng)。第二步，利用均方根振幅高值進(jìn)一步排除厚泥巖夾薄層粉砂巖發(fā)育區(qū)，與模式4的低頻高振幅部分相對應(yīng)。第三步，利用相對波阻抗低值排除湖相或前三角洲亞相大套泥巖夾薄層粉砂巖中低頻--中弱振幅反射區(qū)，最終把模式3和模式4中剩余的部分也排除掉。得到模式1、模式2中的有利砂巖發(fā)育區(qū)，與35口井點處砂巖發(fā)育符合率達(dá)到85.7%(圖5a)。與孔隙度圖(圖5b)對比，砂巖不發(fā)育區(qū)與孔隙度低的區(qū)域?qū)?yīng)，同時與地質(zhì)人員對該區(qū)域的宏觀沉積相認(rèn)識相符，圖5a中天藍(lán)背景色代表砂巖不發(fā)育區(qū)，與湖相和部分辮(扇)三角洲前緣相分布一致。紅色和黃色區(qū)域砂巖較發(fā)育，正與西南和東北兩側(cè)辮(扇)三角洲平原相和部分辮(扇)三角洲前緣相的分布一致。

以X20井和X2井為例，X20井在研究層段是厚泥夾薄砂的巖性組合，單層砂巖最大厚度為4 m，砂巖總厚度28.4 m，目標(biāo)層段厚度51.9 m，X20井在該層段砂巖不發(fā)育。如圖5所示，X20井在瞬時頻率帶寬高值區(qū)，均方根振幅中等值區(qū)，相對波阻抗高值區(qū)。只有瞬時頻率帶寬屬性和砂巖發(fā)育情況相吻合，第一步就被排除在砂巖發(fā)育區(qū)之外。X2井在研究層段是厚泥與薄砂以及薄層粉砂巖的巖性組合，砂巖單層最大厚度為6 m，砂巖總厚度為44 m，其中20.88 m為粉砂巖或泥質(zhì)粉砂巖，目標(biāo)層段總厚度為69 m，在該層段砂巖不發(fā)育。X2井在瞬時頻率帶寬中等值區(qū)，均方根振幅中等值區(qū)，相對波阻抗低值區(qū)。只有相對波阻抗值和砂巖發(fā)育情況相吻合，在第三步被排除在砂巖發(fā)育區(qū)之外。

4 結(jié)論

(1)通過井震分析，得到了徐家圍子斷陷徐西地區(qū)營四段的4種巖性組合模式：厚砂(砂礫)巖、砂泥互層(砂巖厚度大)、砂泥互層(泥巖厚度大)及厚泥巖夾薄砂巖。

(2)預(yù)測研究區(qū)砂礫巖累積厚度的敏感屬性有瞬時頻率帶寬、均方根振幅以及相對波阻抗，這3種屬性能夠全面描述該區(qū)4種砂巖組合模式。由于地震資料的品質(zhì)差異和砂巖在儲層中縱向分布位置以及單砂體組合模式的區(qū)別，不同區(qū)塊適用不同的敏感屬性。

(3)單一屬性在預(yù)測砂巖發(fā)育狀況時存在多解性和不確定性，通過優(yōu)選多種屬性以及地層切片間的運算來雕刻屬性，能夠識別出砂巖發(fā)育區(qū)。為下一步尋找甜點，準(zhǔn)確刻畫沉積相提供了重要依據(jù)。