侯東梅，郭敬民，全洪慧，張墨，張文童

中海石油(中國)有限公司天津分公司, 天津 300452

0 引言

C油田是海上開發(fā)的億噸級油田群中主力油田之一，目前整體進入特高含水階段，水淹現(xiàn)象較為普遍，由于辮狀河儲層砂體結(jié)構(gòu)復雜，橫向變化快，油田的穩(wěn)產(chǎn)、上產(chǎn)迫切需要開展對儲層的構(gòu)型精細表征[1]，以確定地下不同級次儲層單元的形態(tài)、規(guī)模及疊置關(guān)系[2]。在海上油田水平井開發(fā)模式下，水平井橫向信息豐富的優(yōu)勢有助于確定小規(guī)模構(gòu)型單元和構(gòu)型界面[3]，但是由于研究區(qū)井距較大(＞300 m)且水平段長度有限(300～500 m)，對不同級次儲層構(gòu)型單元的規(guī)模及空間展布的確定依然存在較大挑戰(zhàn)。三維地震分頻RGB融合作為近十多年來地震沉積學理論的長足發(fā)展之一[4-5]，地震分頻技術(shù)能夠有效識別儲集層時間厚度的變化，應(yīng)用不同頻帶的地震體分辨不同厚度儲層，確定儲集體邊界[6]，RGB融合技術(shù)可以清晰刻畫其內(nèi)部細微結(jié)構(gòu)，具有特征明顯、細節(jié)豐富和高信息量的特點[7-8]，在井控程度不高的稀井網(wǎng)復雜相帶構(gòu)型解剖中具有無可比擬的優(yōu)勢。前人采用該項技術(shù)多是預測“泥包砂”型的曲流河沉積砂體和分流河道型三角洲砂體，本次研究聚焦于富砂型的辮狀河沉積，綜合利用巖心、測井、地震等資料，基于分頻RGB融合技術(shù)開展地下儲層構(gòu)型解剖，結(jié)合水平井信息，驗證和標定分頻RGB融合結(jié)果，同時約束落淤層等小尺度的沉積類型，豐富了構(gòu)型單元的研究尺度，較大程度地降低了儲層構(gòu)型單元井間對比預測與定量表征的不確定性，該項技術(shù)在C油田綜合調(diào)整階段得到有效應(yīng)用，降低了辮狀河油藏調(diào)整井的部署風險，同時對地震資料豐富的海上稀井網(wǎng)條件下油田儲層構(gòu)型單元空間展布研究具有一定的借鑒意義。

1 研究區(qū)概況

C油田位于渤海灣盆地埕寧隆起區(qū)沙壘田凸起東塊的中部(圖1a,1b)，是在古元古界混合花崗巖基底隆起背景上發(fā)育的低幅度披覆斷裂背斜[9]。鉆井揭示沙壘田凸起披覆沉積了新近系和古近系，該凸起在古近系晚期結(jié)束了自古生代以來的繼承性抬升，開始在凸起邊緣接受東營組三角洲相沉積，至新近系凸起整體沉降，大面積接受館陶組辮狀河和明化鎮(zhèn)組曲流河沉積[10]。其中館陶組Ⅲ油組發(fā)育近120 m厚的辮狀河砂體，構(gòu)造高部位發(fā)育平均厚度19 m的油層，為強底水稀油油藏，儲層平均孔隙度26.3%，平均滲透率1600 mD，屬于高孔高滲儲層。C油田是中外多方合作開發(fā)的大型億噸級油田群中的主力油田之一，也是渤海海域首次全部采用水平井開發(fā)(圖1c)且以單個油藏作為開發(fā)層系的油田[11]，經(jīng)過多年的開發(fā)，目前已進入高含水、高采出程度階段[12]，面臨著水淹程度加劇、產(chǎn)量遞減快、剩余油預測難度大等一系列問題，為降低油田綜合調(diào)整方案的井位部署風險，明確儲層砂體的空間分布特征及其規(guī)模，對儲層構(gòu)型的精細解剖有了更高的要求。

圖1 C油田構(gòu)造位置及井位分布圖Fig. 1 Structural location and well location distribution of C oilfield

目前館陶組Ⅲ油組共鉆井44口，含水平井29口，油田測井豐富，包含自然伽馬、電阻率、聲波、中子、密度等常規(guī)測井項目，高分辨三維地震資料覆蓋整個研究區(qū)，信噪比0.96，面元25×12.5 m，采樣間隔2 ms，頻寬10～100 Hz，主頻55 Hz，以3000 m/s的速度計算，縱向分辨率大約為13 m，滿足館陶組Ⅲ油組的儲層預測基礎(chǔ)。

2 辮狀河儲層沉積特征及構(gòu)型單元劃分

儲層構(gòu)型是指不同級次儲層構(gòu)型單元的形態(tài)、規(guī)模、方向及其疊置關(guān)系，儲層構(gòu)型要素為沉積體的基本構(gòu)成單元，不同構(gòu)型單元具有獨特的成因機制[13]。應(yīng)用巖心觀察與已有鉆井的測井相分析，參考Miall(1985)構(gòu)型分級，C油田館陶組Ⅲ油組為一套辮狀河沉積，四級儲層構(gòu)型單元主要包括兩種，即心灘和辮狀河道儲層構(gòu)型單元。

2.1 心灘

當河水流速降低，沉積物在河床底部堆積逐漸形成心灘，在洪水期間沉積物垂向加積，心灘規(guī)模不斷增大，是辮狀河儲層中最主要的構(gòu)型單元。館陶組Ⅲ油組心灘單層砂體厚度較大(6～15 m)，以灰色中粗砂巖為主，底部一般含細礫(圖2a)，心灘塊狀構(gòu)造、波狀交錯層理(圖2b)和槽狀交錯層理(圖2c)發(fā)育，垂向上表現(xiàn)為正韻律和均質(zhì)韻律；測井曲線呈高幅箱形，底部突變，反映強水動力條件的沉積特征，整體物性較好。

圖2 C油田辮狀河四級構(gòu)型單元巖心相特征Fig. 2 Core characteristics of braided river level 4 architecture units in C oilfield

(a) 心灘構(gòu)型單元，底部礫巖，礫石直徑最大10 cm，C4井，1424.55～1424.75 m；

(b) 心灘構(gòu)型單元，灰白色中砂巖，波狀交錯層理，C4井，1418.85～1419.05 m；

(c) 心灘構(gòu)型單元，灰色粗砂巖，槽狀交錯層理，C4井，1415.32～1415.52 m；

(d) 辮狀河道構(gòu)型單元，底部含礫粗砂巖，C4井，1371.73～1371.93 m；

(e) 辮狀河道構(gòu)型單元，灰色粗砂巖，平行層理，C4井，1367.28～1367.48 m；

(f) 辮狀河道構(gòu)型單元，軟沉積物變形構(gòu)造，C4井，1364.85～1364.05 m。

2.2 辮狀河道

辮狀河道是砂礫質(zhì)辮狀河中的主要構(gòu)型單元之一，以灰白色粗砂巖和中砂巖為主，粒度較心灘明顯變細，砂體厚度3～5 m，底部界面不平整，為沖刷界面，發(fā)育分選較差的底礫巖(圖2d)，見平行層理(圖2e、槽狀及板狀交錯層理，發(fā)育軟沉積物變形構(gòu)造（圖2f)，具有典型的河流相自下而上變細的正韻律特征，頂部為泥巖段，代表了河道發(fā)育的一個完整周期。測井曲線呈典型鐘形的正序列結(jié)構(gòu)，反映了水動力逐漸減弱和砂質(zhì)供給物減少的沉積特征，物性較心灘差。

單一的四級構(gòu)型單元垂向組合形成的復合砂體構(gòu)成五級構(gòu)型單元，根據(jù)巖心相及測井響應(yīng)特征，以C4井為例，館陶組Ⅲ油組垂向上可劃分為3個五級構(gòu)型單元，五級構(gòu)型界面(河道充填復合砂體構(gòu)型界面)為辮狀河道頂部泥巖、心灘或辮狀河道底部沖刷面，測井曲線回返較明顯，GR靠近泥巖基線，具有低密度、高中子等特征。河道充填復合砂體五級構(gòu)型單元厚度約18.0～25.0 m，底部為含礫石的粗粒沉積，測井曲線形態(tài)為微齒化較平直的箱狀，內(nèi)部根據(jù)次級的沉積界面多劃分為2期垂向疊置的單一心灘四級構(gòu)型單元，在五級構(gòu)型單元頂部發(fā)育的2期河道四級構(gòu)型單元，巖心揭示垂向為正粒序，厚度分別為3.2 m和4.3 m(圖3)。

圖3 C4取心井館Ⅲ油組儲層構(gòu)型綜合解釋柱狀圖Fig. 3 C4 comprehensive interpretation histogram of reservoir configuration of N1gⅢ oil group in coring well

3 三維地震分頻RGB融合原理

分頻RGB融合是將三維地震進行分頻處理得到的互不重疊的低頻段、中頻段、高頻段地震分頻體以RGB模式混合顯示[14]，包括地震分頻和RGB融合兩大技術(shù)。分頻技術(shù)通過獲取地震道每個采樣點的頻譜圖像，實現(xiàn)從時間和空間變化角度分析砂體的垂向厚度變化規(guī)律及橫向連續(xù)性[15]，進而提高不同類型地質(zhì)體的識別精度，降低超限儲層的多解性。利用RGB混色模式將多個分頻體融合，通過顏色混合效果來突出各分頻體中能量具有近似特征的區(qū)域，進而有效提高單一頻率成分對目標的分辨效果[16]。

3.1 頻譜分解原理

頻譜分解技術(shù)是利用數(shù)學變換將地震信號從時間域轉(zhuǎn)換到頻率域，在頻率域內(nèi)對儲層進行刻畫避免了時間域內(nèi)不同頻率的相互干擾，對厚層砂巖及薄儲層都有很好的識別能力。短時窗傅立葉變換法(STFT)、連續(xù)小波變換(CWT)和S變換(ST)是目前常用的分頻技術(shù)方法。S變換是STFT變換與CWT變換的結(jié)合，通過S轉(zhuǎn)換可以同時從時域以及頻率域觀察一個信號的能量分布與特征，不會丟失任何信息[17-18]，并且S轉(zhuǎn)換方法頻譜分析效率高，對各頻率屬性分析細致，本次地震分頻擬采用該方法。其計算公式為:

式中，S(τ,f)為復合時頻譜，Hz；s(t)為輸入地震道；f為頻率，Hz；t為時間；τ為時間軸上高斯窗口的中心位置，ms。

S變換為線性變換既綜合了短時窗傅里葉變換時頻分辨率高的優(yōu)點，又綜合了小波變換的高分辨率特性，在運算過程中即可調(diào)整垂向時間分辨率也可調(diào)整頻率分辨率。

3.2 RGB融合原理

RGB是最常見的色彩組合模式，三個字母分別代表紅、綠和藍三種成分顏色。每種基色對應(yīng)0～255個等級，任何一種顏色都可以通過基色調(diào)融合生成，融合算法的數(shù)學模型為{(R，G，B)|0≤R≤255，0≤G≤255，0≤B≤255}共 能 定 義 出256×256×256=16 777 216種顏色[19]。

當R=G=B時，產(chǎn)生灰色陰影；當R=G=B=255時，結(jié)果為純白色；當R=G=B=0時，結(jié)果為純黑色。一般情況下，在事先對原始數(shù)據(jù)體進行頻譜分析后，確定原始數(shù)據(jù)體的主頻作為中頻(G)，然后是向低頻部分(R)為低頻信息，向高頻部分(B)為高頻信息。通過融合切片上色標亮度反映巖性變化，色度反映厚度變化，從而達到區(qū)分不同地質(zhì)體的目的。

3個分頻地震體融合的關(guān)鍵是將不同單一頻帶地震體振幅值(Vi，i=1,2,3)通過某種T變換一一映射成IR，IG和IB三種顏色，即：

式中，z代表某單一頻帶地震體振幅值的空間位置；IR，IG和IB值域為0～255。

本文中T變換采用的是一階線性變換[14]，即：

式中，νi為Vi中的一分量值；νmin和νmax分別為Vi分量的最小值和最大值。

RGB融合技術(shù)能更直觀突出儲層內(nèi)部的細微結(jié)構(gòu)，尤其是提高了復雜相帶中薄互層解釋的精度，并逐漸成為高精度儲層描述的有效手段[20]。

3.3 分頻RGB效果分析

根據(jù)研究區(qū)中辮狀河單個砂體的厚度分布規(guī)律(3～50 m)，選取合適的地震分頻頻率，高頻地震數(shù)據(jù)用來刻畫薄層砂巖，低頻地震數(shù)據(jù)適用于厚層砂巖[21]，本次研究中首先對原始地震數(shù)據(jù)進行-90°相移處理，建立地震同相軸和沉積體之間的對應(yīng)關(guān)系，直觀展現(xiàn)調(diào)諧范圍內(nèi)的儲層厚度變化特征及內(nèi)部結(jié)構(gòu)(圖4a)，其中經(jīng)過45 Hz分頻處理后剖面與全頻地震剖面相比，同相軸連續(xù)性增強，垂向分辨率有所提高，對中等厚度砂巖有較好的響應(yīng)(圖4b)。通過原始地震資料的主頻和頻寬優(yōu)先確定中等頻帶(40～50 Hz)，之后分別在10～40 Hz和50～105 Hz范圍內(nèi)確定低頻和高頻的分頻數(shù)據(jù)體，經(jīng)過反復試驗，結(jié)合已鉆井的實測砂體資料，分別選取30 Hz、45 Hz和65 Hz分頻地震數(shù)據(jù)體進行RGB融合，其中紅色、綠色和藍色表示厚層(30～40 m)、中等(20 m)和薄層(＜10 m)，顏色的亮度衡量泥質(zhì)含量高低[5]，結(jié)合圖4c的井震標定結(jié)果，對于定性解釋，RGB融合體的色調(diào)越暗，泥質(zhì)含量越高，明亮的，中等明亮的和暗淡的融合結(jié)果分別表示純砂巖(泥質(zhì)含量小于0.3)、泥質(zhì)砂巖(泥質(zhì)含量介于0.3和0.7之間)和泥巖(泥質(zhì)含量大于0.7)(圖4c)。當融合過程中某些強反射同相軸的中心位置同時保留了純藍色、純綠色、純紅色信息時，即R=G=B=255，三者融合后形成白色，亮度高，代表厚層砂巖沉積中心較為純凈的巖性部分。

圖4 過C1～ C8井-90°相移地震、45 Hz分頻地震剖面和分頻RGB融合處理剖面圖(剖面線見圖1c中AA’)Fig. 4 The profile of well C1～C8 of -90° phase shift seismic and frequency-fused seismic attribute with RGB color-blending(Fig. 1c AA’ for location)

利用研究區(qū)中8口探井資料，提取館Ⅱ～館Ⅳ油組內(nèi)單個砂體厚度，準確井震標定后在分頻RGB融合體上統(tǒng)計與井上單個砂體對應(yīng)的明亮和中等明亮顏色的時間厚度，結(jié)果表明探井實測砂體厚度與地震預測厚度二者具有很強的相關(guān)性(圖5)。65 Hz的高頻率和30 Hz的低頻率分別對應(yīng)的調(diào)諧厚度是7 m和37 m，在該調(diào)諧厚度范圍之間，其相關(guān)系數(shù)達到0.75。超出7～37 m的有效識別范圍時，二者相關(guān)關(guān)系變差，但總體正相關(guān)趨勢仍然存在。

圖5 探井實測砂體厚度與地震預測厚度的相關(guān)關(guān)系Fig. 5 Correlation between measured sand body thickness of exploration well and seismic predicted thickness

在對館Ⅲ油組頂精細地震解釋基礎(chǔ)上，對分頻RGB融合數(shù)據(jù)進行地層切片分析平面融合效果，在30 Hz、45 Hz和65 Hz這個頻帶組合模式下，工區(qū)范圍內(nèi)南北2條呈亮紅色的復合砂體帶清晰可見，色彩突出，表明厚砂體較為發(fā)育，其中南側(cè)復合砂體帶也是水平井布井的集中區(qū)，從實鉆井揭示來看，砂體發(fā)育程度較高，平均鉆遇率達到80%以上，局部的泥巖與暗色調(diào)對應(yīng)性較為一致(圖6)，分頻RGB融合結(jié)果預測的砂泥巖分布規(guī)律及砂體邊界與實鉆井相比二者較為一致，其中在C4-W2井連井剖面上，W2水平段主體位于C4井揭示的海拔-1350 m處的厚層心灘砂體，在分頻RGB融合切片上表現(xiàn)為亮紅色，井震匹配關(guān)系較好(圖7)。根據(jù)此融合結(jié)果，可進一步對平面構(gòu)型進行刻畫。

圖6 館Ⅲ油組30 Hz、45 Hz和65 Hz分頻地震體的RGB融合效果Fig. 6 Frequency-fused seismic attribute of 30 Hz, 45 Hz and 65 Hz frequency divided seismic in N1gⅢ oil group

圖7 館Ⅲ油組過C4-W2井連井剖面Fig. 7 Cross section of connecting well C4-W2 of N1gⅢ oil group

4 分頻RGB融合和水平井聯(lián)合約束的辮狀河儲層構(gòu)型解剖

4.1 水平井構(gòu)型精細解剖

水平井由于橫向延伸距離長，往往鉆遇多個構(gòu)型單元，據(jù)此可以利用水平井豐富的橫向信息，定位構(gòu)型單元邊界。W1井水平段主要為心灘沉積，測井曲線更加飽滿，自然伽馬在55～80 gAPI之間，電阻率大于5 Ω，偶有回返代表心灘內(nèi)部落於層沉積；而河道由于粒度偏細，自然伽馬和電阻率曲線明顯異于心灘，在構(gòu)型邊界處自然伽馬曲線和自然電位回返幅度顯著大(圖8)，測井曲線回返部位的長度則指示河道的規(guī)模，規(guī)模較大的可在分頻融合結(jié)果中找到對應(yīng)的顏色響應(yīng)特征。

圖8 水平井W1井心灘構(gòu)型單元識別Fig. 8 Braided bars architecture unit identification of W1 horizontal well

4.2 過水平井RGB分頻融合剖面儲層構(gòu)型單元精細刻畫

在過W1井的地震剖面上，該井水平段主要位于波谷內(nèi)，周圍地震相以中強振幅高頻中等連續(xù)性的平行-亞平行為主，其中辮狀河道地震相與兩側(cè)地震相差別較大，有頂平底凸的形態(tài)(圖9a)。經(jīng)過30 Hz、45 Hz和65 Hz頻帶組合的RGB融合，除了W1井大斜度段的砂泥巖電測揭示與融合效果的吻合度較高外，水平段也具有相似的響應(yīng)特征，在跟部主要呈色彩飽滿的紅色，代表砂體厚度較大的心灘沉積，砂質(zhì)辮狀河道底部略顯暗色調(diào)，頂部強亮色調(diào)，整體與兩側(cè)表現(xiàn)出不連續(xù)的痕跡，向趾部鉆遇大段泥巖(108 m)，融合顏色轉(zhuǎn)變?yōu)榈G色和藍色，表明儲層發(fā)育程度有變差的趨勢(圖9b)。在過C1～W1井剖面上，主要劃分為5個四級構(gòu)型單元，側(cè)向上表現(xiàn)為心灘-辮狀河道-心灘拼接樣式(圖9c)，W1井鉆遇的心灘主要以紅綠色調(diào)為主，其中靠近趾部的泥巖段在RGB融合剖面中對應(yīng)藍色調(diào)，為泥質(zhì)河道沉積。結(jié)合探井及水平井實鉆信息，根據(jù)辮狀河沉積模式，心灘內(nèi)部的落淤層主要在頂部平行分布，與泥質(zhì)河道不同，沖溝對心灘的切割程度僅限于心灘中上部，但是對儲層的連通性也起到一定控制作用。

圖9 基于水平井信息、-90°相移地震和分頻RGB融合處理的四級構(gòu)型剖面圖(剖面線見圖1c中BB’)Fig. 9 Profile architecture analysis based on horizontal well, -90° phase shift seismic and frequency-fused seismic attribute with RGB color-blending (Fig. 1c BB’ for location)

4.3 基于RGB分頻融合切片儲層構(gòu)型單元平面分布預測

館Ⅲ油組頂部的分頻RGB融合地層切片中亮紅色的區(qū)域代表辮狀河砂體分布的核心區(qū)，砂體厚度大，識別出①～⑥共6條NEE-SWW向分布的主體復合砂體帶，解釋為五級構(gòu)型單元，其邊界清晰，向外側(cè)突變?yōu)榘稻G色和藍色，其中②號復合砂體帶寬度約1500 m，⑤號復合砂體帶規(guī)模最大，寬度可達3000 m，也是布井的主體區(qū)(圖10a)。

圖10 館Ⅲ油組水平井和分頻RGB融合聯(lián)合約束的辮狀河儲層構(gòu)型平面分布圖Fig. 10 Planar architecture analysis of braided river reservoir constrained by horizontal well and frequency-fused seismic attribute of N1gⅢ oil group

結(jié)合水平井構(gòu)型邊界探測結(jié)果，參考現(xiàn)代辮狀河“寬壩窄河”的沉積樣式，以五級構(gòu)型單元內(nèi)部RGB分頻融合切片上線狀暗色響應(yīng)作為次一級構(gòu)型單元邊界，分別對①～⑥五級構(gòu)型單元復合砂體進行四級構(gòu)型單元劃分，其中⑤號復合心灘五級構(gòu)型單元進一步劃分出8個單一心灘四級構(gòu)型單元，呈NEESWW向分布，寬度在1500～2000 m之間，長度在2000～3500 m之間，平面上辮狀河道四級構(gòu)型單元呈“窄條帶狀”環(huán)繞心灘，寬度在100～300 m之間，在分頻RGB融合切片中紅色高亮度區(qū)域中，發(fā)育高泥質(zhì)含量的暗色線條狀響應(yīng)區(qū)域，結(jié)合水平井實鉆儲層和泥巖分布特征，在辮狀河沉積模式的約束下刻畫心灘四級構(gòu)型內(nèi)部的沖溝和泥質(zhì)河道，平面上呈平行、“人”字或“X”形排列，寬度在20～100 m之間，在心灘內(nèi)部起到一定的滲流屏障作用，使得心灘內(nèi)部連通性復雜化(圖10b)。

基于分頻RGB融合和水平井信息的辮狀河儲層構(gòu)型單元刻畫，克服了單一頻帶和單一色彩顯示沉積特征信息不足的缺點，提高了提取地質(zhì)體和探測邊界的能力，對于超限儲層的預測具有一定優(yōu)勢，系統(tǒng)將巖性-厚度-構(gòu)型的關(guān)系耦合起來，在C油田綜合調(diào)整階段得到有效應(yīng)用，部署27口井全部投產(chǎn)后，單井平均產(chǎn)能達110方/天，預測該底水油藏采收率達49.6%，為相似油田的開發(fā)提供了寶貴經(jīng)驗。

5 結(jié)論

(1) C油田館陶組Ⅲ油組屬辮狀河沉積，主要發(fā)育心灘和辮狀河道兩種類型四級構(gòu)型單元，其中心灘以中粗粒砂巖為主，單層厚度大，發(fā)育波狀、槽狀等多種類型交錯層理，整體物性較好，是研究區(qū)主要發(fā)育的儲層構(gòu)型單元。

(2) 對C油田三維地震資料進行了分頻處理，優(yōu)選的30 Hz、45 Hz和65 Hz三套分頻地震體進行RGB融合，能直觀突出不同構(gòu)型單元厚度的變化規(guī)律的邊界響應(yīng)特征，在分頻RGB融合對砂體厚度有效識別范圍內(nèi)，井上實鉆與融合體反映的砂體厚度具有較好的正相關(guān)性，從而建立分頻RGB融合技術(shù)與砂體分布規(guī)律的合理相關(guān)關(guān)系。

(3) 在水平井信息和分頻RGB融合技術(shù)的聯(lián)合約束下，刻畫出辮狀河道四級構(gòu)型單元呈窄條帶狀將心灘分割，單一心灘四級構(gòu)型單元平面上呈NEE-SWW向分布，寬1500～2000 m，長2000～3500 m，內(nèi)部發(fā)育平行、“人”字或“X”形排列的沖溝。分頻RGB融合技術(shù)與水平井信息相結(jié)合的儲層構(gòu)型單元精細表征，較為清晰揭示了不同構(gòu)型單元的連通關(guān)系以及構(gòu)型單元之間滲流屏障的分布規(guī)律，為油田綜合調(diào)整方案的優(yōu)化提供了直接的地質(zhì)依據(jù)。