三塘湖盆地侏羅系煤系地層中薄砂層預測方法研究

聶朝強 陳旋 張玉寧 崔娥 劉文輝 田林

1.長江大學石油工程學院;2.中國石油吐哈油田分公司開發(fā)部,新疆 哈密 839009;3.中國石油吐哈油田分公司勘探開發(fā)研究院

三塘湖盆地侏羅系煤系地層中薄砂層預測方法研究

聶朝強1，2陳旋3張玉寧2崔娥3劉文輝3田林3

1.長江大學石油工程學院;2.中國石油吐哈油田分公司開發(fā)部,新疆 哈密 839009;3.中國石油吐哈油田分公司勘探開發(fā)研究院

三塘湖盆地侏羅系西山窯組煤系地層中發(fā)育厚度10～20m的薄砂層，該砂層物性縱、橫向變化快，具有典型的多期河道、多物源沉積特點，其又賦存在厚度15～30m、全區(qū)穩(wěn)定分布的煤系地層下，煤層與砂層之間僅隔不到10米的泥巖，由于煤系地層對地震響應屏蔽作用，大大增加了下伏薄砂層預測難度，加上受地震資料分辨率的限制，利用常規(guī)方法很難將煤層屏蔽下的薄砂層準確的刻畫出來。本文針對馬朗凹陷的地質(zhì)情況，研究形成了一套煤系地層中薄砂層儲層預測技術系列，即儲層精細標定追蹤技術、基于擬聲波構建技術的高精度儲層反演技術、地震敏感屬性分析技術、基于頻譜成像衰減屬性的流體檢測技術。利用該套技術在馬北地區(qū)西山窯組薄砂層預測中取得良好效果。

煤層；薄砂層；預測；標定；擬聲波反演

目前，煤系地層中薄砂層的預測識別一直是儲層準確預測的難題，眾所周知，穩(wěn)定分布的煤系地層對下伏地層的地震響應特征存在一定的屏蔽作用，尤其是薄砂層，在這種屏蔽作用下，薄砂層和煤層往往在半個或不到半個地震波長之中，這無疑給砂層的地震識別帶來了難度。三塘湖盆地西山窯組儲層就是典型的煤系地層中的砂層。

1 煤系地層中薄砂層特點及研究意義

圖1 三塘湖西山窯組下段巖性對比圖

處在產(chǎn)能建設和開發(fā)階段的三塘湖盆地中生界西山窯組油氣藏，由于產(chǎn)層是發(fā)育在煤系地層中、厚度10～20m的薄砂層，該砂層因具有典型的多期河道、多物源沉積特點，物性縱、橫向變化極快，其又賦存在厚度15～30m、全區(qū)穩(wěn)定分布的煤系地層下，煤層與砂層之間僅隔不到0～15米的泥巖（見圖1），由于煤系地層的地震響應屏蔽作用，大大增加了下伏薄砂層預測難度，加上受現(xiàn)有地震資料品質(zhì)的限制，利用常規(guī)方法很難將煤層屏蔽下的薄砂層準確的刻畫出來。很大程度上制約了三塘湖盆地西山窯組層組統(tǒng)一劃分、沉積相縱橫向演變規(guī)律、儲層縱橫向變化特征及控制因素，特別是各油藏區(qū)塊之間，儲層展布關系等的認識研究的進程，嚴重影響了中生界油藏評價及儲量落實工作，對油田開發(fā)及儲量規(guī)劃也產(chǎn)生較大的影響。因此，弄清中生界各層組地層的精細劃分與對比，全凹陷的沉積相縱橫向演變規(guī)律及儲層特征的橫向變化規(guī)律，對中生界油藏的評價及油氣分布規(guī)律等具有重要意義。

2 現(xiàn)有資料的影響

三塘湖盆地用于解決油氣田勘探開發(fā)問題的三維地震資料，主頻為10～30Hz，直接分辨率按λ/4計算能識別的最小儲層厚度為30m（地震波在砂巖儲層中的傳播速度按3600m/s計算），且目的層段頂部的大厚煤層產(chǎn)生的強振幅強連續(xù)發(fā)射對10～20m的薄砂層具有一定的屏蔽作用，利用地震資料難以直接分辨和識別預測，給復雜多變的三塘湖盆地中生界巖性油藏的勘探和評價帶來很大困難。為此，筆者根據(jù)煤層和砂巖的物性參數(shù)差別, 研究形成了擬聲波阻抗反演技術、頻譜成像技術和衰減屬性分析技術相結合的方法對煤層屏蔽下的薄砂層進行了預測，對細化沉積特征研究、描述砂體平面展布、形成有效預測技術具有重要意義，也可為今后的勘探開發(fā)提供技術借鑒。

3 擬聲波阻抗反演技術

3.1 層位標定

層位標定是地震和測井數(shù)據(jù)的橋梁，是地質(zhì)資料解釋和儲層反演的基礎。在馬北地區(qū)共做了53口井合成記錄（圖2），對煤層與下伏砂層的進行了分析。對于煤層底界，多數(shù)井標定于正相位波峰附近；對于砂巖層頂面，多數(shù)井標定于與煤層反射正相位波峰附近，說明煤層底界與砂層頂界的反射發(fā)生了共振效應；對于砂巖層底界，多數(shù)井則標定于負相位處，但是個別砂層厚度較大的則標定于下一個較弱正相位處。

圖2 湖218井塊合成記錄

從上述的標定可以看出不能通過反射軸來判斷巖性接觸關系及砂層厚度，需要借助精確反演工作確定。

3.2 擬聲波曲線重建

綜合分析馬北地區(qū)鉆測井資料發(fā)現(xiàn)（圖3），煤層在測井響應具有高DT、低GR、低RHOB、高SP，泥巖具有中等DT、中等GR、高RHOB、低SP，砂巖：中等DT、高GR、高RHOB、高SP的特點。自然伽馬、自然電位曲線對地層巖性變化反應比較敏感。為了更好地識別砂巖,把自然伽瑪和自然電位測井曲線統(tǒng)一到同一個模型上，轉(zhuǎn)換成具有聲波量綱的擬聲波曲線，重建主要利用擬合法，將聲波曲線的低頻信息和自然咖瑪?shù)绕渌€的高頻信息“重組”到一起，合成的擬聲波曲線，實現(xiàn)各種信息的有機融合和有效控制，它既能反映地層速度和波阻抗的變化，又能反映地層巖性細微差別。

圖3 湖212井擬聲波曲線重構曲線

3.3 擬聲波阻抗建模和反演

原始地震資料為2ms采樣的疊后純波地震資料，為了提高地震資料與測井資料的匹配度，充分利用測井資料在縱向上的高分辨率的細微變化來建模和反演，提高波阻抗反演結果在縱向上的分辨能力，最后采用縱向分辨能力高的采樣建立擬聲波阻抗模型。

在建模過程中，采用信息融合技術把地質(zhì)、測井、地震等多種地學信息統(tǒng)一到同一模型上，實現(xiàn)各類信息在模型空間的有機融合，來提高反演的信息使用量、信息匹配精度和反演結果的置信度。

在反演過程中，通過復雜構造框架和多種儲層沉積模式的約束，建立了可保留復雜構造和地層沉積學特征的初始地質(zhì)模型，然后采用寬帶約束的全局尋優(yōu)的快速反演算法進行反演，對初始地質(zhì)模型進行反復的迭代修正，得到高分辨率的波阻抗反演結果，在多條連井線擬聲波阻抗反演結果的基礎上，可確定砂泥巖的擬聲波阻抗分界線。圖4展現(xiàn)了西山窯下段砂巖儲層解釋結果的時間厚度平面展布，和西山窯下段砂巖的平面展布特征。

圖4 馬北地區(qū)西山窯組下段砂巖儲層時間厚度平面

4 頻譜成像衰減屬性分析技術

4.1 基本原理

頻譜成像技術完全是利用地震資料，通過小波變換保證了頻譜成像結果的橫向分辨能力。成像的結果就需要通過井旁道的頻譜成像結果來進行對比分析。

衰減屬性分析的主要目的是通過屬性標定將定量的地震衰減屬性轉(zhuǎn)化為儲層特征，理論研究表明，與致密的單相地質(zhì)體相比，當?shù)刭|(zhì)體中含流體如油、氣或水時，會引起地震波能量的衰減；斷層、裂縫等的存在也會引起地震波的散射，造成地震能量的衰減。因此，衰減屬性是指示地震波傳播過程中的衰減快慢的物理量，就是要通過計算出的反映地震波衰減快慢的屬性體來指示油氣存在的可能性和分布范圍。

4.2 衰減屬性分析

由于地震波在地下介質(zhì)內(nèi)的傳播過程中，受到的衰減因素很多，因此，對馬北地區(qū)西山窯下段砂巖儲層含油氣性衰減屬性分析，必須保證相同地質(zhì)背景這一前提條件，即需要利用前面的擬聲波阻抗反演結果對砂巖儲層的解釋結果，分析砂巖儲層內(nèi)的含油氣性特征。圖5為西山窯下段砂巖儲層衰減系數(shù)圖及其在剖面上的表現(xiàn)，在一定程度上間接的反映砂巖體平面上含油氣性的變化特征，其預測結果與實際井上含油性在平面分布特征上，有較好的吻合度，其吻合率可以達到80%以上。

5 地震敏感屬性分析技術

地震屬性包含地質(zhì)相關信息，這些信息能夠被地震屬性精確表現(xiàn)取決于精準的地震地質(zhì)層位。針對各地區(qū)實際情況，采用同地質(zhì)情況相關的敏感屬性篩選的方法：提取砂巖儲層頂?shù)酌嬷g的層間地震屬性，同砂巖厚度反演結果、流體衰減反演結果、地震相屬性和沉積相（微相）進行對比，判斷何種地震屬性和反演結果、地質(zhì)情況于井點處吻合較高，可以認定該地震屬性能夠反映某種地質(zhì)情況。

圖5 馬北地區(qū)西山窯下段砂巖儲層流體衰減剖面

6 結論與認識

通過近年的研究和在馬北地區(qū)應用實踐表明，采用擬聲波構建反演方法預測砂巖分布和厚度，可較好的減少砂巖頂面強阻抗煤層屏蔽作用的影響；頻譜成像技術和多批次反演可有效提高砂巖預測的精度，并較好的解決儲層參數(shù)的定量化預測，利用地震衰減屬性技術進行目的層段油氣檢測與鉆井吻合度高，研究并總結出的這一套煤系地層中薄砂層儲層預測技術系列，可供類似的薄砂層預測中借鑒。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2012.07.008