基于優(yōu)勢振幅的儲層預測方法研究及應用

李操 （中石油大慶油田有限責任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712）

眾所周知，地震資料相對于鉆井資料的優(yōu)勢是平面采樣密度大、橫向分辨率高，應用地震資料的橫向分辨率可以提高儲層預測的能力。地震反射振幅是地下儲層信息的重要反映，根據(jù)地層切片或振幅屬性信息研究儲層橫向變化越來越得到重視，并成為油藏地球物理研究一種重要手段［1～3］。根據(jù)前人研究結果，單一振幅點反射主要受到上下各半個波長的影響，對于薄互層地層來說地震反射記錄實際上是許多薄層界面反射的綜合響應［4］，此時地震反射響應的每個波峰并不都對應一個沉積界面；利用地震屬性分析技術可以在短時窗內(nèi)統(tǒng)計地震樣點規(guī)律，從而反映儲層沉積特征。目前，在大慶長垣油田基于地震振幅切片技術預測窄小河道砂體邊界已見到很多成功的應用實例［5］。但是，由于大慶長垣油田主要目的層為陸相河流三角洲沉積體系，縱向砂泥巖交互分布，橫向相變較快，砂體定量預測難度很大。受地震縱向分辨率的限制，通常地震解釋的層位難以與沉積單元 （厚度在調(diào)諧厚度范圍以內(nèi)）準確對應，因而難以取得高精度的定量預測結果［6］。為此，筆者開展了基于優(yōu)勢振幅的儲層預測方法研究，旨在提高地震振幅與儲層參數(shù)的相關性，奠定地震屬性對儲層定量預測的基礎。

1 基于目標函數(shù)的優(yōu)勢振幅提取方法

按照Widess調(diào)諧原理，當厚度小于1/4波長時，振幅與砂巖厚度呈明顯的正相關，地震資料的分辨率為可分辨的極限地層厚度是主波長的1/4，即調(diào)諧厚度［7，8］。對于薄互層條件下的地震響應，地震反射情況變得復雜，反射振幅與一定范圍內(nèi)的巖性縱向分布結構、深度等因素有關。因此，利用地層切片、等時切片等預測儲層砂巖厚度均有較大誤差。

根據(jù)大慶長垣油田的實際地質(zhì)參數(shù)，采用波動理論方法對薄互層楔形體地質(zhì)模型進行正演模擬的結果表明：在薄互層條件下，地震振幅與砂巖厚度有相關關系，利用振幅變化可以預測砂巖厚度的變化。因此，筆者試圖由井點統(tǒng)計規(guī)律建立地震振幅與砂巖厚度的函數(shù)關系，并以此為目標函數(shù)在小時窗內(nèi)搜索合適的振幅值，提高振幅與砂巖厚度的相關性，達到利用振幅信息進行砂巖定量預測的目的。

基于目標函數(shù)的儲層預測方法是在頂面層位相對準確追蹤的基礎上，對目的層段地震沿層振幅進行分析，建立沿層振幅與儲層砂巖厚度的對應關系 （即目標函數(shù)），在短時窗加密采樣的地震數(shù)據(jù)范圍內(nèi)搜索符合該關系式的振幅值，在合理范圍內(nèi)對地震層位進行微調(diào)，得到符合目標函數(shù)的地震振幅值 （優(yōu)勢振幅），進而通過回歸計算得到研究區(qū)目的層儲層砂巖厚度的預測值。

1.1 地震反射特征分析

大慶長垣油田BB2區(qū)塊薩爾圖油層Ⅲ油層組 （SⅢ）上部屬于大型河流相沉積，儲層橫向變化快，這是利用地震橫向分辨率進行儲層預測提供了地質(zhì)基礎。目的層薩Ⅲ油層組4＋5沉積單元（SⅢ4＋5）地層厚度0～11.4m，砂巖厚度0～10m，砂巖厚度小于1/4地震波長 （研究區(qū)約為15m），理論上符合振幅與砂巖厚度的相關關系。通過所有井的井震聯(lián)合地震地質(zhì)層位的精細標定，SⅢ4＋5砂巖在地震資料中主要對應的是反射波谷，但該反射特征橫向不穩(wěn)定，僅靠地震波組特征難以追蹤。

1.2 沉積單元頂面追蹤

由于地震分辨率的限制，沉積單元頂面沒有固定的反射特征，加上沉積橫向變化對地震反射的影響，地震追蹤沉積單元頂面十分困難。為了確定SⅢ4＋5頂、底面的位置，筆者結合開發(fā)區(qū)密井網(wǎng)的特點，研究了井分層控制上下地震反射層趨勢指導的井震結合層位追蹤方法。具體做法如下：

由于SⅢ的頂面和底面 （即葡萄花油層葡Ⅰ油層組 （PⅠ）頂面）的地震特征較穩(wěn)定，根據(jù)多井精細標定的波組反射特征，在時間域剖面上準確追蹤出SⅢ的頂面和底面的地震反射層。統(tǒng)計研究區(qū)內(nèi)所有井SⅢ的6個沉積單元 （分別是SⅢ1＋2、SⅢ3、SⅢ4＋5、SⅢ6＋7、SⅢ8、SⅢ9＋10）的地層厚度和SⅢ的地層總厚度，根據(jù)下式計算出SⅢ4＋5頂面對應的地震反射層位：

式中：TSⅢ4＋5為時間域SⅢ4＋5頂面反射層位，ms；TSⅢ、TPⅠ為時間域SⅢ、PⅠ頂面反射層位網(wǎng)格，ms；hSⅢ1＋2、hSⅢ3為SⅢ1＋2、SⅢ3的地層厚度，m；hSⅢ為SⅢ的地層總厚度，m；g（x）為井點數(shù)據(jù)平面網(wǎng)格化。

通過式 （1）計算的沉積單元頂面時間域層位，在井點處與地質(zhì)分層符合，在井間具有頂、底面的地震反射層位信息，實現(xiàn)了地震層位與地質(zhì)分層信息的融合。

1.3振幅與砂巖厚度關系建立

利用SⅢ4＋5頂層的反射界面，在小時窗內(nèi)制作多個沿層振幅切片，以研究區(qū)井數(shù)據(jù)生成的砂巖厚度等值圖 （圖1）作為參考標準，對各個振幅切片進行對比分析，優(yōu)選出平面分布規(guī)律最為接近的沿層振幅切片 （圖2）。

圖1 研究區(qū)SⅢ4＋5砂巖厚度等值圖

圖2 研究區(qū)SⅢ4＋5沿層振幅切片

通過井點處的沿層地震振幅與砂巖厚度數(shù)據(jù)的交會分析 （圖3）發(fā)現(xiàn)，交會數(shù)據(jù)呈條帶狀分布，存在正相關關系。由于交會圖中數(shù)據(jù)點比較分散，單一振幅數(shù)據(jù)對應的砂巖厚度值域很寬，利用該關系式直接進行砂巖厚度預測必然會引入很大的誤差。為此，筆者利用沿層切片的地震振幅與砂巖厚度的初始相關關系建立研究區(qū)的目標函數(shù)：

式中：Amp為切片振幅；Hsand為SⅢ4＋5砂巖厚度，m。

以目標函數(shù)為標準，在井點處小時窗 （－2～2ms）范圍內(nèi)搜索與其符合的振幅值 （優(yōu)勢振幅數(shù)據(jù)），并確定該振幅值對應的雙程旅行時及其與原地層切片的地震反射時間差。根據(jù)全區(qū)所有井 （565口，井密度約為80口/km2）優(yōu)勢振幅與原地層切片的地震反射時間差對研究區(qū)SⅢ4＋5地層切片所對應的地震層位進行調(diào)整，得到優(yōu)勢振幅切片 （圖4）。

圖3 研究區(qū)SⅢ4＋5振幅與砂巖厚度交會圖

圖4 研究區(qū)SⅢ4＋5優(yōu)勢振幅切片

對井點處的優(yōu)勢振幅與砂巖厚度進行交會（圖5）分析發(fā)現(xiàn)，二者呈明顯的條帶狀分布，數(shù)據(jù)點集中，正相關關系更加明顯。優(yōu)勢振幅切片 （圖4）與優(yōu)選的沿層振幅切片 （圖2）在能夠反映砂體分布趨勢的主要條帶保持了一致，但在局部細節(jié)發(fā)生了很多改變，與砂體厚度等值圖 （圖1）形態(tài)更加相似。重要的是，優(yōu)勢振幅與砂巖厚度的相關性得到了明顯提高，2種不同的資料在井點處更能反映出一致的地質(zhì)信息，因而利用優(yōu)勢振幅切片開展的儲層平面預測，結果更為可靠。

圖5 SⅢ4＋5優(yōu)勢振幅與砂巖厚度交會圖

2 砂巖厚度預測實例

根據(jù)砂巖厚度與優(yōu)勢振幅的關系，采用一元線性回歸方法，利用優(yōu)勢振幅切片數(shù)據(jù)計算出砂巖厚度預測圖 （圖6）。其與井勾繪的砂巖厚度等值圖 （圖1）趨勢一致，按照厚度絕對誤差小于1m為符合的統(tǒng)計標準，井震匹配符合率為85.5%，預測結果可信度較高。

相對于砂巖厚度等值圖，其在井間具有很多變化，例如工區(qū)中部、西部和東北部均發(fā)現(xiàn)很多條帶狀砂體分布，形態(tài)與窄河道砂體地質(zhì)規(guī)律一致，工區(qū)東部的主河道砂體發(fā)育帶內(nèi)部表現(xiàn)出更多的細節(jié)變化，如河道砂體內(nèi)部的砂體厚薄變遷，局部泥質(zhì)條帶間隔等等。對這些變化點，采用多井、多井組的動靜態(tài)分析和驗證，確定了這些變化是真實、可靠的。這些細節(jié)的變化說明，在密井網(wǎng)開發(fā)區(qū)，主河道帶內(nèi)部仍然存在很多井數(shù)據(jù)無法控制的砂體變化，在井間可能存在寬度小于半個井距的窄河道發(fā)育。以此為基礎，井震結合解剖這些地質(zhì)現(xiàn)象對于油田開發(fā)有著重要意義，為研究區(qū)的挖潛、井位調(diào)整提供了參考依據(jù)，在油田開發(fā)中發(fā)揮了實際作用。

圖6 研究區(qū)SⅢ4＋5砂巖厚度預測圖

3 結論與認識

1）地震切片可以反映砂巖厚度變化的整體規(guī)律，適合研究沉積微相的平面變化，但在井較多的情況下，砂巖厚度與振幅相關性較差，直接建立振幅與砂巖厚度關系難度較大。

2）對于縱向上砂泥巖交互分布的儲層，通過建立基于已知井砂巖厚度與振幅關系，在短時窗內(nèi)調(diào)整拾取層位，可以有效進行井間儲層定量預測。

3）在密井網(wǎng)開發(fā)區(qū)，主河道帶內(nèi)部仍然存在很多井數(shù)據(jù)無法控制的砂體變化，在井間可能存在寬度小于半個井距的窄河道發(fā)育。井震結合解剖這些地質(zhì)現(xiàn)象對于老油田開發(fā)有著重要意義。

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［編輯］ 龔丹