巖性地貌體預(yù)測湖底扇儲層方法及其在賽漢塔拉凹陷賽東洼槽的應(yīng)用

劉力輝, 王 力, 楊 忠

(成都晶石石油科技有限公司，成都 610041)

巖性地貌體預(yù)測湖底扇儲層方法及其在賽漢塔拉凹陷賽東洼槽的應(yīng)用

劉力輝, 王 力, 楊 忠

(成都晶石石油科技有限公司，成都 610041)

針對塊狀、復(fù)雜巖性區(qū)地震儲層預(yù)測的難題，提出巖性地貌體概念。它是沉積體的巖性和形態(tài)特征的綜合體，也是沉積體和縱橫向反射結(jié)構(gòu)特征對應(yīng)關(guān)系的綜合體，它的類型由地質(zhì)體的沉積相、巖性、成層性和地震縱橫向反射結(jié)構(gòu)綜合劃分。該方法試圖綜合利用地震相、地震地貌及反演等多種信息，采用雙域雙面沉積體邊界解釋技術(shù)，降低復(fù)雜巖性預(yù)測時的多解性。提供巖性地貌體方法的關(guān)鍵技術(shù)及工作流程，并針對巖性復(fù)雜的湖底扇沉積進行了應(yīng)用。研究中優(yōu)選巖性地貌表征屬性，并在平面-剖面相互約束下完成巖性地貌體解釋。這套基于巖性地貌體的相控儲層預(yù)測技術(shù)，對于塊狀、橫向變化快、巖性復(fù)雜的湖底扇儲層預(yù)測效果明顯。

巖性地貌體；雙域雙面解釋；湖底扇; 相控預(yù)測

曾洪流將地震沉積學(xué)定義為通過地震巖性學(xué)、地震地貌學(xué)的綜合分析，研究巖性、沉積成因、沉積體系和盆地充填歷史的學(xué)科[1]。近年來，地震沉積學(xué)在沉積研究中得到了廣泛的應(yīng)用，地層切片技術(shù)已成為地震地貌研究的主要技術(shù)手段[2]，對于其制作、解釋和應(yīng)用條件都有了廣泛的探討。對于地震巖性學(xué)，從狹義上講，曾洪流認(rèn)為其應(yīng)致力于將地震數(shù)據(jù)體轉(zhuǎn)化為測井巖性數(shù)據(jù)體，配合地震地貌進行地震沉積研究，其關(guān)鍵技術(shù)是-90°相位化技術(shù)[3]。筆者也探索了利用疊前AVO屬性[4]及疊前有色反演的彈性阻抗[5]作為地震巖性體來配合地震地貌表征，充實了復(fù)雜巖性地區(qū)的地震巖性學(xué)研究。但目前地震巖性學(xué)的研究內(nèi)涵和關(guān)鍵技術(shù)仍處于探索階段，缺乏統(tǒng)一的概念和標(biāo)準(zhǔn)化研究流程，需要進一步發(fā)展。

從廣義上講，地震巖性學(xué)就是研究如何用地震資料預(yù)測巖性的學(xué)科，分為地質(zhì)和地球物理兩大類方法。在地質(zhì)類方法中，一般都是借助沉積相預(yù)測巖性，如地震地層學(xué)通過地震相轉(zhuǎn)沉積相預(yù)測巖性，地震沉積學(xué)通過地震地貌分析沉積相預(yù)測巖性；地球物理方法是通過反演彈性參數(shù)和巖石物理分析預(yù)測巖性。這些方法在實際應(yīng)用中都存在局限性：(1)地震相分析主要通過時間域反射的外形和結(jié)構(gòu)來分析沉積相預(yù)測巖性，是一種相面法；然而外形和結(jié)構(gòu)難以量化表征，地震相與沉積相的對應(yīng)關(guān)系難以井震標(biāo)定。(2)地震沉積學(xué)強調(diào)在相對地質(zhì)年代域中，用地震地貌對沉積相成像來預(yù)測巖性，實際上是利用了振幅和外形2個參數(shù)；然而振幅反映巖性的能力有限，只在薄層和簡單巖性區(qū)有效。(3)疊后地震反演得到的阻抗可以認(rèn)為是地震振幅的升級應(yīng)用，經(jīng)巖石物理標(biāo)定，可以得到儲層巖性和厚度信息，但也只適用于簡單巖性和巖性阻抗差異大的地區(qū)。

對于塊狀、巖性復(fù)雜地區(qū)(扇體、火成巖、礁灘、砂礫巖體等)，單一方法都難以奏效，生產(chǎn)中需要一種能將地震資料的全信息(外形、結(jié)構(gòu)、振幅)、雙域(時間域、相對地質(zhì)年代域)、雙面(平面、剖面)信息綜合應(yīng)用的技術(shù)，將地震相、地震地貌和反演有機結(jié)合以提高復(fù)雜巖性預(yù)測的精度。

本文以二連盆地賽漢塔拉凹陷賽東洼槽湖底扇沉積為例，詳細闡述了在塊狀復(fù)雜巖性地區(qū)利用地震相、地震地貌及反演聯(lián)合開展地震儲層研究的工作流程。并明確定義了巖性地貌體概念，提出以其為基礎(chǔ)的地震屬性優(yōu)選、標(biāo)定、沉積體雙域雙面聯(lián)合解釋、沉積相分析、巖性預(yù)測和相控儲層預(yù)測工作的關(guān)鍵技術(shù)和流程。

1 巖性地貌體

1.1 巖性地貌體概念

筆者注意到在塊狀介質(zhì)沉積環(huán)境下，某種特定的巖性體在橫向上都有獨特的形態(tài)特征，表現(xiàn)為一定的地震縱橫向反射結(jié)構(gòu)特征。若將沉積體的縱向巖性和橫向形態(tài)綜合考慮，將有利于找出它和地震縱向結(jié)構(gòu)和橫向地震地貌間的內(nèi)在聯(lián)系，有利于沉積體的分類與識別，也有利于地震屬性的表征與解釋。據(jù)此提出巖性地貌體概念：巖性地貌體既指沉積體的巖性和形態(tài)特征，也指它和地震縱橫向的反射結(jié)構(gòu)特征的內(nèi)在聯(lián)系。這里的“地貌”指地震地貌，是沉積體在沉積等時面上的地震影像[6]，即平面形態(tài)特征。在反射特征分析方面，它既考慮地震相(縱向結(jié)構(gòu))，也考慮地震地貌(橫向形態(tài)特征)；在井震標(biāo)定方面，它強調(diào)沉積體的巖性、成層性和反射特征間的成因關(guān)系研究；在沉積體解釋方面，它強調(diào)沉積體時間域和相對地質(zhì)年代域的聯(lián)合解釋。在研究尺度上，巖性地貌體適用于儲層級別中的厚層巖性研究，彌補了地震相方法(適用于體系域級大尺度巖性研究)和地震沉積方法(適用于儲層級別中的薄層巖性研究)之間的空白。

1.2 巖性地貌體的作用

a.指導(dǎo)沉積體分類、地震屬性優(yōu)選和標(biāo)定。根據(jù)巖性地貌體概念，沉積體分類要根據(jù)沉積相、巖性、成層性、地震縱橫向反射特征4個指標(biāo)劃分，這樣有利于不同巖性體的地震識別與解釋，也有利于屬性優(yōu)選和標(biāo)定。地震屬性種類繁多，但能反映沉積體縱向反射結(jié)構(gòu)(平行性、連續(xù)性、外形等)及橫向反射結(jié)構(gòu)(堆狀、席狀、朵狀等)的屬性并不多。目前疊后屬性分析技術(shù)中只有相干、傾角和波形聚類具有一定的結(jié)構(gòu)表征功能[7-8]，適用于簡單巖性區(qū)。在井震標(biāo)定時，常規(guī)屬性分析強調(diào)數(shù)值標(biāo)定，多解性強；巖性地貌體則強調(diào)在數(shù)值標(biāo)定的基礎(chǔ)上，充分施加平面沉積模式對屬性進行模式標(biāo)定，在平面視角下根據(jù)屬性反映的沉積體邊界及地震地貌特征來判定其標(biāo)定的合理性。

b.要求沉積體解釋中將地震地層學(xué)方法和地震沉積學(xué)方法綜合應(yīng)用。對于塊狀介質(zhì)、復(fù)雜巖性區(qū)，沉積體分析及邊界解釋是一個重要工作內(nèi)容。在地震地層學(xué)中人們一般習(xí)慣用時間域剖面信息(相面法)解釋，在地震沉積學(xué)中則強調(diào)用相對地質(zhì)年代域平面屬性解釋。在沉積復(fù)雜區(qū)要求一種雙域、雙面的沉積體分析及沉積相解釋方法。

c.指導(dǎo)屬性和反演的綜合解釋。屬性和反演是地震儲層預(yù)測的兩類主要技術(shù)，但這兩者預(yù)測結(jié)果因方法原理不同，在應(yīng)用中很難交叉驗證和分析對比。從巖性地貌體的角度而言，屬性反映沉積體形狀的能力強，可以用于沉積體巖性邊界解釋；而由振幅反演得到的阻抗，經(jīng)巖石物理標(biāo)定后，數(shù)值反映巖性的能力強，可以用于定量預(yù)測。所以，在巖性復(fù)雜區(qū)，可以用巖性地貌體技術(shù)先得出不同巖性體邊界和沉積相信息，再利用沉積相邊界約束對反演的儲層厚度或物性預(yù)測。

2 工作流程

巖性地貌體分析流程是在地震沉積分析的基礎(chǔ)上繼承和發(fā)展出來的。在長期的地震儲層預(yù)測工作中，筆者總結(jié)了一套適用于塊狀介質(zhì)、復(fù)雜巖性區(qū)的巖性地貌體工作流程：巖性地貌體分類、屬性優(yōu)選和標(biāo)定、雙域雙面巖性地貌體解釋、相控巖石物理分析、相控厚度預(yù)測。以二連盆地賽漢塔拉凹陷賽東洼槽的應(yīng)用為例，將其中一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)分述如下。

2.1 巖性地貌體分類

巖性地貌體分類描述是整個流程實現(xiàn)的基礎(chǔ)。在廣泛的井震剖面對比、地層切片對比的基礎(chǔ)上將沉積體的沉積相、巖性和地震縱橫向反射特征相聯(lián)系，劃分巖性地貌體，建立巖性地貌體分類描述表(表1)。它的關(guān)鍵詞為巖性地貌體、沉積相、垂向巖性組合、橫向成層性、縱向反射結(jié)構(gòu)、橫向反射結(jié)構(gòu)、振幅等。該表也揭示了沉積體與反射特征間的成因關(guān)系，作用類似于反演解釋中的巖石物理模板，是屬性優(yōu)選、標(biāo)定、巖性、沉積相解釋的依據(jù)。

沉積體垂向巖性組合和橫向成層性是沉積體地震反射縱橫向形態(tài)特征的關(guān)鍵影響因素。如湖底扇砂體為垮塌沉積[9]，成層性差，縱向上表現(xiàn)為丘狀外形，橫向上應(yīng)呈現(xiàn)短距離的朵狀反射；湖相沉積為泥巖，成層性好，縱向為平行反射，橫向應(yīng)為廣泛分布的席狀反射；濱淺湖沉積的鈣質(zhì)泥巖，應(yīng)為局限分布的較連續(xù)反射等。

2.2 屬性優(yōu)選及標(biāo)定

根據(jù)巖性地貌分類表，選擇能突出地震縱向結(jié)構(gòu)和橫向形態(tài)的地震屬性來表征巖性地貌體。在塊狀、復(fù)雜巖性區(qū)建議選擇疊前AVO屬性[10]、傾角及波形聚類屬性。對于這些屬性的優(yōu)選，主要通過平面地震地貌檢查進行。

在地震儲層預(yù)測中，井震屬性標(biāo)定往往是一種數(shù)值標(biāo)定，而巖性地貌體的標(biāo)定需要發(fā)展一種模式標(biāo)定方法，即用沉積模式指導(dǎo)地震屬性標(biāo)定。對于振幅類屬性，需要以層為單元，統(tǒng)計時間域的地震屬性值和深度域的井點巖性進行初步的屬性——巖性門檻分析，這是一種時間-深度域井震聯(lián)合分析技術(shù)[11]。在此基礎(chǔ)上進一步調(diào)整屬性色標(biāo)，使它所反映的沉積體形態(tài)邊界更清晰，且沉積體展布關(guān)系和井得出的平面相模式(物源、沉積體的古地理位置等)更加匹配，從而完成模式標(biāo)定。對于波形聚類屬性，在初步聚類分析的基礎(chǔ)上，合并不同的分類，使其分類結(jié)果反映巖性地貌體特征，并和井間沉積模式匹配，如圖1所示。

2.3 雙域雙面巖性地貌體融合解釋

標(biāo)定后的平面屬性一定程度上反映了巖性地貌體的橫向分布特征，但其縱向結(jié)構(gòu)特征和外形仍然未知。對于薄層，因沉積現(xiàn)象在相對地質(zhì)年代域橫向特征最為明顯，所以地震沉積是在相對地質(zhì)年代域的平面上(地震地貌)做沉積解釋，但它無法也無需考慮剖面結(jié)構(gòu)特征。對于塊狀厚層，長期以來地震相解釋只能在時間域采用“相面法”以手工解釋方式在剖面上進行，閉合困難。為此我們開發(fā)了一種巖性地貌體雙域雙面實時交互的融合解釋技術(shù)，先在平面地層切片(相對地質(zhì)年代域)解釋，同時將解釋結(jié)果反投影回時間域剖面，根據(jù)反射結(jié)構(gòu)特征，直接在剖面解釋巖性地貌體范圍，同時修改平面解釋，這是一種時間域剖面約束相對地質(zhì)年代域平面的雙域雙面工作方式(圖2)。解釋的原則是骨架優(yōu)先，即首先選擇特征明顯的巖性地貌體作為骨架開始解釋。

表1 巖性地貌體分類描述Table 1 Classification of lithological geomorphy and their description

圖1 波形聚類巖性地貌標(biāo)定Fig.1 Calibration of waveform cluster of lithological geomorphy(A)標(biāo)定前; (B)標(biāo)定過程; (C)標(biāo)定后

2.4 相控儲層預(yù)測

阻抗反演結(jié)果很大程度上受低頻模型的影響，而低頻模型一般通過井插值得到[12-14]。插值過程一般為層狀、各向同性，在塊狀介質(zhì)區(qū)插值結(jié)果不一定合理。所以相控的一層含義是可用巖性地貌體邊界控制反演建模插值[15]；相控的另一層含義是在巖石物理統(tǒng)計分析時，應(yīng)分相帶統(tǒng)計砂泥巖門檻值[16]，將巖性地貌體邊界用于反演體中，分相帶實施空變門檻儲層厚度計算，實現(xiàn)相控儲層預(yù)測。

3 應(yīng)用實例

研究區(qū)位于賽漢塔拉凹陷賽東洼槽，為典型斷陷湖盆構(gòu)造。前人研究表明，本區(qū)主要目的層騰二段Ⅴ砂組屬于多物源湖底扇沉積[17-19]，研究區(qū)北側(cè)物源主要為北東向、西向，南側(cè)物源主要為南向、西向。橫向變化快是湖底扇沉積的主要特征，扇體厚度幾米到幾十米不等。加之研究區(qū)發(fā)育鈣質(zhì)泥巖，巖性復(fù)雜，造成地震反射多樣，振幅變化反映巖性的能力不強。

利用巖性地貌體概念進行屬性優(yōu)選。通過目的層段測井巖石物理分析得出，該區(qū)砂巖與鈣質(zhì)泥巖阻抗區(qū)間嚴(yán)重疊置，而密度在巖性識別方面則表現(xiàn)較為敏感(圖3)。

通過AVO屬性分析在疊前道集上提取密度(ρ)屬性。對比常規(guī)振幅屬性平面圖(圖4)與密度屬性平面圖(圖5)，后者地震地貌特征更清晰。此外，在研究區(qū)中西部為鈣質(zhì)泥巖發(fā)育區(qū)，疊后振幅屬性不能區(qū)分扇體發(fā)育區(qū)和鈣質(zhì)泥巖區(qū)，而疊前密度屬性則能夠區(qū)分，綜合選定疊前密度屬性作為巖性地貌體主要表征屬性，疊后地震波形聚類屬性(圖6)作為巖性地貌的輔助表征屬性。

圖2 雙域雙面融合解釋Fig.2 Amalgamation interpretation of dual surface and dual domain

圖3 巖石物理交匯Fig.3 Crossplot of rock physics (A)阻抗與GR交匯圖; (B)密度與GR交匯圖

圖4 振幅屬性平面圖Fig.4 Plane graph of amplitude attribute

圖5 密度屬性平面圖Fig.5 Plane graph of Rhob attribute

圖6 地震波形聚類屬性圖Fig.6 Plane graph of wave-cluster attribute

圖7 屬性-巖性分類圖Fig.7 Attribute vs lithology

圖8 測井砂巖等厚圖Fig.8 Sandstone thickness from well logging

圖9 密度屬性標(biāo)定Fig.9 Calibration of Rhob attribute

對于密度屬性，提取并統(tǒng)計各井點目的層的巖性類型和密度屬性的均方根屬性值，并以概率分布直方圖及概率分布曲線的形式表示，即可直觀獲得該屬性對巖性的區(qū)分程度和大致門檻(圖7)?？梢钥闯?，密度屬性可以區(qū)分砂巖，不能進一步區(qū)分鈣質(zhì)泥巖和泥巖。利用該門檻值設(shè)定密度-巖相色標(biāo)初始值，通過進一步調(diào)整色標(biāo)，使屬性反映的巖性地貌信息和測井砂巖等厚圖(圖8)最匹配，完成疊前密度屬性模式標(biāo)定和巖性地貌的平面表征(圖9)。波形聚類屬性則可標(biāo)定轉(zhuǎn)化為湖底扇體、特殊泥巖體及湖相泥巖體3類巖性地貌體表征(圖10)。

從密度和波形聚類巖性地貌體平面表征看，它們在一定程度上可區(qū)分扇體、特殊泥巖體和湖相泥巖體3類巖性，但邊界不清，存在一定的多解性。所以可先在密度平面或波形平面上大致圈定扇體、特殊泥巖體和湖相泥巖體3類巖性地貌體的分布范圍，同時將解釋結(jié)果實時投影回剖面，參考剖面反射結(jié)構(gòu)特征(外形、平行性、連續(xù)性)進行監(jiān)控修改，細化邊界，最終得到平面與剖面一致的巖性地貌體解釋結(jié)果。

圖10 波形屬性標(biāo)定Fig.10 Calibration of wave-cluster

圖11 相控儲層厚度預(yù)測Fig.11 Thickness prediction by facies-controlled reservoir(A)波阻抗平面圖; (B)沉積相圖; (C)相控儲層厚度圖

根據(jù)表1中巖性地貌體與沉積相對應(yīng)關(guān)系，即可得到目的層段的沉積相平面圖。其作用之一是對波阻抗反演結(jié)果進行交叉驗證，如圖11-A和B，二者在整體趨勢、大致范圍上能夠?qū)?yīng)，說明反演結(jié)果相對可靠。其作用之二是分相帶統(tǒng)計砂泥巖門檻進行儲層厚度轉(zhuǎn)換。由于湖底扇的砂巖和淺湖的鈣質(zhì)泥巖阻抗接近，在常規(guī)單一門檻的方法下進行儲層厚度預(yù)測是困難的。分相帶設(shè)定門檻值進行阻抗-厚度轉(zhuǎn)換，排除了淺湖相鈣質(zhì)泥巖的影響，預(yù)測的儲層厚度與沉積模式和鉆井高度吻合(圖11-C)。

4 結(jié) 論

a.巖性地貌體既指沉積體的巖性和形態(tài)的綜合特征，也指其縱橫向地震反射結(jié)構(gòu)特征。它的劃分應(yīng)根據(jù)沉積體的沉積環(huán)境、巖性、成層性和縱橫向反射結(jié)構(gòu)綜合考慮，它的劃分有利于將地震相、地震地貌及振幅等多種信息綜合應(yīng)用，多視角對復(fù)雜巖性進行綜合判斷。

b.巖性地貌體雙域雙面聯(lián)合解釋技術(shù)，將時間域地震相結(jié)構(gòu)和相對地質(zhì)年代域地震地貌有機結(jié)合，不僅提高了巖性體邊界的解釋精度，也是解決復(fù)雜巖性判定問題的有效解釋技術(shù)。

c.分相帶統(tǒng)計砂泥阻抗-厚度關(guān)系，分相帶實施巖性地貌體邊界控制阻抗-厚度計算是塊狀介質(zhì)、復(fù)雜巖性區(qū)開展儲層預(yù)測的有效方法。對于塊狀橫向變化快、巖性復(fù)雜的賽漢塔拉凹陷賽東洼槽湖底扇儲層預(yù)測效果明顯。

作者得益于與美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校曾洪流教授就相關(guān)問題的探討，曾教授閱讀初稿并提出了建設(shè)性的修改意見，特此致謝。

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Prediction of sub-lacustrine fan reservoir by lithologic geomorphy method in the Saidong depression

LIU Lihui, WANG Li, YANG Zhong

Crystal Petroleum Science Technology Ltd., Chengdu 610041, China

The concept of lithologic geomorphy is proposed for reservoir prediction in non-layered media and areas with complex lithology. It is a combination of geobody and its seismic reflections and their genetic relationships. Defined by sedimentary facies, lithology, stratification and seismic reflections, interpreted both by wheeler domain, time domain, plane and cross section, it tries to predict complex lithology by integrating seismic facies, seismic geomorphy and inversion methods. In the paper, a workflow and key techniques of lithologic geomorphy method are proposed and applied in a sub-lacustrine fan case. Some attributes are chosen to characterize the lithologic geomorphy, then lithologic-geomorphy units are interpreted under constrain of seismic-facies. This set of facies-controlled reservoir prediction techniques based on lithologic geomorphy method can apply to reservoir prediction for sub-lacustrine fan with strong lateral variations in thickness and complex lithology.

lithologic geomorphy; 2D interpretation; sub-lacustrine fan; facies control

10.3969/j.issn.1671-9727.2017.04.08

1671-9727(2017)04-0452-08

2016-06-01。

國家重大科技專項(2011ZX05006-005)；中國石油天然氣股份有限公司科技項目(2014E-035)。

劉力輝(1965-)，男，博士，從事地震沉積學(xué)及相控儲層預(yù)測方法研究及軟件開發(fā)工作, E-mail: llh@chinarcokstar.com。

P631.4; TE122.24

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