疊前反演坐標(biāo)轉(zhuǎn)換技術(shù)在惠州凹陷地層巖性圈閉評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

羅 偉， 陳兆明， 萬(wàn)瓊?cè)A， 李昭偉， 易 浩

(中海石油(中國(guó))有限公司 深圳分公司，深圳 518054)

疊前反演坐標(biāo)轉(zhuǎn)換技術(shù)在惠州凹陷地層巖性圈閉評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

羅 偉， 陳兆明， 萬(wàn)瓊?cè)A， 李昭偉， 易 浩

(中海石油(中國(guó))有限公司 深圳分公司，深圳 518054)

珠江口盆地惠州凹陷勘探較為成熟，構(gòu)造圈閉基本鉆完，中淺層巖性圈閉研究逐漸成為勘探重點(diǎn)。針對(duì)巖性圈閉研究中遇到的三大難題：①尖滅線和斷層匹配影響單個(gè)砂體的圈閉有效性問(wèn)題；②尖滅線位置不確定難以落實(shí)圈閉規(guī)模問(wèn)題；③多套砂體疊置情況嚴(yán)重難以落實(shí)圈閉有效性問(wèn)題，以二次三維采集、處理數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，應(yīng)用疊前反演坐標(biāo)轉(zhuǎn)換技術(shù)解決中淺層巖性圈閉勘探難題。提出的方法和技術(shù)得到已開發(fā)油田驗(yàn)證，并且證實(shí)經(jīng)驗(yàn)可以推廣應(yīng)用。

惠州凹陷； 巖性圈閉； 疊前反演； 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

0 引言

疊前反演技術(shù)是以AVO理論為基礎(chǔ)，利用道集上“振幅隨偏移距的變化特征”信息，按不同的入射角進(jìn)行反演得到不同角度的反映儲(chǔ)層巖性、流體信息的阻抗體[1]。而儲(chǔ)層物性和流體敏感性分析是進(jìn)行疊前反演的前提和基礎(chǔ)。通過(guò)測(cè)井曲線的交會(huì)分析，可以確定對(duì)儲(chǔ)層物性和流體性質(zhì)敏感的彈性參數(shù)組合，進(jìn)行確定疊前反演方法在研究區(qū)是否有效、可行[2-6]。目前，一般在進(jìn)行疊前反演測(cè)井曲線交會(huì)分析時(shí)，橫、縱坐標(biāo)分別為屬性體A和屬性體B，通過(guò)單一屬性雕刻目標(biāo)砂體。而疊前反演坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的原理則是建立在傳統(tǒng)交會(huì)分析方法的基礎(chǔ)上，將區(qū)分兩種屬性的斜線刻畫出來(lái)作為新坐標(biāo)軸的Y軸，并將其旋轉(zhuǎn)后得到A和B兩種屬性擬合而成的新屬性體C，作為新坐標(biāo)軸的X軸，而新坐標(biāo)軸的Y軸則直接采用屬性體A，從而將新坐標(biāo)軸建立完畢。簡(jiǎn)言之，目的是通過(guò)疊前反演坐標(biāo)轉(zhuǎn)換生成新的、由兩個(gè)單一屬性體組成新屬性體后進(jìn)行疊前反演。相對(duì)于單一屬性體直接進(jìn)行疊前反演能夠在一定程度上提高反演結(jié)果的精度。

惠州地區(qū)位于中國(guó)南海珠江口盆地北部凹陷的惠州凹陷，是南海東部勘探較為成熟的地區(qū)，目前中、淺層的構(gòu)造圈閉已經(jīng)基本鉆完，但是該地區(qū)的巖性圈閉成藏條件又十分優(yōu)越，地質(zhì)儲(chǔ)量驚人，潛力目標(biāo)眾多。所以惠州地區(qū)的勘探重點(diǎn)急需從構(gòu)造圈閉轉(zhuǎn)移到巖性圈閉的勘探上來(lái)[7-9]。根據(jù)相關(guān)課題的研究，惠州地區(qū)可以精選出八套有利于巖性圈閉形成的砂體[10-14]，以一套砂體K22進(jìn)行討論。該砂體位于惠州凹陷西南部，近似呈南北向展布。且砂體南部已經(jīng)開發(fā)為油田β-3，持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)多年；砂體北部通過(guò)實(shí)鉆β-1w井后落實(shí)儲(chǔ)量規(guī)模，也將開發(fā)為油田，證明K22砂體具有比較大的勘探開發(fā)潛力，值得進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

1 問(wèn)題分析

惠州地區(qū)的巖性圈閉成藏條件優(yōu)越，但是在實(shí)際進(jìn)行目標(biāo)評(píng)價(jià)的過(guò)程中還是遇到了一些亟待解決的難題：

首先，目標(biāo)構(gòu)造β-2E主要涉及兩套巖性砂體K22up和K22，其中的K22up砂體是目標(biāo)構(gòu)造形成巖性圈閉的主要研究對(duì)象。二者是由層序界面SB18分開的上、下兩套砂體，K22up砂體是海侵時(shí)期形成的退積砂，砂體位于三角洲前緣末端，受波浪作用改造形成條帶狀，砂體展布大致呈南北走向；而K22砂體是高位前積砂。目標(biāo)工區(qū)96年采集了常規(guī)的三維數(shù)據(jù)。

其次，在研究目標(biāo)工區(qū)β-2E構(gòu)造的K22up砂體形成的巖性圈閉時(shí)遇到了以下的難點(diǎn)問(wèn)題：

1)尖滅線和斷層匹配影響單個(gè)砂體的圈閉有效性(圖1)。β-2E構(gòu)造的K22up砂體形成的巖性圈閉東側(cè)靠尖滅線進(jìn)行封堵，南側(cè)靠斷層進(jìn)行封堵。但是老資料尖滅點(diǎn)和斷面的成像均比較模糊，并且尖滅線接近斷層的末端，不易識(shí)別判定二者的匹配關(guān)系，有可能在這里形成漏失的風(fēng)險(xiǎn)。所以尖滅線和斷層是否匹配直接影響到圈閉的有效性。

2)尖滅線準(zhǔn)確位置不確定，難以落實(shí)圈閉規(guī)模。為了確定K22up砂體最終尖滅線的位置，提取了地球物理的一系列屬性，包括振幅、波形、頻譜、波阻抗、反射系數(shù)等(圖2)，希望能反映砂體的尖滅特征。但是最終發(fā)現(xiàn)每種屬性對(duì)應(yīng)的尖滅線位置不完全相同，如果以圖2中綠色的反射系數(shù)屬性曲線為尖滅線位置，則巖性圈閉的儲(chǔ)量規(guī)模較大，具有非常好的商業(yè)性；如果以圖2中紅色的頻譜曲線為尖滅線位置，則巖性圈閉的儲(chǔ)量規(guī)模只有前者的一小半，二者相差比較大。這也證明了進(jìn)行平面屬性提取只能定性地論述砂體尖滅的可能性，但是需要定量地確定砂體在何處尖滅則無(wú)法實(shí)現(xiàn)。綜上所述，最終尖滅線的位置直接影響圈閉規(guī)模的落實(shí)。

3)多套砂體疊置情況嚴(yán)重，難以落實(shí)圈閉有效性。β-2E構(gòu)造多套砂體疊置情況比較嚴(yán)重，從目標(biāo)區(qū)實(shí)鉆井β-3-1的測(cè)井曲線可以得知，目標(biāo)砂體K22UP的頂部發(fā)育具有“鈣尖”特征的海侵退積砂，即：低Gamma、高密度、高速度、高阻抗；底部發(fā)育孔隙砂，特征與退積砂相反。結(jié)合Gamma和縱波阻抗的交會(huì)圖發(fā)現(xiàn)目標(biāo)砂體的阻抗范圍變化較大，難以通過(guò)疊后反演進(jìn)行區(qū)分。同時(shí)，砂體疊置的情況使得對(duì)地震剖面進(jìn)行精細(xì)解釋時(shí)無(wú)法落實(shí)砂體之間的關(guān)系(圖3)。在模式1這種疊置不連通的情況下，砂體尖滅，巖性圈閉存在，圈閉有效性得到落實(shí)；在模式2這種疊置連通的情況下，砂體沒(méi)有尖滅，巖性圈閉更加不復(fù)存在。所以，砂體是否疊置，直接影響到圈閉有效性地落實(shí)。

圖1 尖滅線與斷層匹配關(guān)系不落實(shí)Fig.1 The uncertaindrelationships between stratigraphic overlap lines and the fault

圖2 尖滅線準(zhǔn)確位置不落實(shí)Fig.2 The uncertainty of accurate location of stratigraphic overlap lines(a)振幅屬性圖；(b)多屬性疊合圖

圖3 多套砂體疊置及模式示意圖Fig.3 The schematic diagram of multiple sets of sand bodies and patterns(a)96年常規(guī)三維資料；(b)模式一疊置不連通；(c)模式二疊置連通

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 問(wèn)題分析與解決思路

針對(duì)上面提到的三大疑難問(wèn)題，初步確立了以二次三維采集工區(qū)的數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，以疊前反演坐標(biāo)轉(zhuǎn)換技術(shù)作為突破口的解決思路(圖4)。依托于2015年在研究工區(qū)進(jìn)行的二次三維高分辨率、高密度采集和處理的數(shù)據(jù)，地震資料的品質(zhì)得到了很大地提升、地震剖面橫向和縱向分辨率均得到提高。最重要的是，新資料的有效頻帶更寬(5 Hz～100 Hz)，且主頻更高(53 Hz)，這就為后續(xù)進(jìn)行的疊前反演提供了較為可靠的數(shù)據(jù)支持?；谛沦Y料處理和解釋，提出疊前反演坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵技術(shù)解決疑難問(wèn)題1、2和3，并提煉出符合目標(biāo)工區(qū)實(shí)際且效果較好的技術(shù)方案：通過(guò)疊前反演坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的技術(shù)解決尖滅線的落實(shí)問(wèn)題和多套砂體疊置問(wèn)題，從而落實(shí)巖性圈閉有效性和儲(chǔ)量規(guī)模。

圖4 問(wèn)題分析與解決思路Fig.4 The problem analysis and solutions

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

建立在新資料的基礎(chǔ)上，針對(duì)目前存在的K22up砂體尖滅點(diǎn)不落實(shí)的問(wèn)題和多套砂體的相對(duì)關(guān)系不易識(shí)別的問(wèn)題，如果從疊后反演的角度無(wú)法解決問(wèn)題，考慮換一個(gè)角度，從疊前反演出發(fā)進(jìn)行嘗試。通過(guò)抽取疊前反演數(shù)據(jù)體井道的縱波阻抗、橫波阻抗和密度曲線的數(shù)據(jù)和研究工區(qū)實(shí)鉆井β-3-1的曲線進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)擬合得較好，認(rèn)為疊前反演精度較高。

坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的直接方法是由兩個(gè)以上的公共點(diǎn)根據(jù)最小二乘算法，求出旋轉(zhuǎn)前后直角坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)(兩個(gè)平移參數(shù)、一個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)、一個(gè)尺度參數(shù))，再應(yīng)用相似變化法進(jìn)行轉(zhuǎn)換(圖5(a))。

設(shè)原始坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)的角度為?，同一點(diǎn)在原始坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為[x,y]T，在新坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為[x1,y1]T，X軸方向和Y軸方向的尺度因子設(shè)為相同值K，則坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的表達(dá)式為式(1)。

(1)

對(duì)于疊前反演坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，首先進(jìn)行儲(chǔ)層物性和流體敏感性分析(圖5(b))，目前常見的方法是在密度和縱波阻抗的交會(huì)圖中通過(guò)紅色的斜虛線將紅色的目標(biāo)砂體區(qū)分開，并且在現(xiàn)有的坐標(biāo)系中，通過(guò)式(2)計(jì)算。

Y

(2)

進(jìn)而得到Y(jié)軸的范圍，并且此時(shí)的Y軸表征的就是密度屬性，即只用密度這一個(gè)屬性來(lái)刻畫目標(biāo)砂體K22up或者通過(guò)勾畫多邊形等方式將目標(biāo)砂體勾畫出來(lái)，但這偏向于定性的研究。由于目標(biāo)工區(qū)儲(chǔ)層物性較為復(fù)雜，多套砂體疊置情況比較嚴(yán)重，直接采用傳統(tǒng)的方法會(huì)摻雜其他灰?guī)r和砂巖成分，無(wú)法通過(guò)單個(gè)的屬性體參數(shù)獲得統(tǒng)一的度量值，從而影響目標(biāo)砂體的雕刻精度，進(jìn)而影響對(duì)砂體疊置關(guān)系地判斷，影響圈閉有效性地落實(shí)。但是基于分析和對(duì)比，通過(guò)引入疊前反演坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方法可以較好地解決這一問(wèn)題。因?yàn)橛莎B前反演坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后生成的新屬性體(這里是由密度和縱波阻抗屬性體擬合生成的新屬性體)，可以更方便和容易地雕刻砂體，形成可以偏向定量研究的數(shù)據(jù)門檻值，并在應(yīng)用新屬性數(shù)據(jù)體后可以得到更高的反演結(jié)果精度(流程圖見圖5(c))。

以紅色斜虛線作為Y軸，通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方式得到擬合公式為式(3)。

Y=6.16102e-5×IMP-1×RHOB+1.8105

(3)

式中的IMP為縱波阻抗數(shù)據(jù)體；RHOB為密度數(shù)據(jù)體，從而建立新的坐標(biāo)系。坐標(biāo)系的Y軸為縱波阻抗，橫軸為擬合生成的由密度和縱波阻抗的相對(duì)關(guān)系組成的包含兩個(gè)屬性的新數(shù)據(jù)體，設(shè)為θ；然后可以在新坐標(biāo)系中標(biāo)定目標(biāo)砂體的門檻值為-0.07(圖5(b))，精確地進(jìn)行砂體雕刻；最終得到目標(biāo)砂體，落實(shí)砂體的尖滅點(diǎn)，確定與其他砂體的疊置關(guān)系，落實(shí)圈閉的有效性。

圖6 疊前反演坐標(biāo)轉(zhuǎn)換技術(shù)在XLINE1660測(cè)線應(yīng)用效果示意圖Fig.6 The sketch map of application effects on the XLINE1660 survey line of the pre-stack inversion coordinate transformation technique

對(duì)比只通過(guò)密度或者縱波阻抗的單一屬性形成的疊前反演剖面，通過(guò)使用疊前反演坐標(biāo)轉(zhuǎn)換技術(shù)形成的由縱波阻抗和密度組合而成的新屬性剖面(圖5(d))，可以更好地落實(shí)目標(biāo)砂體的尖滅點(diǎn)位置，最重要的是能夠體現(xiàn)單一屬性無(wú)法體現(xiàn)的砂體尖滅點(diǎn)外推的特征。根據(jù)大量的實(shí)際資料，地震剖面可識(shí)別的尖滅點(diǎn)其實(shí)不是實(shí)際砂體的尖滅點(diǎn)，一般情況下，實(shí)際砂體的尖滅點(diǎn)都會(huì)在地震可識(shí)別的尖滅點(diǎn)基礎(chǔ)上外推一段距離，具體的距離則視砂體快速尖滅與否而有所不同。所以通過(guò)疊前反演坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方法可以更貼近實(shí)際情況地落實(shí)尖滅點(diǎn)的位置。

將疊前反演坐標(biāo)轉(zhuǎn)換技術(shù)應(yīng)用于目標(biāo)工區(qū)后取得了較好的效果(圖6)，以目標(biāo)工區(qū)XLINE1660線為例，在K22up砂體尖滅點(diǎn)位置難以落實(shí)的情況下，使用疊前反演坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方法可以清晰落實(shí)尖滅點(diǎn)的準(zhǔn)確位置，繼而解決多套砂體疊置的問(wèn)題，最終落實(shí)圈閉有效性。

3 應(yīng)用效果

應(yīng)用疊前反演坐標(biāo)轉(zhuǎn)換技術(shù)后，目標(biāo)工區(qū)巖性圈閉的有效性和儲(chǔ)量規(guī)模均得到落實(shí)。觀察測(cè)線XLINE1660線(圖6)，15年新資料盡管橫向和縱向分辨率均得到了提高，但仍存在多套砂體疊置時(shí)尖滅點(diǎn)不落實(shí)的問(wèn)題。通過(guò)疊前反演坐標(biāo)轉(zhuǎn)換技術(shù)得到的反演剖面可以較清晰地識(shí)別K22UP砂體的尖滅位置，確定尖滅點(diǎn)與斷層的匹配關(guān)系，落實(shí)尖滅線的位置，落實(shí)圈閉的儲(chǔ)量規(guī)模，圓滿解決前面提到的疑難問(wèn)題1和2；同時(shí)，落實(shí)多套砂體疊置的關(guān)系問(wèn)題，落實(shí)圈閉的有效性，圓滿解決了前面提到的疑難問(wèn)題3。

β-3油田實(shí)鉆有K22的巖性尖滅線位置(圖7)，但是在實(shí)際地震剖面中進(jìn)行解釋時(shí)根本無(wú)法識(shí)別K22砂體在哪里殲滅，實(shí)鉆井β-1-1鉆遇K22砂體4.6 m，而東側(cè)的β-1-3井沒(méi)有鉆遇K22砂體，證明K22砂體在這兩口井之間尖滅。通過(guò)使用疊前反演坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方法，可以清晰地確定K22砂體在兩口井之間尖滅的具體位置，而且呈現(xiàn)出以層序界面SB18為界的上、下兩套砂體：上層是一套海侵時(shí)期的退積砂；下層是幾套高位前積沙，砂體展布特征清晰，多套砂體的疊置關(guān)系落實(shí)。綜上所述，證明技術(shù)方案是可靠且可行的。

圖7 疊前反演坐標(biāo)轉(zhuǎn)換技術(shù)方法驗(yàn)證示意圖Fig.7 The schematic diagram of method validation of the pre-stack inversion coordinate transformation technique

疊前反演坐標(biāo)轉(zhuǎn)換技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)和方法具有較好的推廣性，在僅有常規(guī)三維資料的地區(qū)，也能視資料品質(zhì)取得一定的效果。β-4構(gòu)造在β-2E構(gòu)造的東北部，存在多套砂體疊置的問(wèn)題不易落實(shí)，且面臨著目標(biāo)評(píng)價(jià)安排上鉆的緊迫任務(wù)。β-4構(gòu)造東、西兩側(cè)均靠巖性尖滅線封堵，南、北兩側(cè)靠斷層封堵，所以面臨的問(wèn)題也是尖滅線和斷層的匹配問(wèn)題、圈閉儲(chǔ)量規(guī)模問(wèn)題、多套砂體疊置對(duì)圈閉有效性的影響的問(wèn)題。通過(guò)使用疊前反演坐標(biāo)轉(zhuǎn)換得到的反演剖面，較好地判斷了砂體尖滅點(diǎn)的位置，從而確定東側(cè)和西側(cè)尖滅線的位置及尖滅線與斷層匹配關(guān)系，落實(shí)圈閉有效性和儲(chǔ)量規(guī)模。用實(shí)際數(shù)據(jù)較好地支持和推動(dòng)了β-4構(gòu)造的目標(biāo)再認(rèn)識(shí)并推動(dòng)目標(biāo)順利上鉆。

4 結(jié)論和展望

4.1 結(jié)論

1)惠州地區(qū)中淺層巖性圈閉勘探潛力巨大，針對(duì)研究中存在的疑難問(wèn)題，依托二次三維采集、處理的數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，通過(guò)疊前反演坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的技術(shù)，多參數(shù)定量精細(xì)雕刻砂體，從而有效解決了單套砂體尖滅點(diǎn)不易落實(shí)對(duì)巖性圈閉有效性和圈閉規(guī)模的影響；多套砂體疊置對(duì)圈閉有效性地影響，并在β-3油田得到實(shí)鉆井的驗(yàn)證。

2)疊前反演坐標(biāo)轉(zhuǎn)換技術(shù)針對(duì)惠州地區(qū)中淺層巖性圈閉的采集效果較為明顯，方法和經(jīng)驗(yàn)有一定的借鑒和參考價(jià)值，值得推廣。

4.2 展望

疊前反演坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的技術(shù)在惠州地區(qū)中淺層巖性圈閉勘探的實(shí)踐過(guò)程中證明是可行的，但是否能有更廣泛的適用范圍還有待實(shí)踐進(jìn)一步的檢驗(yàn)。

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Theapplicationofpre-stackinversioncoordinatetransformationtechnologytolithologicaltrapsevaluationofHuizhoudepression

LUO Wei, CHEN Zhaoming, WAN Qionghua, LI Zhaowei, YI Hao

(Shenzhen Branch of CNOOC Ltd.,Shenzhou 510240)

The exploration in Huizhou depression of the Pearl River Mouth Basin has reached a high level. As structural traps are almost drilled in the area, the study of lithological traps in the shallow and middle formation has gradually been the focus of the exploration. Three major conundrums encountered in the study of lithological traps: Firstly, whether the trap effectiveness of a single sand body could match the closed relationship between the stratigraphic overlap lines and the fault? Secondly, it is difficult to determine the trap size when the position of stratigraphic overlap lines is uncertainty. Thirdly, it is difficult to confirm the trap effectiveness when multiple sets of sand bodies are in serious superposition. Based on the twice 3D seismic exploration and processed data, problems encountered in the exploration of lithological traps in shallow and middle formations are successfully solved by applying the pre-stack inversion coordinate conversion technology. The proposed methods and techniques have been developed for oil field verification, and proven experience can be extended to applications.

Huizhou depression; lithological traps; pre-stack inversion; coordinate transformation

2016-10-25 改回日期： 2017-01-11

國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05025-003-002)

羅偉(1985-)，男，碩士，工程師，主要從事海洋地球物理勘探方面的研究工作，E-mail：luowei8@cnooc.com.cn。

1001-1749(2017)06-0825-09

P 631.4

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2017.06.16