精細(xì)儲層預(yù)測技術(shù)在陳官莊地區(qū)沙四下紅層勘探中的應(yīng)用

商 偉

（中國石化勝利油田分公司物探研究院，山東 東營 257022）

0 前言

“紅層”是指東營凹陷陳家莊地區(qū)孔店組-沙四下廣泛發(fā)育的一套紅色泥夾砂地層。紅層是氧化環(huán)境中洪水漫湖沉積的產(chǎn)物，這是由于孔店組-沙四下地質(zhì)時期盆地整體處于裂陷、擴(kuò)張初期，并形成了分布廣泛的紅層-鹽湖沉積[1-5]。對陳官莊地區(qū)的紅層勘探來說，當(dāng)前目的層勘探開發(fā)主要以沙四下亞段為主，鉆井揭示該區(qū)巖性以灰色、紫紅色泥巖為主，夾砂巖、粉砂巖、含礫砂巖及薄層碳酸鹽巖。可以看出，該區(qū)紅層巖性組合復(fù)雜，若應(yīng)用常規(guī)技術(shù)對其進(jìn)行展布特征預(yù)測難度極大。

1 紅層預(yù)測難點

1.1 常規(guī)地震資料難以滿足儲層預(yù)測要求

陳官莊地區(qū)沙四下紅層地層總體較薄，地震反射能量弱-中等，自南向北主要發(fā)育4 條東西向斷裂帶，由于發(fā)育眾多斷層，造成目標(biāo)層反射連續(xù)性差，砂層儲層薄，在常規(guī)剖面上難于識別。特別是儲層組合與反射模式不清楚，導(dǎo)致在常規(guī)地震反射中進(jìn)行儲層的追蹤解釋難度極大。

1.2 常規(guī)地震技術(shù)難以實現(xiàn)儲層有效預(yù)測

陳官莊地區(qū)沙四下紅層儲層在測井曲線特征上的表現(xiàn)差異性極大，導(dǎo)致電性參數(shù)識別儲層困難，如果直接利用測井曲線進(jìn)行巖性解釋或者進(jìn)行地震反演，那么難以有效區(qū)分紅層儲層。

2 紅層精細(xì)儲層預(yù)測

2.1 原始地震資料提高分辨率處理

2.1.1 技術(shù)思路

由于地震數(shù)據(jù)缺失低頻信息，因此地震資料成效效果不理想，出現(xiàn)假高頻現(xiàn)象。同時，地層對高頻信息吸收多，低頻信息吸收少，低頻信息的可靠程度比高頻信息的可靠程度更高，因此低頻信息的缺失會嚴(yán)重影響地震資料的可靠程度和儲層預(yù)測精度。針對該問題，運用基于壓縮感知的低頻補償方法對缺失低頻信息的地震資料進(jìn)行低頻補償[6-10]，選擇合理的期望輸出子波，利用反傅里葉變換重構(gòu)時間域地震道，即獲得高分辨率的地震剖面。

2.1.2 應(yīng)用效果

對比常規(guī)地震反射與高分辨率處理剖面（圖1），從反射特征看，CS 處理剖面明顯反射同相軸增多。地震主頻從19.5 Hz 升至45 Hz，帶寬從15Hz 升至54 Hz，信噪比略有降低。從基于壓縮感知高分辨率處理效果分析可以看出，與常規(guī)地震剖面相比，高分辨率的剖面上有薄砂層夾層發(fā)育的層段，對應(yīng)的地震反射都有較好的特征對應(yīng)，但是大多數(shù)是以復(fù)合反射的形式出現(xiàn)。說明在高分辨率剖面上進(jìn)行薄砂夾層組合特征的地震檢測具有一定的可行性。但是高分辨率剖面縱向分辨率理論上僅達(dá)到17 m 左右（l/4），理論極限分辨率僅達(dá)到8 m 左右（l/8），遠(yuǎn)大于儲層單層厚度，甚至大于多數(shù)井砂巖集中段厚度，難以精確刻畫薄砂夾層組的地震反射特征。

圖1 過Guan130 井常規(guī)（左）與CS 處理（右）反射對比剖面

2.2 測井曲線特征重處理

2.2.1 實現(xiàn)過程

高分辨率處理對薄砂儲層的檢測有一定的作用，但總體效果達(dá)不到生產(chǎn)需求。測井資料針對薄儲層的分辨率大大高于地震資料，充分利用測井參數(shù)進(jìn)行夾層組合識別。由于本區(qū)測井曲線多有異常，不能有效地反映儲層特征，因此必須對測井曲線按照巖屑記錄特征進(jìn)行重處理，為后期的地震屬性反演打下良好的基礎(chǔ)。測井曲線特征重處理詳細(xì)的算法流程如圖2 所示。

圖2 測井曲線特征重處理算法流程圖

2.2.2 效果分析

對研究區(qū)鉆穿沙四下亞段的19 口井的測井曲線進(jìn)行重處理。在處理過程中對SP、GR、IMP 曲線進(jìn)行基線校正，曲線全部標(biāo)準(zhǔn)化，基線校正至0.5；同時為了巖性解釋方便，將GR 與SP 曲線偏轉(zhuǎn)，正向指向砂；確定增益值，將砂層對應(yīng)曲線最大增益到1。處理前，SP 曲線對薄砂層基本無檢測能力，而重處理后，SP 曲線與薄砂層非常好的對應(yīng)關(guān)系，SP 曲線弧度值>0.55（弧度曲線）以上曲線對應(yīng)為砂層（圖3）。

圖3 測井曲線特征重處理效果圖

通過測井曲線特征處理后，獲得以下優(yōu)勢：首先，拉直曲線基線，使各井曲線基線一致，便于區(qū)域巖性特征統(tǒng)一對比；其次，通過曲線特征調(diào)整，突出了曲線反映薄夾層組合特征，使IMP、GR、SP 對薄砂層有良好對應(yīng)，有利于后期的地震屬性反演；最后，突出不同曲線對不同巖性薄層的響應(yīng)能力?？偟膩碚f，重處理后的曲線，SP 對砂巖薄層具有最好的檢測能力，GR 對云、灰?guī)r薄層有較好的檢測能力，IMP介于兩者之間。對測井曲線進(jìn)行交匯分析，得到GR 與DEN交匯能準(zhǔn)確識別巖性，不同巖性薄層電性區(qū)間明顯，分出6個子區(qū)對巖性進(jìn)行識別。

2.3 基于地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)的儲層隨機反演

紅層的薄砂儲層檢測是紅層油氣勘探開發(fā)中最重要的工作之一，利用地震資料進(jìn)行薄儲層識別與檢測是全面認(rèn)識紅層油氣分布的重要手段。鉆井與測井雖然具有準(zhǔn)確的特點，但是無法面上展開，而三維地震信息正好具有面上拓展特征。因此，利用測井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行約束，通過地震屬性反演就可以進(jìn)行目的層薄砂夾層的檢測，達(dá)到全面掌握紅層儲層組合時空分布特征的目的。

2.3.1 反演基本原理

基于地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)理論的儲層隨機反演（GSINV）是一種利用測井巖性、物性資料，并應(yīng)用地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)（克里金、協(xié)克里金）理論，以密度函數(shù)為控制，求取地震-地質(zhì)（巖性）相關(guān)關(guān)系，進(jìn)行巖性隨機反演的一種方法。常用的隨機反演是基于變差函數(shù)的隨機反演：以三維地震道為網(wǎng)格，利用地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)中建模的方法作為模型擾動，以實鉆井波阻抗為條件，利用層位控制，求取空間變差函數(shù)作為空間約束，得到其他位置的波阻抗序列。在這個過程中，一方面要取得合理的模型是很困難的；另一方面，如果在工區(qū)內(nèi)井資料較少、鉆井分布不均勻的情況下，求取的變差函數(shù)變得極不穩(wěn)定，也難求得比較合理的模型，就必然會影響解的可靠性。

為克服在常規(guī)地震反演算法中一些地質(zhì)假設(shè)條件對反演結(jié)果造成不確定性的影響，儲層隨機反演采用較先進(jìn)的“隨機爬山”算法對地震資料進(jìn)行反演。該反演方法與其他隨機反演相比，避免了在常規(guī)地震反演中提取地震資料的低頻成分和建立的復(fù)雜模型，該方法不依賴地震層位，即使地震層位存在不可避免的錯誤，也不會對反演結(jié)果產(chǎn)生較大影響。因此，與其他需要建立精細(xì)初始模型的算法相比，更加適合于非均質(zhì)性較強的地層。

2.3.2 實現(xiàn)過程

儲層隨機反演是通過求取測井資料概率密度函數(shù)來實現(xiàn)的，求取概率密度函數(shù)是非常容易的事情，同時也是比較穩(wěn)定的。大量實際資料研究表明，任何工區(qū)的測井資料都滿足一個相對較穩(wěn)定的概率分布函數(shù)，即給定一個AI，將存在一個概率P（AI），如公式（1）所示。

式中：M為統(tǒng)計的測井資料總的樣點數(shù)，N為統(tǒng)計阻抗值指定區(qū)間內(nèi)AImin到AImax兩者范圍內(nèi)的樣點數(shù)，由此可計算概率密度函數(shù)（圖4）。

圖4 測井資料概率分布函數(shù)

通常情況下，無論井多還是井少的情況，概率密度函數(shù)基本是穩(wěn)定的；在井少的情況下，在分層的基礎(chǔ)上通過窗口移動的辦法，求取分段的方差，即波阻抗可能的分布范圍，在井資料較多的情況下，可以直接采用分層統(tǒng)計的極值作為空間約束分布。

在概率密度函數(shù)以及空間分布的約束下，如果能找到一定的AI 序列，使AI 既滿足統(tǒng)計分布規(guī)律，又滿足地震響應(yīng)，那么這種波阻抗分布即為反演解。另一方面，若這種波阻抗序列值處于概率密度函數(shù)及空間分布約束之間，則可以認(rèn)為其是概率密度函數(shù)的有效解，通過一定的擾動，可以使其分布接近預(yù)先給定的概率密度函數(shù)，又能滿足地震響應(yīng)。

2.3.3 反演效果

采用上述原理，對研究區(qū)常規(guī)三維地震數(shù)據(jù)進(jìn)行隨機反演，獲得了SP、GR 和IMP（波阻抗）反演成果（圖5）?？梢钥闯觯号c常規(guī)地震反射剖面砂體識別效果對比，SP 反演剖面上薄砂條帶對應(yīng)良好，縱橫向展布特征非常清楚，徹底解決了常規(guī)地震剖面上砂體無法追蹤的難題；其次測井曲線未重處理之前，如果直接進(jìn)行屬性體反演，砂體縱向分辨能力差且橫向變化不清楚，而經(jīng)過測井曲線重處理后反演結(jié)果有了質(zhì)的提升，從獲得的反演剖面圖中可以看出砂帶特征縱橫向變化特征清楚，砂層分辨能力更強。

圖5 陳官莊地區(qū)沙四下亞段紅層儲層GSINV 反演剖面

3 紅層展布特征

結(jié)合研究區(qū)SP、GR 和IMP 反演結(jié)果，并根據(jù)鉆井、測井巖性綜合分析，確定反演值>0.55 的為砂層儲層。由此沿目標(biāo)層內(nèi)提取反演值>0.55 數(shù)據(jù)點（砂點數(shù)）累計值形成平面圖，可視為儲層的時間厚度平面圖。并綜合分析后認(rèn)為陳官莊地區(qū)沙四下紅層展布具有以下特點：砂體厚度在0～56m，主要砂體分布于西部，NW 向延伸；南部、中西部砂體較厚，厚度30m 以上，東部砂體整體較?。?15m）；北部發(fā)育遠(yuǎn)砂壩，厚度20m～30m；東北部有規(guī)模較小規(guī)模的砂壩（10m～15m）。

4 結(jié)論

陳官莊地區(qū)沙四下紅層由于巖性組合復(fù)雜，應(yīng)用區(qū)域內(nèi)常規(guī)地質(zhì)資料難以有效識別與追蹤，導(dǎo)致其儲層預(yù)測難度極大。為此，采用針對性的定量精細(xì)儲層預(yù)測技術(shù)，首先通過拓頻處理，有效提高了地震反射分辨率，為應(yīng)用常規(guī)疊后地震數(shù)據(jù)提供了資料基礎(chǔ)；其次對測井曲線進(jìn)行重新處理，有效突出了不同巖性在測井曲線的響應(yīng)，為精準(zhǔn)識別紅層提供了真實數(shù)據(jù)體支撐；最后應(yīng)用基于地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)理論的儲層隨機反演技術(shù)對紅層展布進(jìn)行了精細(xì)預(yù)測，實現(xiàn)了紅層展布特征的精準(zhǔn)揭示，為后續(xù)找出可能的油氣圈閉提供了詳實依據(jù)。