三塘湖油田湖218地區(qū)地震多屬性與地震相在沉積相預測中的應用

徐 君,張 美,謝 軍,胡 勇

(1.中國石油天然氣集團有限公司吐哈油田分公司,新疆 哈密 839009;2.油氣地球化學與環(huán)境湖北省重點實驗室 長江大學 油氣地球化學與環(huán)境湖北省重點實驗室, 湖北 武漢 430100)

三塘湖盆地湖218區(qū)塊侏羅系西山窯組為一套辮狀河三角洲前緣的沉積環(huán)境,為典型構造巖性復合型油氣藏,是近年來已探明的主要潛力區(qū)塊之一[1-2]。儲層以細砂巖為主,成分成熟度低,具有中低孔、低滲、特低滲的特點,非均質性較強。經多年勘探認為,沉積相帶是控制西山窯組優(yōu)質儲層分布的重要因素,三角洲前緣中的水下分流河道、河口壩等沉積微相的物性較好,是油氣聚集的有利場所,亦是湖218區(qū)塊西山窯組鉆探的主要靶區(qū)。

因此,如何準確地刻畫西山窯組有利沉積相帶的形態(tài)和邊界,成為湖218區(qū)塊油氣勘探急待解決的關鍵問題之一。本次研究通過對層間地震屬性提取,選取與砂地比相關性最高的多種地震屬性,通過數學物理解析方法計算砂地比預測模型,進而明確砂體的空間展布。在地震與測井資料的基礎上,分析其地震相和沉積相特征,并通過總結地震波形特征,識別出6種地震相類型。綜合地震波形與地震屬性預測結果,完成湖218區(qū)塊沉積相刻畫,為下一步井位部署提供依據。

1 區(qū)域概況

三塘湖盆地位于新疆巴里坤縣和伊吾縣境內,盆地狹長,面積較小,具有南北分帶、東西分塊的構造特點[3-5]。盆地南緣、北緣均為較高大的山系,向東海拔迅速降低。三塘湖盆地南部為準噶爾地槽,北部為阿爾泰地槽,中部為中央坳陷帶,馬朗凹陷位于中央凹陷帶中南部[6]。

坳陷帶北部為北緣沖斷隆起帶,南側為南緣逆沖推覆帶。馬朗凹陷北緣存在兩個以北東-南西方向傾伏的鼻隆帶,分別是牛圈湖和馬中鼻隆帶。兩個鼻隆帶之間以凹槽相隔。馬朗凹陷總體上呈現東高西低的趨勢。湖218區(qū)塊位于馬朗凹陷西北部呈近東西向展布的構造帶上[7];湖218主要為辮狀河三角洲前緣沉積,偶見碎屑流的沉積作用[8-9]。

圖1 三塘湖盆地湖218井綜合柱狀圖Fig.1 Comprehensive Bar Chart of Santanghu Basin

三塘湖盆地侏羅系西山窯組二段(J2X2)主要發(fā)育灰色中-細砂巖及灰色泥巖,伽馬測井曲線表現為漏斗狀的復合型曲線特征,總體為湖退過程;J2X2上部發(fā)育兩套煤層,測井曲線表現為低伽馬、低密度、低聲波、高電阻,可作為本次研究的標志層。

2 地震屬性分析

地震數據有其分布廣、密度大的特點,能全面直觀地反映盆地構造形態(tài)和沉積體的展布。將地震屬性與測井數據綜合考慮,更能準確地預測儲層的展布規(guī)律[10-13]。

本文通過提取地震沿層屬性,分析各類地震屬性對砂體的響應特征,最終明確砂體展布規(guī)律。J2X2的頂部在研究區(qū)廣泛發(fā)育一套煤層(圖1),地震軸顯示為一套強波峰,可作為地震追蹤的標志層;J2X2的底部與下伏地層泥巖突變接觸,為一個不整合面,地震軸同樣顯示為一套波峰,因其反射系數較砂-煤層要小,地震反射強度也相對較弱(圖2)。本文為保留目的層的全部地震信息,將頂底兩個地層界線上下漂移3 ms(整體時窗厚度約為14.5 ms),提取相應的地震屬性。

圖2 湖66-4井—湖67-10井地震剖面圖Fig.2 Seismic Profile of Well Hu 66-4 to Well Hu 67-10

2.1 地震屬性優(yōu)選

地震屬性優(yōu)選就是從所有地震屬性中挑選最能反應研究區(qū)儲層特征的地震屬性集,以期望優(yōu)化地震多解性導致的問題,提高儲層預測精度。本文通過分析井點處的各種屬性與砂地比的相關性進而優(yōu)選相關性最高的幾類地震屬性來擬合砂地比。其中兩個變量的相關性關系可直觀地用散點圖表示(圖3)。當判別系數R2越大,說明樣本線性回歸的效果越好。本次研究共統(tǒng)計了186口井的砂地比及對應的各種地震屬性(約39種),從擬合結果中優(yōu)選出9種與砂地比相關性最高的地震屬性用于砂體預測,包括弧長、平均能量、最大震級、平均包絡、平均震級、最小振幅、最大振幅時間、RMS、上半周偏斜(圖4)。

圖3 湖218地震屬性與砂地比相關性分析Fig.3 Correlation Analysis of Hu218 Seismic Attribute and Sand Ground Ratio

圖4 湖218井區(qū)地震屬性展布圖Fig.4 Distribution of Seismic Attributes in Well Block Hu 218

由于地震數據的多解性,難以用一種地震屬性準確預測砂體的展布規(guī)律。因此,常規(guī)線性分析自然地擴展到多屬性(多變量線性回歸)分析。通過逐步回歸的方法,逐漸增加參與分析的屬性數量,并計算每個屬性的權重,使預測值與目標值之間的誤差最小,最終確定參與分析的屬性(圖5)及其權重系數,多變量線性回歸公式如下:

圖5 湖218井區(qū)實測砂地比與預測值相關性分析Fig.5 Correlation Analysis of Measured Sand to Ground Ratio and Predicted Values in Well Block Hu 218

Y=49.67+a*A1+b*A2+c*A3+d*A4+

e*A5+f*A6+g*A7+h*A8+i*A9

(1)

各參數含義如表1所示。

表1 公式1各參數含義Tab.1 Meaning of each parameter in formula 1

本次研究用數學模型來表現兩者之間的具體關系,通常認為,當R2<0.5時,回歸分析所得的數學模型相關性太低,而R2>0.8時,則數學模型沒有預測目的。當0.5

2.2 砂地比平面展布

據前人研究,研究區(qū)存在南北兩個物源三角洲體系[6,8],但對三角洲的平面展布規(guī)律研究尚淺,通過公式一,得到地震多屬性預測的砂地比展布圖(圖6),進而明確湖218井區(qū)J2X2的砂體展布特征,分析認為北部與南部分別有3個物源體系,并依據砂地比的展布特征識別出6個三角洲朵體的展布樣式,其中東南部朵葉體較大,西南部朵葉體次之,西北部朵葉體最小,整體而言中部砂體較厚。

它能夠對傳統(tǒng)天線陣的每一個陣元賦以可調整的權，并且能夠自適應地調整每一陣元的權系數，使得天線陣列的輸出滿足某一種準則，從而調整和優(yōu)化天線的方向圖。這就是智能天線的基本原理。

圖6 湖218地震多屬性預測砂地比平面展布圖Fig.6 Multi attribute prediction of sand ratio in the Hu 218 earthquake

3 典型地震相類型及特征

地震相是特定的沉積相或地質體宏觀特征的地震反射,可利用地震反射內部結構和外部形態(tài)來描述各層段地震相類型。不同的巖性組合、層理以及沉積特征都會引起地震參數(反射結構、幾何外形、振幅、頻率及連續(xù)性等)的變化[14-18]。通過井震標定(圖7、圖8)及測井相識別,總結地震相特征,以優(yōu)勢相將目的層劃分為分流河道與河口壩兩類(表2)。

圖8 馬北115井震標定結果(以河道沉積為主)Fig.8 Seismic calibration results of Lake 64-7 (mainly river sedimentation)

傳統(tǒng)的地震地層學巖性識別方法是通過肉眼觀測地震剖面上的反射特征來劃分地震相和沉積相,從而間接預測巖性,即俗稱“相面法”的地震相分析法。筆者依據該區(qū)高精度三維地震資料,從傳統(tǒng)的地震相研究出發(fā),對研究區(qū)西山窯組內地震相進行了分析,共識別出6種典型地震相,包括雙波谷耳狀波形地震相、鼻狀波形地震相、低頻寬緩對稱波形地震相、垂線狀波形地震相、反鼻狀波形地震相以及強波峰雙波谷耳狀波形地震相。根據不同微相測井曲線形態(tài)明確對應的地震反射波形特征,建立地震相微相圖版,表征微相分布(表2)。

3.1 雙波谷耳狀波形地震相

雙波谷耳狀波形地震相在工區(qū)內分布較廣,該地震相振幅較強,反射同相軸連續(xù),呈長軸狀近平行反射(圖9(a))。兩波峰間的波谷反射軸呈耳狀,主頻在26 Hz,主要分布于832～888 m之間。順物源與垂直物源連續(xù)性大致相同。代表著相對穩(wěn)定的平緩地貌背景下的勻速沉積,所形成的地層厚度差異較小。對應的分流河道砂體垂向上可見較厚夾層。

圖9 典型地震相Fig.9 Typical seismic facies

3.2 鼻狀波形地震相

該地震相振幅較雙波谷耳狀波形地震相較弱,反射同相軸連續(xù),兩波峰間距向一側增大,如圖9(b)所示。兩波峰間的波谷反射軸呈鼻狀,主頻在27.5 Hz,主要分布于1 558～1 623 m之間。順物源連續(xù)性大于垂直物源連續(xù)性。通常具有楔狀外形,多顯示地層向另一側發(fā)散增厚的特征。對應河道沉積,砂體底部發(fā)育分流間灣。

3.3 低頻寬緩對稱波形地震相

低頻寬緩對稱波形地震相在工區(qū)內分布較廣,該地震相上部波峰較強,下部波峰較弱,上部波峰反射同相軸連續(xù),見圖9(c)。兩波峰間的僅有一個波谷反射軸,近平行反射。主頻在29.2 Hz,主要分布于983～1 042 m之間。順物源連續(xù)性略小于垂直物源連續(xù)性。代表著相對穩(wěn)定的平緩地貌背景下的勻速沉積。代表水下分流河道沉積,砂體底部發(fā)育分流間灣,厚度較大。

3.4 垂線狀波形地震相

該地震相以線狀為主,內部偶見弱波谷反射,見圖9(d)。主頻在36.5 Hz,主要分布于1 120～1 187 m之間。順物源連續(xù)性與垂直物源連續(xù)性大致相同。地震相通常具收斂,多顯示地層向另一側減薄的特征。代表河口壩沉積,底部發(fā)育分流間灣,厚度較薄。

3.5 反鼻狀波形地震相

反鼻狀波形地震相上部波峰較強,下部波峰較弱,上部波峰反射同相軸連續(xù),呈長軸狀近平行反射,見圖9(e)。兩波峰間的相距有一個波谷反射軸。波谷反射軸像反著的鼻子。主頻在25.5 Hz,主要分布于1 410～1 480 m之間。順物源連續(xù)性與垂直物源連續(xù)性大致相同,該特征代表著相對穩(wěn)定的平緩地貌背景下的勻速沉積。反鼻狀波形地震相指示河口壩沉積,底部發(fā)育分流間灣,厚度較薄。

3.6 強波峰雙波谷耳狀波形地震相

強波峰雙波谷耳狀波形地震相僅在工區(qū)西北部局部地區(qū)有所分布,該地震相振幅較強,反射同相軸連續(xù),呈長軸狀近平行反射,見圖9(f)。兩波峰間夾有一道較明顯的波峰反射軸,主頻在37.4 Hz,主要分布于732～792 m之間。順物源連續(xù)性略小于垂直物源連續(xù)性。對應河口壩沉積,底部發(fā)育分流間灣,厚度較薄。

4 沉積相特征及分析

不同的地震相雖然通?？梢源碇煌某练e環(huán)境與沉積產物,但具體分析地震相所代表沉積相時需將地震資料進行綜合分析,取得具有較高可信度的解釋方案。因此,在井標定的條件下,以地震多屬性擬合確定三角洲宏觀分布規(guī)律,明確了沉積邊界,然后對工區(qū)內各種地震相類型進行識別,在考慮盆地特征和地質資料的基礎上,綜合分析研究區(qū)的單井相,并通過典型單井相與地震相標定,建立湖218井區(qū)沉積相圖 (圖10) 。主要的沉積微相為水下分流河道、河口壩、分流間灣。

圖10 湖218西山窯組沉積相圖Fig.10 Sedimentary Facies of Hu218 Xishanyao Formation

由地震相圖(圖10)可以看出,低頻寬緩對稱波形、鼻狀波形地震相在全區(qū)分布較廣。反鼻狀波形地震相主要分布于工區(qū)西部,雙波谷耳狀波形地震相主要分布于工區(qū)東部。低頻寬緩對稱波形主要分布在工區(qū)中部。強波峰雙波谷耳狀波形在僅在工區(qū)西北部局部地區(qū)有所分布。

湖218區(qū)塊的河道沉積呈正粒序特征,儲層主要以油層為主,其中,河道對應鼻狀波形地震相;河口壩呈反粒序,儲層以油層、差油層為主,地震相波形以垂線狀、反鼻狀為主(圖10)。

盆地北緣相對南緣地形較陡,自西至東井區(qū)內連片發(fā)育粗粒辮狀河三角洲體系,隨著物源的持續(xù)供給,河道不斷側向遷移、疊加,砂體連續(xù)厚度大,平面上順物源方向延伸較遠,可延伸到湖盆中央與南側物源交匯。在盆地南緣,西山窯沉積時期整體地勢較為平緩,辮狀河三角洲單獨發(fā)育,不像盆地北緣那樣連片分布,但每個辮狀河三角洲體系均延伸較遠,在盆地中央與北部物源進行交匯[19-20]。

圖11 湖218區(qū)塊各小層沉積相圖Fig.11 Sedimentary Facies of Each Sublayer in Hu218 Block

5 結論

1)本文優(yōu)選出9種地震屬性擬合砂地比,在研究區(qū)內識別出6個朵葉體,其中東南部朵葉體較大,西北部朵葉體最小。

2)建立了六種地震相模式,其中分流河道對應于雙波谷耳狀波形、鼻狀波形、低頻寬緩對稱波形,河口壩對應于垂線狀波形、反鼻狀波形、強波峰雙波谷耳狀波形。