儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)在東海低滲氣藏中的應(yīng)用

魏志鵬，馮 青，樊愛(ài)彬，曾 鳴

（中海油田服務(wù)股份有限公司油田生產(chǎn)事業(yè)部，天津 300459）

東海盆地西湖凹陷構(gòu)造上屬于東海盆地浙東坳陷內(nèi)的二級(jí)構(gòu)造單元。在構(gòu)造上具有東西分帶、南北分塊的特點(diǎn)。本次研究目的層段為花崗組（E3h），是一套形成于濱海湖泊、淡化海灣背景下的河流-濱湖三角洲及濱淺湖沉積，厚1 000 m～2 000 m。主要由灰色、綠灰色或褐紅色泥巖、砂質(zhì)泥巖和灰色、灰白色砂巖或砂礫巖等組成，夾少量薄煤層。

區(qū)內(nèi)儲(chǔ)層多呈砂泥巖互層，局部發(fā)育砂巖透鏡體，巖性相變快，呈典型的非均質(zhì)低滲儲(chǔ)層特征。近年來(lái)針對(duì)該區(qū)塊鉆探未取得預(yù)期的勘探效果，主要表現(xiàn)在對(duì)儲(chǔ)集層的砂體分布特征以及沉積特征認(rèn)識(shí)不清。本項(xiàng)目在綜合地質(zhì)分析的基礎(chǔ)上，在常規(guī)地震剖面上進(jìn)行砂體識(shí)別與描述，并用地震正演研究、地震屬性分析、約束稀疏脈沖反演、GR 曲線反演等多種技術(shù)，在相控條件下，對(duì)儲(chǔ)層厚度進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)下步勘探工作進(jìn)行指導(dǎo)。

1 地震正演研究

正演模型計(jì)算就是假設(shè)地下情況為已知，應(yīng)用地震波的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的基本原理，計(jì)算出所給地質(zhì)模型的地震響應(yīng)[1，2]。正演模型的研究方法主要分為兩類：一類是射線理論；另一類是波動(dòng)理論[3]。本井區(qū)采用運(yùn)動(dòng)學(xué)理論，計(jì)算波的旅行時(shí)并且將波的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)也考慮進(jìn)去，在計(jì)算出的地震響應(yīng)中不只反映波的傳播時(shí)間的特點(diǎn)，還可以反映波的振幅等特點(diǎn)。

圖1 花港組地層結(jié)構(gòu)模型Fig.1 Stratigraphic structure model of Huagang formation

從沉積上來(lái)說(shuō)，三維工區(qū)花港組以三角洲平原亞相為主，巖性組合上花港組以砂泥巖互層的結(jié)構(gòu)為主。針對(duì)其沉積特點(diǎn)，建立了正演模型。

模型1 為依據(jù)花港組砂泥巖互層結(jié)構(gòu)建立的正演模型（見(jiàn)圖1），泥巖速度為4 000 m/s，砂巖速度1 為4 500 m/s，砂巖速度2 為5 000 m/s，正演結(jié)果顯示，對(duì)于厚度穩(wěn)定的砂巖來(lái)說(shuō)，地震為一持續(xù)的強(qiáng)反射特征；而對(duì)于厚度變化的砂巖（楔狀體），振幅表現(xiàn)出隨厚度變化先逐步增強(qiáng)，至厚度達(dá)到一定程度之后，地震上出現(xiàn)輔波，振幅強(qiáng)速又逐漸減弱的特征。這是地震調(diào)諧效應(yīng)的表征。當(dāng)儲(chǔ)層厚度在地震波的1/4 波長(zhǎng)以內(nèi)時(shí)，可以近似的確定儲(chǔ)層厚度與振幅強(qiáng)度為一正相關(guān)的遞增的關(guān)系。

2 地震屬性分析

地震資料中包含著諸多有用的信息，例如頻率、振幅、能量等，建立地震信息與儲(chǔ)層及含油氣性的對(duì)應(yīng)關(guān)系[4-6]，從眾多的地震屬性中優(yōu)選有效參數(shù)，是準(zhǔn)確進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的關(guān)鍵所在。

圖2 NB-A 井區(qū)1 砂組最大振幅屬性與沉積微相對(duì)比圖Fig.2 Figure of maximum amplitude property of sand group 1 in well area NB-A and sedimentary microfacies

通過(guò)正演模擬顯示，本地區(qū)的儲(chǔ)層厚度與地震振幅能量呈現(xiàn)出正相關(guān)的關(guān)系。因此以三維地震資料為基礎(chǔ)，開(kāi)設(shè)合適的時(shí)窗提取了鉆井上主力儲(chǔ)層發(fā)育段的振幅類地震屬性。

通過(guò)屬性提取獲得了均方根振幅、最大振幅、平均振幅、累計(jì)能量等多個(gè)振幅類屬性，結(jié)合鉆井情況比對(duì)發(fā)現(xiàn)最大振幅能量與儲(chǔ)層厚度具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此應(yīng)用該屬性基本上落實(shí)出了各主力層段儲(chǔ)層的展布情況。

從NB-A 井區(qū)花港組1 砂組最大振幅屬性與沉積微相對(duì)比圖上（見(jiàn)圖2）可以看出振幅屬性預(yù)測(cè)結(jié)果與基于波形的地震相預(yù)測(cè)結(jié)果非常吻合，基本上落實(shí)了三角洲平原和前緣亞相內(nèi)部的儲(chǔ)層展布情況，同時(shí)儲(chǔ)層邊界的刻畫(huà)要比地震相預(yù)測(cè)的結(jié)果更加細(xì)致。因此通過(guò)最大振幅屬性基本明確了各砂組儲(chǔ)層的平面展布規(guī)律。

3 儲(chǔ)層反演

振幅屬性的常規(guī)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)可以對(duì)儲(chǔ)層的宏觀展布規(guī)律加以落實(shí)，但對(duì)儲(chǔ)層的邊界刻畫(huà)等細(xì)節(jié)仍精度較低。為此開(kāi)展稀疏脈沖反演描述三維區(qū)內(nèi)目的層段的儲(chǔ)層、巖性分布。

測(cè)井約束地震反演技術(shù)突破了地震頻帶的限制，以具有豐富的高頻信息和完整低頻成分的測(cè)井資料補(bǔ)充地震有限帶寬的不足[7]，用已知地震信息和測(cè)井資料作為約束條件，推算出高分辨率的地層波阻抗資料，并結(jié)合多學(xué)科知識(shí)，為儲(chǔ)層的深度、厚度、物性的精細(xì)描述提供可靠的依據(jù)。

3.1 測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化校正處理

反演處理對(duì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的歸一化程度要求較高，如果各井之間的測(cè)井曲線基值相差較大，會(huì)對(duì)地質(zhì)建模產(chǎn)生較大的影響，導(dǎo)致反演結(jié)果的誤差增大，甚至造成錯(cuò)誤結(jié)果。因此必須對(duì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化校正處理。

不同井之間的沉積特征也有一定的差異，如果簡(jiǎn)單的把所有井的聲波曲線都校正到一個(gè)基值上，就會(huì)掩蓋不同井區(qū)之間的沉積橫向變化特征，隨即產(chǎn)生錯(cuò)誤的反演結(jié)果。所以采用趨勢(shì)面法對(duì)本區(qū)的聲波曲線進(jìn)行校正，將不同井的統(tǒng)計(jì)結(jié)果在平面上網(wǎng)格化，計(jì)算平面分布趨勢(shì)等值線，然后通過(guò)線性回歸的方法分析趨勢(shì)線的分布特征，得到合理的分布趨勢(shì)等值線，最后和原始統(tǒng)計(jì)值進(jìn)行對(duì)比，校正異常值。

本次聲波曲線標(biāo)準(zhǔn)化工作選用花港組下段穩(wěn)定泥巖段作為統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)層，通過(guò)直方圖統(tǒng)計(jì)和趨勢(shì)分析對(duì)比，發(fā)現(xiàn)一些井和分布趨勢(shì)差異較大，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果分別對(duì)其進(jìn)行了校正。對(duì)于測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)中的野值等一些非系統(tǒng)誤差，在制作合成記錄的過(guò)程中，根據(jù)與井旁地震道的匹配情況，對(duì)其進(jìn)行了漂移校正。

Jacomella等[12]的研究證實(shí)sdLDL-C的水平與冠心病的風(fēng)險(xiǎn)呈明顯的相關(guān)性。Zhang等[13]的研究也證實(shí)了sdLDL-C的水平與動(dòng)脈粥樣硬化的風(fēng)險(xiǎn)性。由此可見(jiàn)sdLDL-C是動(dòng)脈粥樣硬化的強(qiáng)危險(xiǎn)因素之一。

3.2 約束稀疏脈沖反演

在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理好后，在反演中具體采取的是約束稀疏脈沖反演處理方法。從地震反演的角度上講，稀疏脈沖反演方法比傳統(tǒng)反褶積方法優(yōu)越，因?yàn)橄∈杳}沖反褶積的估計(jì)具有附加條件，它可以作為反射系數(shù)的全帶寬估計(jì)值[8]。約束稀疏脈沖反演是基于道的反演，它的實(shí)質(zhì)就是在阻抗趨勢(shì)的約束下，用最少數(shù)目的反射系數(shù)脈沖達(dá)到合成記錄與地震道的最佳匹配。

圖3 過(guò)NB-A1、A2、A3 稀疏脈沖反演剖面Fig.3 Through NB-A1，A2 and A3 sparse pulse inversion profiles

約束稀疏脈沖反演建立在一個(gè)快速的趨勢(shì)約束的脈沖算法上，聲阻抗趨勢(shì)有解釋層位和井控制，以獲得低頻分量估計(jì)。利用提取的子波和所有參與反演井得到的低頻分量，調(diào)整質(zhì)量控制參數(shù)，進(jìn)行約束脈沖反演[9，10]。首先，選擇若干二維連井剖面，對(duì)目標(biāo)層段進(jìn)行了大量、反復(fù)的試驗(yàn)，確定了適合目標(biāo)層段的反演參數(shù)。然后采用調(diào)整適當(dāng)?shù)姆囱萏幚韰?shù)，經(jīng)多次反復(fù)的反演處理，得到了全工區(qū)目標(biāo)層段的三維波阻抗數(shù)據(jù)。

從反演結(jié)果看（見(jiàn)圖3），常規(guī)反演能夠描述區(qū)內(nèi)厚層砂巖，主體儲(chǔ)層段都有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，基本上明確了儲(chǔ)層在空間上的展布規(guī)律，但從實(shí)鉆井的對(duì)比情況來(lái)看，反演結(jié)果存在著儲(chǔ)層對(duì)應(yīng)關(guān)系不太一致的情況，并且儲(chǔ)層邊界刻畫(huà)的也不清晰。

3.3 GR 曲線地震反演

從研究區(qū)內(nèi)的鉆井?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，目的層段花崗組的砂泥巖速度隨著埋深增大均呈現(xiàn)出逐漸增大的特征，并且速度增加的程度基本一致，砂泥巖速度整體重疊部分較大，常規(guī)的反演方法對(duì)于儲(chǔ)層邊界的刻畫(huà)難度較大。為了更為精確的預(yù)測(cè)儲(chǔ)層，在測(cè)井約束稀疏脈沖這種常規(guī)反演預(yù)測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了針對(duì)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)更為精細(xì)的GR 曲線地震反演波。

從GR 曲線與砂泥巖速度交匯分析的結(jié)果顯示，GR 值與砂泥巖的巖性具有非常好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，區(qū)內(nèi)砂泥巖速度差異小，但伽馬測(cè)井可以有效的識(shí)別砂泥巖，砂巖伽馬值一般小于80gAPI，而泥巖一般大于80gAPI。利用這一特點(diǎn)，將原始聲波曲線加上自然伽馬曲線值，就可以得到增大聲波曲線砂泥巖值差異的效果。同樣，也可以利用自然電位曲線砂巖段數(shù)值低于泥巖段的特點(diǎn)，將自然電位曲線加入到聲波曲線重構(gòu)的算式中，以得到更明顯的效果，以上計(jì)算的公式可總結(jié)為：

其中：DT 為校正后的聲波；AC 為原始聲波，GR 和SP 分別代表自然伽馬和自然電位，M、N 和H 為常數(shù)項(xiàng)，是為了在原始聲波曲線重構(gòu)之后使曲線基值恢復(fù)到原有數(shù)值，避免由于進(jìn)行曲線重構(gòu)造成的系統(tǒng)誤差。

本次研究采用的是GR 曲線的重構(gòu)，因此公式可以簡(jiǎn)化為：DTn=DT+M×GR+H

經(jīng)過(guò)對(duì)聲波時(shí)差曲線的重構(gòu)，得到的砂泥巖速度相對(duì)于原始資料有了一定的改善，砂泥巖的速度差異增大（見(jiàn)圖4）。這樣就更利于在反演處理中提高儲(chǔ)層識(shí)別的精度。重構(gòu)后的聲波曲線沒(méi)有發(fā)生畸變，能夠滿足反演需要。

同時(shí)為了提高儲(chǔ)層的分辨率還對(duì)資料進(jìn)行了提頻處理。通過(guò)提高高頻信號(hào)的能量，拓展頻帶寬度，來(lái)提高地震分辨率，將地震原始子波與希望輸出子波之間進(jìn)行最小熵反褶積，經(jīng)過(guò)疊后處理的地震剖面，相對(duì)于原始剖面的分辨率有了一定程度的提高，儲(chǔ)層發(fā)育段反射層數(shù)增多，為反演處理打下了基礎(chǔ)。以新處理資料為基礎(chǔ)開(kāi)展了基于GR 曲線重構(gòu)的儲(chǔ)層反演，從反演預(yù)測(cè)結(jié)果與常規(guī)反演的對(duì)比情況來(lái)看（見(jiàn)圖5），分辨率明顯提高，反演結(jié)果與屬性預(yù)測(cè)的整體規(guī)律一致，砂體橫向變化自然，剖面中、高波阻抗代表砂巖發(fā)育區(qū)，低波阻抗剖面代表泥巖發(fā)育區(qū)，反演結(jié)果符合地質(zhì)沉積規(guī)律，與儲(chǔ)層發(fā)育情況及實(shí)鉆情況吻合度較高。

圖4 NB-A1 井聲波曲線重構(gòu)效果對(duì)比圖Fig.4 Contrast diagram of acoustic wave curve reconstruction effect in well NB-A1

圖5 過(guò)NB-A1、A2、A3 井GR 曲線反演剖面Fig.5 Through the GR curve inversion section of wells NB-A1，A2 and A3

4 儲(chǔ)層厚度預(yù)測(cè)

西湖凹陷花港組儲(chǔ)層發(fā)育程度非常高，反演體自動(dòng)追蹤出的單砂體僅是各主力砂組中規(guī)模（面積）較大的一些砂體，而相對(duì)較小的砂體受計(jì)算結(jié)果的限制必然會(huì)存在一定的漏失現(xiàn)象[11，12]。為準(zhǔn)確落實(shí)各砂組儲(chǔ)層的變化，特別是厚度整體上的分布情況，引入了分頻解釋技術(shù)來(lái)預(yù)測(cè)各砂組的儲(chǔ)層厚度。

對(duì)于典型的單反射薄儲(chǔ)層，即儲(chǔ)層僅有一套，表現(xiàn)為單一反射軸時(shí)，對(duì)該地震反射軸開(kāi)設(shè)時(shí)窗求出調(diào)諧頻率即可較好的預(yù)測(cè)其儲(chǔ)層厚度變化情況。同時(shí)考慮到儲(chǔ)層速度、地震主頻、巖性組合關(guān)系等因素的影響，可以針對(duì)各影響因素分別求取其對(duì)應(yīng)的地震屬性，然后結(jié)合統(tǒng)計(jì)分析建立其單獨(dú)的影響因子，進(jìn)而對(duì)調(diào)諧頻率進(jìn)行校正[13]。考慮到一般的儲(chǔ)層在單砂體內(nèi)部各影響因子變化趨勢(shì)較為一致，因此可以通過(guò)實(shí)鉆井的統(tǒng)計(jì)分析，歸結(jié)為共同的影響因子K 統(tǒng)一對(duì)調(diào)諧頻率進(jìn)行校正，其簡(jiǎn)易技術(shù)流程如下：

（1）調(diào)諧頻率體提取。在儲(chǔ)層精細(xì)標(biāo)定以及精細(xì)地震解釋的基礎(chǔ)上，對(duì)解釋的儲(chǔ)層進(jìn)行調(diào)諧體提取，提取時(shí)窗設(shè)定為地震反射軸的上波谷至下波谷。通過(guò)geoframe 軟件CCT 模塊形成針對(duì)儲(chǔ)層的調(diào)諧頻率體，將該體作為下步儲(chǔ)層研究的基礎(chǔ)。

（2）最大能量層追蹤。調(diào)諧能量體剖面為頻率域剖面，其縱軸表征頻率逐步增大，而其值為該頻率在能量譜中貢獻(xiàn)的百分比。剖面上數(shù)據(jù)的極大值位置對(duì)應(yīng)的頻率即為儲(chǔ)層的調(diào)諧頻率，因此可以通過(guò)追蹤解釋剖面上的最大能量層對(duì)調(diào)諧頻率進(jìn)行求取。

圖6 NB-A 井區(qū)砂巖厚度預(yù)測(cè)圖Fig.6 Prediction map of sandstone thickness in well NB-A

（3）儲(chǔ)層厚度估算。通過(guò)最大能量層的追蹤可以有效地落實(shí)儲(chǔ)層平面上的調(diào)諧頻率變化。通過(guò)觀察描述調(diào)諧頻率的突變線來(lái)描述儲(chǔ)層的尖滅線及變化點(diǎn)。在落實(shí)單砂體邊界的基礎(chǔ)上可以在砂體分布范圍內(nèi)結(jié)合實(shí)鉆井鉆遇砂巖厚度與預(yù)測(cè)結(jié)果交匯，求取影響因子K，進(jìn)而對(duì)砂體厚度進(jìn)行估算。通過(guò)計(jì)算獲得了三維工區(qū)內(nèi)各主力砂層組的儲(chǔ)層厚度預(yù)測(cè)圖。

以工區(qū)NB-A 井區(qū)1 砂組為例，勾繪出的儲(chǔ)層厚度圖與鉆井厚度非常吻合，砂體發(fā)育受北部物源影響，厚度一般在10 m～40 m，結(jié)果清晰地表示出了水下分流河道的分布形態(tài)，與花崗組三角洲前緣水下分流河道沉積特征非常吻合（見(jiàn)圖6）?？蓛?yōu)選構(gòu)造部位較高且砂體厚度較大地區(qū)進(jìn)行下步勘探部署。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)東海西湖凹陷花港組某砂組的研究工作表明，在相控條件下，綜合地震正演、地震屬性分析、約束稀疏脈沖反演、GR 曲線反演、儲(chǔ)層厚度預(yù)測(cè)等多種技術(shù)的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)是比較成功的，該方法可準(zhǔn)確預(yù)測(cè)儲(chǔ)層的砂體空間展布規(guī)律，有效的指明下步勘探開(kāi)發(fā)的方向，對(duì)于降低勘探開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)有一定的指導(dǎo)意義。