濟陽坳陷灘壩砂巖地球物理勘探技術發展與應用現狀

曲志鵬 潘興祥 吳明榮(中石化勝利油田分公司 物探研究院，山東 東營257022)

0 引言

“十一五”以來，勝利油田在“精細勘探東部穩定基礎，創新突破西部實現發展”的整體工作思路的指導下，東部探區巖性油藏勘探取得了豐碩的成果，其中以灘壩砂巖油藏最為典型，通過科研攻關，在東營南坡、車鎮、沾化、惠民等地區均發現了規模區塊，累計探明石油地質儲量2.1億噸，取得了巨大的經濟效益[1-2]。

針對灘壩砂巖油藏的勘探難點，研發形成了系統的技術系列：①研發高精度古地貌恢復技術，實現了古地貌背景的準確恢復；②應用正演模型技術，明確了灘壩砂巖的地球物理響應特征，建立了灘壩砂巖地震響應特征與地震識別模式；③根據不同區帶灘壩砂巖發育的具體特點，開發了針對性的儲層預測描述方法[3]。上述研究成果，對深化了老區勘探的技術方法，保持了勝利油田東部探區勘探的穩定發展，具有較高的借鑒、推廣意義。

1 灘壩砂巖地球物理特征

灘壩砂巖儲層廣泛發育于斷陷盆地緩坡帶，具有薄互層的巖性組合特點，儲層單層厚度薄、橫向變化快，灰質、白云質成分含量普遍較高，客觀上增加了儲層描述的難度[4-5]。東營凹陷灘壩砂體埋深在2000～4050米之間，單砂體一般厚3～5米，最大厚度可達15米。

壩砂厚度相對較大時，比較容易識別；灘砂地震相特征不明顯，地震常規剖面上很難識別。地層灰質含量較重時，灘、壩地震相差異較小，頂面均呈現強振幅、席狀較連續反射。通過模型正演分析與實際資料的對比表明，不同的地層巖性組合模式具有不同的地震波形，可用地震波形信息進行灘壩砂巖儲層預測；不同區帶灘壩砂巖發育特點的差異，不同區帶灘壩砂巖具有不同的地震反射特征，因此需要針對地質特點選擇相應的地震預測方法[6-7]。

2 地震資料特殊處理技術

常規三維地震資料對灘壩砂巖儲層的分辨能力偏低，且層內地震反射弱、層次性差，連續性差，不能很好的滿足灘壩砂巖的識別與描述要求，因此，需要對常規資料進行高分辨率處理，提高對灘壩砂巖的分辨能力，以適應精細綜合解釋和儲層預測的需要。

小波變換和譜白化為常用特殊處理方法，小波變換在對某一尺度的信號進行補償時，并沒有考慮高頻成分的吸收隨深度的增加；而譜白化方法的分窄頻帶通濾波采用的是經典的傅利葉變換，在頻率域沒有任何時間分辨率，而在時間域沒有任何頻率分辨率，任一頻率成分都是所有時間的總效果[8]。小波變換和譜白化方法在高分辨處理方面均存在明顯不足，為此，在實際研究中將二者的優勢有機地結合起來，提出了將小波變換與譜白化結合的地震高分辨率處理方法：首先利用小波變換時—頻域局域化好的優點，將地震信號進行小波分解，得到不同尺度下的分信號；其次，利用譜白化方法對各尺度信號進行白化處理，補償高頻成分；最后將分尺度譜白化后的信號進行小波反變換，得到高分辨率信號，取得了良好的處理效果。

3 灘壩砂巖分布范圍的宏觀預測

2004年高89井的鉆探拉開了濟陽坳陷灘壩砂巖油藏勘探的序幕，揭示了東營凹陷灘壩砂巖油藏巨大的勘探潛力。灘壩砂巖的宏觀分布范圍預測成為了亟待解決的問題?？蒲腥藛T根據灘壩砂體的地質成因、地層結構特點和地震反射特征，提出了通過恢復地質時期古地形宏觀預測灘壩砂體發育范圍，利用地震波形分類預測儲層發育程度的研究思路，以此準確預測灘壩儲層發育帶，在東營西部地區沙四段灘壩砂巖油藏勘探中取得了良好的效果。

3.1 高精度古地形恢復技術

地形研究的主要內容包括古地貌恢復、古地貌單元劃分及分析古地貌對儲層分布的影響，進而進行有利儲集相帶的預測。常用的古地貌恢復方法大多都建立在“填平補齊”的地質假設之上，因此，充分考慮各種地質因素的影響，并予以適當校正，是提高恢復精度的關鍵。

3.1.1 恢復宏觀古地形形態

根據填平補齊的原理，地質時期宏觀古地形的形態可以通過恢復一定時期內地層的地層厚度獲得。選擇適當的零參考面作為古厚度恢復的起算面，是決定該方法準確性的關鍵因素。根據層序地層學原理，發育于最大湖泛面附近的時間凝縮段具有區域分布范圍廣，且連續穩定的特點，因此，通常可選擇最大湖泛面作為零參考面。

在選擇合理的零參考面的基礎上，可以利用地震資料計算該層段的現今地層厚度。在構造活動強烈、地殼升降運動頻繁的地區，還需要對局部地區進行剝蝕補償，通過剝蝕補償后的地層厚度基本可以反映一定地質歷史時期古地形的宏觀形態。

3.1.2 多因素校正獲得高精度古地形圖

甲狀腺疾病的臨床檢查方法較多，影像學檢查包括超聲、核素掃描、CT、核磁共振等，每種方法都存在各自的優缺點。超聲檢查憑借其診斷價格低、性價比高、圖像清晰、結果準確、可重復性強成為臨床上鑒別甲狀腺癌的有效方法[5]。

1）壓實校正

嚴格來說，在利用地層厚度恢復古地形形態的時，應該首先恢復目的層段的古厚度，因此，對上述的計算結果，需要在剝蝕補償的基礎上進行適當的壓實校正。需要強調的是，地層的埋藏壓實是一個動態的過程，因此，壓實校正的最終目的是要將地層厚度恢復到零參考面所對應的地質時期。筆者認為，單純考慮目的層埋深與巖性因子的校正方法，實際上存在對沉積埋藏過程的誤解[9]。在地層埋深達到一定的深度后，目的層對上覆地層的承壓響應所產生的壓實比例會趨于一致，此時，目的層段在平面上的厚度差異才是古厚度恢復中需要考慮的最重要的因素，由此所產生的校正量將直接影響古地形的形態。因此，目的層段厚度、埋深、巖性因子等諸因素都應在壓實校正中予以充分考慮。實際研究中可以利用“骨架厚度不變”原理計算出地層的原始厚度[10]。

2）斷層校正

利用地震資料計算的地層厚度并沒有靠慮由于斷層的存在造成的地層缺失，從而導致古地形形態的失真，在古地形圖上出實際中不存在的陡崖現象。因此需要根據斷層兩盤的實際厚度計算斷面上地層的斷缺厚度，給予適當補償，使恢復結果更接近于地質實際。

3）背景校正

上已述及，利用地層厚度恢復古地形是基于填平補齊的原理，實際上，沉積過程中沉積物的表面并不是一個水平面，而是具有一定沉積坡降的曲面，因此填平補齊原理本身會給古地形的恢復結果帶來系統誤差。為消除這種誤差，需要對恢復結果進行古沉積背景校正。實際的校正過程主要考慮兩方面的因素，一是古沉積中心的位置，其二是計算點距離古岸線的距離。根據盆地的構造-沉積發育特點可以大致確定地質歷史時期古沉積中心的位置；從沉積中心到計算點的連線延伸到古岸線即可確定計算點至岸線的距離。針對不同地質情況，確定古沉積坡降即可實現古地形的背景校正。

綜合上述，高精度古地形恢復是一個綜合分析的過程，需要多種方法、多種資料的的互相補充、相互完善[11]。

3.2 學習型地震波形預測技術

學習型地震波形預測技術，即在儲層正演模擬的基礎上，分析不同巖性組合的地震波形特征，總結各種波形與儲層發育程度和地層組合模式之間的對應關系，進而利用實際井信息進行地震相劃分及儲層預測的一項技術。

在理論模型正演的指導下，分析總結多口井沙四段灘壩砂巖發育層段巖性組合模式及對應地震反射波形特征，并對分析結果按波形特征的不同進行分類總結，然后利用分類產生的波形結構模式，得到典型井旁道的模型道，并依次執行計算機自動波形分類。在對博興洼陷灘壩砂巖的研究中，將目的層段地震波形自動分為十類，形成初始地震相圖，觀察結果與實際地質情況的吻合程度。軟件允許從井旁道或井的合成記錄替換模型道，分類圖必須通過分類計算重新產生。因此，將總結出的10類波形結構模式的代表井的井旁道替換掉自動分類的十類波形，重新計算結果，產生基于總結的10類波形結構的地震相圖。通過波形分類得到的地震相很容易與測井相、沉積相對比，具有明確的地質含義[13]，能夠較為準確地反映灘壩砂巖儲層的分布規律，并與通過古地形恢復確定的灘壩砂體宏觀分布特征相吻合。

4 灘壩砂巖儲層地震屬性預測技術

地震屬性 (Seismic attribute)是指從地震數據中導出的關于幾何學、運動學、動力學及統計特性的特殊度量值。在眾多地震屬性中，有些對特定的油藏環境比較敏感，有些對不易檢測的地下界面異常更有利，有些直接用于碳氫檢測。地震屬性技術可從地震資料中提取隱藏其中的有用信息，提高地球物理學在石油工業中的應用價值。因此，地震屬性的研究和應用在隱蔽油氣藏勘探時期，越來越受到人們的重視[14-15]。在灘壩砂巖油藏的研究和勘探過程中，經過不斷總結探索，最終開發形成了一套基于不同地震屬性的降維分析儲層定量評價技術，較好的解決了灘壩砂巖定量描述的問題，在實際生產中得到了較好的應用。

4.1 局部區塊以單一屬性為主的儲層預測技術

灘壩砂巖研究初期，由于對沉積特征、平面發育規律認識尚不夠深入，加之受“郵票式”三維地震資料的限制，研究工作主要在鉆探已發現的灘壩砂巖發育的個別局部區塊內開展。同時，考慮到不同區帶、不同巖石物理相屬性參數與井震響應關系的不確定性及局部區塊地震地質條件的相對穩定性，這一時期采用的研究方法主要是：從關鍵井分析入手，通過井震關系分析，找到能夠反映儲層分布的單一地震屬性進行儲層平面預測。

4.2 區帶上的多屬性體重構儲層預測技術

單一屬性無法解決區帶規模上灘壩砂巖發育情況的預測問題，需要綜合多種地震屬性進行整體預測描述。地震體多屬性重構技術就是將可反映儲層某一特征的不同類別的兩種或兩種以上地震屬性按不同的加權因子，采用代數運算的方式實現重構，從而實現不同類地震屬性間的加強和互補。該技術具有對強(弱)異常信號放大的功能，可以有效識別強弱變化的分界線。

4.3 基于不同屬性的降維分析儲層定量評價技術

所謂基于不同屬性的降維分析儲層定量評價技術，是基于不同的數據體提取多種沿層地震屬性，通過交匯分析選擇出最佳的屬性組合，用該屬性組合與儲層參數采用BP神經網絡的算法進行人工智能儲層預測，來實現儲層定量評價的一項技術。該項技術是在以往基于同相軸的單一地震屬性儲層預測的基礎上發展起來的，改進了單一地震屬性在儲層預測方面存在的不足，實現了儲層描述從定性預測向定量描述的跨越[17]。

4.4 分頻解釋技術

分頻解釋技術是一項基于頻率的儲層解釋技術，顯示了一種全新的地震資料解釋方法，提供了結合三維可視化為主體的儲層精細描述解決方案。該技術在對三維地震資料時間厚度、地質不連續性成像進行解釋時，可在頻率域內對每一個頻率所對應的振幅進行分析，這種分析方法排除了時間域內不同頻率成份的相互干擾，突破薄層檢測λ/4的限制，可識別比λ/4更薄的層，從而得到高于傳統分辨率的解釋結果。

頻譜成像技術可有效的描述地質反射層厚度的非連續性和巖性的非均質性，這是因為真正的地震反射很少是以簡單的大塊的易辨認的反射體為主。此外，真正的地質邊界很少沿著完全可分辨的地震反射的波峰和波谷分布。利用該技術將地震信息分解成一系列單一頻率的能量譜，利用能量譜和相位譜便可確定反射薄層，并可確定復雜巖石的層內薄層厚度的變化，使解釋人員迅速而有效地基于薄層干涉確定不連續的地下地質體。

目前常見的譜分解技術包括短時傅里葉變換、小波變換、最大熵等。短時傅里葉變換技術存在窗口問題，限制了垂向分辨率，而且不能適應地層厚度的變化；常規小波變換使用尺度參數，與頻率參數難以直接對應，地質含義不夠明確。針對上述情況，通過對沾車地區的研究建立了分頻體線性回歸分頻預測技術、分頻能譜預測技術兩種有效的地震預測方法，突破了灘壩砂體預測的難關，實現了灘壩砂巖精細預測的目的[18]。

4.5 疊前屬性預測方法研究

常規疊后地震資料全角度多次疊加，損失了很多構造、儲層及油氣信息，削弱了地震資料反映儲層變化特征的敏感性。在對疊前地震道進行保幅處理和偏移歸位的基礎上，疊前地震反演充分利用疊前地震數據中豐富的信息，并結合各種測井資料，可提供更多、更敏感有效的數據體成果，可進行儲集層巖性和物性反演，較疊后地震反演具有明顯的優越性。通過疊前反演可以直接得到縱、橫波速度，進而可以得到縱波阻抗、橫波阻抗、密度、泊松比、流體因子、μρ、λρ等巖石彈性參數數據體，對預測儲層的分布范圍具有重要意義，通過對疊前地震屬性進行綜合分析，為油氣預測提供直接的方法[19]。

疊前屬性首次在中層灘壩砂儲層預測中應用，取得了較好效果，疊前疊后屬性聯合應用提高了對該區有效儲層分布規律的認識。

5 結束語

通過近10年的研究，濟陽坳陷灘壩砂巖油藏的研究與勘探取得了輝煌的成就，伴隨著勘探工作的不斷深入，針對不同勘探發展階段的地球物理技術得到了長足的發展。經過長期的理論研究與勘探實現，已形成了一套系統的灘壩砂巖儲層地震描述技術方法。面對日新月異的勘探形勢，在逐步深化完善靜態儲層描述技術的同時，加快地震動態監測技術的應用與發展，為灘壩砂巖未來產能建設服務，是下一步研究工作的重要方向。

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