基于偽阻抗體波形聚類的貝殼灰巖儲層預測方法

白 博，舒夢珵，康洪全，駱宗強，程 濤，賈懷存

（中海油研究總院，北京 100028）

基于偽阻抗體波形聚類的貝殼灰巖儲層預測方法

白 博，舒夢珵，康洪全，駱宗強，程 濤，賈懷存

（中海油研究總院，北京 100028）

碳酸鹽巖儲層在全球油氣分布中占有重要地位，其儲量約占全世界油氣總儲量的50%。貝殼灰巖是一種重要的碳酸鹽巖儲層，其特點是非均質性較強，且與圍巖的常規巖石物理特征差異不明顯。因此基于巖石物理特征的有利儲層分布預測存在一定難度。在分析貝殼灰巖儲層巖石物理及地震相特征基礎上，明確貝殼灰巖及其圍巖阻抗及地震相差異；并針對性采用預測反褶積與相對阻抗反演的聯合方法，計算偽阻抗體凸顯貝殼灰巖內部反射特征，進而采用波形聚類方法對貝殼灰巖進行預測。最后結合研究區沉積微相和古地理分析論述預測結果的合理性，同時預測結果被實鉆井證實，說明了采用的基于偽阻抗體波形聚類方法是可靠有效的。

貝殼灰巖；地震相；偽阻抗；波形聚類

0 引言

碳酸鹽巖儲集層構成的油氣田儲量大、單井產量高，容易形成大型油氣田。貝殼灰巖作為一種優質的碳酸鹽巖儲層，是以生物殼體及碎屑為主要成分的顆粒灰巖，其以雙殼為主要組分，成因與原地堆積或近距離搬運有關。儲集空間主要為生物殼體受后期溶蝕作用改造所形成的鑄模孔、溶孔、晶間孔及粒間孔等［1］。在研究區內，貝殼灰巖具有縱向多期次堆積，橫向沉積相帶變化快的特點，非均質性較強；同時已鉆井揭示儲層段為中低頻、中弱振幅、丘狀外形非連續反射，地震相特征不清，常規反演等儲層預測方法效果較差［2－3］。前人研究表明，波形聚類方法對碳酸鹽巖儲層預測有較好的效果［4－7］。作者進一步優化算法，采用基于偽阻抗體波形聚類方法，有效解決了研究區貝殼灰巖預測中非均質性強、缺乏井控的難題，實鉆井驗證預測效果較好。

1 巖石物理及地震相特征分析

研究區位于南大西洋桑托斯盆地深水區，構造演化及沉積充填呈現典型的被動大陸邊緣盆地特征，目的層為裂谷期湖相碳酸鹽巖，貝殼灰巖為主力儲量。研究區及周邊已鉆井揭示，貝殼灰巖段儲層縱向上巖性復雜：包括貝殼灰巖、含泥貝殼灰巖以及泥灰巖／泥巖等，分別指示貝殼灘微相、灘緣微相和半深湖／深湖微相，儲層物性逐漸變差。從巖石物理參數交匯圖（圖1）上可以看到，貝殼灰巖與圍巖阻抗差異不明顯，阻抗與巖性關系混亂，且研究區僅有1口已鉆井（1井，見圖5），外推產生的低頻模型過于粗糙，常規反演結果多解性強，效果較差。

結合區域已鉆井及研究區地震相橫向分布（圖2）來看，貝殼灰巖為中－弱振幅、中－低頻、非連續性弱反射地震相，同時由于貝殼灰巖具有在斜坡相對高部位沉積的特點，其地震相具波狀－丘狀外形；低部位灘緣及半深湖／深湖相帶泥質灰巖及泥灰巖為中－強振幅、中頻斷續平行反射，其地震相在振幅、頻率方面與貝殼灰巖差異較小，但兩者波組外形及內部結構存在差異，因此具備使用相關地震相分析手段預測貝殼灰巖儲層的基礎。

圖1 貝殼灰巖段GR與縱波阻抗交匯圖Fig.1 Crossplot by GR and P wave impedance of coquina section

圖2 貝殼灰巖段地震相特征Fig.2 Seismic facies characteristic of coquina section

基于以上原因，這里通過提取偽阻抗體，突出貝殼灰巖段地震相特征，并在此基礎上開展波形聚類識別貝殼灰巖地震相，進而預測貝殼灰巖儲層平面分布。

2 偽阻抗體波形聚類方法原理

地震數據的波形聚類是地震相分析方法的延伸，該方法應用地球物理手段對一定區域內可以確定的、由地震反射所組成的三維單元進行波形分類，實現通過地震參數區別相鄰地震相單元的目的［8］。

對于具有一定厚度的儲層，如果儲層內部反射較為雜亂，基于地震數據的波形聚類方法主要反映儲層頂、底的反射特征，無法實現儲層內部特征的描述。通過作者研究，發現應用偽阻抗數據進行波形聚類可以使得儲層內部的特征得到更好表征，實現對儲層整體、全面描述的目的。作者在具體研究中，采用神經網絡算法（圖3）開展波形聚類［9］。

圖3 波形聚類算法流程圖Fig.3 Workflow of seismic waveform clustering

區別于常規地震波形聚類方法，偽阻抗波形聚類技術基于偽阻抗數據體進行聚類分析，阻抗數據體可以更好凸顯儲藏內部波阻特征。同時通過公式（1）可知，相對阻抗計算方法可以對數據進行低通濾波，在一定程度上壓制儲層內部波場噪音。

其中：Z1為初始波阻抗；Zn為第n層波阻抗；ri為界面i處的反射系數。

為了能夠得到相對保幅的高分辨率地震資料計算偽阻抗數據體，作者應用預測反褶積算子對原始地震數據進行處理（式（2）），實現了地震數據拓頻的效果，從而提高了數據縱向分辨率［10］。

其中：X＝（x1，x2，…，xm）T為一個地震記錄道；F＝（f1，f2，…，fl）T為預測濾波算子；＾xt＋p為t＋p處的預測值。

3 實際應用效果

通過對實際地震數據進行試算，原始地震剖面上貝殼灰巖段波組特征不清，而偽阻抗剖面（圖4）上，貝殼灰巖段儲層特征清晰，更好地凸顯了貝殼灰巖大套波組特征和內部地震相細節、并且對貝殼灰巖與圍巖接觸關系有更清晰的刻畫。

圖4 貝殼灰巖段偽阻抗剖面Fig.4 Seismic pseudo－impedance profile of coquina section

圖5（a）是研究區應用偽阻抗波形聚類方法，并以沿層切片為約束，得到的貝殼灰巖儲層平面預測結果。其中黃色區域，通過已鉆井（1井）標定，為優質貝殼灰巖儲層發育區，該區同時也是相對構造中－高部位。通過區域沉積儲層分析和構造演化研究，認識到在貝殼灰巖沉積期，研究區構造斜坡部位發育貝殼灘，貝殼灘向構造高部位減薄，向低部位水體較深處變為與灘緣沉積的互層，預測結果符合地質認識。而直接應用地震數據進行波形聚類的結果（圖5（b））不能表征儲層的這一分布特征，與地質認識不符。

圖5 貝殼灰巖段有利儲層平面分布預測Fig.5 Prediction of favorable coquina reservoir distribution

基于偽阻抗體波形聚類的預測結果也被研究區第2口鉆井（2井）證實，該井揭示了大套貝殼灰巖儲層的分布。而且采用剝層法恢復貝殼灰巖沉積期古地形（圖6），并結合研究區2口井實鉆結果，也可發現古構造相對高部位與地震相預測的貝殼灰巖分布區域有很好的一致性，這也符合貝殼灰巖的生長分布特征。但由于貝殼灰巖的生長同時受到古氣候及古水流的影響，因此有利儲層的分布與古地形在局部存在一定的差異性。

通過以上的分析，相對構造中－高部位的寬緩斜坡區最易生長優質的貝殼灰巖儲層，同時基于偽阻抗體波形聚類方法預測的儲層分布符合地質規律，該方法具有較好的應用效果。

4 結論

研究結果表明：①貝殼灰巖儲層縱向巖性復雜，含泥貝殼灰巖、泥灰巖等夾層發育，橫向地震相特征不清，且研究區缺乏井控，常規儲層反演結果可靠性差；②基于預測反褶積的偽阻抗體，有效地突出了貝殼灰巖儲層地震反射特征，降低了預測多解性；③貝殼灰巖儲層段地震相與圍巖在振幅、頻率上差異較小，但兩者在波組外形及內部結構上存在差異，基于地震相分類的波形聚類方法可以較好地定性預測貝殼灰巖的平面分布；④儲層預測結果結合古地理恢復，可以發現最優質的貝殼灰巖易在相對構造中－高部位的寬緩斜坡上生長。

圖6 貝殼灰巖沉積期古地形Fig.6 Palaeo－geographic map before coquina deposits

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Coquina reservoir prediction method of seismic pseudo－impedance waveform clustering

BAI Bo，SHU Meng－cheng，KANG Hong－quan，LUO Zong－qiang，CHENG Tao，JIA Huai－cun
（Research Institute of CNOOC，Beijing 100028，China）

Carbonate reservoir plays an important role in the global oil and gas distribution，and its reserves account for about 50%of total oil and gas reserves.Coquina is a kind of important carbonate reservoir，which is characterized by strong heterogeneity，and the difference of conventional rock physical characteristics between coquina and surrounding rock is not obvious.Therefore，it is difficult to predict its favorable reservoir distribution.On the basis of analyzing the characteristics of rock physics and seismic facies of coquina reservoir，this paper makes clear the difference between the coquina and its surrounding rocks.Then，seismic pseudo－impedance is calculated by predictive deconvolution to characterize the inner seismic refection，which is used to predict coquina distribution by waveform clustering method.Finally，the prediction result is discussed by the sedimentary microfacies and ancient geographical analysis.Meanwhile，the prediction is consistent with the drilling result demonstrating the method is reliable and effective.

coquina；seismic facies；pseudo－impedance；waveform clustering

P 631.4

：A

10.3969／j.issn.1001－1749.2015.06.09

1001－1749（2015）06－0724－04

2015－09－07改回日期：2015－09－29

國家“十二·五”重大專項（2011ZX05030－001）

白博（1985－），男，碩士，主要從事地震資料解釋及儲層預測研究工作，E－mail：baibo＠cnooc.com.cn。