地震反演在遼河灘海西部儲層預測中的應用

2016-12-19 03:43:20董德勝郭彥民鄒丙方楊光達

石油地質與工程 2016年6期

董德勝,郭彥民, 鄒丙方,楊光達,孫轉

(中國石油遼河油田分公司勘探開發研究院,遼寧盤錦 124010)

地震反演在遼河灘海西部儲層預測中的應用

董德勝,郭彥民, 鄒丙方,楊光達,孫轉

(中國石油遼河油田分公司勘探開發研究院,遼寧盤錦 124010)

遼河灘海西部的勘探目標日趨復雜，儲層預測工作越來越重要。闡述了在遼河灘海西部地區開展地震反演工作的關鍵技術環節，并對反演效果進行評價分析；利用波阻抗反演結果定量預測主要目的層段的砂巖厚度和砂巖含量，并對各層段儲層的發育程度進行評價，分析儲層的平面分布特征，確定巖性圈閉發育有利區，為巖性圈閉識別及評價提供依據。

遼河灘海；地震反演；λ值；砂巖含量預測；儲層發育程度

地震反演是儲層預測的核心技術之一，是地質綜合評價與地震資料解釋的重要組成部分，在圈閉評價、油藏描述以及井位論證中都扮演著重要角色[1]。在遼河灘海西部地區，隨著勘探程度的逐步提高，勘探目標日趨復雜，從以往的構造油藏向地層巖性油藏轉變，儲層預測工作也越來越受到重視。研究區儲集層以薄互層沉積砂體為主，具有單層厚度小、縱橫向變化快的特點，地震預測多解性強，難度大。本次研究綜合利用地質、地震、鉆井等資料，在精細層序地層格架約束下，采用地震波阻抗反演技術預測了目的層段(沙一、二段)儲層的縱、橫向發育特征，取得明顯效果，為地層巖性油藏勘探提供了有力支撐。

1 區域地質背景

遼河灘海地區地理上位于遼東灣北部, 是遼河盆地陸上向海域的自然延伸，構造上位于遼河灘海西部凹陷，包括西部斜坡帶、筆架嶺-嶺南構造帶、海南洼陷帶、仙鶴-架東構造帶4個構造單元，總面積約780 km2。遼河灘海西部凹陷呈箕狀特點，西側為緩坡帶，東側為陡坡帶，中間為深陷帶[2]。在東西兩側高中間低的古地貌背景下，其周邊存在西部凸起、葫蘆島凸起和海月凸起3個主要的物源區(圖1)，沙一、二期發育扇三角洲-湖泊相沉積[3-5]。

圖1 遼河灘海西部沙一段頂界構造圖

本次研究將遼河灘海西部古近系劃分為4個三級層序，15個準層序組(表1)，其中主要目的層段SQ3(沙一、二段)為一個完整的沉積旋回。低位域為砂礫巖、粗砂巖夾紅色泥巖、灰色泥巖構成的正旋回發育扇三角洲沉積體系，湖盆水體淺，物源供給充足，扇體發育規模大；水進域為細砂巖、粉砂巖夾灰色泥巖、油頁巖構成的正旋回，仍發育扇三角洲沉積體系，湖盆水體變深，扇體向物源區收縮，分布范圍變小。高位域為深灰色泥巖、細砂巖、粉砂巖構成的反旋回，也屬于扇三角洲沉積體系，水體再變淺，扇體規模增大(圖2)。

本次研究細化研究單元，為儲層預測提供精細的等時層序地層格架。將SQ3細分為5個準層序組，低位域劃分為2個(沙二上、沙二下)，水進域劃分2個(沙一下、沙一中)，高位域劃分1個(沙一上)。鉆探證實，研究區低位域晚期(沙二上)和水進域早期(沙一下)扇三角洲沉積砂體發育，儲蓋配置關系好，為主力出油層段，是本次研究重點目的層段。

圖2 F井-Q井地層對比圖

2 地震品質及鉆井巖電特征分析

地震反演效果的好壞主要取決于兩個條件，一是地震資料的品質，包括信噪比、分辨率及保真度，這一點決定了反演結果的分辨率和可信度；二是鉆井資料的巖電組合特征，包括聲波時差、密度及縱波阻抗曲線能否很好地反映儲層和圍巖的差異，這決定了波阻抗反演結果能否有效地區分儲層與非儲層。

2.1 地震資料品質分析

主要以高分辨處理地震資料為基礎，其資料品質較以往有了較大改善。在目的層段地震資料主頻達到25 Hz,有效頻帶寬度10～50 Hz。理論上,地震垂向分辨率為調諧厚度,即H=λ/4,其中λ=V/F[6]。在研究區沙一、二段儲層層速度約為3 000 m/s,因此,地震資料垂向分辨率大約為30 m，可以識別大于30 m的砂層組。

2.2 目的層巖電組合特征分析

通過對工區30余口探井巖性資料及電性資料的綜合分析，目的層段巖性組合為砂、泥互層沉積，儲集層以砂巖、礫巖為主，儲集層與上下圍巖的縱波阻抗具有明顯差異，礫巖波阻抗最高，砂巖次之，泥巖最小(圖3)，因此，可以利用波阻抗進行巖性區分。

3 地震波阻抗反演

3.1 地震反演方法及原理

波阻抗反演處理采用Jason反演軟件中的約束稀疏脈沖反演模塊進行。該方法的主要優點是能獲得寬頻帶的反射系數,能較好地解決地震記錄的欠定問題,從而使波阻抗反演得到的數據更趨于真實[5]。稀疏脈沖波阻抗反演的主要過程是:首先，通過最大似然反褶積求得一個具有稀疏特性的反射系數序列；然后，通過最大似然反演導出寬帶波阻抗[7]。

圖3 泥巖、砂巖、礫巖波阻抗直方圖

3.2 子波提取及井震標定分析

地震子波提取及井震標定分析是地震反演工作的基礎[8]。為實現子波在能量和頻率上與實際地震道吻合，研究過程中地震子波提取由實際地震資料出發，用多道地震記錄進行自相關統計的方法求取子波[9]。結合井震標定分析，最終確定研究區子波為一個零相位的正極性子波，子波主頻25 Hz左右。從井震標定結果分析，合成地震記錄與原始地震道吻合好，波組對應關系清晰，波峰對應砂組的頂界面，波谷對應砂組底界面(圖4)。

圖4 C井震綜合標定

3.3 三維初始波阻抗模型建立

測井約束反演需要建立正確的地質先驗模型，即三維初始波阻抗模型。模型建立的基礎資料是構造解釋層位。為了提高模型的精度，筆者把目的層沙一、二段細分5個研究單元，將各準層序組界面引入模型，并對層間產狀及地層接觸關系進行了準確定義，搭建了一個高精度框架模型。在此基礎上，再利用測井波阻抗曲線進行內插外推，產生三維波阻抗模型體(圖5)。

3.4 反演參數選取

圖5 F井-P井初始阻抗模型剖面

地震波阻抗反演參數的選擇直接影響反演效果，根據研究區地質情況及資料特點，通過反復測試確定了相關參數[10]。根據試驗，地震子波選取由實際資料統計的長度為80 ms的零相位子波；反演處理時窗為沙一段頂界-沙三上段底界；波阻抗橫向變化可拓展范圍為20%；反演迭代次數為6次；低頻合并分量確定為10 Hz, 殘差權重因子λ值取18。

3.5 反演效果分析

在對子波提取、層位標定和波阻抗初始模型建立等各項反演關鍵環節進行精細處理之后，選擇合理的控制參數開展波阻抗反演，并對反演效果進行質控分析，以驗證預測結果的可靠性。首先，將反演得到的合成地震記錄與原始地震道進行對比發現，除了在局部斷層發育的部位存在殘差外，整體對應關系較好，表明反演波阻抗結果忠實于地震資料，能夠客觀地反映地下巖石波阻抗變化特征。然后，通過井旁反演的波阻抗曲線與原始測井阻抗曲線對比分析發現，地震有效頻帶內兩者的曲線特征基本一致，這表明初始波阻抗模型約束的比較合理，反演結果客觀地反映了儲層的變化特征。最后，對反演結果標定分析，波阻抗反演結果與已知井有較好的對比關系。

4 儲層定量預測

為了進一步研究儲層在空間上的分布規律，精細描述儲層在空間上的分布狀況，利用波阻抗反演結果，確定砂巖和泥巖阻抗門檻值，分別計算了沙一上、中、下段，沙二上、下段的砂巖厚度和砂巖含量。經鉆探證實，研究區沙一下段是儲層發育段，也是油氣富集段，因此下面以沙一下段為例對儲層定量預測效果進行分析。

4.1 砂巖含量及厚度預測

沙一下段沉積期為SQ3湖侵期早期，研究區水體加深，可容納空間增大，地層沉積范圍增大，該時期主要發育扇三角洲沉積體系。從沙一下段砂巖含量預測結果分析(圖6)，儲層較為發育。在研究區北部，高值區集中在F井、G井、I井、L井至N井區，砂巖含量在30%以上，由西向東砂巖含量逐漸降低，在M井、N井區形成一相對獨立的砂體。結合地質背景分析，推測該套砂體物源主要來自西部凸起，在仙鶴構造下傾部位傾沒。該套砂體多井鉆遇，如I井、J井、L井等，發現了多個巖性油氣藏。在研究區中部，砂巖含量高值區集中在B井區至C井區附近，結合古地貌分析，物源主要來自葫蘆島凸起，扇體向北東向延伸。在南部嶺南斜坡區，砂巖含量高值區具朵葉狀分布的特征，A井的東側砂巖含量在30%以上，儲層發育。研究區東部仙鶴-架東地區，砂巖含量普遍偏低，高值區零星分布，規模小，推測儲層不發育。

圖6 沙一下段(SQ33)砂巖含量預測

根據沙一下段砂巖厚度預測結果(圖7)，研究區北部砂體較厚的區域主要分布于L井、M井、N井區，最大厚度達110 m，具有向東及南北減薄的特征，易形成巖性上傾尖滅等圈閉類型。在筆架嶺斜坡帶東側，砂體呈朵葉狀分布，最大厚度達70 m，砂體厚度向東側和南側減薄，與斜坡區北東向斷裂相配置，利于形成斷層-巖性圈閉等圈閉類型。

圖7 沙一下段(SQ33)砂巖厚度預測

4.2 儲層定量預測效果分析

為評價儲層預測結果的可靠性，從已知井出發，對各層段儲層預測厚度與實際鉆井揭示厚度進行對比分析。以沙一下段為例，儲層預測吻合率總體平均值達到87%，取得較好的預測效果，反映了研究區儲層的平面展布特征，為儲層綜合評價及巖性圈閉的識別提供了有力支撐。

4.3 儲層發育程度預測

如前文所述，通過對各準層序組砂巖含量及砂巖厚度的定量預測，確定了砂體的橫向展布特征。但是，受地層厚度的影響，有些區域砂巖含量高，但砂體厚度相對較小；有些區域砂體厚度比較大，但砂巖含量比較低；因此，上述這些區域可能都不是尋找巖性圈閉的有利區域。為此，進一步將各層段砂巖含量與砂巖厚度進行交會分析，對各層段儲層的發育程度進行綜合評價。根據層段砂巖厚度與砂巖含量的數據分布確定門檻值，將交會結果劃分成5個區域(圖8)。I類區是紅色區域，對應砂巖含量較高(大于50%)，砂巖累計厚度大的區域(大于30 m)；II類區砂巖含量中等(大于30%，小于50%)，是砂巖厚度大的區域；III類區砂巖含量高(大于50%)，是厚度小的區域(小于30 m)；IV類區砂巖含量中等(大于30%，小于50%)，是厚度小的區域(小于30 m)；V類區是砂巖含量較小的區域(小于30%)。

從沙一下段儲層發育程度預測圖分析(圖9)，主要以I類、II類和V類區為主。從已知井標定來看，預測結果與井對應關系較好，反映了儲層的橫向變化情況。I類區主要集中西部斜坡帶D井區、E井區，在A井區、H井區、J井區及M井區局部分布；II類區分布范圍較廣，I井區、N井區及B井區均處于該區域。I類區面積約100 km2，II類區面積約223 km2。鉆探證實，該層段I類和II類區均是尋找巖性、構造-巖性圈閉的有利區域，具有較大勘探潛力。