東濮凹陷西南洼沙二下砂泥巖薄互層地震描述技術

李令喜 ，蘇云 ，唐娟 ，肖曾金 ，劉欣欣 ，馬識途 ，竇安迪

（1.中國石化中原油田分公司油氣勘探管理部，河南 濮陽 457001；2.中國石化中原油田分公司物探研究院，河南 濮陽 457001）

0 引言

我國東部成熟探區經過幾十年的勘探開發，目標儲層已由地震可追蹤的大型砂體轉變為小型砂體［1］。東濮凹陷作為我國東部典型的陸相鹽湖斷陷盆地，砂泥巖薄互層是常見的沉積疊加樣式，且東濮古近系地層具有多物源、近物源、沉積體系類型多等特點，這也造成了巖性橫向變化快；因此，垂向上如何識別更小的砂體，橫向上如何提高砂體邊界刻畫，成為目前地震儲層預測所面臨的難題。

薄儲層識別依然是地震資料垂向絕對分辨率的問題［2-4］，理論上，地震剖面上僅能識別厚度大于1/4波長的儲集體。針對砂泥巖薄互層韻律結構儲層的地震描述始于20世紀80年代。國內外很多學者研究結果表明，通過相應的技術手段，縱向上對薄層的識別可以突破傳統的地震分辨率的極限［5-7］。 例如，Zeng 等［8-9］針對小于調諧厚度的薄砂層，運用90°相位雷克子波合成的波形具有對稱性，刻畫了儲層分布特征；顧雯等［10］利用地震波形指示反演技術，獲得了高分辨率的反演剖面，縱向上能識別2 m以上的薄層。國內外這些研究成果為薄互層砂體垂向上識別提供了重要的借鑒意義，但專門針對巖性橫向變化快、砂體邊界刻畫不清等問題的研究仍然很少。

本文以東濮凹陷西南洼地區沙二下儲層為研究對象，針對砂泥巖薄互層特征，應用相控地震反演與坐標旋轉2項技術，解決了砂泥巖薄互層砂體邊界刻畫與砂體縱向定量預測2個難題，為我國東部其他區域砂泥巖薄互層地震預測提供了借鑒。

1 地質概況及地震儲層預測難點分析

東濮凹陷西南洼陷帶位于東濮凹陷的西南部，勘探面積約1 000 km2，洼陷主要包含趙莊-南湖構造、南何家構造、林寨構造及方里集構造。目前已發現了沙二、沙三段2套主要含油氣層系，累計探明石油地質儲量 66.19×104t，天然氣地質儲量 3.99×108m3。

西南洼沙二段總體為淺水三角洲沉積，砂體單層厚度薄，單層厚度小于5 m的砂巖占比為90%以上，平均單層厚度1.7 m，橫向巖性相變快；同時，該區域沙二段地層總體埋深過大，地層成巖程度較高，砂巖與泥巖地球物理參數差異較小。據統計：在埋深3 500 m左右，砂巖密度為2.38～2.69 g/cm3，縱波速度為4 000～5 100 m/s，縱波波阻抗為 9 000～14 000 g/cm3·m/s；泥巖密度為2.42～2.72g/cm3，縱波速度為3 000～4 400 m/s，縱波波阻抗為7 000～12 000 g/cm3·m/s。在埋深相對較淺的部位，砂巖與泥巖地球物理參數有較大范圍重疊。

由于該區域沙二段的地質及地球物理特征，利用地震資料開展儲層預測主要存在的難點有：地層巖性橫向變化快，且地層受復雜斷裂影響，利用常規地震屬性與地震反演技術刻畫巖性邊界不清晰；砂體單層厚度薄，砂巖與泥巖縱波波阻抗存在較大范圍重疊，利用縱波波阻抗進行砂體定量預測精度低。

2 儲層地震預測方法及應用

根據對已鉆井砂巖儲層特征、分布特征及儲層地震預測難點分析，結合東濮凹陷西南洼沙二下儲層地質特征，針對砂泥巖薄互層定量刻畫，制定了砂泥巖薄互層定量預測流程（見圖1）。流程關鍵點為：1）通過巖性標定及統計分析，明確砂泥巖薄互層地震反射結構特征；2）優選敏感性屬性，開展多屬性融合地震相刻畫，明確砂體有利儲集相帶；3）開展相控地震反演，過濾背景干擾，突出目標區塊儲層分布，精細刻畫儲層邊界；4）開展坐標旋轉與疊前反演，定量刻畫儲層厚度。

圖1 砂泥巖薄互層定量預測流程

2.1 巖性精細標定及井震統計分析

巖性標定技術是綜合應用地震、地質及測井資料，將鉆井地質分層與地震解釋層位協調統一的關鍵技術，是連接測井與地震信息的橋梁［11-17］。其技術要點為：首先，在聲波測井曲線環境校正及測井曲線標準化的基礎上，進行大套層位的標定；然后，進行小層及巖性精細標定（見圖2）。

圖2 東濮凹陷西南洼地區濮深8井巖性標定

由圖2可以看出：沙二下2—5砂組，砂巖累計厚度分別為 27.7，38.4，33.9，23.7 m， 地震反射特征為振幅能量強，時頻譜頻帶寬；沙二下1砂組與沙二下6砂組，砂巖累計厚度分別為6.8，4.8 m，地震反射特征為振幅能量弱，時頻譜頻帶窄。由單井巖性標定總結出：工區沙二下儲層，砂巖越發育，地震振幅越強，頻帶越寬；泥巖發育，地震振幅弱，頻帶窄。同時，統計工區多口井砂巖累計厚度與振幅之間的關系，也證實砂組內砂巖累計厚度與振幅呈現強正相關關系。

2.2 敏感性屬性優選及多屬性融合地震相刻畫

進行地震屬性融合之前，需要優選出對地質條件最敏感的地震屬性。由巖性標定及井震統計分析中認識到，均方根振幅屬性與頻寬屬性對砂巖厚度較為敏感。由屬性平面圖可看出（見圖3）：均方根振幅屬性與頻寬屬性可以大致反映儲層的有利區帶，但巖性邊界刻畫不夠精細。由相位屬性平面圖可以看出，相位屬性在巖性的邊界刻畫上具有一定的優勢。因此，針對工區，優選出均方根振幅屬性、頻寬屬性及相位屬性等3個敏感屬性進行屬性融合。

指調度系統在第一時刻T0對第二時刻T1的能量生產及消耗情況做出預測，并制定能量分配計劃；在第二時刻T1來臨時，結合該時刻能量的實際生產及消耗情況，對各基礎設備運行狀態進行調整，以期在第三時刻T2時，能夠達到全局資源最優配置，以此類推，形成整個系統運行的時間序列。

圖3 東濮凹陷西南洼地區沙二下4砂組地震屬性

多屬性融合時，引入RGB色彩顯示技術［14］，定義映射函數對多屬性融合進而形成RGB圖 （見式（1））。通過三維顏色體，將3種屬性分量映射成一個輸出值，從而完成多屬性的RGB成圖。

式中：X為屬性數據體中位置；IR（X），IG（X），IB（X）分別為紅、綠、藍顏色歸一化的屬性分量。

依據RGB屬性融合圖（見圖3d），將沙二下4砂組分為5類地震相：強振幅、中高頻、高連續反射地震相；弱振幅、低頻、高連續反射地震相；弱振幅、低頻、低連續反射地震相；中弱振幅、低頻、中低連續反射地震相；中強振幅、高頻、低連續反射地震相。其中，砂巖集中發育區（三角洲前緣）地震相為強振幅、中高頻、高連續反射；泥巖發育區（深湖—半深湖）地震相為中弱振幅、低頻、高連續反射。

2.3 相控地震反演技術及巖性邊界刻畫

地震反演具有較高縱向分辨率，是砂泥巖薄互層地震識別核心技術之一，地震反演技術關鍵一環是低頻模型構建。常規低頻模型構建方法是利用測井曲線（縱波速度、密度、縱波波阻抗等）在層序格架控制下進行內插外推，但該方法在巖性橫向變化較大區域存在很大誤差，也會造成最終反演結果難以正確反映地質沉積規律、儲層巖性邊界刻畫不清等問題。

研究工區方4井—濮深8井沙二下5砂組、6砂組地震反射結構為強振幅、中高頻、高連續反射特征，沉積環境為水下分流河道，地球物理特征表現為高阻抗特征。方1井沙二下5砂組、6砂組地震反射結構為中強振幅、雜亂反射特征，沉積環境為濱淺湖，地球物理特征表現為中阻抗特征。

利用測井曲線進行內插外推獲得縱波波阻抗模型（見圖4），方4、方1井區縱波波阻抗差異很小，這與地震反射結構不一致；因此，對于巖性橫向變化較大的區域，利用常規方式建立反演所需的低頻模型就會給后續地震反演結果造成誤差。

圖4 利用常規測井插值方法建立低頻縱波波阻抗模型

基于此，在構建低頻模型時，利用多屬性融合刻畫的地震相邊界為約束，控制井曲線內插外推，能較好地保證獲得的低頻縱波波阻抗模型與實際地震反射結構一致（見圖5），從地質成因角度提高低頻模型準確度。

圖5 利用相控低頻模型建立低頻縱波波阻抗模型

圖6 方里集構造沙二下4砂組縱波波阻抗屬性

2.4 坐標旋轉技術及砂體定量預測

雖然利用相控地震反演技術獲得的縱波波阻抗能較清晰地刻畫砂巖邊界，但巖石物理分析認為，研究工區砂巖與泥巖地球物理參數存在嚴重重疊，僅利用縱波波阻抗屬性進行砂巖厚度定量預測會存在較大誤差。分析多種巖石物理參數得出：利用縱波波阻抗（M）與縱橫波速度比（vp/vs）能有效區分儲層及泥巖（見圖7a）。 vp/vs小于 1.73且M大于 9 500 g/cm3·m/s小于11 500 g/cm3·m/s為砂巖儲層，vp/vs大于 1.73且 M 大于 11 500 g/cm3·m/s為泥巖。

利用縱橫波速度比與縱波波阻抗聯合定量預測砂體厚度，需要劃定多邊形來確定邊界。為了克服多邊形定界的不精確性，進一步提高砂體縱向識別精度，采用坐標旋轉技術，構建新的巖石物理量IMP，VpVs，即新坐標系的縱坐標與橫坐標（見圖7b）。

圖7 參數分析

新的坐標系統構建方式為

通過坐標旋轉技術應用，將區分儲層與泥巖的地球物理參數簡化為IMP單個屬性。當IMP大于0時為儲層，小于0時為泥巖（見圖7b）。

通過疊前反演獲得了IMP屬性體。抽井檢驗發現，反演數據體縱向上與巖性剖面具有較強一致性。同時對比利用常規疊前反演砂體定量預測厚度與坐標旋轉后厚度發現（見表1）：利用坐標旋轉后的砂體定量預測精度得到了大幅提高。疊前反演砂體定量預測誤差較大，是利用縱波波阻抗和縱橫波速度比雙參數定量預測砂體時，多邊形定界不準確造成的。

表1 方3側井沙二下2—6砂組砂體厚度預測統計

由砂巖厚度預測平面分析得出（見圖8），淺水三角洲水下分流河道砂巖最為發育。地震預測砂巖厚度與井點統計厚度符合率大于85%。

圖8 基于坐標旋轉技術沙二下4砂組砂巖厚度預測

3 結論

1）RGB多屬性融合技術能夠充分利用地震屬性中蘊含的構造和巖性信息，克服單一地震屬性顯示不足和單屬性色彩不能突出區域異常的缺點，提高了從多屬性提取地質體的識別能力。

2）地震反演過程中，常規低頻模型建立一般采用反距離方法，其結果難以正確反映地質沉積規律和認識。將地震相邊界與地震反射結構信息加入到低頻地質模型建立中，可明顯提高初始模型質量，進而有效提高反演結果與地質認識的一致性，對巖性邊界的刻畫作用較為明顯。

3）運用坐標旋轉技術，構建新的巖石物理參數，克服了多屬性聯合分析時多邊形定界的不精確性，能夠提高砂體縱向識別精度。