火成巖屏蔽下碎屑巖儲層預測方法研究

陳文婕

摘 要：【目的】火成巖層對地震波有屏蔽和吸收作用，使得火成巖下伏地層的地震資料品質較差，儲層邊界難以識別。【方法】通過正演模擬不同火成巖在速度、厚度、與砂體距離等方面對下伏地層的影響，定量分析影響砂體尖滅點識別精度的因素，尋找恢復真實儲層邊界的描述方法。利用分頻濾波去噪、弱信號恢復等解釋性處理技術，壓制火成巖干擾，提高弱反射儲層的識別能力。在解釋性處理的基礎上，再綜合測井、地質等多信息，建立井控多屬性融合儲層定量預測技術。【結果】綜合利用以上技術成果，針對玉皇廟地區夏41-商97構造帶，開展儲層精細刻畫，并取得了較好的效果。【結論】利用處理后的地震資料，對研究工區沙三上3砂組邊界進行重新識別描述。處理后的剖面，砂體反射特征連續性更好，砂體邊界繼續向東延伸，較原始砂體尖滅線向東前移25道。將砂體描述結果與實鉆井數據進行對比，描述吻合率達到85%。

關鍵詞：火成巖；屏蔽作用；正演模擬；解釋性處理；儲層預測

中圖分類號：TE122.2? ? ? 文獻標志碼：A? ?文章編號：1003-5168（2023）09-0054-05

Abstract： [Purposes] The strong shielding and absorption of igneous rock to seismic? wave result in poor quality of seismic data of the underlying strata. The seismic reflection of surrounding rock is changeable， so it is difficult to identify the reservoir boundary.[Methods] By forward modeling the influence of thickness and occurrence of igneous rocks on underlying strata， the factors affecting the accuracy of reservoir identification are quantitatively analyzed. On the basis of forward modeling model， interpretative processing techniques such as filtering， de-noising， well control and frequency raising， multi-wavelet decomposition and reconstruction are used to suppress igneous rock interference and to improve the identification ability of weak reflection reservoir. On the basis of interpretative processing， the well control multi-attribute fusion reservoir quantitative prediction technology is established by integrating multiple logging geological information. [Findings] Based on the above technical achievements， fine reservoir characterization was carried out for the Xia41-Shang97 structural belt in Yuhuangmiao area， and good results were achieved. [Conclusions] Using the processed seismic data， the boundary of the upper 3rd sand group in the study area was re identified and described. After processing， the continuity of sand body reflection characteristics is better， and the boundary of the sand body continues to extend eastward， moving 25 channels ahead of the original sand body pinch out line. Comparing the sand body description results with actual drilling data， the description coincidence rate reaches 85%.

Keywords： igneous rock；shielding effect；forward modeling interpretation processing technique；reservoir prediction

0 引言

濟陽坳陷廣泛發育火成巖，油氣藏類型多、領域廣、潛力大。但火成巖勘探存在難點：火成巖反射多變，識別難度大；受火成巖屏蔽影響，下伏地層地震反射信號弱，斷層及儲層識別難度大。

惠民凹陷臨南洼陷火成巖分布廣、厚度大，孔店組到館陶組均有發育，有利分布面積400 km2。已在玉皇廟、商河、夏口斷裂帶等發現火成巖油藏，上報探明加控制儲量1 497.81萬t、預測儲量1 630萬t，初步預測至少還有5 000萬t資源規模。另外，該區受火成巖影響的碎屑巖油氣藏潛力也非常大，已上報探明儲量約3 000萬t，初步預測至少還有3 000萬t資源規模。濰北凹陷孔三段已被火成巖覆蓋，火成巖油藏已上報控制儲量175.27萬t、預測儲量722萬t，預計還有3 000萬t儲量規模。加上東營、沾化凹陷的一些地區預計有近2億t的圈閉資源量，是下一步勝利探區重要的增儲領域。

目前，火成巖發育區油氣勘探存在以下問題。第一，火成巖的屏蔽作用導致下伏地層地震反射特征變弱或空白，斷層及儲層識別難度大；另外，由于火成巖非均質性強、速度變化大，導致下伏地層構造不落實。第二，火成巖是一種特殊的巖性體，橫向非均質性強，相帶不清，地震反射多變，識別難度大。這些問題制約了火成巖發育區的油氣勘探。通過檢索，勝利探區還沒有針對火成巖發育區的系統研究。因此，筆者以惠民凹陷玉皇廟地區為例，通過對火成巖屏蔽下碎屑巖儲層預測方法進行研究，定量分析火成巖屏蔽下碎屑巖儲層識別精度影響因素，確定火成巖屏蔽下碎屑巖儲層的地震識別方法，建立火成巖屏蔽下碎屑巖儲層地震預測技術系列，以期為提高火成巖發育區鉆探成功率提供技術支持，指導后續勘探開發。

1 地震反射特征

從地球物理角度比較火成巖與沉積巖可以看出，火成巖一般具有密度大、成分復雜、視電阻率高、傳播速度快等特點。這些特征在地震剖面和測井曲線上有明顯反映，為識別、追蹤火成巖提供了條件。

1.1 速度特征

火成巖來源于地下深部幔源，屬于高溫高壓物質，在侵入沉積巖中或噴出地表后，溫度、壓力急劇下降，在冷凝和成巖過程中，形成高密度、大比重的脆性-剛性巖石，因此火成巖密度和層速度大于沉積巖，其大小取決于火成巖巖相和巖石類型［1］。通過對惠民商河地區13口井、上百個樣品點的聲波速度進行分析發現：火成巖表現為高速特征，其層速度一般在3 000～6 000 m/s，平均層速度4 000～5 000 m/s［2］，比圍巖層速度（1 500～3 500 m/s）高1 500～2 500 m/s。噴發巖層速度有隨深度增加而增大的趨勢，侵入巖層速度基本不隨深度變化；同一深度，侵入巖層速度略大于噴發巖層速度。

1.2 振幅特征

在常規剖面上，侵入巖為強振幅的反射，其振幅可達4 000～9 000 m，在波阻抗剖面上為高速度亮點的特征。噴發巖中的火山碎屑巖由于其巖性復雜，受巖性影響內部速度變化較大，與圍巖速度差有高有低。因此，火山碎屑巖的地震反射特征復雜，既有強反射，也有弱反射。

1.3 頻率特征

從井旁地震道提取的火成巖段的子波頻譜圖和瞬時頻率剖面上看，火成巖體的頻率一般表現為低頻特征［3］。

1.4 地震反射特征

統計分析玉皇廟地區不同類型火成巖地震反射特征發現，噴發巖主要呈蘑菇狀反射，此類反射一般是火山活動中在火山口所特有的反射特征。侵入巖地震反射特征可分為三類［4-5］：①板狀反射，產狀與圍巖相近或穿層，一般為連續強反射；②雙強軸反射產狀與圍巖不一致，中等次連續；③雜亂無序反射，位于侵入巖邊部，中弱反射，產狀多變，反射雜亂。

2 正演模擬

通過正演模擬不同火成巖速度、厚度、與砂體的距離等方面對下伏地層的影響，定量分析影響砂體尖滅點識別精度的因素，尋找恢復真實儲層邊界的描述方法。

由于火成巖低頻、高速的特征，使下伏圍巖產生速度陷阱，導致時間域地震資料中存在構造假象。本研究主要分析火成巖對下伏儲層的影響。

構造形變是由于上覆火成巖為高速體。所以構造形變量應與上覆火成巖的速度、厚度、距離等直接相關。通過正演模擬不同巖相火成巖厚度、速度等對下伏地層的影響，定量分析影響儲層識別精度的因素。

從正演模擬結果來看，上覆火成巖速度、厚度及地震資料主頻對時間域的地層均有影響；火成巖速度、厚度與下伏砂體尖滅點的識別誤差呈正相關，地震資料頻率與識別誤差呈負相關。不同期次火成巖累加厚度與火成巖單層厚度相同時，下伏砂體尖滅點識別誤差相差不大。隨著火成巖與下伏砂體距離的增加，砂體尖滅點誤差沒有太大變化。隨著地震資料頻率的增加，砂體尖滅點識別精度明顯提升。火成巖屏蔽下砂體尖滅點識別精度影響因素量板見表1。

3 地震弱信號恢復技術研究

在火成巖發育區，火成巖對下部地層的地震成像影響嚴重。在地震激發過程中，近地表火成巖不但是一個能量屏蔽層，而且還對地震信號產生畸變干擾和大量散射，導致下傳能量減弱及地震波波場復雜，造成地震反射能量弱、地震資料信噪比低，難以有效地進行圈閉識別和構造解釋，嚴重影響了火成巖發育區的油氣勘探［6］。因此，以火成巖發育區強反射對下伏儲層屏蔽問題為研究對象，在地震資料井控濾波提頻等處理技術的基礎上，開展子波分解重構等弱信號恢復技術研究，利用該方法來壓制火成巖對下伏碎屑巖地層的影響，提高弱反射儲層的識別能力，以此解決火成巖的強干擾問題。

3.1 井控濾波提頻，提高圍巖成像精度

利用分頻濾波技術的解釋性處理技術壓制火成巖對下覆地層的影響；根據火成巖及圍巖的頻率分布范圍，結合井控信息，采用子波反褶積技術，提高火成巖下伏圍巖的成像精度。

通過濾波去噪，壓制火成巖對下覆地層的影響；根據火成巖及圍巖的頻率分布范圍，結合井控信息，采用子波反褶積技術，提高火成巖下伏圍巖的成像精度。從處理結果來看，目的層分辨率有所提高，反射連續性增強，火成巖影響在一定程度上消除，火成巖內幕成像精度明顯提高。通過過夏554處理前后的地震剖面對比可見，原始地震剖面上砂巖的反射掩蓋于上覆火成巖強反射中，儲層地震反射信息微弱，地震分辨率較低，對利用地震資料進行儲層預測造成一定的困難。處理以后的剖面，儲層的地震分辨率明細提高，砂體反射橫向連續性好，火成巖影響在一定程度上消除，火成巖內幕成像精度明顯提高。

3.2 弱信號恢復技術，精細刻畫砂體邊界? ? 3.2.1 子波和波形分解方法去除火成巖強屏蔽。多子波地震道分解技術基于多子波地震道模型，把一個地震道轉換成多個不同形狀、不同主頻率的地震子波的疊加。通過子波重新組合，精確地重構出分解前的地震道。對原始地震數據體進行子波分解，由于相似振幅的同一地震分量反映相應地質層段相似的地質巖性或巖相特征。通過去除火成巖強反射響應，突出碎屑巖儲層的地震波響應。

3.2.2 基于高分辨率廣義S變換的時頻能量補償方法。在此基礎上，利用基于高分辨率廣義 S 變換的時頻能量補償方法進行地震弱信號增強，可使火成巖下伏地層的地震波能量得到一定程度的提升和增強，提高了地震資料的分辨率。補償的基本思路是假設不存在吸收衰減，向下傳播的地震波應在不同時刻具有相同的波形，即振幅譜相同；對其進行頻率分析，某頻率不同時刻的能量比應保持一固定值，只是能量的絕對大小不同。通過有針對性地研究，對不同時刻的能量進行改造，起到對地層吸收的補償作用［7］。

3.2.3 應用效果。利用弱信號恢復后的地震資料，火成巖下伏地層的地震波能量得到一定程度的增強，提高了地震資料的分辨率。對沙三上3砂組邊界進行重新識別描述，較原始構造圖邊界線向東前移25道。通過新的尖滅線落實方法，又對沙三上1+2砂組開展了同樣的研究。同時結合瞬時相位剖面驗證落實的砂體邊界。從對比結果來看，剖面東側尖滅點與構造圖吻合，尖滅線落實，具體如圖1所示。

4 井控多屬性融合，定量預測有效儲層邊界

4.1? 沉積儲層特征

沙三段沉積時期，在夏口斷裂帶的東段主要發育了規模大小不等的扇三角洲、水下扇沉積。利用已鉆井地層對比證實：北部的商河砂體具有向東尖滅的明顯特征，1+2砂組向東延伸到商971附近，3砂組延伸到商97井區尖滅。南部物源在夏口斷層下降盤附近形成兩個扇三角洲，分別為瓦屋和斜廟三角洲，砂體主要在靠近斷裂帶處發育。西邊瓦屋三角洲已有多口井證實。順物源方向沙三段扇體的地震反射特征清楚，表現為中強-弱連續反射；靠近斷層部位地層厚、反射軸多，前端反射減少，振幅變弱，扇三角洲特征明顯。橫切物源方向，東邊的斜廟三角洲發育沙三上下兩套儲層，厚度向兩翼減薄。

沙四上發育灘壩砂沉積，儲層具有薄互層發育特點，單砂體厚度1～5 m，砂體縱向上多層疊置，橫向上連通性較差。這種沉積特點，決定了油藏產能受儲層影響較大。因此，筆者主要對砂體尖滅線的落實和儲層物性預測進行研究。

對于無火成巖干擾的常規地層的儲層識別，通常運用常規的多屬性優選融合技術預測儲層的邊界，但在火成巖發育區，火成巖對下伏地層的地震成像有嚴重的干擾作用，使得常規的儲層預測方法不能滿足火成巖發育區儲層精細識別的要求，導致儲層預測符合率明顯偏低。

根據實鉆井數據統計結果，單井產能與砂巖厚度、孔隙度呈正相關。因此，本區尋找儲層厚度大、物性好的有利儲層發育區是勘探的關鍵。擬在解釋性處理的基礎上，首先，進行地震響應與敏感屬性參數對應關系的研究，明確兩者間的關系。其次，綜合測井、地質等多信息進行縮放，探索、優化算法，最終，利用兩方面綜合因素，建立井控多屬性優化儲層預測技術。

4.2? 基于厚度相有效儲層預測

通過多屬性預測，初步明確儲層展布范圍，然后加入井數據統計的厚度值進行約束，得到了與振幅厚度相關的儲層展布情況。

4.3? 三維構造建模預測孔隙度

三維構造恢復計算應變量預測物性的方法是一種基于構造成因的方法，根據應變量的大小對儲層物性做定性評價。主要是通過恢復三維構造，明確其沉積古地貌及地層張應變量，結合巖石物理參數，計算地層孔隙度，結合地震屬性預測，進行多體融合預測孔隙度，從而預測有利儲層。目的是建立一種基于地質成因的儲層物性（孔隙度）定量預測方法。

通過對層位、斷層進行地震解釋建立起地質模型，再依據三維構造恢復算法計算出各層現今的應力、應變量。三維構造恢復通過斜剪切、去褶皺等算法將地層恢復至變形前的狀態，得到每個面元或體元的變化量（應變量）。

應力-應變、巖石物理參數與儲層孔隙度、滲透率三者存在一定的數學關系，通過建立理想模型，推導出應力-應變、巖石物理參數（割線模量、拉梅常數、泊松比等）與儲層物性（孔隙度、滲透率）三者之間的數學關系，實現了由應力、應變場向儲層孔滲性參數的轉換。巖石物理參數參照惠民凹陷20余口井的實驗室測試數據。

同時，為了減少誤差的產生，采用基于應變量及地震預測孔隙度的融合方法來進行改善。主要是將地層孔隙度與屬性相融合，同時引入井數據作為約束，得到了玉皇廟地區有利儲層預測情況。

4.4? 融合振幅厚度屬性與孔隙度預測

將與振幅厚度相關的儲層預測與地層孔隙度情況進行融合，最終完成玉皇廟地區有利儲層預測情況，將預測結果與實鉆井統計數據進行對比，預測結果較為吻合。

在以上工作的基礎上，在沙四上共新解釋有利圈閉15個，面積10.7 km2，預測資源量700萬t。而沙三上尖滅帶共解釋有利圈閉面積7.9 km2，資源量630萬t。根據圈閉落實結果，優選反向斷塊落實且有利儲層發育區進行井位部署。在玉皇廟東地區建議井位4口，采納3口：夏斜20、夏斜64、夏556。這3口井的部署，打開了玉皇廟東部地區勘探的新局面。

5 結論

①通過定量模擬不同火成巖速度陷阱，研發下伏地層“變形量”評價技術，但在實際地質現象中，單一的影響因素比較少見，通常都是多因素組合對下伏地層產生共同影響。下一步應綜合考慮多種因素的影響，形成構造形變量地質多因素綜合定量評價技術。

②受火成巖影響，下覆砂體地震響應特征會受到屏蔽。利用分頻濾波、子波分解等技術，削弱火成巖屏蔽作用，提高火成巖下伏圍巖的成像精度。處理后的剖面，砂體反射特征連續性更好，砂體邊界繼續向東延伸，上傾尖滅，為砂體邊界識別提供依據。用解釋性處理后的地震數據體開展儲層預測研究，為刻畫有利儲層分布提供技術支持。

③針對火成巖下伏碎屑巖儲層定量識別進行研究攻關，并形成相關創新技術，解決實際生產中有關火成巖勘探的技術瓶頸問題，目前已在惠民玉皇廟地區等火成巖發育區獲得較高的經濟效益，勘探前景廣闊。

參考文獻：

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