石油地震地質(zhì)學(xué)在埕海地區(qū)的應(yīng)用

袁淑琴，王書香 （中石油大港油田分公司勘探開發(fā)研究院，天津300280）

汪改蘭 （中石油大港油田分公司采油一廠，天津300280）

周淑慧 （中石油大港油田分公司勘探開發(fā)研究院，天津300280）

侯靈煒 （中石油大港油田分公司灘海開發(fā)公司，天津300280）

陳 璞，趙林豐，王永凱 （中石油大港油田分公司勘探開發(fā)研究院，天津300280）

埕海地區(qū)鄰近歧口凹陷，生供油條件優(yōu)越，儲(chǔ)層發(fā)育，儲(chǔ)集條件有利，儲(chǔ)蓋組合良好。構(gòu)造帶形成早、規(guī)模大，圈閉類型多。同時(shí)目的層系多，埋藏適中，油藏類型豐富，勘探潛力大，是大港油田近期增儲(chǔ)上產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)地區(qū)。近幾年在埕海地區(qū)的中高臺(tái)階及高斜坡區(qū)均已探明并投入開發(fā)，埕海低臺(tái)階區(qū)為一依附于張東斷層下降盤的大型繼承性斷鼻圈閉，主要目的層古近系沙河街組 （Es），有利勘探面積約160km2，低臺(tái)階區(qū)早期鉆探的5口井具有鉆井周期長(zhǎng) （3～9.5個(gè)月）、泥漿密度大 （1.36～1.5g/cm3）、油層污染嚴(yán)重、含油井段長(zhǎng)、試油產(chǎn)量低等特點(diǎn)，由于工藝技術(shù)及沉積儲(chǔ)層研究的不夠深入，制約了該區(qū)的勘探進(jìn)程。為此，筆者運(yùn)用石油地震地質(zhì)學(xué)理論對(duì)埕海地區(qū)低臺(tái)階區(qū)進(jìn)行了精細(xì)的沉積儲(chǔ)層研究，以期為該區(qū)的勘探開發(fā)提供指導(dǎo)。

1 研究思路

石油地震地質(zhì)學(xué)概念的最初提出者是我國(guó)學(xué)者袁秉衡教授[1，2]，石油地震地質(zhì)學(xué)是在地震地層學(xué)、地震沉積學(xué)、地震成藏學(xué)與開發(fā)地震學(xué)等諸多學(xué)科基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來的一門現(xiàn)代地震技術(shù)與石油地質(zhì)勘探和開發(fā)理論相結(jié)合的交叉前緣學(xué)科。石油地震地質(zhì)學(xué)適應(yīng)了當(dāng)前石油地質(zhì)研究領(lǐng)域中地震數(shù)據(jù)處理與解釋一體化、地震－地質(zhì)綜合研究一體化以及油氣勘探－開發(fā)一體化的研究思路與工作方法。石油地震地質(zhì)學(xué)的基本研究思路是：“地質(zhì)－地震－地質(zhì)”，表現(xiàn)方式為 “點(diǎn)－面－體”，注重的是地質(zhì)資料的標(biāo)定[3]。以地震沉積學(xué)[4，5]和構(gòu)造分析為研究思路，在單井分析的基礎(chǔ)上，井震結(jié)合，通過精細(xì)儲(chǔ)層標(biāo)定，綜合運(yùn)用砂體追蹤、地震多屬性提取、烴類檢測(cè)等技術(shù)手段預(yù)測(cè)有利沉積相帶的分布，明確構(gòu)造類型，開展儲(chǔ)層特征研究，明確有效儲(chǔ)層及油氣展布規(guī)律，尋找勘探潛力區(qū)，提出有利勘探目標(biāo)。

針對(duì)埕海地區(qū)的特點(diǎn)及難點(diǎn)，設(shè)計(jì)了該區(qū)石油地震地質(zhì)學(xué)的研究思路及工作流程：①地震資料品質(zhì)改善，采用子波反褶積提高真分辨率，采用小波分頻成像提高視覺分辨率；②地震相及儲(chǔ)層

預(yù)測(cè)，選取波形聚類屬性、時(shí)頻三原色、有色反演波阻抗等方法進(jìn)行儲(chǔ)層相帶的劃分；③油氣檢測(cè)，采用小波變化和廣義S變化的方法 （圖1）。筆者主要針對(duì)提高地震資料分辨率、地震相及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)進(jìn)行了研究。

圖1 埕海地區(qū)石油地震地質(zhì)學(xué)工作流程圖

2 提高地震資料分辨率

2.1 子波反褶積

子波反褶積方法采用平滑度域技術(shù)提取子波的振幅譜，利用子波的振幅譜與相位譜的關(guān)系，通過交互手段確定子波的相位譜，并通過實(shí)時(shí)監(jiān)控提取子波，進(jìn)行提高分辨率的處理。提高分辨率要遵循的原則就是保持低頻，拓展高頻，適當(dāng)提高主頻。

2.2 小波分頻成像

小波分頻成像技術(shù)就是合理利用地震低、中、高頻帶信息，用小波變換提取不同主頻的子波剖面，選擇最佳的成像頻帶對(duì)斷層和儲(chǔ)層成像。因?yàn)镸arr小波變換具有變時(shí)窗的特點(diǎn)，低頻和高頻信息都有很高的可靠性，因此，該次研究采用小波變換作為時(shí)頻分析的基本算法。用Marr小波模擬不同頻率的雷克子波對(duì)地震信號(hào)進(jìn)行分頻處理，其處理的結(jié)果具有明確的物理意義，這是其他小波分頻所不具備的。Marr小波可以模擬雷克子波對(duì)地震記錄進(jìn)行分頻，分頻記錄即是分頻子波的地震響應(yīng)，相當(dāng)于做了一次反褶積，有效地提高了分辨地質(zhì)體的精度。井控提高分辨率技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于它結(jié)合了混合相位子波處理和譜模擬兩項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，以一種解釋性處理手段提高地震剖面的分辨率以及使剖面零相位化。經(jīng)過提高分辨率處理，地震剖面的頻帶從5～45Hz拓寬至5～50Hz，剖面主頻提高5～10Hz左右。分頻成像處理后，地震剖面分辨率明顯提高，在高頻剖面上薄砂層的地震分辨能力有很大提高。

埕海地區(qū)主要目的層古近系沙河街組二段 （Es2）地震主頻約20～25Hz，砂巖的速度約4000m/s，因此地震資料的有效分辨率約25m。而儲(chǔ)層厚度主要為9～11m，其次為20～30m，由于地震分辨率不足，無法僅從地震剖面及屬性平面上準(zhǔn)確識(shí)別砂層。針對(duì)該問題，筆者分別做了15、30、45Hz的小波分頻 （圖2）。通過分頻處理，主頻從原來的20Hz提高到30Hz，同相軸的強(qiáng)弱、連續(xù)性都有了明顯變化，出現(xiàn)了易于識(shí)別追蹤的同相軸，綜合認(rèn)為30Hz是最適合的頻率。

總體來說，分頻處理后的剖面信噪比、分辨率較高，斷點(diǎn)清晰，波組特征清晰。提高分辨率后更有利于提取幾何屬性及識(shí)別有利砂體，CHH36井、ZHH19井、CHH33井等井沙河街組二段上部 （E的4個(gè)砂組可以清晰地分辨出來，地震軸的連續(xù)性及振幅強(qiáng)度有明顯提高 （圖3）。

圖2 埕海地區(qū)小波分頻地震剖面

圖3 過CHH36井－ZHH19井－CHH33井連井地震剖面

3 地震相及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

從地震資料分析來看，該區(qū)常見的內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)有平行與亞平行反射結(jié)構(gòu)、前積反射結(jié)構(gòu)、亂崗狀反射結(jié)構(gòu)等。平行與亞平行反射結(jié)構(gòu)以反射層平行或微起伏為其主要特征，代表均勻沉降的三角洲臺(tái)地的均速沉積作用。前積反射結(jié)構(gòu)反映某種攜帶沉積物的水流在向盆地推進(jìn)的過程中由前積作用產(chǎn)生的反射結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在該區(qū)地震剖面上容易識(shí)別。亂崗狀反射結(jié)構(gòu)由不規(guī)則的、不連續(xù)的亞平行反射組成，常有許多非系統(tǒng)性的反射終止和同相軸分裂現(xiàn)象，該結(jié)構(gòu)代表一種分散弱水流或河流之間的堆積。

3.1 波形聚類

波形聚類分析劃分地震相的基本原理：地震信號(hào)的任何物理參數(shù)的變化總是對(duì)應(yīng)著反映地震道形狀的變化。根據(jù)每道的數(shù)值對(duì)地震道形狀進(jìn)行分類，也就是劃分地震相[6]。地震波形是地震勘探可靠而直接的地下信息，也是地下地層巖性、巖相等發(fā)生變化可視的最直接反映。波形排列特征反映相接近的地層間的沉積環(huán)境，同一種巖相、巖性理論上應(yīng)該具有相同或相似的波形。某一類或某一組地震相與特定的地層、沉積體系或含油氣儲(chǔ)層相對(duì)應(yīng)。通過觀察波形聚類圖上的顏色分布，就可以劃分沉積地層的地震相。

3.2 時(shí)頻三原色

圖4為埕海地區(qū)Es2波形聚類圖，根據(jù)波形聚類圖結(jié)合分析化驗(yàn)及測(cè)井相可以看出，Es2物源主要來自南部埕寧隆起。

為了有效利用地震頻率信息，合理顯示每個(gè)樣點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)頻率，筆者分別用紅、綠、藍(lán)3種顏色，表示低、中、高分頻信息，然后按分頻能量比較結(jié)果做色彩疊加顯示。三原色剖面作為一種頻率信息，對(duì)構(gòu)造解釋、沉積相解釋、巖性解釋都有幫助。首先，用Marr小波模擬出不同頻率 （最好要滿足倍頻要求）的雷克子波，然后對(duì)地震信號(hào)進(jìn)行Marr小波分頻處理，得到低、中、高3個(gè)不同頻帶的信號(hào)；然后，將每個(gè)采樣點(diǎn)的3個(gè)分頻信號(hào)分別用紅 （R）、綠 （G）、藍(lán) （B）表示；最后紅 （R）、綠 （G）、藍(lán)（B）三原色合成為該采樣點(diǎn)的顏色值，其流程如圖5所示。

圖4 埕海地區(qū)Es2波形聚類圖

埕海地區(qū)選用的參數(shù)為：紅色是15Hz左右的低頻，綠色是30Hz左右的主頻，深藍(lán)色是45Hz左右的高頻，因此，顏色代表低中高的頻率，在地震上可直接反映厚度。該區(qū)Es2為辮狀河三角洲沉積體系，從埕海地區(qū)Es2時(shí)頻三原色切片 （圖6）上來看，可見3個(gè)比較明顯的三角洲朵葉體：一個(gè)位于西部，ZHH6井－ZHH19井沿線，分布范圍廣；一個(gè)位于中部，即CHH37井沿線，分布范圍小；另一位于東部的H4井－QK17－1－1井沿線，分布范圍廣。

圖5 時(shí)頻三原色分析流程圖

3.3 有色反演波阻抗

有色反演波阻抗可保持振幅橫向變化，能突出對(duì)地質(zhì)體邊界及內(nèi)幕的刻畫，無子波提取，無初始模型，全局優(yōu)化，反演快捷，地質(zhì)現(xiàn)象反映客觀。

埕海地區(qū)低臺(tái)階區(qū)Es2為中低孔低滲型儲(chǔ)層，有效孔隙度最大為22.6%，平均孔隙度12.3%；滲透率最大98.6mD，平均滲透率10mD。根據(jù)埕海地區(qū)Es2有色反演波阻抗結(jié)果 （圖7）來看，該區(qū)Es2總體上砂體發(fā)育，砂體厚度一般在90～180m；沙河街組二段下部 （E）砂體發(fā)育特點(diǎn)為東厚西薄的特點(diǎn)；主要的儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)一為鼻狀構(gòu)造的主體，即ZHH19井區(qū)、CHH33井區(qū)、CHH35井區(qū)；二為CHH37井區(qū)；三為CHH33井東部凹槽區(qū)。

圖6 埕海低臺(tái)階區(qū)Es2時(shí)頻三原色

4 結(jié) 語

目前石油地震地質(zhì)學(xué)在一些問題上還有待于進(jìn)一步深入，其理論基礎(chǔ)和研究方法還有待于進(jìn)一步完善。該次研究中普遍使用石油地震地質(zhì)學(xué) “地震－地質(zhì)一體化”的研究思路及方法，取得了良好的應(yīng)用效果。研究表明，埕海地區(qū)Es2以南部埕寧隆起物源為主，主要發(fā)育辮狀河三角洲沉積體系，埕海低臺(tái)階區(qū)Es2儲(chǔ)集層主要為三角洲前緣砂體，砂巖發(fā)育且儲(chǔ)集性能優(yōu)良，是該區(qū)主要的勘探目的層之一。Es2油藏以構(gòu)造、構(gòu)造巖性、巖性地層油藏為主，目前在鼻狀構(gòu)造的主體上整體部署井位4口，3口完鉆，均獲成功，下步將積極探索構(gòu)造翼部及凹槽區(qū)的構(gòu)造巖性及巖性地層油氣藏，實(shí)現(xiàn)整體含油連片。

圖7 埕海低臺(tái)階區(qū)Es2有色反演波阻抗

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