基于保幅純波的多屬性模型回歸在儲(chǔ)層描述中的應(yīng)用——以準(zhǔn)西車排子地區(qū)沙一段1砂組為例

王月蕾

(中石化勝利油田分公司，山東 東營(yíng) 257000)

引 言

地震屬性是從地震數(shù)據(jù)中導(dǎo)出的關(guān)于幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)及統(tǒng)計(jì)特性的特殊度量［1］，能夠從多方面更為精細(xì)地刻畫(huà)儲(chǔ)層特征，現(xiàn)今已經(jīng)成為儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的有效手段之一［2］。但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，具有確定地質(zhì)意義的屬性時(shí)窗以及單屬性自身固有的多解性成為儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中極其關(guān)鍵的2個(gè)要點(diǎn)。

車排子凸起位于準(zhǔn)噶爾盆地的西部隆起南段，其西面和北面鄰近扎伊爾山，南面為四棵樹(shù)凹陷，向東以紅車斷裂帶與昌吉凹陷相接［3］。目前該區(qū)共完鉆探井15口，滾動(dòng)井13口，在新近系塔西河組、沙灣組、白堊系及石炭系均見(jiàn)良好的油氣顯示，其中沙灣組為本次研究的目的層，在全區(qū)均有分布，含油廣泛，潛力較大，但儲(chǔ)層整體較薄，且儲(chǔ)－震對(duì)應(yīng)差，增加了地震描述的難度。本文基于純波地震數(shù)據(jù)，在目的儲(chǔ)層時(shí)間厚度統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，提出合理的時(shí)窗，以單一優(yōu)勢(shì)屬性描述儲(chǔ)層的不同特征，最終提出的多屬性模型回歸方法，較好地壓制了單一屬性在儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中的多解性，提高了薄儲(chǔ)層的預(yù)測(cè)精度，在研究區(qū)取得了明顯且穩(wěn)定的應(yīng)用效果，同時(shí)也為類似儲(chǔ)層的預(yù)測(cè)提供了一定的指導(dǎo)意義。

1 多屬性綜合儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

1.1 資料選取及屬性時(shí)窗

1.1.1 地震資料選取及品質(zhì)分析

普通三維成果資料為了滿足后期構(gòu)造解釋的要求，在處理過(guò)程中普遍使用了振幅均衡處理等方法，在弱振幅相對(duì)加強(qiáng)的同時(shí)雖然改善了同相軸的連續(xù)性，但也改變了振幅真實(shí)的相對(duì)強(qiáng)弱關(guān)系，從而影響了地震資料對(duì)實(shí)際地質(zhì)現(xiàn)象，如地層含油氣性等真實(shí)的響應(yīng)特征，造成諸多人為虛假地質(zhì)信息的出現(xiàn)，并最終影響到運(yùn)用屬性解決地質(zhì)問(wèn)題的可靠性。

另一方面，經(jīng)過(guò)保幅處理的純波數(shù)據(jù)作為成果數(shù)據(jù)的中間處理產(chǎn)品，只進(jìn)行了疊加偏移，未作振幅均衡，對(duì)目的層濾波等其他修飾性處理，且資料本身具有頻帶寬，高、低頻信息豐富的特征［4］，從而保留了較為真實(shí)的地震反射特征。

品質(zhì)方面，本次研究沿目的層提取了純波數(shù)據(jù)的信噪比參數(shù)，結(jié)果顯示信噪比基本大于4，已經(jīng)達(dá)到了用屬性來(lái)解決地質(zhì)問(wèn)題時(shí)對(duì)于穩(wěn)定性和可靠性的要求，因此本次研究主要基于純波地震數(shù)據(jù)。

1.1.2 屬性時(shí)窗

時(shí)窗對(duì)于屬性所能反映的地質(zhì)信息影響極大。若提取時(shí)窗小，則容易損失目的層信息，屬性不穩(wěn)定;若提取時(shí)窗大，則鄰層干擾重，容易造成假象［5］。對(duì)于薄層而言，由于儲(chǔ)層本身可能被淹沒(méi)在多個(gè)薄層相互干涉形成的1個(gè)同相軸內(nèi)，即使時(shí)窗恰好只包含目的層段，但不能把1個(gè)完整的波峰或波谷包含在內(nèi)，無(wú)法準(zhǔn)確地反映目的層的信息。因此，合理有效的時(shí)窗是建立屬性與地質(zhì)之間準(zhǔn)確關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵點(diǎn)。

本次研究在合成記錄層位精細(xì)標(biāo)定的基礎(chǔ)上，將沙一段1砂組的儲(chǔ)層直接標(biāo)定其上，從而可以準(zhǔn)確地讀出其時(shí)間厚度和實(shí)際厚度，使時(shí)窗內(nèi)盡可能只包含目的層段，而減少非目的層段的信息。

對(duì)研究區(qū)所有鉆井進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)顯示，實(shí)際厚度主體分布區(qū)間為2.5～13.0 m，占全部數(shù)據(jù)的89%，平均為9.75 m，而時(shí)間厚度也基本集中在2～13 ms，平均為10.5 ms?；谠摻y(tǒng)計(jì)確定的時(shí)窗方案為:時(shí)窗總厚度為11 ms，沿沙灣組底反射界面向上取9 ms，向下取2 ms。其中，向下取2 ms的目的是將解釋層位下方完整的波形包含在所開(kāi)時(shí)窗內(nèi)，從而保證了目的儲(chǔ)層反射信息的完整性(圖1)。

圖1 車排子地區(qū)沙一段1砂組儲(chǔ)層時(shí)間/地質(zhì)厚度統(tǒng)計(jì)直方圖及時(shí)窗示意圖

1.2 單屬性儲(chǔ)層描述

基于上述工作，提取了包括振幅統(tǒng)計(jì)類、復(fù)數(shù)道統(tǒng)計(jì)類、頻譜統(tǒng)計(jì)類在內(nèi)的30余種屬性，結(jié)合前人經(jīng)驗(yàn)、正演模擬及相關(guān)分析優(yōu)選出2種單一屬性:均方根和振幅平方差，并分別用于研究區(qū)儲(chǔ)層分布范圍的劃分以及厚砂儲(chǔ)層的識(shí)別。

1.2.1 均方根屬性預(yù)測(cè)儲(chǔ)層分布范圍

均方根對(duì)特別大的振幅非常敏感，且其地質(zhì)意義較為明確，適合于地層的砂泥巖百分比含量分析、計(jì)算薄砂層厚度、識(shí)別亮點(diǎn)暗點(diǎn)、指示烴類顯示以及識(shí)別火成巖等特殊巖性［6］，因此被廣泛的應(yīng)用于常規(guī)的儲(chǔ)層描述中。

本次研究將目的層均方根振幅屬性與經(jīng)大量實(shí)際鉆井所揭示的儲(chǔ)層分布范圍進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果顯示均方根屬性指示儲(chǔ)層發(fā)育范圍與實(shí)際鉆井揭示基本一致，因此就研究區(qū)而言，以均方根屬性劃分儲(chǔ)層發(fā)育范圍是一種有效的途徑(圖2)。

但是，p6井、p617井以及p601－22井等1砂組儲(chǔ)層厚度分別為2.5、4.2、4.1 m，在屬性圖中顯示均位于高值區(qū)。因此，均方根屬性只能圈定儲(chǔ)層的大致分布范圍，對(duì)儲(chǔ)層厚度變化并不敏感。

1.2.2 平方差屬性預(yù)測(cè)厚砂儲(chǔ)層展布

對(duì)于儲(chǔ)層預(yù)測(cè)而言，僅僅圈出儲(chǔ)層的發(fā)育范圍是不夠的，厚砂夾薄泥類儲(chǔ)層 (以下稱厚砂儲(chǔ)層)作為研究區(qū)的油氣優(yōu)勢(shì)聚集區(qū)卻得不到較好地刻畫(huà)，為此，本次研究分別統(tǒng)計(jì)了砂泥互層、厚砂夾薄泥、厚泥夾薄砂3類儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)的30余種屬性的分布特征，以優(yōu)選出對(duì)厚砂類儲(chǔ)層敏感的屬性。

圖2 均方根屬性與實(shí)際鉆井揭示儲(chǔ)層分布范圍對(duì)比

經(jīng)過(guò)對(duì)比篩選出振幅平方差，該屬性能夠反映振幅偏差和離散程度，可應(yīng)用于反映地震微相的變化。研究區(qū)厚砂類儲(chǔ)層的屬性值除去1個(gè)異常點(diǎn)外均大于45，而其他2類儲(chǔ)層均小于42，因此，該屬性對(duì)厚砂類儲(chǔ)層具有較好的分辨能力。

但是，儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)并不能等同于儲(chǔ)層厚度，如厚砂夾薄泥類儲(chǔ)層厚度甚至可能會(huì)比厚泥夾薄砂類儲(chǔ)層薄。因此，振幅平方差屬性對(duì)厚砂夾薄泥儲(chǔ)層具有較好的分辨能力，但仍然不能對(duì)儲(chǔ)層厚度給出較為精確的預(yù)測(cè)結(jié)果。

1.3 多屬性綜合模型回歸

綜上可以發(fā)現(xiàn)，受觀測(cè)條件和測(cè)量精度等因素限制，利用單一屬性解釋復(fù)雜地質(zhì)問(wèn)題時(shí)存在自身無(wú)法克服的局限性，而單純使用多種地震屬性按各自的方法原理和特征變化進(jìn)行解釋，有可能產(chǎn)生相互矛盾的結(jié)果［7］。多屬性綜合模型回歸就是解決上述問(wèn)題的眾多方法之一，其基本原理是以儲(chǔ)層物性特征(如厚度、滲透率等)為回歸目標(biāo)，利用優(yōu)選出的多種單一優(yōu)勢(shì)屬性，用適合探區(qū)地震地質(zhì)條件的數(shù)學(xué)關(guān)系將其組合起來(lái)，最終形成能夠反映相應(yīng)儲(chǔ)層特征的綜合回歸模型［8］。該技術(shù)能夠有效地壓制單一屬性在儲(chǔ)層描述中的多解性，從而使回歸結(jié)果更準(zhǔn)確地反映該地區(qū)的巖石物理關(guān)系及儲(chǔ)層特征。

1.3.1 屬性優(yōu)選及模型回歸

為了使屬性優(yōu)選的地質(zhì)意義更為明確，本次研究在對(duì)屬性進(jìn)行獨(dú)立性分析的基礎(chǔ)上，采取不同屬性與儲(chǔ)層實(shí)際厚度相關(guān)性分析的方法對(duì)屬性進(jìn)行再優(yōu)選，最終得到4種相互獨(dú)立的儲(chǔ)層厚度敏感屬性，依次為瞬時(shí)頻率、弧長(zhǎng)、振幅均方根以及主頻峰值，并以其作為參數(shù)進(jìn)行以儲(chǔ)層厚度為目標(biāo)的模型回歸，得到最終的模型回歸公式:

式中:L為弧長(zhǎng)，10－3m;Q為瞬時(shí)頻率，Hz;M為振幅均方根，10－3m;P為主頻峰值，Hz。

1.3.2 回歸精度控制

為了驗(yàn)證該模型的精度，本次研究提取了27口井井點(diǎn)處的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)厚度以及實(shí)際儲(chǔ)層厚度，并進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩者基本相等(圖3)。同時(shí)，誤差分析顯示預(yù)測(cè)誤差(即預(yù)測(cè)厚度與實(shí)際厚度之差的絕對(duì)值)小于0.6 m的數(shù)據(jù)占所有數(shù)據(jù)的50%，預(yù)測(cè)誤差小于0.9 m的數(shù)據(jù)占所有數(shù)據(jù)的73.08%，說(shuō)明該模型達(dá)到了較高的精度。

1.3.3 成果分析

受西、北近物源影響，沙一段1砂組儲(chǔ)層厚度在研究區(qū)北部較大，砂體形態(tài)顯示為多套的三角洲前緣，發(fā)育規(guī)模大小差別較大，在空間上前后疊置分布，表現(xiàn)出較為明顯的“多套、多期”發(fā)育特征。儲(chǔ)層預(yù)測(cè)結(jié)果表明，除西北物源外，研究區(qū)東北部同樣識(shí)別出明顯的物源，且東、西不同物源形成的三角洲前緣砂體在p609—p607井一線以東的區(qū)域 存在交會(huì)邊界。

圖3 儲(chǔ)層厚度預(yù)測(cè)精度評(píng)估

研究區(qū)受南部物源影響的范圍更大，p610—cq1－5—p617—p605井以南廣大區(qū)域主要接受南部物源沉積，但可能受物源距離的影響，儲(chǔ)層厚度普遍較小，大部分區(qū)域僅發(fā)育長(zhǎng)條狀、斑點(diǎn)狀等似河道、砂壩沉積，僅研究區(qū)西南部可見(jiàn)規(guī)模較大的帶狀砂體呈近南北向展布(圖4)。

圖4 車排子地區(qū)N1s11砂組儲(chǔ)層厚度預(yù)測(cè)

整體而言，研究區(qū)沙一段1砂組存在西北、東北、西南3個(gè)方向可識(shí)別的物源，儲(chǔ)層厚度在近物源區(qū)相對(duì)較厚，遠(yuǎn)物源區(qū)較薄，主體自南北向中間逐漸減薄;另外，不同物源發(fā)育的砂體在平面上均存在較大規(guī)模的交匯區(qū)，使研究區(qū)沉積、儲(chǔ)層巖性及組分變化較快。

2 結(jié)論

(1)純波數(shù)據(jù)未進(jìn)行振幅修飾處理，保留了較為真實(shí)的地震反射特征，且研究區(qū)資料本身信噪比較高，達(dá)到了用屬性研究地質(zhì)問(wèn)題的要求，因此本次研究基于純波數(shù)據(jù)進(jìn)行。

(2)建立在儲(chǔ)層精細(xì)標(biāo)定基礎(chǔ)上的時(shí)窗，使得屬性包含盡量少的干擾信息，保證了儲(chǔ)層反射信息的完整性，增強(qiáng)了用屬性研究地質(zhì)問(wèn)題的可靠性。

(3)嘗試用不同敏感屬性描述儲(chǔ)層的不同特征，如以均方根屬性限定儲(chǔ)層分布范圍，以振幅平方差屬性有效識(shí)別厚砂儲(chǔ)層。

(4)基于純波地震數(shù)據(jù)建立“多屬性綜合儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)”，有效地壓制了單一屬性的多解性，精細(xì)刻畫(huà)了儲(chǔ)層展布，預(yù)測(cè)精度達(dá)到了預(yù)期效果。

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