白云巖儲(chǔ)層地震相分析技術(shù)研究與應(yīng)用

高　改，雒文杰，張盟勃，蔡克漢，黃黎剛

白云巖儲(chǔ)層地震相分析技術(shù)研究與應(yīng)用

高改，雒文杰，張盟勃，蔡克漢，黃黎剛

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田勘探開(kāi)發(fā)研究院，西安 710021）

地震相分析是確定沉積環(huán)境的重要手段之一。通過(guò)對(duì)研究區(qū)分析研究，確定白云巖儲(chǔ)層相同巖性不同物性之間在地震波形、振幅、頻率上均存在差異，以此特征為依據(jù)，建立地震響應(yīng)與有效儲(chǔ)層之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，應(yīng)用地震相分析技術(shù)劃分地震相，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成沉積相，劃分有利區(qū)，對(duì)下步大規(guī)模開(kāi)發(fā)具有重要意義。

白云巖；地震響應(yīng)；地震相；沉積相

地震相是在一定區(qū)域內(nèi)，由特定的地震反射參數(shù)所限定的三維反射單元，其地震參數(shù)（幾何參數(shù)、物理參數(shù)、定量參數(shù)、對(duì)比參數(shù)）反映了沉積巖一定的巖性組合、層理及沉積特征，但兩者之間并沒(méi)有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。地震相分析則是借助現(xiàn)有的地震數(shù)據(jù)處理和計(jì)算手段，分析地震資料中隱含的信息來(lái)確定地震相特征與沉積相單元的關(guān)系，并利用剖面上地震地層參數(shù)的相似性與差異性及相互間的關(guān)系劃分地震相，最后結(jié)合區(qū)域地質(zhì)研究，確定沉積巖相特征，解釋沉積盆地的古地理環(huán)境，預(yù)測(cè)有利的儲(chǔ)氣相帶。通過(guò)統(tǒng)計(jì)蘇X井區(qū)完鉆井資料以及實(shí)際過(guò)井剖面，并以模型正演為印證，分析確立白云巖儲(chǔ)層地震響應(yīng)與巖相的對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)運(yùn)用地震相分析技術(shù)，對(duì)研究區(qū)地震屬性進(jìn)行總體變化規(guī)律認(rèn)識(shí)，最后通過(guò)鉆井相分析結(jié)果標(biāo)定，將地震相轉(zhuǎn)化成沉積相，劃分有利區(qū)，為下步大規(guī)模開(kāi)發(fā)提供依據(jù)。

圖1　蘇X井區(qū)已知井過(guò)井剖面

1　概況

蘇X井區(qū)是目前儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)的重點(diǎn)區(qū)塊，該區(qū)奧陶系馬家溝組上部的馬五5氣藏是典型的巖性圈閉氣藏。馬五5地層與上覆上古生界石炭系泥巖近距接觸，石炭系本溪組鋁土質(zhì)泥巖可作為蓋層，底板為馬五6灰?guī)r和致密白云巖，氣藏頂?shù)追飧魲l件良好；側(cè)向上，區(qū)塊周?chē)赉@井馬五5地層普遍發(fā)育致密灰?guī)r，局部云化形成的白云巖，儲(chǔ)層致密，側(cè)向地層具備良好的圈閉條件，含氣富集區(qū)相對(duì)獨(dú)立，圈閉密封性好［1-2］。對(duì)于儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)來(lái)說(shuō)，能夠確定氣藏的邊界是目前最主要的問(wèn)題。從近年完鉆探井及開(kāi)發(fā)井的產(chǎn)量資料來(lái)看，馬五5氣層產(chǎn)氣量與有效厚度有較好的相關(guān)性，有效厚度大于2m時(shí)試氣產(chǎn)量一般大于2×104m3/d，表明儲(chǔ)層物性為控制氣井產(chǎn)能的主要參數(shù)。

圖2　中組合馬五5儲(chǔ)層波形特征模型正演

2　地震反射分析

通過(guò)對(duì)蘇X井區(qū)13口完鉆井馬五5段的聲波測(cè)井資料進(jìn)行各巖性段層速度統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)馬五5白云巖儲(chǔ)層發(fā)育段層速度為6 038～6 327m/s，非儲(chǔ)層段層速度為6 443～6 667m/s；蓋層本溪組碎屑巖地層平均速度4 800m/s，底板馬五6灰?guī)r平均速度6 094m/s。利用分式γ≈（v2-v1）/（v2+v1）求取反射系數(shù)γ，碎屑巖與白云巖儲(chǔ)層段的反射系數(shù)為0.16～0.18，與白云巖非儲(chǔ)層段的反射系數(shù)為0.19～0.21，均屬?gòu)?qiáng)能量反射；馬五5白云巖儲(chǔ)層段至馬五6灰?guī)r地層反射系數(shù)為0.004～0.018，為弱能量反射，非儲(chǔ)層段至馬五6反射系數(shù)為0.03～0.04，屬中-強(qiáng)能量反射。

從井震標(biāo)定結(jié)果來(lái)看，上古生界碎屑巖與下古生界碳酸鹽巖界面可作為明顯標(biāo)志層，馬五5地層由于上覆蓋層從東向西逐漸減薄，馬五5地層出現(xiàn)穿層現(xiàn)象，即馬五5標(biāo)定從波峰下零值、波峰再過(guò)度到波峰上零值。然而在完鉆井實(shí)際過(guò)井剖面上發(fā)現(xiàn)，馬五5地層儲(chǔ)層發(fā)育段縱向上往往表現(xiàn)為復(fù)波反射特征（圖1），即高產(chǎn)井（S1-S4）波形特征為雙反射同相軸，表現(xiàn)為中弱反射特征，儲(chǔ)層欠發(fā)育段（L1）則只表現(xiàn)為強(qiáng)的反射特征。

針對(duì)有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)出現(xiàn)的地震反射特征，結(jié)合已知儲(chǔ)層發(fā)育的典型井聲波測(cè)井速度，建立巖石物理模型進(jìn)行模型正演（圖2）。圖中背景碎屑巖段地震速度設(shè)為4 800m/s，密度為2.58g/cm3；深紫色為太原組發(fā)育的灰?guī)r，平均厚度20m，地震速度6 200m/s，密度2.75g/cm3；黑色為該地區(qū)普遍發(fā)育的煤層，是主要的標(biāo)志層之一，平均厚6.0m，密度2.0g/cm3，地震速度2 500m/s；本溪組主要為鋁土質(zhì)泥巖，厚度變化大，由幾米只幾十米，模型主要根據(jù)該區(qū)的地層分布狀況來(lái)設(shè)定；下古生界馬五5地層主要發(fā)育白云巖，其中非儲(chǔ)層段地震速度平均6 500m/s，密度2.8g/cm3，儲(chǔ)層段地震速度為6 000m/s，密度2.73g/cm3，并采用主頻為40HZ的雷克子波進(jìn)行模型正演。地震正演結(jié)果表明，白云巖儲(chǔ)層發(fā)育則縱波阻抗降低，波形特征表現(xiàn)為振幅減弱、頻率降低，出現(xiàn)明顯的復(fù)波現(xiàn)象，而白云巖儲(chǔ)層欠發(fā)育區(qū)，縱波阻抗和波形特征均無(wú)明顯變化。

這些資料都表明，波形和振幅是對(duì)該地區(qū)白云巖儲(chǔ)層分布相對(duì)敏感的地震相特征，也就是該地區(qū)的“地震異常體”，這一特征對(duì)白云巖地區(qū)應(yīng)用地震相分析技術(shù)預(yù)測(cè)儲(chǔ)層分布提供了重要的指導(dǎo)意義。

圖3　蘇X井區(qū)過(guò)S1井測(cè)線(xiàn)疊加剖面

3　地震相分析

大量的理論和實(shí)踐表明，源于地下巖石物理特性的各種地震屬性隱含了地層巖性、巖相、儲(chǔ)層物性和流體成分等有關(guān)信息，雖然這些信息可能受到不同因素的影響，但它們確實(shí)隱含在地震數(shù)據(jù)中［3-10］。地震相分析方法就是試圖從大量的數(shù)據(jù)中提取地震屬性來(lái)識(shí)別這些信息，并利用井資料來(lái)確定地震屬性與儲(chǔ)層沉積相之間的關(guān)系，最終揭示儲(chǔ)層的地質(zhì)特征。

圖4　目標(biāo)層段各屬性體平面圖

3.1屬性運(yùn)算

通過(guò)對(duì)工區(qū)內(nèi)地震及井資料的分析，以本溪組頂部煤層為標(biāo)志層位，參考目標(biāo)層段地震波形特征，以2ms為間距切取一系列沿層切片，結(jié)合地震反射能量建立了標(biāo)志層向下36ms的等厚時(shí)窗，該時(shí)窗基本涵蓋了主要產(chǎn)層的發(fā)育層段（圖3）。

對(duì)研究時(shí)窗分別提取振幅、頻率、相位等特征參數(shù)開(kāi)展地震屬性運(yùn)算。從屬性運(yùn)算結(jié)果來(lái)看，該層段在振幅、頻率及相位方面均有響應(yīng)，且在瞬時(shí)類(lèi)計(jì)算時(shí)響應(yīng)特征表現(xiàn)更明顯（圖4），這些異常分布的范圍大體相似，但在細(xì)節(jié)上還存在明顯差異。

3.2波形分類(lèi)

該分類(lèi)主要是應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)目標(biāo)時(shí)窗內(nèi)的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行波形分類(lèi)。首先選擇參與分類(lèi)的敏感屬性，其中屬性體參與分析的目的主要是為了突出地震信號(hào)中的有利信息，消弱干擾信息，結(jié)合屬性分析結(jié)果，選擇瞬時(shí)相位、瞬時(shí)頻率及最大絕對(duì)振幅屬性做為敏感屬性參與劃分；然后應(yīng)用主組分分析模式（PCA）對(duì)參與劃分的屬性及地震疊加數(shù)據(jù)體進(jìn)行數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化處理，優(yōu)選貢獻(xiàn)組分較大者參與劃相；最后根據(jù)類(lèi)比相似原理對(duì)全區(qū)地震道進(jìn)行分類(lèi)，利用該技術(shù)可以得到地震信號(hào)的平面分布規(guī)律。圖5是在對(duì)蘇X井區(qū)利用波形分類(lèi)技術(shù)得到的地震波形分布圖，該分類(lèi)結(jié)果不僅對(duì)溝槽的刻畫(huà)更為細(xì)致，而且與完鉆井揭示的儲(chǔ)層發(fā)育分布情況相吻合。

圖5　蘇X井區(qū)白云巖儲(chǔ)層段地震相圖

4　地質(zhì)綜合解釋及應(yīng)用

將地震相和完鉆井地質(zhì)資料綜合在一起分析，分析結(jié)果顯示各類(lèi)地震相之間的差異與實(shí)際井點(diǎn)產(chǎn)量分布吻合較好，表明地震相較好的反應(yīng)了研究區(qū)的物性分布。

結(jié)合已知井資料，分類(lèi)結(jié)果表明在圖5中：

3、4類(lèi)（黃色、桔黃色）區(qū)域主要為高能帶的藻屑灘沉積微相，該區(qū)儲(chǔ)層物性好，是儲(chǔ)集層分布的有利相帶；

2、5類(lèi)黃綠色至綠色分布區(qū)，儲(chǔ)層物性差，主要為低產(chǎn)井分布區(qū)；

6類(lèi)藍(lán)色分布區(qū)一般儲(chǔ)層欠發(fā)育，巖性上主要為泥質(zhì)白云巖；

1類(lèi)、7類(lèi)為剝蝕區(qū)，結(jié)合屬性聯(lián)合分析及完鉆井判斷，工區(qū)北部及中部的西南向發(fā)育有2條大型古溝槽，地質(zhì)綜合分析為古河道長(zhǎng)期沖刷侵蝕所致，而在工區(qū)西南部，由于古構(gòu)造處于高部位，地層遭受風(fēng)化剝蝕，導(dǎo)致馬五5地層區(qū)域性缺失。

根據(jù)地震相劃分結(jié)果以及該工區(qū)內(nèi)完鉆所有井地質(zhì)分析資料，編制蘇X井區(qū)馬五亞期沉積微相平面圖（圖6）。沉積微相研究表明蘇X井區(qū)馬五亞期總體處于潮上和潮間交替發(fā)育帶，巖性主要為粉晶白云巖。因古地形相對(duì)較高，水體較淺，在局部的高能帶可形成臺(tái)內(nèi)藻屑灘微相沉積，藻屑灘經(jīng)后期混合水云化形成粉晶結(jié)構(gòu)的白云巖，多發(fā)育為有效的晶間孔儲(chǔ)層，具有優(yōu)良的儲(chǔ)集性能。加里東風(fēng)化期，地層整體抬升接受剝蝕，期間形成的古溝槽為溝通上古生界石炭系氣源起到了一定的輔助作用，有利于天然氣的富集成藏。工區(qū)的西部靠近中央古隆起環(huán)帶，主要處于潮上帶，沉積物以含泥白云巖為主，且處于古構(gòu)造較高部位，在加里東期多被剝蝕。

圖6　蘇X井區(qū)馬五亞期巖相古地理

5　結(jié)論

對(duì)地震地質(zhì)資料的分析研究是開(kāi)展地震相分析的基礎(chǔ)，建立地震響應(yīng)與巖相的對(duì)應(yīng)關(guān)系是成功應(yīng)用地震相分類(lèi)技術(shù)的關(guān)鍵。此次分類(lèi)充分利用了地震屬性數(shù)據(jù)中包含的地質(zhì)信息，提高了地震相劃分的精度，通過(guò)結(jié)合完鉆井及區(qū)域地質(zhì)研究成果，將地震相轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的沉積相，有效的區(qū)分了井孔之間以及無(wú)井區(qū)沉積相邊界展布的問(wèn)題，進(jìn)一步明確了氣藏邊界，為研究區(qū)下步實(shí)施大規(guī)模開(kāi)發(fā)提供依據(jù)。

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The Application o f Seismic Facies Analysis Technique to Dolomitite Reservoir

GAO Gai LUO Wen-jie ZHANG Meng-bo CAI Ke-han HUANG Li-gang
（Research Institute of Exploration and Development， Changqing Oilfield Company， PetroChina， Xi'an 710021）

Seismic facies analysis is one of the most important ways to determine sedimentary environment. Various dolomitite reservoirs differ in seismic wave， amplitude and frequency. Accordingly， seismic facies echnology may be applied to the classification of seismic facies based on relations between seismic response nd effective reservoir， obtaining reservoir facies zone of interest.

dolomitite； seismic response； seismic facies； sedimentary facies

P631.4

A

1006-0995（2015）04-0618-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.04.033

2014-11-21

高改（1985-），女，陜西大荔人，工程師，現(xiàn)主要從事地震解釋與地質(zhì)綜合研究工作