地震正演模型在周磯油田潛41油組儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

彭曉波 王 卓 張吉星 王 偉 吳旭光

(1. 長(zhǎng)江大學(xué) 油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 武漢 430100； 2. 長(zhǎng)江大學(xué) 長(zhǎng)江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院， 武漢 430100； 3. 中國(guó)石化勝利油田分公司 孤島采油廠，山東 東營(yíng) 257231； 4.中海石油(中國(guó))有限公司上海分公司， 上海 200023； 5. 中海油田服務(wù)股份有限公司天津分公司，天津 300452)

地震正演模型在周磯油田潛41油組儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

彭曉波1王 卓2張吉星3王 偉4吳旭光5

(1. 長(zhǎng)江大學(xué) 油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 武漢 430100； 2. 長(zhǎng)江大學(xué) 長(zhǎng)江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院， 武漢 430100； 3. 中國(guó)石化勝利油田分公司 孤島采油廠，山東 東營(yíng) 257231； 4.中海石油(中國(guó))有限公司上海分公司， 上海 200023； 5. 中海油田服務(wù)股份有限公司天津分公司，天津 300452)

本文通過(guò)對(duì)周磯油田潛41油組進(jìn)行儲(chǔ)層分析，使用有限差分法進(jìn)行楔狀模型正演，研究區(qū)地質(zhì)模型正演結(jié)果證實(shí)了振幅屬性、頻率屬性與砂巖之間的敏感關(guān)系．利用井點(diǎn)和地質(zhì)模型的約束，根據(jù)振幅特征對(duì)地震剖面進(jìn)行追蹤，然后通過(guò)地震屬性分析等步驟，減少了儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的多解性．

地震正演； 屬性分析； 儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

地震屬性用于儲(chǔ)層預(yù)測(cè)和油藏特征描述已有多年歷史[1-4]．從地震數(shù)據(jù)體中提取如振幅、波阻抗、頻率等有限的地震屬性，然后將提取的地震屬性反演成與巖性有關(guān)的圖件或者剖面[5-6]．這種預(yù)測(cè)方法由于沒有充分考慮到地下地質(zhì)情況的復(fù)雜性，而且該區(qū)目的層段儲(chǔ)層較薄，以薄互層為主，因此其預(yù)測(cè)結(jié)果有很強(qiáng)的多解性，可能與真實(shí)地質(zhì)情況吻合度不高[7-8]．利用正演模型分析油氣儲(chǔ)層的地震響應(yīng)特征，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)，能提高預(yù)測(cè)的精度．

1 巖性與速度、密度、波阻抗的關(guān)系

我們選擇了研究區(qū)內(nèi)有代表性的探井進(jìn)行巖石地球物理特性參數(shù)分析．主要統(tǒng)計(jì)分析了聲波時(shí)差和密度資料，所選地層一般是大于3 m的較厚較穩(wěn)定巖層．巖性主要分為鹽巖、滲透性砂巖、泥巖3種類型．由于鹽巖是物性較穩(wěn)定的巖性，其層速度和密度基本保持穩(wěn)定，結(jié)合本區(qū)測(cè)井資料(聲波時(shí)差和密度測(cè)井)，取其速度值為4 300 m/s，密度值為2.1 g/cm3．除鹽巖外，其余各巖性聲波層速度隨埋深增加而增大，各巖性密度亦隨深度增加而增大．根據(jù)上述統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，將該區(qū)巖類簡(jiǎn)化為3類，即鹽巖、滲透性砂巖和泥巖，本區(qū)地層巖性地球物理特征參數(shù)見表1．

表1 巖性地球物理特征表

2 正演模擬

本文的正演模擬是通過(guò)tesseral正演模擬軟件，采用波動(dòng)方程法利用波動(dòng)方程理論模擬地震波的傳播，運(yùn)用有限差分法快速有效的求解波動(dòng)方程．這種方法不僅能保持地震波的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，還能保持動(dòng)力學(xué)特征．研究區(qū)目的層段儲(chǔ)層較薄，以薄互層為主，Eq41油組滲透性砂巖總厚度為0～21.4 m；根據(jù)工區(qū)的地質(zhì)特點(diǎn)，本文首先設(shè)計(jì)了3種地質(zhì)模型進(jìn)行正演運(yùn)算，分析不同巖性組合情況下的地震響應(yīng)特征，其巖石物性參數(shù)見表1，子波頻率選用工區(qū)主頻較高區(qū)塊的頻率，f=30 Hz．

2.1 楔形砂體模型

模型最上面為厚度不同的鹽巖夾5 m厚的泥巖組成的鹽韻律層，鹽巖厚度為10 m到20 m；中間為大套泥巖中的兩個(gè)楔狀砂巖體，楔狀砂巖厚度為0～50 m，其中一個(gè)與鹽韻律之間隔著5 m厚泥巖，一個(gè)則離得較遠(yuǎn)．下部則為厚度不同的砂巖與泥巖互層，砂巖薄層厚度為4 m到10 m．頻率f=30 Hz，波長(zhǎng)λ=V/f=4 380/30=146 m．

圖1 楔形砂體模型

正演剖面如圖2所示：低阻抗的鹽巖與下伏高阻抗的碎屑巖之間為強(qiáng)振幅反射特征，當(dāng)碎屑巖中滲透性砂巖厚度增加時(shí)，其振幅變?nèi)酰辉谒樾紟r的內(nèi)部，從左側(cè)楔狀體可以看出，相對(duì)低阻抗的滲透性砂巖與較高阻抗的泥巖之間反射振幅較弱，當(dāng)砂巖楔狀體的厚度增加，反射振幅增強(qiáng)．在右側(cè)楔狀體底部反射能識(shí)別的第一道處滲透性砂巖的厚度約16 m，隨滲透性砂巖厚度的增加，對(duì)應(yīng)的反射振幅增強(qiáng)，當(dāng)滲透性砂巖的厚度為31 m處出現(xiàn)最強(qiáng)反射振幅，然后反射振幅變?nèi)?，最終反射振幅趨于穩(wěn)定．根據(jù)地震分辨率原理，λ/4處反射波振幅最強(qiáng)，此時(shí)λ/4=36.5 m，減掉中間5 m的泥隔層，滲透性砂巖的厚度為31.5 m，與模型基本一致．在下部砂泥巖互層區(qū)，各層反射相互干涉，表現(xiàn)為一強(qiáng)振幅，且右半部分砂層較左邊多，振幅也隨之增強(qiáng)，同向軸出現(xiàn)了一定程度的下拉．

圖2 楔形砂體地震響應(yīng)

2.2 透鏡體模型

針對(duì)較厚層砂巖，泥巖和鹽巖的組合設(shè)計(jì)了一個(gè)滲透性砂巖厚度為0～40 m的透鏡體模型，如圖3所示．經(jīng)過(guò)正演計(jì)算得到的正演剖面如圖4所示．

圖3 砂巖透鏡體模型

圖4 砂巖透鏡體地震響應(yīng)

正演結(jié)果表明：鹽巖與下伏的碎屑巖之間形成強(qiáng)反射(模型中第一個(gè)波峰)；當(dāng)碎屑巖為純泥巖時(shí)(模型兩端)，反射振幅特別強(qiáng)，當(dāng)碎屑巖中夾有滲透性砂巖時(shí)(滲透性砂巖波阻抗較泥巖低)，反射振幅隨滲透性砂巖厚度增加而變?nèi)?；另一方面，在碎屑巖內(nèi)部出現(xiàn)了另一個(gè)反射同相軸(第二個(gè)波峰)，該同相軸隨滲透性砂巖厚度增加而變強(qiáng)，并且有一定延伸范圍，它就是碎屑巖內(nèi)部滲透性砂巖與泥巖之間的反射．

2.3 鹽韻律層厚度變化模型

從井資料及合成記錄來(lái)看潛41油組的砂泥巖與其上部鹽韻律形成了一個(gè)強(qiáng)反射界面，該同相軸對(duì)應(yīng)于潛41頂界的反射．潛41油組內(nèi)的鹽韻律層厚度由西北方向向東南方向逐漸減弱至零．針對(duì)該區(qū)域的地質(zhì)情況建立了如下正演模型進(jìn)行分析(如圖5所示)．

圖5 鹽韻律層厚度變化模型

通過(guò)正演模擬出鹽巖逐漸減薄的地震響應(yīng)．從圖6可以看出，隨著鹽巖變少，對(duì)應(yīng)的波峰振幅也逐漸減弱；當(dāng)滲透性砂巖存在且其上鹽韻律層2個(gè)以上時(shí)，對(duì)應(yīng)的波峰振幅相對(duì)減弱；當(dāng)滲透性砂巖存在且其上鹽韻律層1個(gè)或沒有時(shí)，對(duì)應(yīng)的波峰振幅相對(duì)增強(qiáng)．隨著鹽韻律層的減少頻率逐漸增大．針對(duì)以上正演模型分析的結(jié)果確立了如下預(yù)測(cè)砂巖的方案：利用頻率屬性結(jié)合井資料對(duì)鹽韻律層進(jìn)行劃分，再通過(guò)對(duì)振幅較為敏感的均方根振幅屬性，分別在鹽韻律層厚的地方把均方根振幅屬性減弱的區(qū)域刻畫為砂巖，在鹽韻律層較薄的地方把均方根屬性振幅增強(qiáng)的區(qū)域刻畫為砂巖．

圖6 變鹽韻律層厚度模型的地震響應(yīng)

3 地震屬性分析及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

3.1 潛41油組地震屬性分析

根據(jù)以上正演分析得知：對(duì)鹽巖與碎屑巖的界面，反射強(qiáng)振幅變?nèi)躅A(yù)示砂巖的發(fā)育，所以提取潛41油組周30井區(qū)頂界的反射層上8 ms下20 ms時(shí)窗內(nèi)的振幅的強(qiáng)弱能夠反映砂巖的發(fā)育情況．在正演模型分析中，鹽韻律層下加砂時(shí)反射層振幅明顯減弱，下波谷振幅也變?nèi)?，其均方根振幅變?nèi)?；沒砂時(shí)潛反射層振幅明顯增強(qiáng)，下波谷振幅也變強(qiáng)，其均方根振幅變強(qiáng)．

從圖7可以看出，弱振幅區(qū)有高2、周17、周30井區(qū)，這與實(shí)際鉆探情況吻合．在對(duì)潛41油組振幅圖做解釋時(shí)首先要對(duì)已知井做分析，劃分出鹽韻律層較發(fā)育的區(qū)域，砂巖發(fā)育區(qū)對(duì)應(yīng)反射強(qiáng)振幅背景下變?nèi)醯膮^(qū)域；在上部鹽韻律層少或?yàn)槟鄮r區(qū)域，砂巖發(fā)育區(qū)對(duì)應(yīng)反射弱振幅背景下變強(qiáng)的區(qū)域．在劃分時(shí)，可以應(yīng)用瞬時(shí)頻率屬性．

圖7 周30井區(qū)潛41油組均方根振幅屬性圖

圖8 潛41瞬時(shí)頻率屬性

3.2 儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

結(jié)合潛41油組的瞬時(shí)頻率屬性和現(xiàn)有的井資料對(duì)區(qū)內(nèi)鹽韻律層的厚度進(jìn)行了大致劃分．工區(qū)西南部鹽韻律層總體較薄，向東南方向逐漸增多，因此我們運(yùn)用該區(qū)域振幅屬性體分區(qū)域進(jìn)行了砂體的預(yù)測(cè)．在鹽韻律層較薄的地方把振幅相對(duì)較強(qiáng)的區(qū)域刻畫成砂體的發(fā)育區(qū)，在鹽韻律層較厚的區(qū)域把振幅相對(duì)較弱的地方刻畫為砂體的發(fā)育區(qū)．此外，在均方根振幅屬性圖中我們注意到工區(qū)的西南部有一塊異常高值，結(jié)合實(shí)際情況和前面的正演分析，該異常區(qū)可能是因?yàn)辂}韻律的組合厚度接近于調(diào)諧厚度(λ/4)造成的，不能刻畫為砂體發(fā)育區(qū)．

4 結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)工區(qū)的實(shí)際地質(zhì)情況，建立相應(yīng)的地質(zhì)正演模型，在地質(zhì)正演模擬分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)，能提高儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的精度．此方法在本次實(shí)際應(yīng)用中取得了令人滿意的成果．

[1] 高 林．地震解釋技術(shù)的重頭戲：地震屬性研究[A]．SEG第69屆年會(huì)論文概要[C]．北京：石油工業(yè)出版社，2000：124-133．

[2] 郭華軍．劉慶成．地震屬性技術(shù)的歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]．物探與化探，2008，32(1)：19-22．

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[4] 史 浩．差連通儲(chǔ)層與各向異性變質(zhì)巖儲(chǔ)層預(yù)測(cè)研究——以渤海JZS油氣田為例[D]．青島：中國(guó)石油大學(xué)(華東)，2009．

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[7] 楊圣方．寧51區(qū)長(zhǎng)2油藏儲(chǔ)層特征[D]．西安：西安石油大學(xué)，2014．

[責(zé)任編輯 周文凱]

Apply of Seismic Forward Modeling in Qian41 Formation of Zhouji Oilfield for Reservoir Prediction

Peng Xiaobo1Wang Zhuo2Zhang Jixing3Wang Wei4Wu Xuguang5

(1. Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil & Gas Resources, Ministry of Eduction, Yangtze Univ., Wuhan 430100, China; 2. Geophysics & Oil Resource Institute of Yangtze Univ., Wuhan 430100, China; 3. Gudao Oilfield of Production Plant China Petroleum & Chemical Corporation, Dongying 257231, China; 4. Shanghai Branch of China National Offshore Oil Co., Ltd, Shanghai 200023, China; 5. Tianjin Branch of China Oilfield Services Limited, Tianjin 300452, China)

This article analyzes reservoirs of Zhouji oilfield qian41 oil group and makes finite difference method get on wedge simulation forward. In the study area，the sensitivity relation between amplitude attribute and frequency attribute is confirmed by result of geological model forward and analysis of wave impedance difference of different rock types . Using the well and geological model to track constraintsthe amplitude of seismic stratigraphic group, make amplitude plan. And then through seismic attribute analysis and other steps, the reservoir distribution is predicted accurately and the multiple solutions of reservoir prediction are reduced.

seismic forward modeling; attribute analysis; reservoir prediction

2017-03-15

彭曉波(1976-)，男，副教授，博士，從事地震屬性分析，反演及地震、地質(zhì)綜合解釋方面的研究．E-mail： pxbcn@126.com

10.13393/j.cnki.issn.1672-948X.2017.04.012

TE1

A

1672-948X(2017)04-0056-04