珠江口盆地富油層段地球物理識別方法研究
——以恩平凹陷為例

劉 錚， 汪瑞良， 劉 軍， 羅 偉, 羅 澤

(中海石油(中國)有限公司 深圳分公司,深圳 518054)

0 引言

研究經(jīng)驗表明，受地震資料分辨率的限制和薄層干涉的影響，單一薄油層與水層的地球物理特征差異較小，因此根據(jù)地球物理特征來區(qū)分單一的薄油層、水層的難度較大[1-2]。但是在一定厚度的層段內(nèi)，當油層段分布比較集中且累計油層厚度較大時，油層段的地球物理響應特征將會比較明顯，能夠通過地球物理響應特征來區(qū)分一定厚度段地層中的油層及水層。由此提出“富油層段”的概念，用于油層的識別。

不同地震屬性所代表的地質(zhì)意義不全相同[3]，因此，先基于“富油層段”優(yōu)選出敏感屬性，再采用聚類分析的方法進一步進行屬性優(yōu)選，它是按照客體在性質(zhì)上或成因上的親疏關(guān)系，對客體進行定量分類的一種多元統(tǒng)計分析方法[4-5]。通過屬性優(yōu)選后發(fā)現(xiàn)總能量、最大振幅能量、能量比、衰減梯度等屬性對“富油層段”有較好的識別能力。但是單一屬性識別“富油層段”存在一定不足[6-8]，因此，采用多屬性融合技術(shù)，克服了單一屬性的缺陷，進而取得比較好的預測效果[8]。

1 “富油層段”的定義及識別

“富油層段”是根據(jù)井上數(shù)據(jù)統(tǒng)計出來的地質(zhì)層段的砂地比、油地比等地層參數(shù)作為分析的依據(jù)，尋求油層的富集層段，然后結(jié)合地震數(shù)據(jù)體中該目的層段的地震屬性響應特征，反復論證和試驗，尋找出該地質(zhì)層段內(nèi)的富油層段，并通過正演分析探尋其規(guī)律。

1.1 地層厚度的選取

“富油層段”的厚度，該參數(shù)的選取需要結(jié)合井上參數(shù)與地震屬性試驗得出。根據(jù)恩平凹陷珠江組下段連井剖面對比(圖1)，可明確珠江組下段的油層分布及厚度為：A井59.8 m、B井26.6 m、C井18.5 m、D井0 m以及E井0 m。通過對珠江組下段不同厚度(時窗)衰減梯度屬性試驗分析對比可見(圖2)：在時窗為50 ms、厚度為80 m的情況下，衰減梯度屬性與已鉆井的油層厚度關(guān)系吻合最好；此厚度的地層在振幅、頻率、相位的屬性圖上與已鉆井的油層厚度關(guān)系也有較好地吻合(圖3)。

圖1 恩平凹陷珠江組下段連井剖面(框內(nèi)為富油層段)Fig.1 Lower Zhujiang member well connected section in Enping sag

圖2 恩平凹陷珠江組下段不同時窗綜合衰減梯度屬性對比圖Fig.2 Gradient attribute maps of different time windows at lower Zhujiang member

1.2 等效凈油地比和等效凈油砂比

油地比和含水飽和度可以用來定量表征地層段的油層富集程度。一般來說，油地比越高，地震屬性異常越大；含水飽和度越高，屬性異常越小。為了使定量描述更加直觀，筆者將油地比與含油飽和度歸到一個概念中，引入等效凈油厚度(Hnoeq)、等效凈油地比(Roleq)和等效凈油砂比(Roseq)：

Hnoeq=h1*S01+h2*S02+…+hn*S0n

(1)

(2)

(3)

其中：h1、h2、hn表示不同油層的油層厚度；S01、S02、S0n表示不同油層的含油飽和度；Dlayer表示地層厚度；Dsond表示砂巖厚度。

為更進一步確定等效凈油地比和等效凈油砂比的門檻值，我們設計了如下正演模型進行實驗(圖4)：按照含水飽和度的不同分別設計了等效凈油地比為25%、9%、5%和3%等4個模型。不同模型油層的速度、密度參數(shù)按以下方式計算得到。首先計算等效凈油地比為25%、9%、5%和3%的油層的含油飽和度，再在已鉆井儲層的速度和密度的基礎上，按照不同的含油飽和度(受等效凈油沙比影響)進行流體替代得到不同模型油層的速度和密度參數(shù)。對正演后的地震數(shù)據(jù)提取屬性(圖5)后進行分析：當油層段的等效凈油地比大于9%時，無論是最大能量屬性或是衰減梯度屬性均能較好地識別油層段；當?shù)刃в偷乇刃∮?%時，兩種屬性均不能進行識別。

圖3 恩平凹陷珠江組下段時窗50 ms(80 m)的振幅、頻率、相位屬性圖Fig.3 Amplitude, frequency, phase maps of 50 ms (80 m) time window at lower Zhujiang member(a)均方根振幅；(b)高頻衰減梯度；(c)能量比；(d)振幅正負相位比

圖4 恩平凹陷等效凈油地比實驗正演模型及模型參數(shù)Fig.4 Module and parameter of equivalent oil layer ratio

與等效凈油地比實驗相同，筆者按照含水飽和度的不同分別設計了等效凈油砂比為40%、20%和15%等3個模型。模型的速度、密度參數(shù)選取與等效凈油地比實驗相同。 通過對正演后的地震數(shù)據(jù)提取屬性進行分析可見(圖6)：當油層段的等效凈油砂比大于20%時，無論是最大能量屬性或是衰減梯度屬性均可較好地識別油層段；當?shù)刃в偷乇刃∮?0%時，最大能量屬性和衰減梯度屬性均不能進行識別。

通過上述研究，筆者將恩平凹陷內(nèi)的“富油層段”定義為：地層厚度大于80 m，等效凈油地比≥9%、等效凈油砂比≥20%。

2 “富油層段”預測及應用

2.1 “富油層段”劃分

根據(jù)“富油層段”的定義，本次研究將恩平靶區(qū)A-E井(5口井)劃分為30個地層層段，為了便于研究，將“富油層段”劃分為兩個級別，其中將等效凈油地比大于9%、等效凈油砂比大于20%稱為I級富油層段，最大單層油層厚度大于5 m、等效凈油地比等參數(shù)不滿足I級富油層段劃分的層段稱為II級富油層段。根據(jù)以上劃分標準，將恩平靶區(qū)A-E井，共劃分出12個“富油層段”(圖7)。

圖5 恩平凹陷不同等效凈油地比的最大能量屬性和衰減梯度屬性Fig.5 Max energy, gradient attribute maps of different equivalent oil layer ratio

圖6 恩平凹陷不同等效凈油砂比的最大能量屬性和衰減梯度屬性Fig.6 Max energy, gradient attribute maps of different equivalent oil sand ratio

珠江組下段地層按此標準分為兩個層段，包含3個“富油層段”，其中2個I級富油層段，1個II級富油層段。

2.2 “富油層段”屬性預測方法

在“富油層段”優(yōu)選出敏感屬性后再通過屬性優(yōu)選，發(fā)現(xiàn)更為敏感和更好識別的總能量、最大振幅能量、能量比、衰減梯度等屬性。為了克服單一屬性識別能力不足的問題(圖8)，在珠江下段“富油層段”，總能量屬性響應弱，而能量比屬性響應強，筆者采用多屬性融合技術(shù)進行研究。

通過對恩平靶區(qū)珠江組下段的屬性分析可知：每一層段的敏感屬性都不完全相同，但是總能量、能量比、瞬時頻率、FUL_ENG(能量達到85%對應的頻率)、Low_Frq(能量達到65%對應的頻率)、高頻衰減梯度、瞬時主頻這幾種屬性對油層厚度、砂地比、油地比等參數(shù)的關(guān)系反映較好，從而為用屬性融合來預測富油層段提供了選取地震敏感屬性的依據(jù)。多屬性信息融合后綜合衰減梯度連井剖面與實際井的對比可見(圖9),屬性融合的預測結(jié)果與井上各“富油層段”吻合較好。

圖7 恩平凹陷富油層段劃分結(jié)果Fig.7 Division result of “rich oil segment”

圖8 珠江下段富油層段總能量屬性和能量比屬性Fig.8 Energy, energy ratio attribute map of lower Zhujiang member(a)總能量屬性；(b)能量比屬性

圖9 多屬性信息融合后綜合衰減梯度連井剖面Fig.9 Comprehensive gradient section of multi attributes fusion

2.3 實際應用及效果分析

通過等效凈油地比、等效凈油砂比以及最大單層油層厚度與綜合衰減梯度的交匯分析(圖10)，當綜合衰減梯度大于-0.42時，為含水層段，在這一量綱范圍內(nèi)，有含油層段的出現(xiàn)，同時也驗證了當富油層段達到一定級別的時候，屬性融合對富油層段的預測才更可靠。當-0.7<綜合衰減梯度<-0.42時，為油層段，當綜合衰減梯度<-0.7時，為富油層段。

在劃分的富油層段級別的基礎上，以綜合衰減梯度屬性量版來判別地層為富油層段的可能行。在恩平靶區(qū)A-E五口井劃分的30個地層層段中，6個I級富油層段中的5個吻合判斷結(jié)果，準確率超過80%；6個II級富油層段中4個概率超過50%。30個層段中，富油層段概率超過50%的層段中，只有1個層段錯誤，將含水層段判斷為富油層段；富油層段概率低于50%的層段中，2個層段的判斷出現(xiàn)錯誤，未能識別出2個II級富油層段(表1)。參與研究井的判斷準確率為90%。

在恩平靶區(qū)A-E五口參與研究的井之外，H-K四口井作為靶區(qū)方法驗證的井(表2)。H-K四口井劃分為24個層段，其中5個層段判斷錯誤，將含水層段判斷為富油層段。盲井判斷準確率為79%。盲井中的1個II級富油層段也得到了很好地識別。

圖10 油層組檢測屬性響應關(guān)系量版Fig.10 Cross plot of “rich oil segment” and comprehensive gradient

井名油層厚度/m等效凈油厚度/m平均含油飽和度/%單層最大厚度/m等效凈油地比/%等效凈油砂比/%綜合衰減梯度富油層段概率/%A38.1122.3157.6512.51843-0.96100B7.22.92417.226-0.75100C1.5162.91.511-0.30D000000-0.350E10.54.7234.965.747-0.5960.71A16.99.4554.627.1920-0.71100B6.93.44505.6311-0.4510C000000-0.280D3.32.3935.673.324-0.240E000000-0.390A13.86.963.895.2719-0.5753.57B18.510.190.5510.51021-0.420C000000-0.410D000000-0.360E000000-0.330A12.26.249.214.5414-0.420B17.1110.646.3733-0.6167.86C34.4112.8736.6710.5923-0.77100D000000-0.320E000000-0.4510.71A3221.266.25102438-0.75100B10.65.95564.5625-0.40C14.75.6838.647.9711-0.5339.29D000000-0.280E000000-0.40A27.819.1868.9911.22351-0.72100B7.93.3422.836-0.380C11.95.5346.473.8612-0.92100D000000-0.280E000000-0.420

表2 未參與試驗區(qū)研究的4口井富油層段預測

3 結(jié)論

1)為解決單一薄層中油水界面難以區(qū)分的問題，筆者提出了“富油層段”的概念。

2)針對單一屬性在識別“富油層段”方面存在不足的問題，對敏感屬性優(yōu)選后進行了信息融合，從而對本區(qū)“富油層段”進行了較好地識別。

3)在靶區(qū)的54個層段中，利用綜合衰減梯度計算得到的富油層段概率進行富油層段判斷，與已鉆井吻合率超過85%，達到了較好的預測效果。

4)由于受時間限制，本次研究難免存在一定的局限性，比如恩平靶區(qū)沉積作用對砂巖物性的影響和由此帶來的預測結(jié)果差異性，有待進一步深入地研究。

[1] 柳廣弟.石油地質(zhì)學[M].北京:石油工業(yè)出版社,2009. LIU G D. Petroleum geology[M].Beijing: Petroleum Industry Press, 2009.(In Chinese)

[2] AVSETH P, MUKERJI T, MAVKO G. Quantitative seismic interpretation[M]． Cambridge: Cambridge University Press, 2005．

[3] 種俊義,賈曙光,丁艷紅,等.地震屬性參數(shù)在安棚深層系儲層預測中的應用[J].石油物探, 2003, 42(1): 82-85. ZHONG J Y, JIA S G, DING Y H,et al. Application of seismic attributes in the prediction of deep reservoirs in Anpeng region[J]. Geophysical Prospecting For Petrole, 2003, 42(1): 82-85. (In Chinese)

[4] 紀彤洲,丘津,王冰.應用地球物理信息預測河道砂體方法及應用效果分析[J].特種油氣藏,2003(10):4-6. JI T Z , QIU J , WANG B. Channel sands prediction by geophysical information and effectiveness analysis[J]. Special Oil & Gas Reservoirs, 2003(10): 4-6. (In Chinese)

[5] 印興耀,周靜毅.地震屬性優(yōu)化方法綜述[J].石油地球物理勘探, 2005, 40(4): 482-489. YIN X Y, ZHOU J Y. Summary of optimum methods of seismic attributes[J]. Oil Geophysical Prospecting, 2005, 40(4): 482-489. (In Chinese)

[6] 魏艷,尹成,丁峰,等.地震多屬性綜合分析的應用研究[J].石油物探, 2007, 46(1): 42-47. WEI Y, YIN C, DING F,et al. Synthetic analysis of seismic multi-attribute and its application[J]. Geophysical Prospecting for Petroleum, 2007, 46(1): 42-47. (In Chinese)

[7] 季玉新,歐欽.優(yōu)選地震屬性預測儲層參數(shù)方法及應用研究[J].石油地球物理勘探, 2003, 38: 57-62. JI Y X, OU Q. Reservoir prediction by seismic attributes and effectiveness analysis[J]. Oil Geophysical Prospecting, 2003, 38: 57-62. (In Chinese)

[8] JOHN WILEY，SCHULTZ P S,RONEN S,et al.Seismic guided estimation of properties,parts 1[J].The Leading Edge,1994,13(5):305-310.