斷層附近砂體精細預測方法研究

蘭金玉

（大慶油田有限責任公司第五采油廠，黑龍江大慶163513）

從近幾年研究結果看，斷層附近砂體預測精度始終比遠離斷層區(qū)的儲層預測精度低[1-2]，說明斷層對砂體預測的影響很大。地震對斷層附近儲層預測效果的影響主要表現(xiàn)在兩個方面：一是斷層附近通常會出現(xiàn)地層破碎、地層重復等復雜地質條件，地震速度分析與地震處理難度較大，地震成像效果不好[3-4]；二是常規(guī)構造解釋主要針對大的構造界面，斷層附近一定范圍內(nèi)的層位數(shù)據(jù)在構造成圖時會被斷層多邊形扣除[5-6]。因此，斷層附近會留下一定距離的層位解釋空白區(qū)，使斷層附近砂體預測精度相對較低[7-9]。目前針對斷層附近砂體的預測研究相對較少，沒有形成有效的技術方法，嚴重影響了斷層附近砂體的精細刻畫和剩余油的挖潛。

本文以大慶長垣杏南油田杏九區(qū)丁塊斷層附近砂體精度描述為例，通過地震處理、解釋技術聯(lián)合攻關，提高地震資料品質，降低斷層對砂體描述的不利影響，提高研究區(qū)斷層附近砂體預測精度，對剩余油挖潛具有重要的指導作用。

1 概況

杏九區(qū)丁位于大慶長垣杏樹崗背斜構造東北部，面積3.4 km2，共有9條正斷層，走向以北北西、北西西向為主，主要分布在研究區(qū)的邊部。總井數(shù)496口，其中斷層附近井112口。該區(qū)開發(fā)目的層為下白堊統(tǒng)青山口組姚二、三段薩Ⅱ、薩Ⅲ組油層和姚家組一段葡I組油層，沉積砂體類型主要為三角洲內(nèi)前緣的河道砂體和三角洲外前緣的薄層席狀砂體，平均單井河道砂鉆遇率31.01%。研究目的層為葡I2—葡I3共計2個小層7個沉積單元，以分流河道砂體為主，多呈條帶狀分布，單層有效厚度以1～3 m為主，大于3 m的隔層數(shù)占總隔層數(shù)的45%，小于3 m隔層數(shù)占總隔層數(shù)的65%。

2 地震資料分析及處理

研究區(qū)地震測網(wǎng)密度為20 m×40 m，覆蓋60次，主頻40～50 Hz，地震資料處理面元為10 m×10 m，采樣間隔1 ms。開發(fā)的油層在800～1 000 ms，時間厚度在45 ms左右。同相軸中-弱振幅，連續(xù)性一般，表現(xiàn)為丘狀、復波組或雜亂反射，底部同相軸連續(xù)好；同時，地震數(shù)據(jù)也存在明顯噪音干擾，需要進行去噪處理。

針對研究區(qū)地質狀況采用擴散濾波去噪方法對地震數(shù)據(jù)進行了處理。擴散濾波即相干增強各向異性濾波，是一種定向平滑的技術，該技術與其他平滑技術相比，具有最優(yōu)的平滑特性和保持邊緣特性[10]。這種濾波方式能壓制噪聲，提高同相軸橫向連續(xù)性，同時不對斷層產(chǎn)生平滑效應，有利于層位連續(xù)追蹤和斷面的精細解釋及地震反演。圖1為地震數(shù)據(jù)處理前后對比。

圖1 地震數(shù)據(jù)處理前后對比Fig.1 Seismic data before and after comparison chart

由圖1可知，處理后地震剖面噪音干擾得到有效壓制，剖面連續(xù)性進一步增強，斷面清晰、波組特征明顯，更有利于開展地震反演。

3 斷層附近砂體預測方法

為提高斷層附近砂體預測精度，將斷層附近區(qū)域劃分為斷層“穩(wěn)定區(qū)”和“復雜區(qū)”。斷層“穩(wěn)定區(qū)”指斷層附近地層較穩(wěn)定，但處于層位解釋空白區(qū)；斷層“復雜區(qū)”指斷層附近地層扭曲、破碎的不穩(wěn)定區(qū)域（見圖2）。針對斷層“穩(wěn)定區(qū)”和“復雜區(qū)”不同的地質特點，采用了不同的處理方法進行儲層精細描述。

圖2 斷層附近區(qū)域劃分Fig.2 Map of the area near the fault

3.1 斷層“穩(wěn)定區(qū)”砂體預測方法

該區(qū)域層位相對穩(wěn)定，只是層位解釋不到位。由于反演時構造格架必須閉合，所以這部分層位需要精細解釋。以往的解釋方法是通過平滑插值，將層位在斷層兩側的邊沿連接起來，這種方法往往導致“穩(wěn)定區(qū)”產(chǎn)生層位穿時現(xiàn)象[11-12]。反演過程中，目的層的砂體和相鄰層砂體會產(chǎn)生竄層現(xiàn)象。為了解決這一問題，采用構造建模方法[13-14]，精細構建斷層附近層位，保證斷層“穩(wěn)定區(qū)”層位和遠離“斷層區(qū)”的層位一樣精確，進而提高斷層“穩(wěn)定區(qū)”儲層反演精度。精細解釋斷層“穩(wěn)定區(qū)”層位主要分為以下幾步。

3.1.1 時間域斷層模型建立 在準備好合格的建模數(shù)據(jù)以后，以地震解釋斷棱、斷線數(shù)據(jù)為基礎，在二三維窗口聯(lián)動環(huán)境中，從點、線、面、體出發(fā)，完成斷層的空間組合、產(chǎn)狀落實和斷點歸位。在斷層的解釋、檢查修正工作完成后，首先建立構造框架模型，編輯斷層間的切割關系，對斷層進行連接和削截處理，對不合理的斷面進行編輯和修改，之后生成目的層的斷面模型。

3.1.2 三維層面模型建立 層面模型反映的是地層界面的三維分布，疊合的層面模型即為地層格架模型。為了提高建模精度，在建模過程中應進行等時地質約束，即應用高分辨率層序地層學原理確定等時界面，并利用等時界面將沉積體劃分為若干等時層，針對不同的等時層進行三維網(wǎng)格化，可減小等厚或等比例三維網(wǎng)格化對井間賦值帶來的誤差。建模一般是通過分層數(shù)據(jù)插值法或利用已有層面的構造數(shù)據(jù)，生成各個等時層的頂、底層面模型，然后將各個層面模型進行空間疊合，建立構造模型。

3.1.3 層位插值效果分析 利用時間域構造模型各沉積單元的構造層面，轉換成相應的層位解釋數(shù)據(jù)，建立沉積單元級等時地層格架。有斷層控制常規(guī)插值（見圖3（a））與無斷層控制常規(guī)插值相比（見圖3（b）），前者斷層附近層位解釋效果更好。在反演剖面上看，前者在斷層附近反演結果更符合實際情況（見圖 3（c）、（d））。

3.2 斷層“復雜區(qū)”砂體預測方法

該區(qū)域地震反射雜亂，容易產(chǎn)生地質假象。在直接應用地震處理成果時，斷層“復雜區(qū)”引起假象的范圍和它本身范圍基本一致。但這種假象對地震反演來說，影響的范圍不僅僅是“復雜區(qū)”本身的范圍，因為地震反演過程中地震信息會起到趨勢控制作用，影響的范圍通常大于它本身的范圍。這種影響無法通過提高層位精度等方法來消除，所以考慮切除該區(qū)域內(nèi)異常地震反射信息的方法來避免斷層復雜反射干擾地質人員，引起儲層描述誤差。

3.2.1 斷層“復雜區(qū)”范圍的確定 從地震剖面上無法定量確定斷層“復雜區(qū)”范圍，只能從地震屬性圖上進行識別。通常用斷層解釋的相干屬性以及地震沉積學常用的振幅屬性進行分析，相干屬性對斷層發(fā)育位置識別較清晰，但不能確定斷層“復雜區(qū)”的范圍（見圖4（a））；而砂體不發(fā)育的穩(wěn)定泥巖層，斷層引起的振幅值和非斷層區(qū)引起的振幅值交叉部分極少（見圖4（b）），通過相干體確定斷層位置，通過泥巖層確定斷層附近振幅異常范圍，此范圍即為斷層“復雜區(qū)”范圍。此方法很好地解決了斷層附近砂體引起斷層附近振幅異常、斷層范圍確定難的問題。

圖4 斷層“復雜區(qū)”識別效果Fig.4 Fault"complex ar ea"r ecognition effect char t

3.2.2 斷層“復雜區(qū)”假象消除方法 研究中嘗試切除斷層“復雜區(qū)”來消除斷層影響。但由于目前還沒有發(fā)現(xiàn)能夠切除地震體不規(guī)則區(qū)域的軟件，無法在反演之前切除“復雜區(qū)”。因此，嘗試切除反演平面圖斷層“復雜區(qū)”部分來消除假象。切除方法是用前述確定斷層“復雜區(qū)”的方法，利用地質軟件對反演平面圖進行“復雜區(qū)”切除，相當于將“復雜區(qū)”原來的反演屬性值全部替為空值。切除“復雜區(qū)”后，采用反距離加權插值方法，根據(jù)鄰近區(qū)儲層特征的趨勢，插值出被切除區(qū)域的反演屬性值。由于“復雜區(qū)”不再受異常值干擾，反而受到了鄰近區(qū)域正常數(shù)據(jù)趨勢的約束，因而該區(qū)域新預測的屬性值比切除前更加可靠。

以X9-2-B453井區(qū)為例，斷層附近異常區(qū)切除前后砂體趨勢發(fā)生了較大變化。斷層附近地震異常值未切除前，地震反演結果與后驗井X9-2-B453結果不一致（見圖5（a）），地震反演顯示無砂體發(fā)育，實際此井在此層發(fā)育3.1 m砂巖。而地震異常區(qū)切除后，地震反演結果與井一致（見圖5（b）），取得較好效果。

4 應用情況

在對研究區(qū)斷層附近地震數(shù)據(jù)進行處理后，對葡I2-葡I3共計2個小層7個沉積單元中的9條斷層“穩(wěn)定區(qū)”和斷層“復雜區(qū)”進行處理，然后開展地質統(tǒng)計學波形聚類反演，此反演將波形聚類反演和層序約束地質統(tǒng)計反演有機結合起來，通過測井曲線標準化、敏感性分析選擇擬波阻抗曲線，提取井旁道的地震子波，然后在沉積單元級等時地層格架的控制下，利用地質統(tǒng)計學方法與波形聚類方法相結合建立地震反演數(shù)據(jù)體，并提取各層地震反演切片，對斷層“復雜區(qū)”數(shù)據(jù)進行切除，利用反距離加權插值計算切除區(qū)反演值，該方法既保持了地震橫向變化特征，又能反映井縱向高分辨特征。

利用該方法，與未使用的反演屬性切片相比，斷層周圍砂體連續(xù)性更好，更符合砂體發(fā)育規(guī)律（見圖6）。通過46口預留后驗井驗證，應用新方法后，斷層附近地震反演砂巖厚度預測精度由過去的80.4%提高到91.3%，提高了10.9%，取得較好的效果。

圖6 斷層附近地震數(shù)據(jù)處理前后地震反演圖Fig.6 Earthquake inver sion before and after seismic data processing near faults

5 結 論

（1）利用泥巖層的地震屬性和相干屬性實現(xiàn)了對斷層“復雜區(qū)”范圍的識別，并將此范圍反演屬性值全部替為空值，采用反距離加權插值方法，根據(jù)鄰近區(qū)儲層特征的趨勢，插值出被切除區(qū)域的反演屬性值，從而減少了因斷層復雜區(qū)影響地震反演精度的影響。

（2）利用該方法，提高了研究區(qū)斷層附近砂體預測精度，斷層附近地震反演砂巖厚度預測精度由80.4%提高到91.3%，提高了10.9%，為斷層附近砂體的精細預測提供了一種新的研究思路和方法。