基于地震波形及屬性優(yōu)選的優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)
——以渤海灣盆地A油田為例

崔名喆，郭誠(chéng)，穆朋飛，吳春新，錢庚

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司，天津 300459)

圖1 渤海灣盆地A油田區(qū)域位置圖

渤海灣盆地古近系中深層(埋深大于2500m的古近系)油藏，儲(chǔ)層埋藏深、沉積類型多樣，儲(chǔ)層預(yù)測(cè)問題已成為制約渤海灣盆地古近系中深層開發(fā)井有效實(shí)施的關(guān)鍵。目前國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者針對(duì)該問題開展攻關(guān)研究，徐長(zhǎng)貴等[1～3]針對(duì)中深層儲(chǔ)層預(yù)測(cè)問題及難點(diǎn)提出了諸如地震目標(biāo)處理及采集、相控約束模擬、古地貌分析等技術(shù)和方法，并取得一定的研究成果和應(yīng)用效果。但海上油田開發(fā)受制于成本限制，地震資料采集處理具有階段性，因此在研究中常常面臨資料不足的窘境，需要研究人員充分利用已有的地震資料，地震地質(zhì)一體化，進(jìn)而降低儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的多解性。渤海灣盆地A油田目的層為沙河街組辮狀河三角洲儲(chǔ)層，地震資料主頻約12Hz，縱向分辨率在40～60m，已鉆井統(tǒng)計(jì)單砂體厚度小于5m的占88%，在現(xiàn)有地震分辨尺度下，識(shí)別單砂體幾乎不可能。因此只能識(shí)別砂體組合，通過巖性組合與地震響應(yīng)關(guān)系達(dá)到儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的目的?；谟吞镏忻媾R的實(shí)際問題，筆者提出了一套適合渤海盆地A油田古近系中深層儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的技術(shù)思路與方法：首先，在高精度層序框架約束下，油組內(nèi)部連續(xù)性追蹤識(shí)別3期前積砂體；再利用地震屬性切片識(shí)別不同期次前積砂體的平面展布范圍；最后，聚焦到前積砂體內(nèi)部，通過波形結(jié)構(gòu)與巖性組合的耦合關(guān)系，結(jié)合正演模型，將波形的剖面分布特征轉(zhuǎn)換為主河道內(nèi)部波形平面分布特征，精細(xì)識(shí)別前積體內(nèi)部?jī)?chǔ)層結(jié)構(gòu)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

區(qū)域上，渤海灣盆地A油田構(gòu)造位于萊州灣凹陷中央隆起帶中部，南抬北傾，北側(cè)緊鄰萊州灣凹陷北洼，整體為受東西向大型滑脫斷裂控制的斷塊、半背斜構(gòu)造，成藏位置非常有利[4,5](見圖1)。區(qū)塊的主要目的層為沙河街組三段上亞段(沙三上亞段)Ⅱ、Ⅲ油組，以辮狀河三角洲前緣沉積為主。綜合巖心、井壁取心、巖屑及測(cè)井資料，A油田沉積儲(chǔ)層受辮狀分流河道控制明顯，砂體呈多期、疊加的沉積模式[6～8]。

2 儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)

圖2 優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)路線示意圖

渤海灣盆地A油田目的層埋深大于2500m，地震資料信噪比低、主頻約12Hz，縱向分辨率在40～60m，Ⅱ、Ⅲ油組只有4個(gè)地震同向軸，已鉆井統(tǒng)計(jì)單砂體厚度小于5m的砂體占88%，在現(xiàn)有地震分辨尺度下，識(shí)別單砂體幾乎不可能，難以滿足開發(fā)需求。針對(duì)上述難點(diǎn)，結(jié)合油田實(shí)際地質(zhì)和地震特點(diǎn)，沿用“井震結(jié)合、分級(jí)控制，模式引導(dǎo)、屬性聚類”的總體思路，分級(jí)、分層次開展儲(chǔ)層預(yù)測(cè)。具體技術(shù)包括地震屬性切片技術(shù)、模型正演技術(shù)以及波形聚類技術(shù)，類比波形特征與巖相組合耦合關(guān)系，對(duì)優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層進(jìn)行精細(xì)識(shí)別，技術(shù)路線示意圖如圖2所示。

2.1 地震屬性切片技術(shù)識(shí)別前積體平面分布

不同等時(shí)格架內(nèi)的沉積體，其沉積巖石學(xué)特征有一定差別，該差別會(huì)引起地震反射特征的變化。地震屬性切片技術(shù)正是依據(jù)上述理論提出的。具體識(shí)別步驟如下：

1)井震標(biāo)定建立地震同向軸與鉆遇砂體的巖-電-震關(guān)系 以沙三上亞段頂部全區(qū)穩(wěn)定發(fā)育的泥巖為標(biāo)志層標(biāo)定，建立目的層段Ⅱ、Ⅲ油組的井震響應(yīng)關(guān)系模板：以厚砂巖為主的巖性組合特征在Ⅱ油組對(duì)應(yīng)較強(qiáng)振幅、連續(xù)性中等的復(fù)波反射，為三角洲前緣主河道發(fā)育區(qū)；而砂泥比接近1的薄互層沉積在地震上為連續(xù)性較好的中等振幅反射，以三角洲前緣河道邊部沉積為主；對(duì)于三角洲前緣遠(yuǎn)砂壩的泥巖沉積，表現(xiàn)為連續(xù)性較差的弱振幅響應(yīng)特征(見圖3)[9～12]。通過全區(qū)井震響應(yīng)圖版的建立，可以在宏觀上較清晰地識(shí)別目的層井震反射特征及沉積發(fā)育演化特點(diǎn)。

圖3 井震響應(yīng)圖版

2)垂向識(shí)別沉積體空間演化期次 通過井震關(guān)系的建立，進(jìn)一步對(duì)A油田Ⅱ、Ⅲ油組內(nèi)部地震資料進(jìn)行分析，全區(qū)等時(shí)性追蹤了3期明顯疊置現(xiàn)象的前積體[13,14]，分別命名為復(fù)合砂體1、2、3(見圖4)。

圖4 3期前積體的井震響應(yīng)

3)地震敏感屬性優(yōu)選及切片篩選 為了滿足開發(fā)鉆前階段的研究尺度，以地震可分辨的精細(xì)地層單元結(jié)構(gòu)為單位，通過地震振幅、頻率、連續(xù)性及波形結(jié)構(gòu)等屬性參數(shù)表征儲(chǔ)層的空間變化特征。采用趨勢(shì)面差分法等分油組為基本單元，通過常規(guī)方法提取儲(chǔ)層變化敏感屬性，結(jié)合剖面分析成果，進(jìn)一步粗化合并，以達(dá)到勾畫前積體平面展布范圍的目的。分析發(fā)現(xiàn)，A油田前積體的發(fā)育存在向工區(qū)東北部進(jìn)積的趨勢(shì)，復(fù)合砂體2、復(fù)合砂體3較復(fù)合砂體1延伸距離更遠(yuǎn)、展布范圍更廣(見圖5)。

圖5 3期前積體平面展布范圍

2.2 模型正演技術(shù)判別砂體內(nèi)部?jī)?yōu)勢(shì)儲(chǔ)層響應(yīng)特征

針對(duì)A油田地震資料精度不高，儲(chǔ)層段Ⅱ、Ⅲ油組只有4個(gè)地震同向軸，常規(guī)振幅類屬性不能滿足開發(fā)需求的問題，尋求地震波形特征與巖相組合的耦合關(guān)系，以模型正演為手段，篩選對(duì)儲(chǔ)層巖性變化敏感的波形類屬性，以達(dá)到識(shí)別不同組合優(yōu)勢(shì)砂體的目的[15]。

以主要發(fā)育的復(fù)合砂體3為例(見圖6)，其對(duì)應(yīng)巖性組合為沙三上亞段Ⅱ油組沉積響應(yīng)，K1井鉆遇該砂體，地震波形振幅較強(qiáng)；K3井波形特征發(fā)生明顯的振幅衰弱現(xiàn)象。

圖6 復(fù)合砂體3的K1井、K3井地震波形響應(yīng)特征

通過對(duì)復(fù)合砂體3進(jìn)行正演模擬，K1井厚砂泥巖(泥巖平均厚度2m)頻繁互層，在地震波形反射上對(duì)應(yīng)為波形、箱形特征，振幅較強(qiáng)；K3井井上巖性組合特征為上部8m厚砂巖，下部頻繁2m厚砂泥互層，對(duì)應(yīng)地震波形為上部振幅較下部弱的中等振幅雙峰鐘型反射特征(見圖7(a))。通過井震的精細(xì)標(biāo)定，結(jié)合反射原理分析，若2m厚的簡(jiǎn)單振幅單次波對(duì)應(yīng)河道主體反射特征為弱振幅反射，8m厚砂巖對(duì)應(yīng)河道主體反射特征為波形振幅相對(duì)較強(qiáng)反射，則當(dāng)巖性組合為1m厚單砂體時(shí)，其對(duì)應(yīng)上河道反射特征為較2m厚砂巖弱振幅更弱的振幅反射特征(見圖7(b))。在該基礎(chǔ)上，推測(cè)無井控區(qū)域地震波形反射特征對(duì)應(yīng)巖性組合：井區(qū)內(nèi)上緩下陡鐘型波形反射特征對(duì)應(yīng)上部薄層砂(1m)下部頻繁砂泥互層(2m砂)的巖相組合；振幅較弱復(fù)合波形反射特征對(duì)應(yīng)巖相組合為1m薄層砂巖的疊置。

圖7 復(fù)合砂體3的井震標(biāo)定特征及地震波形反射原理

2.3 波形聚類技術(shù)劃分儲(chǔ)層內(nèi)部結(jié)構(gòu)

基于上述正演模擬的結(jié)果，將A油田河道波形劃分為4類，分別為復(fù)合對(duì)稱型、鐘型、標(biāo)準(zhǔn)型及疊加標(biāo)準(zhǔn)型，在巖性組合上對(duì)應(yīng)雙10m厚層砂巖疊置、上5m厚砂巖下部10m厚層砂巖疊置、單層厚(5～10m)砂層、薄層(1m)多期疊置4種匹配關(guān)系(見圖8)。

圖8 復(fù)合砂體3的波形正演模擬

圖9 復(fù)合砂體3的波形平面分布

通過波形聚類完成剖-平面轉(zhuǎn)換，建立了地震波形的平面展布圖。以復(fù)合砂體3為例，A區(qū)對(duì)應(yīng)復(fù)合對(duì)稱型的河道主體發(fā)育區(qū)，B區(qū)對(duì)應(yīng)鐘型的次河道主體發(fā)育區(qū)，C區(qū)對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)型的河道側(cè)緣發(fā)育區(qū)，D區(qū)對(duì)應(yīng)疊加標(biāo)準(zhǔn)型的河道遠(yuǎn)端砂壩發(fā)育區(qū)(見圖9)。通過利用地震屬性切片技術(shù)、模型正演技術(shù)及波形聚類技術(shù)，類比波形特征與巖相組合的耦合關(guān)系，對(duì)研究區(qū)內(nèi)優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層進(jìn)行精細(xì)預(yù)測(cè)，并將上述技術(shù)應(yīng)用到渤海灣盆地A油田的鉆前井位優(yōu)化中，總結(jié)出研究區(qū)內(nèi)優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)為河道主體發(fā)育區(qū)(見圖9中的A、B區(qū))，其次為河道側(cè)緣發(fā)育區(qū)或河道遠(yuǎn)端砂壩發(fā)育區(qū)(見圖9中的C、D、E區(qū))。

3 應(yīng)用效果

在A油田的鉆前井位優(yōu)化階段，將A17井優(yōu)化至主體河道的優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)，即對(duì)應(yīng)波形平面分布的A區(qū)，鉆前預(yù)測(cè)優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層厚度15～20m，實(shí)鉆油層厚度15.6m，證實(shí)該區(qū)域?yàn)閮?yōu)勢(shì)儲(chǔ)層的河道主體發(fā)育區(qū)；A10井位于波形平面分布的D區(qū)，預(yù)測(cè)以河道遠(yuǎn)端砂壩沉積為主，厚度在5～10m，實(shí)鉆驗(yàn)證儲(chǔ)層厚度6.4m；A4井位于前積體內(nèi)非河道發(fā)育區(qū)，即對(duì)應(yīng)波形平面分布圖中的黃色區(qū)域，預(yù)測(cè)儲(chǔ)層厚度0～5m，實(shí)鉆儲(chǔ)層厚度3.4m；實(shí)鉆厚度與預(yù)測(cè)結(jié)果基本一致(見圖10)?；谠撜J(rèn)識(shí)，對(duì)A油田第一批16口開發(fā)井進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化，實(shí)施后取得了較好的開發(fā)效果。

鉆井揭示的儲(chǔ)層厚度差異性驗(yàn)證了該區(qū)河道展布規(guī)律的復(fù)雜性，與該波形正演的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)結(jié)論相符，對(duì)于中深層的儲(chǔ)層半定量化預(yù)測(cè)可借鑒。

4 結(jié)語(yǔ)

通過實(shí)例分析總結(jié)出了一套適合渤海灣盆地A油田古近系中深層儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)，包括地震屬性切片技術(shù)、模型正演技術(shù)以及波形聚類技術(shù)等。采用“井震結(jié)合、分級(jí)控制，模式引導(dǎo)、屬性聚類”的總體思路：首先在高精度層序框架約束下，油組內(nèi)部連續(xù)性追蹤識(shí)別了3期前積砂體；再利用地震屬性切片識(shí)別不同期次前積砂體的平面展布范圍；最后聚焦到前積砂體內(nèi)部，通過波形結(jié)構(gòu)與巖性組合的耦合關(guān)系，結(jié)合正演模型，將波形剖面分布轉(zhuǎn)換為不同主河道內(nèi)部波形平面分布特征，進(jìn)而識(shí)別前積體內(nèi)部?jī)?chǔ)層結(jié)構(gòu)。通過實(shí)鉆井位驗(yàn)證，A4井、A10井分別鉆遇了3.4、6.4m儲(chǔ)層，A17井鉆遇了15.6m儲(chǔ)層，為優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)，證實(shí)了該儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法的準(zhǔn)確性。

圖10 A油田實(shí)鉆井位信息