新近系河流相儲層預測技術(shù)探討

謝傳金

（中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東 東營 257015）

濟陽坳陷29個油田在新近系累計探明石油地質(zhì)儲量達15.7億余噸，占濟陽坳陷總探明石油地質(zhì)儲量的30.4%。近年來，在濟陽坳陷發(fā)現(xiàn)了埕島、老河口、飛雁灘、埕東、孤島、孤東、新灘、新北等以新近系為主力含油層系的大中型油氣田。20世紀90年代初，隨著三維地震技術(shù)的逐步推廣應用，對油氣成藏認知程度不斷提高，形態(tài)清楚、油水關(guān)系簡單的構(gòu)造油氣藏越來越少，勘探目標逐步由構(gòu)造油藏轉(zhuǎn)變?yōu)閹r性油藏，勘探區(qū)域則由構(gòu)造帶主體逐漸向斜坡帶和洼陷帶延伸；以巖性類圈閉為主的隱蔽油氣藏成為目前濟陽坳陷的主要勘探目標和發(fā)現(xiàn)層系。據(jù)2018-2019年勝利油田探井設(shè)計及鉆探目標統(tǒng)計，以巖性類油藏等隱蔽油氣藏為主探目標的井占總井數(shù)的75%以上。由于河流相儲層具有橫向上變化快、非均質(zhì)強，縱向上多層疊置的特點，使得該類油氣藏的隱蔽性強，勘探難度非常大，造成了以河流相河道砂體形成的巖性類油藏的勘探成功率較低的現(xiàn)狀。因此開展新近系河道砂巖的重新認識，優(yōu)選有效的儲層預測技術(shù)，對該類油藏的勘探以及油田增儲上產(chǎn)有重要意義。本文以勝利油田為例主要闡述目前常用的儲層描述技術(shù)及其存在問題，并針對這些問題提出有效的辦法，為今后新近系河道砂儲層預測提供參考。

1 油田河道砂體預測技術(shù)存在問題

儲層分布特征預測，即河道砂體的邊界刻畫，是新近系河流相河道砂體勘探的最大難點。目前對河道砂體的刻畫主要還是從地質(zhì)、地球物理基礎(chǔ)入手，研究形成的以地震剖面相特征進行砂體識別的儲層描述技術(shù)系列。本技術(shù)系列主要包括兩方面：第一在地質(zhì)認識上，新近紀沉積期處于盆地的拗陷期，由盆緣到匯水中心，沉積相由辮狀河逐步變?yōu)榍骱?、沼澤、淺湖；縱向上，由下至上也具有類似相序特點，地層的碎屑顆粒具有下粗上細的正韻率特征。韻率層上段的泥巖是良好的蓋層；下段的砂巖具有良好的連通性，在沒有構(gòu)造圈閉的斜坡帶可成為油氣空間運移的通道；中段的砂泥巖互層可形成自封閉的巖性圈閉，是油氣成藏的主要層段，也是儲層描述的首要目標[1]。第二從地球物理技術(shù)上，進行儲層描述的主要對象是砂泥巖互層段。由于泥巖和砂巖速度不同，形成了不同的地震反射，隨著砂巖平面分布變化，在地震反射上形成了具有相位突變、強振幅特征，隨厚度變化還具有頻變特征，反過來，這些變化也都代表了砂巖的縱橫向展布特征，由此可識別并描述砂體。另外，相位、頻率、振幅等不同的地震屬性也在一定程度上反應儲層的平面展布特征?？偨Y(jié)來說，目前主要的勘探方法是在地質(zhì)認識基礎(chǔ)上，以平面地震屬性為輔助，在地震上進行砂體追蹤描述，刻畫巖性圈閉邊界。

油田應用此方法在巖性油藏勘探中取得了一些突破，如孤東地區(qū)的墾東斜681井、孤東27-1井埕島地區(qū)的埕北27井等先后獲得高產(chǎn)；但是隨著勘探的深入，孤東斜661、孤東斜243、埕北28、樁海113等井先后失利，原因是儲層預測不準確，巖性圈閉不落實，說明該技術(shù)還存在一定的局限性。

進一步分析認為，這種儲層描述方法存在以下三方面的問題。

第一，地震資料采集精度難以滿足儲層邊界的準確刻畫。目前采集處理后的地震資料數(shù)據(jù)，可描述的一個波形相位大概在15 ms左右，對應了20 m左右的地層厚度?？擅枋龅囊粋€同相軸對應20 m的地層厚度，從沉積歷史代表的是一個完成的發(fā)育序列，應是四級或者五級，即單一河道或者復合河道（根據(jù)Miall界面層次的劃分，在進行河道砂體內(nèi)部構(gòu)型界面的識別時，點壩內(nèi)的側(cè)積層分割成若干側(cè)積體相當于三級界面；單河道邊界相當于Miall界面層次的四級界面；復合河道邊界相當于Miall界面層次的五級界面）。也就是說，地震反映出的砂體，事實上是一個復雜地質(zhì)體，可能是一個砂體，也可能是一套儲蓋組合，具有多解性。另外，由于地震分辨率的限制，地震反射層位與砂層組不是絕對的一一對應關(guān)系，而是一種相對關(guān)系。常規(guī)地震剖面對解釋儲層存在以下幾點缺陷：①地震剖面上波形的變化是巖性界面的特征表現(xiàn)，與界面兩側(cè)的聲阻抗差異有關(guān)，反映的是物理界面（或反射系數(shù)）的變化，而不完全是砂層頂、底界面的變化；②由于地震剖面是子波與反射系數(shù)的褶積，因此地震剖面上的波形的胖瘦與子波主瓣的胖瘦相一致，而與砂層的厚薄無一一對應關(guān)系；③對于單砂體的尖滅或缺失，地震剖面上的波形不一定產(chǎn)生明顯的變化。因此，用常規(guī)地震剖面不適于儲層的追蹤。

第二，在儲層預測中主要采用振幅、頻率、相位等屬性分析技術(shù)及波阻抗反演技術(shù)，這些技術(shù)應用的是地震單一屬性，主要預測儲層平面分布特征，難以預測砂體縱向疊置樣式。河流相沉積多變，多期砂體間縱向疊置關(guān)系復雜（孤立式、單邊側(cè)接式、多邊側(cè)接式、堆疊式等），受其影響，地震相位易產(chǎn)生干涉穿時、突變等現(xiàn)象。地震相位干涉穿時因地震波調(diào)諧作用形成，在地震頻率偏低時，干涉特征尤為明顯。因此，沿層提取的單一屬性儲層平面預測成果圖有很大誤差存在。

第三，該儲層預測方法雖然從地質(zhì)分析入手，但是實際描述中，鉆、測、錄等地質(zhì)信息參與度很低，預測結(jié)果主要依賴于地震反射信息，經(jīng)常與實鉆結(jié)果存在矛盾。

以上三方面問題嚴重影響了砂體邊界的刻畫準確性，是導致巖性類油藏勘探成功率較低的主要原因。

2 油田河道砂體預測方法探討及展望

為解決前文提到的地震資料精度低、地震相位干涉穿時、突變現(xiàn)象及儲層預測中地質(zhì)資料參與度低等影響儲層預測準確性等問題，通過多種方法在勘探中的嘗試得出：采用分頻技術(shù)可提高地震資料主頻，可有效壓制地層間的干涉效應，提高儲層平面預測的精度；采用波形分類技術(shù)可預測河流相砂體縱向疊置模式；采用地質(zhì)統(tǒng)計學反演技術(shù)可加大鉆、錄、測等地質(zhì)資料對儲層預測的約束作用，提高儲層預測的準確性。

2.1 分頻技術(shù)

分頻解釋的基本原理是首先根據(jù)頻譜分析，確定頻帶范圍，再按反射波在頻帶內(nèi)的能量分布，確定分頻頻帶；然后充分利用不同頻帶反射能量不同選擇能夠充分揭示地質(zhì)目標的響應特征明顯的分頻數(shù)據(jù)體。該技術(shù)利用數(shù)學變換將地震數(shù)據(jù)變換到頻率域，在頻率域內(nèi)通過調(diào)諧振幅的對應關(guān)系來研究儲層橫向變化規(guī)律，使地震解釋可得到高于常規(guī)地震主頻對應1/4波長的時間分辨率結(jié)果。分頻解釋技術(shù)主要利用譜分解得到的兩種類型的數(shù)據(jù)體：調(diào)諧體和離散頻率能量體。離散頻率能量體是沿短滑動時窗生成的一系列離散頻率的調(diào)諧振幅數(shù)據(jù)體，即單頻體，用來研究儲層的橫向變化特征，可得到較常規(guī)地震屬性研究方法更高的解釋分辨率和更清晰的圖像，有利于開展儲層橫向預測研究[2]。

2.2 波形分類技術(shù)

地震數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)性質(zhì)是地震波形。地震波形代表了包含相位、頻率和振幅在內(nèi)的所有定性、定量的地震信息的總體特征。它能夠真實反應地下不同巖性地層的組合特征和砂體之間不同的疊置模式。波形分類技術(shù)首先通過正演模擬將研究區(qū)實鉆井不同砂體疊置模式的地震波形進行分類并總結(jié)特征規(guī)律，建立砂體不同疊置樣式與地震波形特征之間的對應關(guān)系。然后在對目標砂體進行精細的層位追蹤解釋，再沿地震解釋層或某一時間開一個時窗，將時窗內(nèi)的數(shù)據(jù)重新采樣，使各個道上的地震波形具有同樣的采樣數(shù)[3]。最后對無井鉆遇的地震波形與前面正演模擬總結(jié)的典型波形進行對比，從而判別屬于哪一類疊置樣式。

2.3 地質(zhì)統(tǒng)計學反演技術(shù)

地質(zhì)統(tǒng)計學反演原理是地震反演技術(shù)與地質(zhì)統(tǒng)計學方法的結(jié)合。采用地質(zhì)統(tǒng)計的方法，獲得數(shù)值的空間關(guān)系，推算井間數(shù)值分布，并與地震資料進行匹配，產(chǎn)生一個與鉆井吻合、與地震匹配，且符合地質(zhì)統(tǒng)計理論的儲層參數(shù)數(shù)據(jù)體，即為反演結(jié)果。

地質(zhì)統(tǒng)計學反演的主要技術(shù)流程如下：首先地質(zhì)和地震相結(jié)合，通過巖心、錄井和測井分析，探索不同頻率尺度測井曲線的儲層意義，優(yōu)選兩種或多種儲層敏感曲線進行重構(gòu)。測井是測量的地下地層的巖石物理參數(shù)，不同測井曲線反應了巖石的不同物理參數(shù)。測井曲線之間存在著相關(guān)性和差異性，相關(guān)性說明曲線可以重構(gòu)[4]。比如通常可以在巖性的約束下，將波阻抗曲線的低頻和GR曲線的高頻進行融合，獲得一條新的重構(gòu)波阻抗曲線，可以更好地區(qū)分泥巖和砂巖。其次在地質(zhì)研究和沉積演化模式的指導下，運用井約束反演的方法補充地震資料的高頻和低頻信息，提高地震資料的質(zhì)量，其實質(zhì)就是按地震剖面的層位解釋，把重構(gòu)曲線信息沿層位橫向外推或內(nèi)插，這樣就建立了整體反演的初始模型。最后在初始模型的基礎(chǔ)上進行迭代反演并加入低頻信息。

油田先后在孤東、長堤、埕島等地區(qū)新近系河道砂儲層預測中，應用分頻技術(shù)、波形分類技術(shù)、地質(zhì)統(tǒng)計學反演技術(shù)，儲層預測成功率顯著提高，在埕島地區(qū)連續(xù)取得突破，埕北48、埕北314、埕北314側(cè)先后獲得50噸/日高產(chǎn)；在孤東老區(qū)孤東68-16井也獲得高產(chǎn)，打開了河道砂勘探的新局面。

3 結(jié)語

“十二五”以來，油田勘探重心向巖性類油藏轉(zhuǎn)移，促進了河流相儲層預測技術(shù)的發(fā)展。在以地震剖面相特征進行砂體識別的儲層描述技術(shù)系列的基礎(chǔ)上，又誕生了一系列新技術(shù)，其中分頻技術(shù)、波形分類技術(shù)、地質(zhì)統(tǒng)計學反演技術(shù)對巖性藏勘探起到了很大的促進作用。隨著技術(shù)不斷進步，針對河流相砂巖薄互層刻畫，在相控模式下進行儲層描述，三維可視化技術(shù)如何有效應用是下一步油田河流相儲層預測的發(fā)展方向。