巖性地層油氣藏區(qū)帶及圈閉評價技術(shù)研究新進展

劉化清 ，劉宗堡，吳孔友，徐懷民，楊占龍，孫夕平，倪長寬，康繼倫，王 牧，靳繼坤

（1.中國石油勘探開發(fā)研究院西北分院，蘭州 730020；2.東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江大慶 163318；3.中國石油大學(xué)（華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東青島 266580；4.中國石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249；5.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；6.中國石油吐哈油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆哈密 839009；7.中國石油青海油田分公司勘探開發(fā)研究院，甘肅敦煌 736202）

0 引言

近20 年來，巖性地層油氣藏成為我國油氣發(fā)現(xiàn)和增儲上產(chǎn)的主體，其探明儲量的占比大約為80%。2001—2010 年，基于層序地層格架的巖性地層圈閉評價技術(shù)和工業(yè)化應(yīng)用規(guī)范（“五步流程十圖一表定圈閉”的評價規(guī)范和標準）［1，2］，在區(qū)帶和圈閉評價技術(shù)方面形成了“四圖疊合”巖性地層區(qū)帶評價方法；2011—2015 年，在巖性油氣藏方面，形成了以烴源條件、輸導(dǎo)體系、儲集條件、儲蓋組合、流體性質(zhì)和時空配置等6個評價參數(shù)為核心的巖性油氣藏區(qū)帶評價方法和分級標準，將巖性油氣藏區(qū)帶按照優(yōu)劣劃分為Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ級［3］。在地層油氣藏方面，形成了碎屑巖、碳酸鹽巖、火成巖和變質(zhì)巖四大巖類以構(gòu)造、儲層、保存、烴源巖、輸導(dǎo)體系、成藏要素匹配等地質(zhì)要素為核心的地層型區(qū)帶評價方法，建立了Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ級區(qū)帶的參數(shù)評價權(quán)重及分類標準；同時，還形成了各巖類地層圈閉的分級評價標準，以及有效性評價方法和相關(guān)技術(shù)［4］。這些在巖性地層油氣藏的勘探發(fā)現(xiàn)中都有效支撐了國內(nèi)各含油氣盆地規(guī)模儲量的發(fā)現(xiàn)。

近5 年來，巖性地層油氣藏的勘探面臨著目標埋藏深、油源遠、油氣層薄、目標小等挑戰(zhàn)，“兩寬一高”三維地震勘探技術(shù)和智能技術(shù)成為關(guān)鍵對策。立足這些大量高質(zhì)量的地質(zhì)、地球物理資料，如何研發(fā)出更有效精準的區(qū)帶和圈閉評價技術(shù)，成為“十三五”重大專項的攻關(guān)任務(wù)。從巖性地層區(qū)帶評價方法、圈閉邊界識別及有效性評價等方面，對最近5 年取得的技術(shù)方法進行系統(tǒng)總結(jié)，以期對今后巖性地層圈閉的油氣勘探和規(guī)模儲量的重大發(fā)現(xiàn)提供參考。

1 巖性地層區(qū)帶評價方法和技術(shù)

1.1 遠源、次生巖性地層油氣藏輸導(dǎo)體系表征方法及定量評價技術(shù)

遠源、次生巖性油氣藏成藏主要受輸導(dǎo)體系與有效圈閉控制，地層油氣藏（超覆型和削截型）則受規(guī)模儲層、輸導(dǎo)體系和區(qū)域性風(fēng)化黏土層3 個關(guān)鍵因素控制［5］。其中輸導(dǎo)體系是地層油氣藏和源外巖性油氣藏能否規(guī)模成藏的關(guān)鍵要素之一，通常包括砂巖輸導(dǎo)、斷層輸導(dǎo)、不整合面（體）輸導(dǎo)以及其組合而成的復(fù)合輸導(dǎo)方式。對于輸導(dǎo)能力的評價，不同輸導(dǎo)方式的評價方法是不同的。砂巖輸導(dǎo)能力要通過砂體縱橫向的連通性（連通概率）來評價，斷層輸導(dǎo)能力要提高斷層在成藏關(guān)鍵時刻及后期的再活動性來評價，不整合面或者不整合結(jié)構(gòu)體的輸導(dǎo)能力則要對不整合面上下地層的巖性組合關(guān)系來定性評價。在油氣成藏過程中，砂體-斷層、斷層-不整合、砂體-斷層-不整合等復(fù)合輸導(dǎo)方式則更為常見。這里重點分析砂體、斷層的輸導(dǎo)能力。

1.1.1 砂體輸導(dǎo)體系評價及其參數(shù)

砂體輸導(dǎo)體系評價的核心是砂體的連通性，通常用砂體連通概率來表征，其含義為單一砂巖輸導(dǎo)層內(nèi)最大連通砂巖體積與砂巖總體積比值［6］。

以大慶探區(qū)為例，油藏解剖發(fā)現(xiàn)，砂體的連通性與地層的砂地比具有很好的正相關(guān)性，而砂體的幾何形態(tài)、相帶和評價尺度也影響著表征砂體的連通性。①形態(tài)。席狀砂體、條帶狀砂體、坨狀砂體的連通能力依次變差。②相帶。相同的連通概率條件下，三角洲內(nèi)前緣較三角洲外前緣具有較高的砂地比。③評價尺度。要達到相同的連通性，大尺度評價區(qū)帶較小尺度區(qū)帶具有較高的砂地比［圖1（a）—（b）］。例如：同為三角洲內(nèi)前緣亞相，在小尺度的評價區(qū)帶內(nèi)，當砂地比≤0.1時，形成巖性油氣藏，當砂地比為0.1～0.4 時，形成構(gòu)造-巖性或巖性-構(gòu)造油氣藏，當砂地比≥0.4時，區(qū)域內(nèi)砂體完全連通，只形成構(gòu)造油氣藏；在大尺度的評價區(qū)帶內(nèi)，當砂地比≤0.2 時，形成巖性油氣藏，當砂地比≥0.58時，形成構(gòu)造油氣藏。

基于解剖200 個油藏實例，建立了用砂地比定量判別油氣藏類型的標準參數(shù)（表1）。對斜坡背景的齊家地區(qū)高臺子油層的有利區(qū)帶進行預(yù)測，結(jié)果表明：該區(qū)總體以構(gòu)造-巖性區(qū)帶為主，在中南部金30井區(qū)砂地比＜0.2，砂體的連通性較差，是典型的巖性油氣藏分布區(qū)，而在西南部龍24 井區(qū)地層砂地比達到0.4，是巖性-構(gòu)造油氣藏發(fā)育的有利區(qū)［圖1（c）］。

表1 用砂地比判別油氣藏類型的標準參數(shù)Table 1 Standard parameters of sand to stratum ratio for identifying reservoir types

1.1.2 斷層輸導(dǎo)性和封閉性評價

可以通過比較斷裂帶與圍巖儲層之間的流體勢來定量評價斷層的輸導(dǎo)或封閉性能。若斷裂帶的流體勢小于圍巖儲層的流體勢，則斷層起輸導(dǎo)作用；反之，起封堵作用。儲層的流體勢主要由儲層位能、壓能和界面能組成?？紤]斷層核本身的低滲透性，流體在斷裂帶流動時為非達西流，流體要流動需要一定的初始壓力，因此，在儲層流體勢的基礎(chǔ)上，加入一項啟動壓能，作為斷層核流體勢的表征公式。當儲層與斷裂帶處于同一深度點時，其位能和壓能相等，流體勢取決于儲層的界面能與斷層核的界面能及啟動壓能。斷層核啟動壓能計算需要2 個參數(shù)，即斷層核的啟動壓力梯度和斷層核的厚度。對于不同結(jié)構(gòu)類型的斷裂，這2 個參數(shù)又有不同的算法。與前人基于斷層的分段生長機制［7，8］或斷層的滑動趨勢［9］分析斷層的輸導(dǎo)/封閉性的方法相比，該技術(shù)通過研究斷裂帶和儲層的流體勢分布，可以進行油氣充注的實際模擬。從三維空間直觀揭示斷裂帶的輸導(dǎo)/封閉特征，發(fā)現(xiàn)流體勢下降最快的優(yōu)勢通道，進而落實有利勘探區(qū)帶及有效成藏圈閉。以塔里木盆地某斷裂帶為例，斷層核的流體勢普遍＞15 MPa，而圍巖儲層的流體勢通常＜10 MPa，斷層核的流體勢顯著大于斷層兩盤儲層（DH5 和DH6 等2 個圈閉）的流體勢，因而斷層主要起封閉作用，該斷層封堵油柱的高度＞100 m（圖2）。

1.1.3 斷層與砂體接力輸導(dǎo)的定量評價

在斷裂復(fù)雜地區(qū)，位于生烴中心之外的巖性地層油氣藏的形成依賴于油源斷層和砂巖儲集層的時空匹配，油氣常呈階梯狀或網(wǎng)狀沿著“油源斷層-有效砂體”接力輸導(dǎo)運移。油氣沿油源斷層向上運移過程中，遇到砂巖層通常會側(cè)向分流，并在砂層的高部位聚集形成巖性、或斷層-巖性圈閉油氣藏。本研究通過對斷-砂側(cè)向分流影響因素（斷層封堵性、砂體厚度、砂體物性、斷-砂接觸面積等）與油氣充滿度之間相關(guān)性的回歸分析，篩選出對斷-砂側(cè)向分流起關(guān)鍵作用的斷-砂接觸面積、儲層砂地比、斷裂帶內(nèi)泥質(zhì)含量、儲層傾角、斷層傾角等地質(zhì)參數(shù)，建立了斷-砂側(cè)向分流油氣的定量評價公式，以判斷油氣沿斷層向兩側(cè)砂體充注的優(yōu)勢方向。以饒陽凹陷留楚構(gòu)造為例，對f038 和f008 等2 條斷層計算不同層位的斷-砂側(cè)向分流油氣能力（用斷-砂側(cè)向分流系數(shù)表示），可分為3 種情況：①在2 條斷層上盤一側(cè)的Ed3（1）段分流系數(shù)分別為0.81 和1.01，這兩層均為油層；②在f038 斷層上盤的Ed2（1），Ed2（2）和f008 斷層上盤的Ed2（2）的分流系數(shù)整體較低，分別為0.12，0.22 和0.11，為水層或干層；③其他層段的分流系數(shù)為0.4～0.7，為油水同層（圖3）。

1.2 泥巖蓋層封蓋能力定量評價

在斷裂系統(tǒng)發(fā)育的盆地，區(qū)域蓋層經(jīng)常被多期活動的斷層切割而破壞，從而影響到其垂向油氣封蓋能力。可以從斷層演化的3 個階段來分析蓋層在垂向上的封蓋能力。

（1）斷層活動弱，蓋層未遭受破壞。計算泥巖在埋藏成巖過程中排驅(qū)壓力，比較成藏期該排驅(qū)壓力與下伏儲集層排驅(qū)壓力的大小。泥巖蓋層的排驅(qū)壓力越大，垂向封蓋油氣的能力越強。

計算排驅(qū)壓力采用的公式為

式中：Pd為排驅(qū)壓力，MPa；Z為地層埋深，m；Vsh為泥質(zhì)含量，%。

（2）斷層活動性增強，蓋層被部分錯斷。此時蓋層的封蓋能力取決于在斷層兩側(cè)仍然對接的泥巖厚度（斷接厚度），斷接厚度越大，油氣越容易在下伏儲層保存。通過斷層古斷距恢復(fù)與蓋層泥巖古厚度恢復(fù)來計算成藏期的斷接厚度，古斷距恢復(fù)采用最大斷距相減法［10-11］，蓋層泥巖的古厚度恢復(fù)采用“地層骨架厚度不變”的方法。在明確了斷層古斷接厚度后，須要進一步對斷接部位的側(cè)向封堵能力進行評價。對于以砂泥互層為主的陸相盆地，SGR（Shale Gouge Ratio）評價方法效果明顯［12］。對于同沉積斷層兩盤地層厚度不相等的情況，研發(fā)斷層兩盤節(jié)點約束建模與雙井相向加權(quán)SGR算法。斷層兩盤節(jié)點約束建?？朔送练e正斷層傳統(tǒng)繪圖過程中地層傾角的畸變下拉，復(fù)原了同沉積斷層傾角原貌；雙井相向加權(quán)SGR算法考慮了斷層兩盤地層巖性、地層厚度和斷距等因素變化導(dǎo)致的斷層泥比率SGR空間分布的非均質(zhì)性，因而提高了評價精度。

（3）斷層活動極強，蓋層被完全錯斷。油氣能否聚集成藏的關(guān)鍵在于斷層本身的側(cè)向封堵能力?？梢酝ㄟ^比較斷層巖的排驅(qū)壓力與側(cè)接儲層的排驅(qū)壓力來判斷斷層是否具有側(cè)向封堵能力。若斷層巖的排驅(qū)壓力大于側(cè)接的儲層的排驅(qū)壓力，斷層起封堵作用。反之，油氣通過斷層繼續(xù)向上傾方向運移。此外，也可以采用上述比較斷裂帶與圍巖儲層之間的流體勢來判斷斷層的側(cè)向封閉性。

以松遼盆地小林克地區(qū)為例，應(yīng)用泥巖蓋層垂向封蓋能力動態(tài)演化定量評價技術(shù)對該區(qū)泥巖蓋層的封蓋能力進行了綜合評價，其結(jié)果與油氣垂向分布總體一致［圖4（a）］。在薩二段上部蓋層的厚度及蓋層中主要斷層的垂向封閉性的評價結(jié)果表明，在斷裂垂向封閉性好的地區(qū)，油氣主要富集在蓋層下伏的薩二段中下部和薩三段［圖4（b）］，而在斷裂垂向封閉性差的地區(qū)，油氣穿過薩二段泥巖蓋層向上運移到薩一段，在斷層附近形成油氣藏［圖4（c）］。隨后，LX5501，TX1613 等井的實鉆結(jié)果證實了預(yù)測結(jié)論是可靠的。

1.3 風(fēng)化黏土層的識別及其油氣封蓋能力的定量評價

1.3.1 不整合風(fēng)化黏土層地質(zhì)-物探綜合識別技術(shù)

風(fēng)化黏土層（古土壤）位于不整合結(jié)構(gòu)體中層，通常為塊狀，呈紫紅色或銀灰色，厚度一般小于10 m，因而，在野外露頭易于識別［13-14］，而在盆地內(nèi)容易與泥巖混淆。為此，侯連華等［4］、熊尚發(fā)等［15］基于不整合面元素淋失、遷移的難易程度和礦物組分，采用了化學(xué)風(fēng)化指數(shù)［4，14］和測井模板［4，13-14］等技術(shù)來識別風(fēng)化黏土層。下列礦物與元素、測井綜合判別方法也同樣奏效。

（1）巖石地球化學(xué)綜合識別方法。①利用野外露頭和巖心資料，建立母巖區(qū)巖性的風(fēng)化黏土層礦物組分圖版、風(fēng)化黏土層與泥巖的礦物差異性判別圖版、不整合結(jié)構(gòu)上中下3 層的常量元素及微量元素判別圖版、輕稀土與重稀土之比ω（LREE）/ω（HREE）判別圖版等。結(jié)果顯示，不同母巖形成的風(fēng)化黏土層礦物含量的差異較大。就黏土礦物含量而言，碳酸鹽巖區(qū)含量最高，火山巖區(qū)次之，碎屑巖區(qū)最低；從黏土礦物組分看，火山巖區(qū)綠泥石、伊利石含量較高，碳酸鹽巖區(qū)高嶺石含量較高，而碎屑巖區(qū)的石英含量高，火成巖區(qū)的長石含量較高。②風(fēng)化黏土層中抗風(fēng)化能力強的O，Al，F(xiàn)e，Ti 等元素及其氧化物Al2O3，F(xiàn)e2O3的含量較高；而抗風(fēng)化能力弱的堿金屬元素Na，Mg，K 等的含量較低；風(fēng)化黏土層不含或少含Ca，而正常泥巖中Ca 的含量較高。在風(fēng)化黏土層中長石、云母等原生礦物發(fā)生蝕變，并生成高嶺石、伊利石、蒙脫石等次生礦物，因而黏土礦物含量明顯較高，而長石、石英等礦物的含量相對較低（圖5）。③在不整合的上中下3 層結(jié)構(gòu)中，中層（風(fēng)化黏土層）的Zn，Ti，Rb 等元素含量較高，而Mn 等元素含量較低。隨風(fēng)化程度的增強，重稀土的淋失速率大于輕稀土，ω（LREE）/ω（HREE）值增大［16］，故也可用ω（LREE）/ω（HREE）值來識別風(fēng)化黏土層。

（2）用測井資料計算風(fēng)化黏土層的厚度。風(fēng)化黏土層在井徑、密度、補償中子、電阻率和放射性等測井曲線中響應(yīng)明顯。計算測井曲線的幅度差，并作歸一化處理，建立綜合判別參數(shù)U，再結(jié)合泥質(zhì)含量曲線Vsh及巖性判別曲線Φc，可以計算出風(fēng)化黏土層的厚度，其精度為0.1 m。結(jié)果顯示：多條幅度差曲線在風(fēng)化黏土層呈現(xiàn)內(nèi)凹的形態(tài)，即不整合結(jié)構(gòu)體上層在與中層接觸處，出現(xiàn)臺階式高值，中層向下層過渡，在接觸處同樣有突變現(xiàn)象。Φc與Vsh曲線起伏顯著，這反映出風(fēng)化黏土層與泥巖在物性及泥質(zhì)含量上的差異。當中層缺失時，上、下層的接觸界面也有測井曲線值的突變現(xiàn)象。尤其對取心較少的地區(qū)，該技術(shù)具有很好的應(yīng)用價值。

（3）用地震沉積學(xué)方法預(yù)測平面分布。風(fēng)化黏土層的厚度低于常規(guī)地震資料的垂向分辨率，而不整合面多為強反射界面，這就增加了風(fēng)化黏土層的地震預(yù)測難度。此時，可以采用地震沉積學(xué)分析技術(shù)，包括地震資料90° 相位化、地層切片或沿層切片、小時窗地震振幅屬性等技術(shù)，充分利用地震資料的橫向分辨率信息，預(yù)測風(fēng)化黏土層平面分布。地震預(yù)測結(jié)果需要符合風(fēng)化黏土層發(fā)育的地質(zhì)規(guī)律：①從古地貌高部位向斜坡低部位厚度逐漸增大；②斷裂發(fā)育區(qū)風(fēng)化黏土層更加發(fā)育；③沉積間斷的時間越長風(fēng)化黏土層厚度越大；④暴露期的古氣候越潮濕越有利于風(fēng)化黏土層的發(fā)育等［4］。

1.3.2 風(fēng)化黏土層封蓋能力的定量評價

風(fēng)化黏土層對油氣的封堵能力在于其突破壓力。影響突破壓力的因素包括風(fēng)化黏土層埋藏深度、礦物組分和厚度。①風(fēng)化黏土層的突破壓力與埋深呈正相關(guān)關(guān)系。采自準噶爾、塔里木、渤海灣等盆地的巖心和露頭樣品的實驗結(jié)果顯示，當突破壓力達到0.5 MPa 時，就具備了相應(yīng)的封蓋能力。②黏土礦物的組分決定了其可塑性和吸水性的強弱?？伤苄钥梢种茦?gòu)造形變中次生裂縫的發(fā)育，增強封蓋能力，蒙脫石、伊/蒙混層、伊利石、綠泥石和高嶺石的可塑性依次減弱；由于黏土礦物吸水膨脹而縮小孔隙喉道半徑，增加孔隙毛管壓力，因而增強其封蓋能力，蒙脫石、伊/蒙混層、高嶺石、伊利石和綠泥石吸水膨脹性依次減弱；③風(fēng)化黏土層是地層油氣藏形成的必要條件，構(gòu)成上覆圈閉的底板和下伏圈閉的頂板，具備一定的厚度就可封閉油氣。以準噶爾盆地北三臺地區(qū)三疊系—白堊系、西泉地區(qū)石炭系—二疊系、烏夏地區(qū)三疊系—侏羅系，以及渤海灣盆地東營凹陷新近系的大量油藏為例，多數(shù)情況下，風(fēng)化黏土層作為油氣藏有效頂板為4～6 m，而作為有效底板的厚度為2～4 m，而在東營凹陷古近系油藏中，風(fēng)化黏土層的厚度達到2 m 就可以有效封蓋油氣。

1.4 地層區(qū)帶動態(tài)-靜態(tài)一體化評價方法體系

侯連華等［4］創(chuàng)建了多圖疊合的地層油氣藏有利區(qū)帶快速評價方法，以及有利區(qū)評價排序的評價參數(shù)及標準。地層不整合結(jié)構(gòu)體對于地層油氣藏區(qū)帶評價是十分重要的，要強化不整合結(jié)構(gòu)體自身上中下3 層結(jié)構(gòu)、及控制其成藏的下伏烴源巖層和上覆區(qū)域蓋層等靜態(tài)要素的分級細化評價，同時，還要考慮以流體勢和油氣充注模擬為核心的動態(tài)成藏過程（圖6）。

不整合結(jié)構(gòu)體評價要突出對不整合面（風(fēng)化黏層）的評價。在靜態(tài)上，要按照評價要素、評價單元、評價結(jié)構(gòu)和評價體系4 個層次逐級評價。其中，油源評價細分源-體連通型（烴源巖與不整合體直接對接）和斷-體連通型（不整合結(jié)構(gòu)體與油源通過斷層溝通）2 種情況。在動態(tài)上，引入基于蟻群追蹤算法的油氣充注模擬方法，提出斷層核流體勢表征公式，研發(fā)基于模糊數(shù)學(xué)的層次融合和深度學(xué)習(xí)（卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）的區(qū)帶評價方法。該方法應(yīng)用于塔中地區(qū)石炭系東河砂巖段和含礫砂巖段區(qū)帶評價，優(yōu)選出一批有利勘探區(qū)塊，在該區(qū)的勘探部署中發(fā)揮了重要的支撐作用。

1.5 遠源/次生巖性油氣藏區(qū)帶評價體系

賈承造等［1］和侯連華等【4】基于巖性油氣藏的靜態(tài)地質(zhì)要素，先后建立了以油氣系統(tǒng)為單元的“四圖疊合”巖性地層區(qū)帶評價方法、區(qū)帶有效性定性評價的劃分原則和評價標準。最近5 年，聚焦大型源外巖性油氣藏區(qū)帶的評價方法更加趨于定量化和系統(tǒng)性（圖7），遠源/次生巖性油氣藏區(qū)帶評價體系突出對該類油氣藏成藏起主導(dǎo)作用的輸導(dǎo)體系和蓋層的有效性評價，即砂體連通性分類表征及其與斷層啟閉性多維刻畫相匹配的斷-砂輸導(dǎo)體系定量評價，強調(diào)基于斷層破壞程度的泥巖蓋層垂向封蓋能力動態(tài)演化定量評價。該方法應(yīng)用于松遼盆地齊家—古龍凹陷、三肇凹陷等區(qū)帶評價中，其成果與實鉆結(jié)果吻合度良好。

2 巖性地層圈閉邊界識別、描述及有效性評價

2.1 地震隱性層序界面識別與高頻層序格架建立

巖性地層圈閉的落實須要盡可能細分地層研究單元，建立高頻層序格架。這在測井上相對容易，但在地震資料中較難實現(xiàn)。楊占龍等［17］提出了一種基于井-震時頻匹配分析與地震全反射追蹤相結(jié)合的地震隱性層序界面識別及高頻層序格架建立方法，主要包括逐級細化的測井時頻分析與井-震標定，得到與測井資料相適應(yīng)的地震反射旋回變化關(guān)系；在小時窗地震時頻分析基礎(chǔ)上，通過地震全反射追蹤技術(shù)，建立高頻層序格架。利用該方法建立的層序格架中的層序界面既具有反映沉積旋回變化特征的明確地質(zhì)含義，又具有足夠高的分辨率，能有效識別地震資料中采用常規(guī)方法難以識別的隱性層序界面，進而滿足巖性圈閉識別、描述等對層序地層研究精度高的要求。

2.2 沉積體系及復(fù)雜巖性分布地震預(yù)測

在目的層厚度橫向變化明顯的地區(qū)，常用的等時窗地震相（波形聚類）方法會導(dǎo)致研究單元穿時。針對這種情況，王明春等［18］提出了一種變時窗地震波形分類技術(shù)，該技術(shù)可以對單一地震數(shù)據(jù)體實現(xiàn)可變時窗波形分類，但難以區(qū)分巖性不同而波形類似的情況。為此研發(fā)頻率域多數(shù)據(jù)體變時窗波形聚類技術(shù)。相對于單數(shù)據(jù)體聚類分析而言，多數(shù)據(jù)體聚類分析意味著輸入屬性維度增加。針對如何篩選此有效屬性的問題，提出了采用加權(quán)平均法和PCA 等2 種算法以實現(xiàn)多屬性的融合，從而得到一個沉積信息更突出的數(shù)據(jù)體。在此基礎(chǔ)上，在等時地層格架內(nèi)采用FCM 或SOM 聚類算法提取不同級別地質(zhì)體邊界（圖8）。在巖性復(fù)雜地區(qū)，當波形聚類無法區(qū)分不同巖性時，可以將一次聚類結(jié)果作為沉積體外形屬性，通過隨機森林的機器學(xué)習(xí)方法，開展井控二次波形聚類，即采用平面沉積模式標定，用測井沉積模式指導(dǎo)所選區(qū)域的二次聚類，可得到與井更吻合的分類結(jié)果。

2.3 薄互層中含油單砂體地震預(yù)測

受地震縱向分辨率的制約和鄰層的強烈干涉，在砂泥巖薄互層地層中用地震預(yù)測含油單砂體一直是難題，將把提高地震資料縱向分辨率和挖掘橫向分辨率相結(jié)合是解決這個難題的有效方法。

（1）基于稀疏理論的薄儲層地震反演技術(shù)。該技術(shù)的核心是引入稀疏貝葉斯學(xué)習(xí)理論，壓制帶限地震子波所引起的薄層干涉效應(yīng)，從而提高地震資料的垂向分辨能力。其優(yōu)勢在于通過提高地層反射系數(shù)的反演精度，來提高地層相對阻抗的預(yù)測精度。由于該方法在計算地層相對阻抗過程中降低了地震鄰層干涉效應(yīng)，同時拓寬了資料的有效頻帶，因而對于薄儲層的刻畫能力更強。在同等地震資料品質(zhì)條件下，用該方法識別薄儲層能力在理論上可提高一倍［19］。以松遼盆地某“兩寬一高”地震資料為例，用地震資料預(yù)測砂體的符合率較均方根振幅屬性可提高15%以上（圖9）。

（2）最小干涉頻率地震切片技術(shù)。該技術(shù)是利用了不同頻率情況下鄰層對目標層的干涉量不同［20］，通過降低頻率來減弱相鄰薄層對目標層的干涉作用，從而突出了目標層的地震響應(yīng)特征，其技術(shù)關(guān)鍵是尋找目標砂體的最小干涉頻率。正演模擬結(jié)果顯示，當頻率降低到一定數(shù)值時，鄰層對目標層的干涉量可以達到最小，此時目標薄層的中心接近地震響應(yīng)的波峰或波谷位置這個頻率就是最小干涉頻率，可以通過分析過井點地震數(shù)據(jù)的時頻譜來確定［20-21］。利用最小干涉頻率資料開展地層切片分析，可以較好預(yù)測目標砂體的平面分布，達到精確識別巖性地層圈閉邊界的目的。該技術(shù)的優(yōu)勢是降低了提高垂向分辨率方法的多解性，可以有效識別薄互層中的單一薄砂層。以準噶爾盆地瑪湖西斜坡克拉瑪依組為例，預(yù)測單一薄層的吻合率較常規(guī)振幅切片提高了20%（圖10）。

（3）煤層強反射屏蔽下的薄儲層預(yù)測技術(shù)。針對大面積煤層屏蔽，Dou［22］研發(fā)了基于Hebb 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主分量分析的地震弱反射砂體預(yù)測技術(shù)，其技術(shù)特點是引入核函數(shù)。針對大面積三維地震數(shù)據(jù)輸入情況下，形成基于Hebb 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主分量分析的短旋回體提取方法，解決了海量地震數(shù)據(jù)導(dǎo)致內(nèi)存“爆炸”的問題和強反射層背景對鄰近目標儲層影響的問題，提高了利用地震數(shù)據(jù)進行有效儲層精細地震沉積學(xué)分析的準確度。該方法應(yīng)用于蘇里格氣田山2 段單砂體預(yù)測，其符合率達到70%，較疊后波阻抗反演等方法提高了10%（圖11）。

（4）薄儲層厚度預(yù)測。小于地震分辨率極限的薄互層砂體一般難以通過波阻抗反演等技術(shù)手段獲取單砂體的厚度。目前主要基于薄儲層的振幅-厚度調(diào)諧關(guān)系（振幅調(diào)諧曲線）［23］，以及地震峰值頻率與儲層厚度關(guān)系（峰值頻率法）來解決這一問題［24］。劉化清等［21］基于地震綜合屬性預(yù)測和智能化技術(shù)，形成振幅-頻率融合技術(shù)和遺傳化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法來定量或半定量預(yù)測薄層砂巖厚度。該技術(shù)是將振幅與頻率屬性通過二維色標顯示的方式，融合成新的綜合屬性圖，其優(yōu)勢是從顯示的角度改進了目標薄層的成像精度，可使在單純的振幅或頻率域地層切片上顯示比較模糊的沉積體的輪廓更加清晰可辨。其中的遺傳化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是采用遺傳化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，以井點處的薄砂體厚度數(shù)據(jù)和過該砂體的峰值振幅、積分能譜等屬性為訓(xùn)練樣本，通過自組織學(xué)習(xí)和厚度轉(zhuǎn)換，定量預(yù)測砂體的厚度。由于選用了與鉆井厚度有關(guān)的屬性進行綜合分析，該方法在一定程度降低了多解性。

2.4 高能河道砂體智能識別與預(yù)測

由于地表原因，鄂爾多斯盆地的三維地震資料缺乏，在開發(fā)巖性油氣藏時，主要基于砂體厚度圖進行井位部署和儲量提交。實踐表明相同厚度的砂體在不同位置含油性差異較大。通過巖心和露頭觀察發(fā)現(xiàn)，高能河道砂體的單層厚度較大，發(fā)育大型槽狀交錯層理、塊狀層理，物性及含油性較好，而低能河道砂體多呈波狀層理，泥質(zhì)含量普遍較高，因而物性及含油性較差。為了將物性好的高能河道砂體從富砂沉積背景中識別出來，形成了基于測井數(shù)據(jù)的高能河道識別與預(yù)測技術(shù)。①通過巖心標定測井，建立高能河道砂巖測井曲線閾值、曲線形態(tài)、齒化率等定量識別數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用“多層感知器網(wǎng)絡(luò)”智能技術(shù)實現(xiàn)高能河道砂體單井自動識別；②通過野外露頭解剖或密井網(wǎng)地區(qū)資料分析，落實不同湖盆底形、不同相帶位置的高能河道砂體的寬厚比、分叉指數(shù)，預(yù)測高能河道砂體的井間分布，開展工業(yè)化編圖。該方法應(yīng)用于鄂爾多斯盆地延長組，高能河道預(yù)測的吻合率達到80%，有效支撐了勘探部署及儲量升級（圖12），在華池地區(qū)，長81已探明動用石油儲量均位于高能水道砂體內(nèi)，在該區(qū)南部及西部發(fā)現(xiàn)并控制了多個含油砂帶。

2.5 基巖風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)識別及儲層綜合預(yù)測

針對基巖風(fēng)化殼的特殊結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)識別及孔縫儲層綜合預(yù)測技術(shù)包括：①利用化合物元素確立基巖風(fēng)化殼地質(zhì)模型，然后基于模型約束開展地震反演，落實強風(fēng)化帶和弱風(fēng)化帶，半定量預(yù)測儲層物性。②利用裂縫發(fā)育特征與巖性的關(guān)系，以地震敏感屬性作為約束條件，井-震聯(lián)合定量預(yù)測基巖裂縫，實現(xiàn)縫洞儲層建模。③針對基巖非均質(zhì)儲層氣水關(guān)系復(fù)雜的特征，根據(jù)“低頻共振、高頻衰減”原理，以井旁頻譜為標定，實現(xiàn)基于地震頻譜能量差異的含氣檢測，識別氣水界面。該技術(shù)應(yīng)用于柴達木盆地阿爾金山前基巖氣藏的評價，為提交千億立方米天然氣地質(zhì)儲量和產(chǎn)能建設(shè)提供了技術(shù)支撐。

3 結(jié)論

（1）立足遠源、次生巖性油氣藏，研發(fā)砂體、斷層及斷-砂復(fù)合等輸導(dǎo)體系評價技術(shù)，提出了基于砂地比的油氣藏類型定量判別參數(shù)標準，建立了基于輸導(dǎo)體系和蓋層有效性為核心的遠源/次生巖性油氣藏區(qū)帶評價體系。

（2）立足地層油氣藏，研發(fā)形成不整合風(fēng)化黏土層地質(zhì)-物探綜合識別及其封蓋能力定量評價技術(shù)，建立了以不整合結(jié)構(gòu)體為核心的動態(tài)-靜態(tài)一體化區(qū)帶評價方法體系。

（3）立足巖性地層圈閉邊界識別及有效性評價，研發(fā)基于井-震時頻匹配分析與地震全反射追蹤相結(jié)合的地震隱性層序界面識別及高頻層序格架建立技術(shù)，基于多屬性變時窗波形聚類方法的沉積體系及復(fù)雜巖性地震預(yù)測技術(shù)，基于稀疏理論的地震反演和基于最小干涉頻率地震切片技術(shù)為代表的薄互儲層地震預(yù)測技術(shù)系列。

（4）針對地震資料稀缺地區(qū)大規(guī)模砂巖巖性圈閉預(yù)測，研發(fā)了基于測井資料的高能河道砂體智能識別與分布預(yù)測技術(shù)。

（5）針對基巖風(fēng)化殼裂縫及氣藏預(yù)測，研發(fā)了化合物元素地質(zhì)建模、模型約束地震反演及敏感屬性分析及基于地震頻譜能量差異的含氣檢測等配套技術(shù)。

致謝：中國石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院孫盼科、東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院展銘望、中國石油勘探開發(fā)研究院西北分院郝彬、廖建波、竇玉壇、王海龍、袁成、李智勇等在成果過程形成中提供了幫助，在此一并表示感謝！