準(zhǔn)噶爾盆地腹部石南地區(qū)侏羅系薄砂體識(shí)別方法研究

王 毅，李 想，魏 璞，李俊飛，紀(jì)寶強(qiáng)，陳成龍

1新疆油田公司石西作業(yè)區(qū)，新疆 克拉瑪依

2北京兆峰石油技術(shù)發(fā)展有限公司，北京

1. 引言

隨著準(zhǔn)噶爾盆地腹部勘探程度的提高，勘探對(duì)象也從簡(jiǎn)單日漸復(fù)雜化，鉆探目標(biāo)類(lèi)型由構(gòu)造圈閉轉(zhuǎn)向隱蔽性圈閉。石南油田位于準(zhǔn)噶爾盆地陸梁隆起西南部的基東鼻凸，為向南西傾伏的鼻狀凸起，北抵三個(gè)泉凸起，南西傾伏端與達(dá)巴松凸起相連伸入生烴區(qū)凹陷。石南地區(qū)侏羅系頭屯河組J2t2砂體沿基東鼻凸呈環(huán)帶狀分布，油藏宏觀上受尖滅線控制，通過(guò)區(qū)域綜合地質(zhì)研究分析認(rèn)為海西期形成的基東鼻凸雛形在燕山期持續(xù)隆升，控制了中生界地層沉積展布特征。J2t2砂體沿低凸帶呈環(huán)狀分布，圍繞低凸帶尋找?guī)r性圈閉目標(biāo)是該區(qū)滾動(dòng)勘探最現(xiàn)實(shí)的方向。但前期地震資料以解釋構(gòu)造為主，同相軸連續(xù)性好，但保幅保真度較差，利用原資料難以準(zhǔn)確刻畫(huà)巖性圈閉。為此，應(yīng)用基于地質(zhì)目標(biāo)的分時(shí)分頻處理、解釋一體化技術(shù)，針對(duì)石南地區(qū)侏羅系頭屯河組儲(chǔ)層特征建立處理和解釋之間相互滲透、迭代遞進(jìn)的研究模式，系統(tǒng)梳理處理與解釋相結(jié)合的關(guān)鍵控制點(diǎn)。通過(guò)處理解釋一體化工作，使地震資料分辨率、保真度大幅提高，有助于巖性圈閉預(yù)測(cè)和目標(biāo)評(píng)價(jià)工作。

2. 薄砂體處理解釋研究思路

為了準(zhǔn)確刻畫(huà)砂體尖滅線及識(shí)別巖性圈閉，提出了該區(qū)地震資料針對(duì)薄砂體目標(biāo)處理解釋工作流程。工作流程的基礎(chǔ)是分析石南地區(qū)地質(zhì)目標(biāo)和確定目標(biāo)處理解釋一體化的關(guān)鍵控制點(diǎn)[1] [2]，指導(dǎo)思想是以明確地質(zhì)任務(wù)為中心，參數(shù)選擇以完成地質(zhì)任務(wù)為目標(biāo)，重要參數(shù)確定、中間處理結(jié)果分析由解釋人員參與，解釋人員通過(guò)對(duì)主要目的層構(gòu)造及砂體目標(biāo)進(jìn)行解釋和屬性分析，判斷構(gòu)造及砂體波組反射的合理性，檢查處理成果的質(zhì)量，確定處理的最佳流程和參數(shù)，實(shí)時(shí)進(jìn)行處理成果跟蹤和動(dòng)態(tài)調(diào)整。針對(duì)波組之間接觸關(guān)系不合適、斷點(diǎn)清晰度低等問(wèn)題，處理和解釋人員聯(lián)合分析高低頻速度是否真實(shí)，偏移歸位是否正確，有效指導(dǎo)地震資料處理和建立速度模型，促進(jìn)資料的進(jìn)一步改進(jìn)，提高處理成果的可解釋性(圖1)。

Figure 1. Integrated workflow of seismic processing and interpretation圖1. 地震處理解釋工作流程

2.1. 構(gòu)造演化明確低凸帶對(duì)砂體的控制作用

通過(guò)斷裂直方圖確定斷裂活動(dòng)時(shí)間點(diǎn)，利用構(gòu)造演化的方法明確低凸帶對(duì)砂體沉積的控制作用(圖2)。從地層厚度變化(圖3)及地震剖面上斷距統(tǒng)計(jì)確定時(shí)間節(jié)點(diǎn)(圖4)，石炭系形成基東鼻凸雛形后，地層填平補(bǔ)齊，八道灣組、三工河組、西山窯組地層厚度相對(duì)穩(wěn)定，直到西山窯組末期燕山運(yùn)動(dòng)，基東鼻凸才開(kāi)始繼續(xù)持續(xù)隆升，控制頭屯河組砂體沉積，形成砂體尖滅。

Figure 2. Histogram of fault distance of North part of Shinan6 Well圖2. 石南6 井北斷距直方圖

Figure 3. Stratigraphic correlation of well section of Jidongbitu at the top boundary of Jurassic Toutunhe Formation sandstone圖3. 過(guò)基東鼻凸沿侏羅系頭屯河組砂巖頂界拉平連井地層對(duì)比圖

2.2. 建立巖性圈閉成因模式縮小鎖定目標(biāo)區(qū)

建立基東鼻凸頭屯河組巖性圈閉成因模式，明確成藏規(guī)律，圈定有利目標(biāo)區(qū)。

基東鼻凸在侏羅系末期燕山運(yùn)動(dòng)中是一個(gè)持續(xù)隆升并控制沉積的低凸帶，對(duì)水流起到分隔、阻擋和限制作用，影響著水系的延伸和分布，控制沉積體系的分布，特別是對(duì)砂體的展布具有重要控制作用（遮擋分割、阻流改道），形成兩翼的巖性體，后期與現(xiàn)今構(gòu)造耦合形成構(gòu)造巖性圈閉(圖5)。砂體尖滅線在平面上控制了油藏分布范圍，準(zhǔn)確刻畫(huà)砂體尖滅線是尋找可靠巖性油藏的核心。

Figure4. Comprehensive seismic structural interpretation section of Jidongbitu圖4. 過(guò)基東鼻凸地震地質(zhì)綜合解釋剖面圖

Figure 5. Geological model of lithologic trap in uplift zone圖5. 凸起帶巖性圈閉地質(zhì)模式圖

2.3. 利用正演模擬明確的處理預(yù)期效果

通過(guò)研究區(qū)及周邊鉆井證實(shí)頭屯河組具有典型的泥包砂結(jié)構(gòu)，頭屯河組二段(J2t2)為主要含油層段，其上下被垮塌性泥巖包裹。提取已鉆井速度密度資料進(jìn)行正演模擬，在正演剖面上頭屯河組二段頂界面位于波峰，對(duì)應(yīng)砂巖段與上覆泥巖段分界面，波峰振幅強(qiáng)弱變化與砂體厚薄變化一致，砂體尖滅對(duì)應(yīng)反射尖滅。證實(shí)提高資料的分辨率與保真度后，有利于增強(qiáng)對(duì)頭屯河組薄砂體的識(shí)別能力。

2.4. 利用分時(shí)分頻目標(biāo)處理提高分辨率和保真度

針對(duì)侏羅系上部J2t2薄儲(chǔ)層存在的砂體薄，橫向變化快，不整合影響，薄砂層地震成像、保真難等問(wèn)題，主在采用中高頻分頻目標(biāo)處理技術(shù)，解決薄砂體高頻成像及保真保幅問(wèn)題；而針對(duì)侏羅系下部J1s煤下地層，由于地震信號(hào)受煤層屏蔽及煤層層間多次波干擾影響，致使J1s 薄砂層成像及保幅困難，除了解決高頻成像問(wèn)題外，還需解決煤層層間多次壓制及保幅處理。另外，針對(duì)不同厚度的薄砂層，其成像需要的優(yōu)勢(shì)頻段不一樣，在不同頻段有效信號(hào)與干擾波發(fā)育不一，需針對(duì)不同目的層不同優(yōu)勢(shì)頻段開(kāi)展分時(shí)分頻目標(biāo)處理。

2.4.1. 分時(shí)分頻處理方法原理

分時(shí)分頻處理是根據(jù)各主要目標(biāo)層段有效信號(hào)波組特征、頻率組份及噪聲特征，對(duì)處理的各主要環(huán)節(jié)、各主要處理參數(shù)進(jìn)行分時(shí)、分頻選取，再將分時(shí)、分頻處理結(jié)果進(jìn)行疊加處理。這樣能以精細(xì)的處理參數(shù)完成不同儲(chǔ)層段的目標(biāo)處理任務(wù)。

根據(jù)地震勘探理論，地震記錄逼真的數(shù)學(xué)模型可用下式表示

式中，S(t, x)是偏移距為x 處的地震道；R(t)為反射系數(shù)序列；T1(t, r)為時(shí)變透射和多次波效應(yīng)；M(t, x)為與偏移距有關(guān)的動(dòng)校正；SL(t)為擴(kuò)散損失和球面擴(kuò)散效應(yīng)；T2(t, r)為時(shí)變吸收效應(yīng)或非彈性衰減效應(yīng)；R1(t, x)為與偏移距有關(guān)的淺層混響和記錄系統(tǒng)效應(yīng)；W (t)為震源子波；N(t)為各種噪音。

地震資料處理的目的是消除地震記錄中存在的上述各種因素的影響，獲得有效的地震反射。影響子渡能量衰減較大的因素是球面擴(kuò)散效應(yīng)SL(t)和時(shí)變吸收效應(yīng)T2(t, r)。對(duì)于SL(t)有補(bǔ)償式

可見(jiàn)β是時(shí)變的，其單位為dB。對(duì)于T2(t, r)，有子波振幅衰減式

由此可見(jiàn)，振幅A(t)與時(shí)間t 和頻率f 有關(guān)。不同的頻率、不同的時(shí)間均有相應(yīng)的振幅衰減。同時(shí)，地震子波W(t)和反射系數(shù)R(t)都是時(shí)變的。動(dòng)校正速度在不同的時(shí)、頻段內(nèi)均有差異[4]。實(shí)際資料中，不同頻段和不同時(shí)段的反射信號(hào)波形并不一致，能量、相位關(guān)系、噪音特征等均有差異。在不同頻段內(nèi)求取的處理參數(shù)，如動(dòng)校正、速度與剩余靜校正量等均有差異，而動(dòng)、靜校正誤差實(shí)際上起到高截頻作用。因此，要得到真正的高分辨率、高保真、高信噪比剖面，分時(shí)分頻處理是較理想的方法。

2.4.2. 分時(shí)分頻處理預(yù)期效果

由于地震波地下傳播的復(fù)雜性、地震波傳播速度難以求準(zhǔn)(各向異性)以及偏移方法局限等原因，疊前時(shí)間偏移和疊前深度偏移所得到的CRP 道集在同一反射點(diǎn)的反射同相軸難以同向疊加，目前現(xiàn)有的地震處理技術(shù)未能較好解決上述問(wèn)題。本處理方法通過(guò)利用辨識(shí)相關(guān)分析技術(shù)能夠準(zhǔn)確合理求取同相軸時(shí)差，進(jìn)而對(duì)CRP 道集進(jìn)行校正。該方法主要可以達(dá)到以下三方面效果：

校正后CRP 道集疊加結(jié)果斷層更清晰，有利于小斷層以及裂縫分析檢測(cè)；

校正后CRP 道集疊加剖面噪聲進(jìn)一步被壓制，信噪比提高，弱薄層成像加強(qiáng)；

校正后CRP 道集能更好滿足AVO 分析和疊前反演的數(shù)據(jù)要求。

此方法可運(yùn)用于處理的各個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)資料處理均有明顯改善，其實(shí)現(xiàn)流程為(圖6)。

3. 處理效果分析及巖性圈閉識(shí)別

應(yīng)用分時(shí)分頻處理技術(shù)后，與以往資料相比，資料品質(zhì)取得了明顯提高(圖7)。靜校正問(wèn)題得到較好解決，中淺層信噪比提高明顯；保護(hù)低頻、拓展高頻，目的層主頻達(dá)到42 Hz，頻寬6～80 Hz，信噪比高。經(jīng)保真保幅處理后，主要目的層波組特征清楚，波組特征與合成記錄標(biāo)定吻合較好，重新處理剖面上主要含油層段頭屯河組二段(J2t2)砂體形態(tài)及尖滅線特征清楚，能滿足目的層10 m 左右的儲(chǔ)層反演識(shí)別要求。新資料偏移歸位準(zhǔn)確，侏羅系、白堊系不整合面接觸關(guān)系清楚，斷裂特征清晰，為巖性圈閉、構(gòu)造巖性復(fù)合圈閉識(shí)別和目標(biāo)評(píng)價(jià)提供了有效的基礎(chǔ)資料。

從實(shí)際地震剖面上看井震吻合程度高，目的層地震響應(yīng)特征能反映砂體厚度變化，能有效預(yù)測(cè)巖性邊界(圖8)。

Figure 6. Technical workflow of time and frequency seismic processing圖6. 分時(shí)分頻處理技術(shù)原理流程圖

Figure 7. Seismic data processing result sections at different stages圖7. 不同階段地震資料處理成果剖面

Figure 8. Well and Seismic Integrated Section of JD3120-SN2105-Ji008-SM2163-Shi111圖8. 過(guò)JD3120-SN2105-基008-SM2163-石111 井震對(duì)比剖面圖

以此為基礎(chǔ)，為進(jìn)一步準(zhǔn)確預(yù)測(cè)侏羅系頭屯河組砂體邊界，采用地震波形反演方法進(jìn)行了儲(chǔ)層預(yù)測(cè)[5] [6]。通過(guò)巖石物理分析，可知自然伽馬曲線能較為清楚地識(shí)別頭屯河組泥巖和砂巖，同時(shí)縱波阻抗也能很好地區(qū)分泥巖和砂巖，儲(chǔ)層的波阻抗門(mén)檻值為10,600 g/cm3?m/s (圖9)，采用縱波阻抗來(lái)預(yù)測(cè)砂體的分布，刻畫(huà)砂體尖滅線。

Figure 9. Cross plot of reservoir wave impedance and natural gamma ray of Toutunhe Formation of Jurassic of Ji008 Well圖9. 基008 井區(qū)侏羅系頭屯河組J2t2 儲(chǔ)層波阻抗與自然伽馬交會(huì)圖

通過(guò)波阻抗反演，準(zhǔn)確刻畫(huà)了砂體尖滅線，頭屯河組砂體沿著基東鼻凸帶周緣廣泛發(fā)育，砂體橫向連續(xù)性較好，低凸帶上砂體不發(fā)育。預(yù)測(cè)出的儲(chǔ)層分布規(guī)律和本區(qū)鉆井揭示的地質(zhì)特征吻合較好(圖10)。沿南西-北東方向，砂體向北東方向減薄尖滅。如過(guò)SN2032-SND2909 的剖面(圖11)，砂體在SND2909井上減薄尖滅。從北西-南東方向，即從基008 井?dāng)U邊區(qū)到主體區(qū)，砂體較穩(wěn)定分布。

Figure 10. Sand body wave impedance attribute of Jurassic Toutunhe Formation of Well Region Ji008圖10. 基008 井區(qū)侏羅系頭屯河組J2t2 砂體波阻抗屬性平面圖

Figure 11. Inversion section of Jurassic Toutunhe Formation of SN2032-SN2055-SND2909 well圖11. 過(guò)SN2032-SN2055-SND2909 井侏羅系頭屯河組反演剖圖

在綜合研究基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)一構(gòu)造巖性圈閉，部署實(shí)施評(píng)價(jià)井3 口(石603、石618、石620)均獲得高產(chǎn)工業(yè)油氣流，從而發(fā)現(xiàn)了石603 井區(qū)頭屯河組油藏，新增探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量301.22 × 104t，新建產(chǎn)能7.2萬(wàn)噸(圖12)。

4. 技術(shù)推廣應(yīng)用

2018 年依托新采集的石204 井區(qū)三維，對(duì)侏羅系三工河組薄砂體開(kāi)展目標(biāo)處理(圖13)，取得較好的效果。針對(duì)侏羅系三工河組J1s21薄砂體作為主要目的層，利用該套技術(shù)開(kāi)展資料處理解釋攻關(guān)研究。發(fā)現(xiàn)石604 井區(qū)三工河組J1s21識(shí)別巖性圈閉面積32.6 km2，部署實(shí)施的石607 井獲日產(chǎn)5.67 × 104m3高產(chǎn)工業(yè)氣流，預(yù)計(jì)天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量30.97 億方(圖14)。

5. 結(jié)論

本文通過(guò)以地質(zhì)需求為導(dǎo)向，強(qiáng)化目標(biāo)驅(qū)動(dòng)，以分時(shí)分頻處理技術(shù)為基礎(chǔ)，針對(duì)薄砂體隱蔽油氣藏，開(kāi)展?jié)u近式保幅高分辨率目標(biāo)處理及波形反演儲(chǔ)層預(yù)測(cè)，較好地解決了薄砂體隱蔽油氣藏的精細(xì)刻畫(huà)研究，本文得到以下兩點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

1) 在精細(xì)分析地質(zhì)目標(biāo)需求及資料信號(hào)有效性基礎(chǔ)上，對(duì)地震資料中高頻段進(jìn)行分時(shí)分頻目標(biāo)處理，可解決侏羅系上部J2t2薄砂體高頻成像及保幅保真問(wèn)題，提高資料縱橫向分辨率，為薄砂體邊界刻畫(huà)及砂體內(nèi)幕空間變化特征研究提供基礎(chǔ)。針對(duì)侏羅系煤下地層三工河組J1s21在有效壓制煤層層間多次干擾后，在保幅基礎(chǔ)之上對(duì)中低頻-中高頻段進(jìn)行分時(shí)分頻目標(biāo)處理，使三工河組J1s21薄砂層可進(jìn)行有效追蹤及邊界刻畫(huà)。

Figure 12. Oil reservoir of Jurassic Toutunhe Formation of Shi603 Well Section圖12. 石603 井區(qū)侏羅系頭屯河組J2t2 油藏含油面積圖

Figure 13. Seismic data processing result sections at different stages圖13. 不同階段地震資料處理成果剖面

Figure 14. Rolling exploration result of Sangonghe Formation of Shi604 Well Section圖14. 石604 井區(qū)三工河組J1s21 滾動(dòng)勘探成果圖

2) 在保幅保真高分辨率資料基礎(chǔ)上，通過(guò)波形反演技術(shù)對(duì)薄砂層進(jìn)行精細(xì)反演預(yù)測(cè)，可準(zhǔn)確識(shí)別砂體橫向變化及邊界特征，首次準(zhǔn)確識(shí)別了準(zhǔn)噶爾盆地腹部侏羅系頭屯河組J2t2和三工河組J1s21砂體尖滅線，落實(shí)巖性圈閉范圍，為準(zhǔn)噶爾盆地腹部侏羅系下一步滾動(dòng)勘探開(kāi)發(fā)開(kāi)拓了新領(lǐng)域。