频谱分解技术在松辽盆地月亮泡地区岩性油藏勘探中的应用

史忠生， 王天琦， 王建功， 潘树新， 雷 明

( 中国石油勘探开发研究院 西北分院，甘肃 兰州 730020 )

0 引言

近年来，随着油气勘探程度的提高，油气勘探领域已从寻找构造油气藏转向寻找岩性油气藏.岩性油藏研究的难点及核心是准确落实储层分布的范围、规模及空间展布形态.目前，多采用波阻抗反演等方法预测储层，但在钻井资料少、储层薄、横向变化快的情况下，用波阻抗反演预测砂体存在多解性，模型所占比例直接影响反演效果，无法消除人为干预因素.为降低储层预测的多解性，李小梅等[1-4]利用时频分析技术进行层序地层学研究，确定沉积相带；王利田等[5-6]利用波形聚类分析方法对不同的地震属性进行综合分析，寻找有利储层.这些方法和技术主要是在时间域对地震信号进行分析，利用地震数据的部分信息，在解决薄储层成像、预测方面仍存在局限，而利用短时傅里叶变换、小波变换等数学工具，将地震信号从时间域变换到频率域的频谱分解技术可以解决薄储层尤其是河道砂体的预测，在岩性油气藏勘探中越来越受到人们的重视[7-12].笔者采用短时傅里叶变换算法的频谱分解技术对萨尔图油层顶部分流河道砂体进行预测，同时结合波阻抗反演、 沉积学及储层地质学研究，综合编制沉积微相平面图，指导萨尔图油层岩性油气藏勘探.

1 研究区概况

月亮泡工区位于吉林省镇赉县及大安市境内，区域构造位于松辽盆地西斜坡及红岗阶地二级构造带上，东邻齐家—古龙生油凹陷，西接西部斜坡，总体为一西高东低的东倾斜坡(见图1).工区北部为英台油田，南部为红岗油田和大安北油田.由于受区内水域影响，月亮泡工区还没有进行大规模勘探，同时也制约对工区内主要油层油气成藏规律的认识.在油田对月亮泡水域冬季三维地震作业后，获得三维地震资料，为开展水域覆盖区精细构造解释、地震沉积学研究及有利的构造、构造—岩性圈闭识别提供依据.

目前，工区内H98井在萨尔图油层(对应于上白垩统姚家组姚二+三段)见工业油流，其他探井未发现油气.区域上，位于工区北部的英台地区萨尔图油层比较发育.萨尔图油层在英台及月亮泡地区整体上处于三角洲前缘相带内，油藏类型主要为断层—岩性型油藏，少量为构造油藏及纯岩性油藏.位于萨尔图油层之上的嫩江组区域性水进形成的大套稳定泥岩为萨尔图油层重要的区域盖层，三角洲前缘相带沉积微相相变所造成的岩性变化是萨尔图油层成藏的主要控制因素.三角洲前缘水下分流河道砂岩是萨尔图油层的优势储集层，因此准确刻画萨尔图油层水下分流河道砂体的平面展布，同时叠合构造图识别有利的岩性及构造—岩性圈闭是萨尔图油层岩性油藏勘探的关键.

图1 松辽盆地月亮泡地区勘探成果

2 频谱分解技术原理

频谱分解主要依据薄层反射的调谐原理，即来自薄层的反射在频率域能够反映时间地层厚度.在进行傅里叶变换将地震数据由时间域变换到频率域时，长时窗和短时窗所对应的振幅谱频率响应差别较大[13-15].长时窗的变换与子波的频谱类似，而短时窗的变换由子波叠复和代表该时窗内地质层位的声学性质和厚度的干涉模式组成.在进行长时窗傅里叶变换时，反射系数的振幅谱可以被看作是白噪的，而单个薄层的地质叠加可以被看作是随机的，随机地层序列与震源子波的褶积生成类似子波的振幅谱，因此长时窗傅里叶变换无法识别薄层(见图2).短时窗傅里叶变换依赖于时窗内地层厚度和声学特性.时窗越短，被采样地层在地质上的随机性就越小，振幅谱也不再类似于子波，而是类似于子波与局部层位的叠加.在短时窗内，薄层相当于反射子波的局域滤波器，反射系数的振幅谱不再是白噪的，而是反映时窗内薄层的干涉模式.

图2 长时窗(左)与短时窗(右)的频谱分解及其与褶积模型关系

反射系数与地震子波褶积生成的地震道振幅谱出现周期性的强弱变化，代表时窗内薄层的声学性质和地层厚度的干涉结果，因此利用短时窗傅里叶变换可以解决薄层的识别问题(见图2).

3 应用效果

3.1 预测分流河道砂体

不同成像频率对应不同的调谐厚度，因此反映的地质体厚度不同.高频对薄层有调谐响应，可以分辨薄层；低频对厚层有调谐响应，可分辨厚层[16]. 通过对研究区目的层从低频到高频的逐次扫描，观察不同频率成像振幅的平面变化，可以判断研究区沉积物源方向、沉积相带变化、不同类型储集层的平面分布及储集层厚度的相对变化等.

萨尔图油层垂向上主要发育于萨尔图顶部水下分流河道砂体中，通过对萨尔图油层顶部分流河道砂体与地震剖面的标定，20 ms的时窗可以把萨尔图油层顶部砂组很好地包络在内；因此，以萨尔油层顶面为界，向下开取20 ms时窗作为萨尔图油层顶部分流河道砂体频谱分析的对象.月亮泡工区三维地震资料主频为35 Hz，有效频带为0～80 Hz，研究以10 Hz为间隔对目的层段进行频谱分解，因此目的层段将被离散化成10，20，30，40 Hz…的一系列频率切片；然后分析不同频率切片振幅的平面变化，并通过井震标定选取最能反映目的层段储层平面分布的切片，即选择最能反映萨尔图油层顶部分流河道砂体展布的切片.

通过对频率切片的振幅平面变化分析及井震标定(见图3)，频率为20 Hz的调谐振幅与区内探井萨尔图油层顶部砂组砂岩含量吻合最好，同时振幅的平面变化也很好地揭示萨尔图油层顶部水下分流河道砂体的展布(见图3(a)).井震分析表明，对于工区20 Hz的频率切片强振幅区砂岩单层厚度较大，且一般多为分流河道相砂岩，而弱振幅区砂岩含量较低或为薄的砂泥岩互层区.

图3 萨尔图油层顶部砂组20 Hz及50 Hz对应的调谐振幅平面分布

如位于强振幅区内的9口探井中，除C1和Y142井的测井曲线形态为河口坝特征的“漏斗”形外，其余7口井为河道特征的“箱”形或“钟”形(见图4)，强振幅与分流河道吻合较好.此外，振幅的强弱也反映砂体厚度的变化.如位于较强振幅区内的Y136、C2及Y172井萨尔图油层顶部砂组的砂岩厚度明显厚于相对较弱振幅区内的H98、H79、H78及H96井(见图4).C1及Y142井虽然测井相与其他强振幅区内的井不同，但砂岩厚度与Y172等强振幅区内的井相似，均较厚，因此也位于强振幅区内.H62井萨尔图油层顶部为2套薄砂层夹一套泥岩，单砂岩厚度明显比其他井偏薄，因此H62井位于弱振幅区内.

图4 萨尔图油层顶部砂组测井相特征

由此可见，频率为20 Hz的调谐振幅能够较好地揭示月亮泡地区萨尔图油层顶部砂组砂岩厚度的变化，同时也可预测三角洲前缘水下分流河道砂体.因此，在频率为20 Hz的调谐振幅基础上，结合测井、录井及岩心观察等资料可以预测对萨尔图油层顶部砂组沉积微相.频率为50 Hz切片的振幅变化反映月亮泡水域对地震资料的干扰，切片中部的强反射区与图1月亮泡水域的分布范围一致(见图3(b)).

3.2 编制沉积微相平面图

在利用频谱分解技术对萨尔图油层顶部砂体预测的基础上，通过开展沉积学及储层地质学研究，综合编制萨尔图油层顶部砂组沉积微相平面图.姚家组萨尔图油层(姚二+三段)+葡萄花油层(姚一段))的地层厚度在一定程度上能够反映萨尔图油层沉积时的沉积中心及古地貌变化特征，进而揭示古地貌对沉积体系的控制，指导平面划相.根据月亮泡地区姚家组地层厚度的平面变化(见图5)，工区中西部地层厚度较薄，东南部H97井区及西北部C1、Y209井区地层厚度较厚，反映姚家组沉积时期月亮泡地区整体为西高东低一斜坡，地势最低处位于南部H号井区.此外，萨尔图油层已钻探井的砂地比平面变化(见图6)也反映姚二+三段(萨尔图油层)沉积时物源来至西部，无论是北部的C2到Y150井方向，还是南部的H70到H97井方向，由西至东砂岩含量逐渐降低，且平面上南部H号井区的砂地比(10%左右)明显低于北部Y字号井区处砂地比(30%)，反映H号井区当时是月亮泡地区地势最低水体最深部位，这与姚家组地层厚度揭示的西高东低、北高南低的古地貌格局一致.

图5 月亮泡地区姚家组地层厚度

图6 月亮泡地区萨尔图油层单井砂地比

在利用姚家组地层厚度及萨尔图油层砂地比对萨尔图油层顶部砂组沉积相平面变化特征研究的基础上，结合测井相(见图4)分析频率为20 Hz的频谱分解切片对井间及无井区砂体展布的预测，综合编制萨尔图油层顶部砂组沉积微相平面图(见图7).

图7 萨尔图油层顶部砂组沉积微相平面

研究区主要发育三角洲前缘沉积，三角洲前缘水下分流河道及河口坝砂体是其主要储集层，叠合萨尔图油层顶面构造图可对萨尔图油层进行构造及构造—岩性圈闭的识别.

3.3 识别岩性圈闭

频谱分解为研究区中西部无井区砂体预测及沉积微相的研究提供重要依据，叠合萨尔图油层顶面构造图可以预测有利的岩性及构造—岩性圈闭.根据过H98井萨尔图油层反演剖面，H98井所在位置为断层切割河道形成的断层—岩性圈闭.该圈闭的北侧依靠工区中部的一条北西—南东向断层形成封堵；西侧上倾方向依靠河道与河道间湾相变所产生的岩性变化形成封堵(见图7)，因此H98井能够成藏并获得工业油流.过H98井垂直于河道方向的波阻抗反映剖面也揭示H98井所在位置为一河道砂岩(见图8)，萨尔图油层顶部砂组在横向上存在明显的波阻抗变化，波阻抗反演佐证频谱分解解释结果的正确性.

图8 H98井萨尔图油层波组抗反演剖面

在工区中部无井区识别一大型的断层—岩性圈闭(见图7圈闭①)，面积为23 km2；在工区北部也识别一断层切割河道形成的断层—岩性圈闭(见图7圈闭②).频谱分解技术A区块萨尔图油层三角洲前缘水下分流河道砂体的平面展布，指导该区岩性油气藏的勘探.

4 结束语

利用频谱分解技术可揭示月亮泡地区萨尔图油层顶部砂组砂岩厚度变化，预测分流河道砂体，编制沉积微相平面图，在该区识别2个规模较大的岩性圈闭，指导月亮泡地区岩性油藏的勘探.利用频谱分解技术可以很好地预测薄砂层尤其是河道砂岩的展布，井震吻合度高，是无井区和钻井稀疏区沉积微相研究及岩性圈闭预测的有效技术手段.