砂泥岩薄互储层地震预测技术应用研究

张玲彦

（长江大学地球物理与石油资源学院，湖北 武汉430100）

（中石油华北油田分公司地球物理勘探研究院，河北 任丘062552）

谢建荣，秦凤启，王孟华

袁炳芳，陈洪芝，马红岩 （中石油华北油田分公司地球物理勘探研究院，河北 任丘062552）

砂泥薄互储层是陆相断陷湖盆常见的沉积岩叠加模式。有效地提高储层纵向分辨率，并预测砂体横向变化规律，是落实岩性油气藏圈闭的关键。

目前，已发展了多种储层预测方法［1］，关于各种储层预测方法适用性研究已成为热门话题，但由于陆相断陷湖盆沉积储层的复杂性，准确预测储层的分布特征，还面临着几个主要难点：一是地震资料品质较差，纵向分辨率较低，使得薄储层分辨能力差；二是河道的频繁变迁改道，砂泥薄互储层叠置，岩性变化快，使岩性尖灭线位置预测的难度增大；三是储层岩石物理参数不明显，难以有效区分砂岩与泥岩；四是对比标志层分布范围小或不明显，地层等时对比难度大，影响井震精细标定。因此，在众多的储层预测方法中，找到适用于薄砂层地震预测的方法和关键技术，才能有效进行储层预测，解决岩性油气藏评价问题。下面，笔者以饶阳凹陷大王庄地区留99井区东营组河流相薄砂层为例，开展了地震预测方法技术的研究及应用。

1 基本地质概况

留西－大王庄地区东营组位于饶阳凹陷中部，为留西－大王庄继承性鼻状构造的主体部位。受西侧同沉积断层－大王庄东断层控制，该区接受了近千米的东营组地层。在工区及周边已发现9个东营组油藏，上交探明石油地质储量1157×104t。尤其是工区南边紧临的路70井油藏揭示，该区地层东抬西倾，在鼻状构造背景上发育上倾尖灭型构造～岩性圈闭（见图1）。而同样的油藏模式，向北扩展，留99井等却效果欠佳，表明砂体横向变化大。

图1 实际地震剖面波形与测井响应特征

通过岩心、录井、测井及地震等资料分析认为，留西－大王庄地区东营组地层主要发育来自西南方向物源控制的河道砂体，砂岩百分含量约15%～35%，砂岩层单层厚一般为2～5m，最厚可达到5～8m；通过物性分析，孔隙度最大23.1%，平均14.3%，渗透率最大达到84.6×10－3μm2，平均12×10－3μm2。沉积微相类型主要为曲流河道、分流河道、边滩、洪泛沉积、河漫滩等。剖面上表现为典型的河流相砂泥薄互储层特征，平面上表现为条带形展布。

由于尖灭线的位置不易把握，难以有效布置井位，布低了则打在了油水边界外，布高了则打在的砂体以外，如何有效预测河道砂体展布规律及砂体尖灭线，是笔者研究的主要目的之一。为此，笔者采用了基于层序地层学的多信息相控储层预测思路，利用高精度拟声波反演技术与频谱成像等技术相结合的方法，开展了砂泥薄互储层的地震预测工作。

图2 研究思路示意图

2 砂泥岩薄互储层地震预测

通过地震、测井和地质资料分析，认为储层预测主要存在4个难点问题：①现有地震分辨率不能够分辨薄砂层。留西－大王庄地区最大砂层厚度为6～8m，显然现有地震分辨率不能够分辨单砂层，薄砂层纵向识别难度较大。②岩性变化快。河道频繁变迁改道，砂泥薄互储层叠置，岩性变化快，使岩性尖灭线位置预测的难度增大，并存在 “同相异期、同期异相”（见图1）的客观现象。所谓 “同相异期”，即不同时期的砂体在地震剖面上表现为同一地震轴；而 “同期异相”，即同一时期、不同相带的砂体在地震剖面上表现为同一地震轴。③薄层岩石物理参数相互重叠，难以有效区分砂岩与泥岩。④对比标志层分布范围小或不明显，地层等时对比难度大，影响井震精细标定。河流相地层沉积韵律不完整 （河道下切、改道），缺少标志层。砂岩相变快、连通性差，对比常出现穿时现象。

针对以上主要预测难点，设计了研究思路（见图2），即在层序地层对比基础上，进行精细的层位解释对比追踪，构建合理的地质模型，然后开展地震反演与地震属性的各种技术方法来预测河道叠置关系、砂层厚度变化。

2.1 应用层序地层学进行相控建模

在层序地层对比基础上，细化层序单元，合理构建等时相控模型，实现油组、砂层组的等时对比，在精细模型约束下，可消除 “同相异期”现象，为下一步储层预测奠定基础。

考虑到构造演化旋回和沉积旋回特征，层序分级采用 “五级旋回”划分，与不同级别层次含油气地层单元相对应［1－2］。古近系断陷为一个一级层序，沙二段－东营组为其中一个二级层序，东一、二、三段又各为其中一个三级层序 （准层序组），各砂组对应于四级层序 （准层序），单砂层对应于五级层序。

陆相断陷盆地一个完整的二级层序可区分出4个构造沉积演化阶段，其形成机制可根据二级裂陷幕沉降过程中产生的可容纳空间与同期沉积物供给量的比值变化来确定［2］：①冲积扇体系域。②水进体系域。水进体系域晚期水体加深，是生油岩发育的主要时期。③水退体系域。是断陷盆地储油砂体发育的时期。该区东三段即以水退体系域为主，砂体发育。④曲流河－泛滥平原体系域。东一段即以曲流河－泛滥平原体系域为主，发育河道砂体。此外，由于堆积速度高，沉积分异程度低，三级层序 （即东一段、东二段、东三段）表现为 “半旋回”（见图3），难以区分东二段的体系域类型，其应介于水退体系域和曲流河－泛滥平原体系域之间。地层共划分为3段12个砂组，其中，东一段细分为3个准层序，即3个砂组，东二段细分为4个准层序，东三段细分为5个准层序 （见图3和图4）。

2.2 模型反演

地震反演具有较高纵向分辨率，是砂泥岩薄互储层预测的首选。而叠后地震反演方法，目前可分为递推反演、模型反演 （基于模型测井约束反演）2大类。鉴于2种反演类型的适用条件、技术优势、应用效果等特征，针对研究区处于勘探中后期阶段，钻井较多，并且储层厚度薄的特点，优选了模型反演方法来确定砂体的平面分布范围及纵向展布特征。模型反演的工作流程如下。

图3 留89井－留79井准层序对比剖面图

图4 大王庄地区东营组地震层序划分剖面

1）预处理 对用于储层预测的地震、测井资料进行分析、处理、校正，即得到可靠、精确的基础资料，是储层预测的基础，也是得到正确反演结果的前提保障［3－4］。①地震数据重采样。在不产生假频的情况下，将原地震数据体2ms的采样率重采为1ms。采样点加密后，地震与测井资料匹配更精细，可以提高反演纵向分辨率，模型反演效果更明显。②测井曲线校正处理。包括去野值、曲线拼接、曲线归一化 （如SP泥岩归零、GR等单位的统一）、环境校正 （以消除井径变化对测井曲线的影响）、标准化校正 （以消除不同年代、不同仪器、不同处理方法等非地质因素造成的测井曲线异常）及岩电一致性校正 （主要是对老井数字化得到的测井曲线与岩性不一致的现象进行校正）。

2）层位标定与子波提取 ①层位标定。层位标定是井震结合的纽带，在高精度储层反演中尤为重要。层位标定中子波的提取，应尽量使所提取的子波波形主峰突出，旁瓣小而对称，有效频带范围内振幅谱单峰，峰顶平滑，相位谱近常相位。力求合成地震记录与井旁地震记录达到在正确的时深关系下匹配最佳、相关系数最高［5］。②子波极性判别。地震资料初至起跳情况很难判别剖面的极性，因此在层位标定时，首先选声波测井质量较高的井进行层位鉴定。标定时若利用某一极性子波，井的相关系数较高且同一地质层位没有串层现象，而采用相反极性的子波则相关系数较低且波阻抗分层与地质分层对应性差，则第一种极性子波可作为层位鉴定用子波。

3）优选反演参数 对砂岩与上、下泥岩测井数据进行交会分析，大部分井的自然电位曲线可有效区分砂岩与泥岩，是砂、泥岩的敏感曲线。个别井的自然伽马曲线对砂岩与泥岩的也有较好分辨能力，当自然电位曲线不佳时，可使用自然伽马曲线作为敏感曲线。利用反映砂泥变化比较敏感的曲线构建具有声波量纲的新曲线，结合声波的低频模型，合成拟声波曲线，使它既能反映地层速度和波阻抗的变化，又能反映岩性的细微差异。然后进行拟声波波阻抗计算，结果发现由于该区东营组井段地层厚度为800～1000m，井段过长，难以确定统一的砂岩拟声波波阻抗门槛值，因此，笔者采用分段的方法，将整个东营组地层划分为东一段、东二段和东三段3个层段分别确定其砂岩拟声波波阻抗门槛值，其砂岩门槛值分别为东一段大于9400（g／cm3）·（m／s），东二段大于9800（g／cm3）·（m／s），东三段大于10400（g／cm3）·（m／s），以不同门槛值计算砂岩储层的厚度。

4）反演 采用的高精度反演思路是：点标定、线约束、体反演。①点标定。即井震标定正确可靠。采用离散合成记录，研究每一套薄砂层反射强弱及其对地震总体反射同相轴贡献大小，用以精细的标定，以及指导对反演结果的解释。②线约束。即连井线反演，可修正由标定、建模等造成的反演误差，使反演与井点的地质情况一致，并且可用抽井检验法来检验某些井不参与约束时，反演情况与该井的吻合情况，从而选取正确的运算参数，尽可能提高预测与未钻井的吻合程度。③体反演。在线反演可靠的基础上才可进行体反演，即准确的标定，合理模型，优选参数，优化方法，得到正确反演结果，并有效识别 “同期异相”现象。

以东一段Ⅱ砂组、东三段Ⅰ砂组为例展示了不同砂组主河道的迁移，并自西南向东北方向延伸，其旁有分支河道和废弃河道。砂体厚度与已钻井及古地貌图 （见图5）符合较好。表明反演参数选取合理。

2.3 地震属性分析

地震属性能直接反映地下地质情况的变化，但与储层性质 （如物性、岩性、岩相）往往存在非线性统计关系，某种地震属性可能是多种地质现象的反映［6］。所以，研究与储层性质对应的地震属性或属性组合，是减少多解性和保证预测结果正确的关键。

1）频谱分析技术 通过属性标定分析和优选，振幅类属性与薄砂层厚度具有较好的相关性。利用薄层干涉原理，使用频谱成像技术，可较好预测河道砂体的空间展布规律。将东一段Ⅲ砂组42Hz分频扫描结果 （见图6）与地震反演结果及古地貌 （见图5）对比，吻合情况较好，可以看出该时期曲流河的分布情况。

图5 古地貌

图6 东一段Ⅲ砂组分频扫描 （42HZ）图

2）地震波形分析技术 不同相带岩性及岩性组合不同，地震波形变化明显。利用地震波形分析技术，可解决砂体展布及有利相带预测问题。通常4种类型较为常见：①中、强振幅钟形地震反射；②弱振幅扁状地震反射；③强振幅上旋反射波；④强振幅下旋反射波。从实际地震波形放大剖面上看：第①、②、④种类型多见，第③种类型少见，波形分析表明该区东营组地层地震波形以 “下旋钟形”为主，利用地震波形分析技术，可解决河道展布问题。

该技术关键点如下：纵向时窗选择时，考虑时窗大于半个相位以保证能反映波形特征，并且不太大，以避免包含过多非目的层信息。分类数选取，考虑构造、沉积特征以及目的层厚度、分布范围等因素，选取合理分类数，避免分类数过大、结果过于详细而使规律性差，以及分类数过小、结果过于粗糙。

除了选择合理的参数，二次分类可细化地震相，精细刻画河道砂体的展布规律。以东三段Ⅰ砂组二次波形分类为例，初次分类，画出大王庄下降盘河道的外形，在此基础上，缩小范围，进行二次分类，可清楚地刻画出该砂组河道砂体的分布情况，结果 （见图7）与地震反演结果较符合。

图7 东三段Ⅰ砂组2次波形分类图

3）时频三原色技术 为了有效利用地震频率信息，合理显示每个样点的优势频率，用红、绿、蓝三种颜色，表示低、中、高分频信息，低频对应厚砂层，高频对应薄砂层，此即时频三原色。对不同砂组的频率属性变换成时频三原色，红色可反映不同时期河道的展布情况。

4）三维可视化技术 利用三维可视化技术对层拉平数据进行立体显示，可展示由东三至东一段各个砂组沉积时期河道变迁改道情况。

表1 路斜井砂体预测与实钻厚度误差统计表

3 实施效果

经地震反演与地震属性综合预测结果：砂体纵向叠置关系、横向尖灭位置及不同时期河道展布情况清楚可靠。以储层预测结果为一项重要依据，布署并实施钻探了路85斜井，预测砂体厚度与实钻误差 （见表1），绝对误差小于14m，相对误差小于14%，该井于东一段Ⅱ砂组2521.0～2540.4m井段2层6.6m砂层试油获日产油5.52t。该井的钻探成功，可带动上1000×104t的规模储量。储层预测取得较好的预测效果。