三维地震解释技术及其在储层描述中的应用——以松辽盆地杏树岗油田X56 区块为例

王彦辉，姜 岩，张秀丽，李 操，朴昌永，宋丽君，高 鹏

(1.中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院黑龙江大庆163712; 2.中国石油大庆油田有限责任公司第一采油厂，黑龙江大庆163257; 3.中国石油大庆油田有限责任公司第二采油厂地质大队，黑龙江大庆163257)

杏树岗油田为大庆长垣的主力油田之一，油田面临的主要问题是主力砂体的空间展布、连通性复杂及井资料难以识别井间小断层和微幅度构造，给油田的整体开发造成很大的困扰。为解决上述问题，以杏树岗油田X56 区块为主要研究区，通过对三维地震资料的精细构造解释、储层预测、多井约束地震反演等技术的应用，结合地质和测井资料，探索出适用于大庆长垣油田的基于三维地震资料的精细储层描述技术方法。在此基础上，利用以上研究的成熟技术对杏树岗油田的构造特征和储层砂体分布规律进行了精细描述。

1 井-震联合精细构造解释

在油田开发过程中，小断层及微幅度构造往往是剩余油富集区的主要场所，对开发方案调整、完善注采关系、提高水驱开发效果具有重要影响，因此成为油田开发阶段构造研究的重点。充分利用并挖掘井-震联合勘探的潜力，能有效提高油田开发阶段小尺度地质体的构造描述精度，并为储层描述提供更准确的构造模型［1-3］。

以往大庆油田的构造图基本上是以油田开发初期二维地震资料为基础，结合后期单井解释断层编制而成，但中、小断层的延伸长度、走向、搭接关系还存在一定偏差，不利于断层附近潜力区的开发调整挖潜。目前，随着三维地震在大庆长垣油田的应用，通过井-震结合三维地震资料的精细构造解释，准确识别了微幅度构造和井间小断层，提高了断层及构造的解释精度。

1.1 小断层识别技术

对于断距10 m 左右的较大断层，可利用方差数据体、时间切片、三维可视化技术以及邻道时差图、邻道振幅差值图、沿层振幅图、倾角图、层方位角图等辅助手段对目的层断层进行全方位细致的断层解释;对于断距5 m 左右小断层，在地震剖面上及常规技术手段难以识别。为此开发了容量维分形技术识别小断层的新方法，使主要目的层处断距5 m 左右小断层均可以识别。

1.1.1 容量维的计算方法

分形理论中，描述分形特征的主要参数是分形维。地震波形往往具有分形特征［4-5］。容量维是分形维中的一种。地震波的传播及反射特性与地质构造(如小断层)有关，因此，可以提取地震反射波的分形参数用于小断层的预测［6-7］。如果地下存在小断层，那么地震波振幅将发生变化，其容量维D0将增大，因此，容量维较大的地震道将可能是有小断层的标志。

在实际应用中，对于给定的地震道的时间序列，采用R/S 分析(Rescale range analysis)算法计算容量维较为方便。容量维的计算过程如下:

式中:pi是地震道记录的时间序列;τ 是步长;Pτ是τ步长下的均值;Χ(i，τ)是累计离差;R(τ)是极差;S(τ)是标准差。

Mandelbrot 证明，R(τ)是步长τ 的随机函数且具有标度性质［8］:

一般情况下，真实标准差S=1。因此，

上式即Hurst 经验规律在分形意义下的推广［8］。从时间序列计算出R(τ)/S(τ)的值，根据式(6)，在双对数坐标系中对点{lgτ，lg［R(τ)/S(τ)］}作线性回归，回归出的直线斜率即为H。

D0即为所求的容量维。

1.1.2 应用实例

利用容量维技术在X56 区块葡一组油层进行了小断层识别的研究，首先从理论模型来分析容量维技术识别小断层的可行性。

图1 断距为5 m 的理论地质模型计算的容量维曲线Fig.1 Capacity-dimensional curve of faults with a throw of 5 m computed by using the theoretical geological model

针对葡一组油层的储层实际特点，设计了断距为5 m 的理论地质模型，并由理论地质模型合成了地震剖面(图1a，b)，从地震剖面上看，小断层位置上的地震剖面同相轴波组特征连续，在地震剖面上很难反映5 m 小断层存在的位置(道号=14);但从由断距为5 m 的理论地震剖面计算的容量维曲线上看(图1c)，在断层的位置(道号=14)的容量维的维数突然变大，以此可作为小断层识别的标志。

图2 是在X56 区块利用实际的地震剖面计算容量维的维数结果。同样，在常规地震剖面上很难识别目的层上的小断层的存在，而在容量维曲线上维数突然增大的位置对应地震剖面存在的小断层的位置。

利用该项技术结合地震同相轴波组特征，共解释8 条小断层。落实7 条小断层，去掉一条岩性变化引起的小断层，小断层识别的符合率达到85%以上。

1.2 井-震联合确定断层组合特征

井-震联合断层解释后，断层组合结构发生很大变化(图3)，与仅用井孔资料相比，利用地震资料解释后，大断层搭接关系发生一些变化，增加7 条小断层，细节更加突出，断层组合结构更加合理。井-震结合断层解释技术的应用可以较好地解决断层组合的问题。

1.3 井-震联合精细刻画井间微幅度构造形态

常规采用平均速度进行时深转换编制的构造图不利于突出构造细节变化，本次利用变速成图技术可突出局部微幅度构造，提高了构造图成图的精度。经19口开发后验井的检验，构造图的对井深度平均相对误差为0.2%，能够满足油田开发的需求。

井震联合精细构造解释后发现了12 个微幅度构造，总面积为3.228 km2。微幅度圈闭内都有高产井存在，这也为寻找剩余油分布提供了依据。

图2 X56 区块容量维技术识别小断层Fig.2 Identification of small faults in X56 block by using the capacity-dimensional technology

如以前对杏7-丁2-斜132 井的高产原因不是很清楚，通过三维地震精细解释后发现，该井处于局部构造高点，闭合幅度23 m，形成了一个小的局部构造，封闭性较好，成为开发中后期剩余油的富集区(图4)。该井射开PⅠ2和PⅠ3等层，砂岩厚度19.8 m，有效厚度17.6 m，初期日产油38 t，1998年9 月中旬抽改电后日产油由45 t 增加到89 t，截止2005年12 月，累计采油129 934 t。

2 密井网开发区储层预测技术

储层描述的主要目标之一就是对地下储层精细刻画，准确描述储层三维的空间位置及其形态。近几年，地震反演技术已成为地震储层描述中的一项主要技术，它主要是用地震反射资料，反推地下的波阻抗或速度的分布。该技术能够直观地反映地下储集砂体纵、横向连续变化规律，是进行储层描述、指导油田开发的有效手段，并有许多成功的实例［9-12］。

图3 X56 区块葡一组顶面断层变化对比Fig.3 Comparison chart of fault changes on the top of the 1st member of Putaohua Formation in X56 block

图4 X56 区块过杏7-丁2-斜132 井的微幅度地震剖面Fig.4 Micro-structure seismic profile crossing Well X7-D2-X132 in X56 block

2.1 地质统计学随机反演

结合杏树岗油田X56 区块的资料情况，对该区井约束地震反演方法进行了储层预测可行性分析，并在此基础上，针对储层预测的多种反演方法进行对比试验分析，优选地质统计学随机反演方法。

随机地震反演是以测井、地震、地质资料为基础，将随机模拟的理论与地震反演相结合的反演方法，它能有效地提高地震资料的垂向分辨率，避免过分依赖初始模型，充分考虑地下地质的随机特性，使反演结果更加符合实际地质情况［13-14］。

随机反演能很好地将测井垂向上的高分辨率与地震在横向上的连续性结合起来，反演结果与井可以达到最佳吻合，而且反演结果还突破了地震频带宽度的限制，可以获得高分辨率的地层波阻抗资料以及其他岩性参数，使地震对储层的预测精度大大提高［15］。随机反演方法适合于密井网区油田开发阶段，能适应精细储层预测及开发阶段油气研究。

2.2 随机反演结果分析

根据井-震结合地震随机反演结果，在X56 区块进行了井-震结合沉积微相对比和储层砂体预测。

图5 为随机反演与过井剖面沉积微相对比图，随机反演的砂体(图5b)与过井剖面沉积微相的砂体(图5a)分布有较好的对比关系，对储层预测和砂体连井对比有较好的指导作用，可以进行井间砂体的预测。而且相对于波阻抗反演来说，随机反演的分辨率提高了很多。

用50 口未参加反演的井去验证随机反演对井间砂体的预测精度，砂体预测平面分布与单井砂体有较好的吻合(图6)。从X56 区块后验井的小层砂体钻井统计厚度与随机反演预测厚度对比可以看出，绝对误差超过2.0 m 的井较少，预测误差较大的基本都是砂岩厚度小于2 m 的井。PⅠ1，PⅠ2，PⅠ3，PⅠ3-3层的井点厚度与预测厚度的线性相关度较高，其相关系数分别为0.718，0.877，0.874，0.767，砂体预测总符合率分别为76.7%，81.1%，86.5%，83.8%。厚度大于4 m 的砂岩预测符合率为92.9%，厚度2～4 m 的砂岩预测符合率为76.9%。

2.3 利用地震随机反演结果提高对河道砂体的认识

图5 X56 区块地震随机反演与过井剖面沉积微相对比Fig.5 Comparison of sedimentary microfacies betwen seismic stochastic inversion profile and cross-well profile in X56 block

图6 X56 区块葡一组油层砂岩厚度预测Fig.6 Isopach of sandstone in the 1st member of Putaohua Formation in X56 block

图7 X56 区块井-震结合沉积微相修正Fig.7 Sedimentary microfacies revision through well-seismic integration in X56 block

以往储层沉积微相主要依靠测井资料来预测河道砂体分布，然而因砂体内部薄夹层规模较小、砂体薄厚极不稳定等因素影响，井间可对比性差，需要通过地震准确预测井间砂体分布［16］。综合钻井地质信息，利用地震反演资料能够清晰地勾绘出砂体的展布形态和特征，最终完成井-震联合沉积微相修正［17］。

本区在PⅠ层发育的沉积环境主要是河控三角洲相，储集砂体空间变化比较的频繁，所以单井难以有效控制沉积砂体的变化，无法准确预测河道及其沉积微相的空间配置关系。为提高对河道砂体类型的认识程度，本次采用随机地震反演进行了井间河道砂体的预测，集中对河道砂体的沉积演化进行了修正，具体体现在河道的摆动、河道边界、新增河道、河道组合的接触关系等4 方面(图7)。

3 结论

1)通过三维地震资料的精细构造解释，可识别目的层顶面幅度5 m 以上的微幅度构造和断距5 m 左右井间小断层，提高了现有井网条件下构造图的解释精度，为精细开发调整方案的编制奠定了地质基础。

2)微幅度构造为局部油气的聚集提供了良好的场所。研究区内的开发井资料已证实油气聚集与微幅度构造密切相关。

3)利用地震反演技术提高了井网控制不住的井间砂体的预测精度，2 m 以上砂体预测符合率达到75%以上，落实了储层砂体平面和空间分布形态。

4)地震随机反演技术与精细地质研究相结合，修正了平面沉积微相图。通过研究形成一套适用于老油田井-震结合精细储层描述方法，具有实际应用价值。

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