基于优势振幅的储层预测方法研究及应用

2014-03-03李操中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

石油天然气学报 2014年7期

李操（中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）

众所周知，地震资料相对于钻井资料的优势是平面采样密度大、横向分辨率高，应用地震资料的横向分辨率可以提高储层预测的能力。地震反射振幅是地下储层信息的重要反映，根据地层切片或振幅属性信息研究储层横向变化越来越得到重视，并成为油藏地球物理研究一种重要手段［1～3］。根据前人研究结果，单一振幅点反射主要受到上下各半个波长的影响，对于薄互层地层来说地震反射记录实际上是许多薄层界面反射的综合响应［4］，此时地震反射响应的每个波峰并不都对应一个沉积界面；利用地震属性分析技术可以在短时窗内统计地震样点规律，从而反映储层沉积特征。目前，在大庆长垣油田基于地震振幅切片技术预测窄小河道砂体边界已见到很多成功的应用实例［5］。但是，由于大庆长垣油田主要目的层为陆相河流三角洲沉积体系，纵向砂泥岩交互分布，横向相变较快，砂体定量预测难度很大。受地震纵向分辨率的限制，通常地震解释的层位难以与沉积单元（厚度在调谐厚度范围以内）准确对应，因而难以取得高精度的定量预测结果［6］。为此，笔者开展了基于优势振幅的储层预测方法研究，旨在提高地震振幅与储层参数的相关性，奠定地震属性对储层定量预测的基础。

1 基于目标函数的优势振幅提取方法

按照Widess调谐原理，当厚度小于1/4波长时，振幅与砂岩厚度呈明显的正相关，地震资料的分辨率为可分辨的极限地层厚度是主波长的1/4，即调谐厚度［7，8］。对于薄互层条件下的地震响应，地震反射情况变得复杂，反射振幅与一定范围内的岩性纵向分布结构、深度等因素有关。因此，利用地层切片、等时切片等预测储层砂岩厚度均有较大误差。

根据大庆长垣油田的实际地质参数，采用波动理论方法对薄互层楔形体地质模型进行正演模拟的结果表明：在薄互层条件下，地震振幅与砂岩厚度有相关关系，利用振幅变化可以预测砂岩厚度的变化。因此，笔者试图由井点统计规律建立地震振幅与砂岩厚度的函数关系，并以此为目标函数在小时窗内搜索合适的振幅值，提高振幅与砂岩厚度的相关性，达到利用振幅信息进行砂岩定量预测的目的。

基于目标函数的储层预测方法是在顶面层位相对准确追踪的基础上，对目的层段地震沿层振幅进行分析，建立沿层振幅与储层砂岩厚度的对应关系（即目标函数），在短时窗加密采样的地震数据范围内搜索符合该关系式的振幅值，在合理范围内对地震层位进行微调，得到符合目标函数的地震振幅值（优势振幅），进而通过回归计算得到研究区目的层储层砂岩厚度的预测值。

1.1 地震反射特征分析

大庆长垣油田BB2区块萨尔图油层Ⅲ油层组（SⅢ）上部属于大型河流相沉积，储层横向变化快，这是利用地震横向分辨率进行储层预测提供了地质基础。目的层萨Ⅲ油层组4＋5沉积单元（SⅢ4＋5）地层厚度0～11.4m，砂岩厚度0～10m，砂岩厚度小于1/4地震波长（研究区约为15m），理论上符合振幅与砂岩厚度的相关关系。通过所有井的井震联合地震地质层位的精细标定，SⅢ4＋5砂岩在地震资料中主要对应的是反射波谷，但该反射特征横向不稳定，仅靠地震波组特征难以追踪。

1.2 沉积单元顶面追踪

由于地震分辨率的限制，沉积单元顶面没有固定的反射特征，加上沉积横向变化对地震反射的影响，地震追踪沉积单元顶面十分困难。为了确定SⅢ4＋5顶、底面的位置，笔者结合开发区密井网的特点，研究了井分层控制上下地震反射层趋势指导的井震结合层位追踪方法。具体做法如下：

由于SⅢ的顶面和底面（即葡萄花油层葡Ⅰ油层组（PⅠ）顶面）的地震特征较稳定，根据多井精细标定的波组反射特征，在时间域剖面上准确追踪出SⅢ的顶面和底面的地震反射层。统计研究区内所有井SⅢ的6个沉积单元（分别是SⅢ1＋2、SⅢ3、SⅢ4＋5、SⅢ6＋7、SⅢ8、SⅢ9＋10）的地层厚度和SⅢ的地层总厚度，根据下式计算出SⅢ4＋5顶面对应的地震反射层位：

式中：TSⅢ4＋5为时间域SⅢ4＋5顶面反射层位，ms；TSⅢ、TPⅠ为时间域SⅢ、PⅠ顶面反射层位网格，ms；hSⅢ1＋2、hSⅢ3为SⅢ1＋2、SⅢ3的地层厚度，m；hSⅢ为SⅢ的地层总厚度，m；g（x）为井点数据平面网格化。

通过式（1）计算的沉积单元顶面时间域层位，在井点处与地质分层符合，在井间具有顶、底面的地震反射层位信息，实现了地震层位与地质分层信息的融合。

1.3振幅与砂岩厚度关系建立

利用SⅢ4＋5顶层的反射界面，在小时窗内制作多个沿层振幅切片，以研究区井数据生成的砂岩厚度等值图（图1）作为参考标准，对各个振幅切片进行对比分析，优选出平面分布规律最为接近的沿层振幅切片（图2）。

图1 研究区SⅢ4＋5砂岩厚度等值图

图2 研究区SⅢ4＋5沿层振幅切片

通过井点处的沿层地震振幅与砂岩厚度数据的交会分析（图3）发现，交会数据呈条带状分布，存在正相关关系。由于交会图中数据点比较分散，单一振幅数据对应的砂岩厚度值域很宽，利用该关系式直接进行砂岩厚度预测必然会引入很大的误差。为此，笔者利用沿层切片的地震振幅与砂岩厚度的初始相关关系建立研究区的目标函数：

式中：Amp为切片振幅；Hsand为SⅢ4＋5砂岩厚度，m。

以目标函数为标准，在井点处小时窗（－2～2ms）范围内搜索与其符合的振幅值（优势振幅数据），并确定该振幅值对应的双程旅行时及其与原地层切片的地震反射时间差。根据全区所有井（565口，井密度约为80口/km2）优势振幅与原地层切片的地震反射时间差对研究区SⅢ4＋5地层切片所对应的地震层位进行调整，得到优势振幅切片（图4）。

图3 研究区SⅢ4＋5振幅与砂岩厚度交会图

图4 研究区SⅢ4＋5优势振幅切片

对井点处的优势振幅与砂岩厚度进行交会（图5）分析发现，二者呈明显的条带状分布，数据点集中，正相关关系更加明显。优势振幅切片（图4）与优选的沿层振幅切片（图2）在能够反映砂体分布趋势的主要条带保持了一致，但在局部细节发生了很多改变，与砂体厚度等值图（图1）形态更加相似。重要的是，优势振幅与砂岩厚度的相关性得到了明显提高，2种不同的资料在井点处更能反映出一致的地质信息，因而利用优势振幅切片开展的储层平面预测，结果更为可靠。

图5 SⅢ4＋5优势振幅与砂岩厚度交会图

2 砂岩厚度预测实例

根据砂岩厚度与优势振幅的关系，采用一元线性回归方法，利用优势振幅切片数据计算出砂岩厚度预测图（图6）。其与井勾绘的砂岩厚度等值图（图1）趋势一致，按照厚度绝对误差小于1m为符合的统计标准，井震匹配符合率为85.5%，预测结果可信度较高。

相对于砂岩厚度等值图，其在井间具有很多变化，例如工区中部、西部和东北部均发现很多条带状砂体分布，形态与窄河道砂体地质规律一致，工区东部的主河道砂体发育带内部表现出更多的细节变化，如河道砂体内部的砂体厚薄变迁，局部泥质条带间隔等等。对这些变化点，采用多井、多井组的动静态分析和验证，确定了这些变化是真实、可靠的。这些细节的变化说明，在密井网开发区，主河道带内部仍然存在很多井数据无法控制的砂体变化，在井间可能存在宽度小于半个井距的窄河道发育。以此为基础，井震结合解剖这些地质现象对于油田开发有着重要意义，为研究区的挖潜、井位调整提供了参考依据，在油田开发中发挥了实际作用。