波形分类技术在王146地区地震相分析中的应用

2014-07-13郑文召

中国石油大学胜利学院学报 2014年2期

郑文召

（中国石化胜利油田分公司地质科学研究院，山东东营257015）

王146地区位于广利背斜与王家岗八面河结合部位，北至广利背斜，西至王14井附近，东至八面河油田西，南至王古7井附近，面积约220km2。研究区所处的东营凹陷南部斜坡为一整体向南抬升的洼陷缓坡带构造，区内断层较为发育。勘探实践证明，王146地区沙四上段发育有以滩坝砂岩为主的多种类型的储集体，储层及油藏分布复杂，发育多种类型沉积，物源复杂，各种类型岩性体叠置关系复杂，给该地区的地震相分析带来困难［1－3］。应用基于神经网络算法的波形分类技术进行地震相分类研究，不但能够真实反映地下地质体的沉积特征，且具有3个突出优点：一是分析时不需要井资料，单独使用地震资料就可实现地震相的分类；二是能快速完成对整个数据体的扫描，明确砂体展布范围后再进行更为细致的分析；三是增加了地震相分析工作的定量性及客观性［4］。

1 波形分类技术

地震相指地下地质体的地震反射同相轴的可成图单元，各成图单元可根据其波形特征（包括连续性、幅值、频率和层速度等）区分开来，因此地震相就是地下不同沉积相或地质体的地震响应特征的总和，可通过地震波形横向变化表现出来［5］，而地震波形的变化是地震波的振幅、频率、相位变化的综合响应。波形分类技术就是充分利用了丰富多变的地震响应信息，应用神经网络技术将地震道波形变化定量的刻画出来，然后对某一层位的波形变化进行逐道的对比分类，继而得到能准确刻画地震波形的横向变化的地震相平面图。

1.1 地震资料预处理

进行波形分类之前，首先要对地震资料品质进行评价。通过频谱分析及信噪比分析，可知研究区信噪比较高，但主频较低，频带很窄，分辨以砂泥薄互层为主的砂体存在困难，因此需要进行提高分辨率处理。拓频处理后的目的层数据主频提高了15 Hz，频带拓宽了20Hz，相对于原始地震数据，信噪比得到保持，相对振幅关系和时频特性得到很好保持，地震反射有明显的改善，为进一步的地震相分析以及砂岩储层预测研究提供了高质量的基础数据。

1.2 参数选择

1.2.1 时窗的选取

应用波形分类技术进行地震相分析时，需要选择较为稳定的沉积层段，选取的时窗应包含至少一个完整的波形，但也不要太大，以一个周期最佳，进行井震联合标定，此处选取了沙四纯上段的底面反射轴（T7）向上开60ms时窗进行分析。

1.2.2 分类数及迭代次数选择

通过多次试验分析，对比确定了模型道的分类数及波形分类计算的迭代次数。分类数与地震道信号的复杂程度及选取的时窗厚度有关，地震信号越复杂、选取的时窗越大，分类数越大，一般应用中选择7～15类，波形分类计算中的迭代次数选20～40次为宜。在王146地区沙四纯上段地层时间厚度60ms，地震信号复杂程度较低，分类数选择7，迭代次数选择30次效果最佳。

1.3 模型道分析

选择计算参数后，应用神经网络技术对地震道进行训练，多次迭代后计算生成合成地震道，然后将其与实际地震道比对分析，根据分析结果修改合成地震道，最终得到与实际地震道相关性更好的模型道（图1），同时赋予各模型道不同的颜色［6］。在王146地区沙四纯上段模型道中，1、2类波形代表了强振幅－中等频率的地震波形特征，3、4类波形代表了中强振幅－低频率反射波形，5、6类波形代表了弱振幅－中高频率的反射特征，7类波形代表了中强振幅－中高频率的波形特征。通过该区模型道对比分析可知，研究区沙四纯上段内地震道波形差异明显，应用波形分类技术可实现地震相的划分。

1.4 地震相成图

参数和模型道类型确定后，进行目标层段横向上的神经网络聚类分析，将具有相同波形特征的地震道归为一类地震相，用一种颜色表示，在平面上颜色的变化就代表了不同地震相在横向上的分布特征。图2是王146地区沙四纯上段地震相横向上的变化。东部主要为7类波形分布区即中强振幅－中高频率地震相，呈近南北向的带状分布；西北部主要以5、6类波形为主，即弱振幅－中高频率地震相；中间呈北东－南西向展布的区域以波形特征相似的3、4类波形分布区，即中强振幅－低频率地震相，不同地震相的分界线比较清晰。

图2 王146地区沙四纯上段地震相分布

2 地震相分析

地震相分析即在得到地震相图之后，利用实钻后的测井、录井等资料，根据井震联合标定结果，建立起地震相与沉积相之间的关联，从而实现对目标层段沉积相在平面上的预测，以此来指导区域油气勘探和开发部署工作［7］。

2.1 典型相带地震反射特征

王146地区沙四纯上段主要发育以滨浅湖的滩坝砂岩为主的多种沉积体系，包括三角洲前缘亚相、滩坝砂以及灰质滩等沉积相带（表1）。

表1 纯上段各井岩、电、震特征分析表

2.1.1 三角洲前缘亚相

三角洲前缘是三角洲向深湖延伸发育的部分，主要发育水下分流河道、席状砂等。面6、莱3及草14井主要为三角洲前缘亚相沉积体系，岩性组合特征为“泥包砂”，砂岩较为发育，单层厚度3～5m，泥岩隔层5～8m，自然电位曲线呈“钟形”，对应的井旁道地震波形特征为中强振幅－中高频率，主要分布于研究区的东部（图2）。

2.1.2 灰质滩相

官107、王667及王669井主要发育灰质滩，岩性组合上以泥灰岩和泥岩互层为主，泥灰岩单层厚度1～3m，泥岩隔层5～8m，自然电位曲线呈“锯齿形”，对应的井旁道地震波形特征为强振幅－中等频率，研究区内局部地区发育。

2.1.3 滩坝砂相

王139、王149及王151井主要发育滩坝砂，典型的“砂泥互层”组合，井旁道地震波形为中强振幅－低频率，工区内呈北东－南西向条带状展布。

2.1.4 半深湖相

进入水体较深的半深湖区，沉积环境稳定，主要发育大套的泥岩沉积夹少量白云岩及灰质泥沉积，井旁道地震波形特征为弱振幅－中高频率。

2.2 沉积相分布预测

图3 王146地区沙四纯上段沉积古地貌三维可视化显示图

综上所述，结合沙四纯上段沉积前的古地貌（如图3所示，浅灰色代表沉积低洼处，深灰色代表沉积高部位），研究区沙四纯上段的沉积物源主要来自东部，研究区东部主要发育有三角洲前缘亚相沉积，沿物源方向向西与滩坝体系相邻；而研究区的中心位置，三角洲前缘沉积前方的滨浅湖，水体动荡，形成砂泥岩互层的滩坝砂沉积，呈北西—南东条带状分布；研究区西部偏南位置，沙四纯上段沉积时期为局部高点，发育泥灰岩和泥岩互层的灰质滩沉积；研究区西北部，进入深湖半深湖环境，主要是泥岩沉积。