济阳坳陷滩坝砂岩地球物理勘探技术发展与应用现状

2014-08-15曲志鹏潘兴祥吴明荣中石化胜利油田分公司物探研究院山东东营257022

科技视界 2014年6期

曲志鹏潘兴祥吴明荣(中石化胜利油田分公司物探研究院，山东东营257022)

0 引言

“十一五”以来，胜利油田在“精细勘探东部稳定基础，创新突破西部实现发展”的整体工作思路的指导下，东部探区岩性油藏勘探取得了丰硕的成果，其中以滩坝砂岩油藏最为典型，通过科研攻关，在东营南坡、车镇、沾化、惠民等地区均发现了规模区块，累计探明石油地质储量2.1亿吨，取得了巨大的经济效益[1-2]。

针对滩坝砂岩油藏的勘探难点，研发形成了系统的技术系列：①研发高精度古地貌恢复技术，实现了古地貌背景的准确恢复；②应用正演模型技术，明确了滩坝砂岩的地球物理响应特征，建立了滩坝砂岩地震响应特征与地震识别模式；③根据不同区带滩坝砂岩发育的具体特点，开发了针对性的储层预测描述方法[3]。上述研究成果，对深化了老区勘探的技术方法，保持了胜利油田东部探区勘探的稳定发展，具有较高的借鉴、推广意义。

1 滩坝砂岩地球物理特征

滩坝砂岩储层广泛发育于断陷盆地缓坡带，具有薄互层的岩性组合特点，储层单层厚度薄、横向变化快，灰质、白云质成分含量普遍较高，客观上增加了储层描述的难度[4-5]。东营凹陷滩坝砂体埋深在2000～4050米之间，单砂体一般厚3～5米，最大厚度可达15米。

坝砂厚度相对较大时，比较容易识别；滩砂地震相特征不明显，地震常规剖面上很难识别。地层灰质含量较重时，滩、坝地震相差异较小，顶面均呈现强振幅、席状较连续反射。通过模型正演分析与实际资料的对比表明，不同的地层岩性组合模式具有不同的地震波形，可用地震波形信息进行滩坝砂岩储层预测；不同区带滩坝砂岩发育特点的差异，不同区带滩坝砂岩具有不同的地震反射特征，因此需要针对地质特点选择相应的地震预测方法[6-7]。

2 地震资料特殊处理技术

常规三维地震资料对滩坝砂岩储层的分辨能力偏低，且层内地震反射弱、层次性差，连续性差，不能很好的满足滩坝砂岩的识别与描述要求，因此，需要对常规资料进行高分辨率处理，提高对滩坝砂岩的分辨能力，以适应精细综合解释和储层预测的需要。

小波变换和谱白化为常用特殊处理方法，小波变换在对某一尺度的信号进行补偿时，并没有考虑高频成分的吸收随深度的增加；而谱白化方法的分窄频带通滤波采用的是经典的傅利叶变换，在频率域没有任何时间分辨率，而在时间域没有任何频率分辨率，任一频率成分都是所有时间的总效果[8]。小波变换和谱白化方法在高分辨处理方面均存在明显不足，为此，在实际研究中将二者的优势有机地结合起来，提出了将小波变换与谱白化结合的地震高分辨率处理方法：首先利用小波变换时—频域局域化好的优点，将地震信号进行小波分解，得到不同尺度下的分信号；其次，利用谱白化方法对各尺度信号进行白化处理，补偿高频成分；最后将分尺度谱白化后的信号进行小波反变换，得到高分辨率信号，取得了良好的处理效果。

3 滩坝砂岩分布范围的宏观预测

2004年高89井的钻探拉开了济阳坳陷滩坝砂岩油藏勘探的序幕，揭示了东营凹陷滩坝砂岩油藏巨大的勘探潜力。滩坝砂岩的宏观分布范围预测成为了亟待解决的问题。科研人员根据滩坝砂体的地质成因、地层结构特点和地震反射特征，提出了通过恢复地质时期古地形宏观预测滩坝砂体发育范围，利用地震波形分类预测储层发育程度的研究思路，以此准确预测滩坝储层发育带，在东营西部地区沙四段滩坝砂岩油藏勘探中取得了良好的效果。

3.1 高精度古地形恢复技术

地形研究的主要内容包括古地貌恢复、古地貌单元划分及分析古地貌对储层分布的影响，进而进行有利储集相带的预测。常用的古地貌恢复方法大多都建立在“填平补齐”的地质假设之上，因此，充分考虑各种地质因素的影响，并予以适当校正，是提高恢复精度的关键。

3.1.1 恢复宏观古地形形态

根据填平补齐的原理，地质时期宏观古地形的形态可以通过恢复一定时期内地层的地层厚度获得。选择适当的零参考面作为古厚度恢复的起算面，是决定该方法准确性的关键因素。根据层序地层学原理，发育于最大湖泛面附近的时间凝缩段具有区域分布范围广，且连续稳定的特点，因此，通常可选择最大湖泛面作为零参考面。

在选择合理的零参考面的基础上，可以利用地震资料计算该层段的现今地层厚度。在构造活动强烈、地壳升降运动频繁的地区，还需要对局部地区进行剥蚀补偿，通过剥蚀补偿后的地层厚度基本可以反映一定地质历史时期古地形的宏观形态。

3.1.2 多因素校正获得高精度古地形图

甲状腺疾病的临床检查方法较多，影像学检查包括超声、核素扫描、CT、核磁共振等，每种方法都存在各自的优缺点。超声检查凭借其诊断价格低、性价比高、图像清晰、结果准确、可重复性强成为临床上鉴别甲状腺癌的有效方法[5]。

1）压实校正

严格来说，在利用地层厚度恢复古地形形态的时，应该首先恢复目的层段的古厚度，因此，对上述的计算结果，需要在剥蚀补偿的基础上进行适当的压实校正。需要强调的是，地层的埋藏压实是一个动态的过程，因此，压实校正的最终目的是要将地层厚度恢复到零参考面所对应的地质时期。笔者认为，单纯考虑目的层埋深与岩性因子的校正方法，实际上存在对沉积埋藏过程的误解[9]。在地层埋深达到一定的深度后，目的层对上覆地层的承压响应所产生的压实比例会趋于一致，此时，目的层段在平面上的厚度差异才是古厚度恢复中需要考虑的最重要的因素，由此所产生的校正量将直接影响古地形的形态。因此，目的层段厚度、埋深、岩性因子等诸因素都应在压实校正中予以充分考虑。实际研究中可以利用“骨架厚度不变”原理计算出地层的原始厚度[10]。

2）断层校正

利用地震资料计算的地层厚度并没有靠虑由于断层的存在造成的地层缺失，从而导致古地形形态的失真，在古地形图上出实际中不存在的陡崖现象。因此需要根据断层两盘的实际厚度计算断面上地层的断缺厚度，给予适当补偿，使恢复结果更接近于地质实际。

3）背景校正

上已述及，利用地层厚度恢复古地形是基于填平补齐的原理，实际上，沉积过程中沉积物的表面并不是一个水平面，而是具有一定沉积坡降的曲面，因此填平补齐原理本身会给古地形的恢复结果带来系统误差。为消除这种误差，需要对恢复结果进行古沉积背景校正。实际的校正过程主要考虑两方面的因素，一是古沉积中心的位置，其二是计算点距离古岸线的距离。根据盆地的构造-沉积发育特点可以大致确定地质历史时期古沉积中心的位置；从沉积中心到计算点的连线延伸到古岸线即可确定计算点至岸线的距离。针对不同地质情况，确定古沉积坡降即可实现古地形的背景校正。

综合上述，高精度古地形恢复是一个综合分析的过程，需要多种方法、多种资料的的互相补充、相互完善[11]。

3.2 学习型地震波形预测技术

学习型地震波形预测技术，即在储层正演模拟的基础上，分析不同岩性组合的地震波形特征，总结各种波形与储层发育程度和地层组合模式之间的对应关系，进而利用实际井信息进行地震相划分及储层预测的一项技术。

在理论模型正演的指导下，分析总结多口井沙四段滩坝砂岩发育层段岩性组合模式及对应地震反射波形特征，并对分析结果按波形特征的不同进行分类总结，然后利用分类产生的波形结构模式，得到典型井旁道的模型道，并依次执行计算机自动波形分类。在对博兴洼陷滩坝砂岩的研究中，将目的层段地震波形自动分为十类，形成初始地震相图，观察结果与实际地质情况的吻合程度。软件允许从井旁道或井的合成记录替换模型道，分类图必须通过分类计算重新产生。因此，将总结出的10类波形结构模式的代表井的井旁道替换掉自动分类的十类波形，重新计算结果，产生基于总结的10类波形结构的地震相图。通过波形分类得到的地震相很容易与测井相、沉积相对比，具有明确的地质含义[13]，能够较为准确地反映滩坝砂岩储层的分布规律，并与通过古地形恢复确定的滩坝砂体宏观分布特征相吻合。

4 滩坝砂岩储层地震属性预测技术

地震属性 (Seismic attribute)是指从地震数据中导出的关于几何学、运动学、动力学及统计特性的特殊度量值。在众多地震属性中，有些对特定的油藏环境比较敏感，有些对不易检测的地下界面异常更有利，有些直接用于碳氢检测。地震属性技术可从地震资料中提取隐藏其中的有用信息，提高地球物理学在石油工业中的应用价值。因此，地震属性的研究和应用在隐蔽油气藏勘探时期，越来越受到人们的重视[14-15]。在滩坝砂岩油藏的研究和勘探过程中，经过不断总结探索，最终开发形成了一套基于不同地震属性的降维分析储层定量评价技术，较好的解决了滩坝砂岩定量描述的问题，在实际生产中得到了较好的应用。

4.1 局部区块以单一属性为主的储层预测技术

滩坝砂岩研究初期，由于对沉积特征、平面发育规律认识尚不够深入，加之受“邮票式”三维地震资料的限制，研究工作主要在钻探已发现的滩坝砂岩发育的个别局部区块内开展。同时，考虑到不同区带、不同岩石物理相属性参数与井震响应关系的不确定性及局部区块地震地质条件的相对稳定性，这一时期采用的研究方法主要是：从关键井分析入手，通过井震关系分析，找到能够反映储层分布的单一地震属性进行储层平面预测。

4.2 区带上的多属性体重构储层预测技术

单一属性无法解决区带规模上滩坝砂岩发育情况的预测问题，需要综合多种地震属性进行整体预测描述。地震体多属性重构技术就是将可反映储层某一特征的不同类别的两种或两种以上地震属性按不同的加权因子，采用代数运算的方式实现重构，从而实现不同类地震属性间的加强和互补。该技术具有对强(弱)异常信号放大的功能，可以有效识别强弱变化的分界线。

4.3 基于不同属性的降维分析储层定量评价技术

所谓基于不同属性的降维分析储层定量评价技术，是基于不同的数据体提取多种沿层地震属性，通过交汇分析选择出最佳的属性组合，用该属性组合与储层参数采用BP神经网络的算法进行人工智能储层预测，来实现储层定量评价的一项技术。该项技术是在以往基于同相轴的单一地震属性储层预测的基础上发展起来的，改进了单一地震属性在储层预测方面存在的不足，实现了储层描述从定性预测向定量描述的跨越[17]。

4.4 分频解释技术

分频解释技术是一项基于频率的储层解释技术，显示了一种全新的地震资料解释方法，提供了结合三维可视化为主体的储层精细描述解决方案。该技术在对三维地震资料时间厚度、地质不连续性成像进行解释时，可在频率域内对每一个频率所对应的振幅进行分析，这种分析方法排除了时间域内不同频率成份的相互干扰，突破薄层检测λ/4的限制，可识别比λ/4更薄的层，从而得到高于传统分辨率的解释结果。

频谱成像技术可有效的描述地质反射层厚度的非连续性和岩性的非均质性，这是因为真正的地震反射很少是以简单的大块的易辨认的反射体为主。此外，真正的地质边界很少沿着完全可分辨的地震反射的波峰和波谷分布。利用该技术将地震信息分解成一系列单一频率的能量谱，利用能量谱和相位谱便可确定反射薄层，并可确定复杂岩石的层内薄层厚度的变化，使解释人员迅速而有效地基于薄层干涉确定不连续的地下地质体。

目前常见的谱分解技术包括短时傅里叶变换、小波变换、最大熵等。短时傅里叶变换技术存在窗口问题，限制了垂向分辨率，而且不能适应地层厚度的变化；常规小波变换使用尺度参数，与频率参数难以直接对应，地质含义不够明确。针对上述情况，通过对沾车地区的研究建立了分频体线性回归分频预测技术、分频能谱预测技术两种有效的地震预测方法，突破了滩坝砂体预测的难关，实现了滩坝砂岩精细预测的目的[18]。

4.5 叠前属性预测方法研究

常规叠后地震资料全角度多次叠加，损失了很多构造、储层及油气信息，削弱了地震资料反映储层变化特征的敏感性。在对叠前地震道进行保幅处理和偏移归位的基础上，叠前地震反演充分利用叠前地震数据中丰富的信息，并结合各种测井资料，可提供更多、更敏感有效的数据体成果，可进行储集层岩性和物性反演，较叠后地震反演具有明显的优越性。通过叠前反演可以直接得到纵、横波速度，进而可以得到纵波阻抗、横波阻抗、密度、泊松比、流体因子、μρ、λρ等岩石弹性参数数据体，对预测储层的分布范围具有重要意义，通过对叠前地震属性进行综合分析，为油气预测提供直接的方法[19]。

叠前属性首次在中层滩坝砂储层预测中应用，取得了较好效果，叠前叠后属性联合应用提高了对该区有效储层分布规律的认识。

5 结束语

通过近10年的研究，济阳坳陷滩坝砂岩油藏的研究与勘探取得了辉煌的成就，伴随着勘探工作的不断深入，针对不同勘探发展阶段的地球物理技术得到了长足的发展。经过长期的理论研究与勘探实现，已形成了一套系统的滩坝砂岩储层地震描述技术方法。面对日新月异的勘探形势，在逐步深化完善静态储层描述技术的同时，加快地震动态监测技术的应用与发展，为滩坝砂岩未来产能建设服务，是下一步研究工作的重要方向。

［1］张善文.“跳出框框”是老油区找油的关键[J].石油勘探与开发，2004，31(1)：12-14.

［2］张善文.成熟探区油气勘探思路及方法：以济阳坳陷为例[J].油气地质与采收率，2007，14(3)：1-4.

［3］潘兴祥.断陷盆地滩坝砂岩储集体勘探方法[J].天然气工业，2007，增刊A：278-281.

［4］赵澄林，张善文，等.胜利油区沉积储层与油气[M].石油工业出版社，1999.

［5］孙锡年，刘渝，满燕.东营凹陷西部沙四段滩坝砂岩油气成藏条件[J].国外油田工程，2003，19(7)：24-25.

［6］张宇，唐东，周建国.东营凹陷缓坡带滩坝砂储层描述技术[J].油气地质与采收率，2005，12(4)：14-16.

［7］王金铎，许淑梅，于建国.用波形分析法预测滨浅湖滩坝砂岩储层以东营凹陷西部地区沙一4上亚段为例[J].地球科学—中国地质大学学报，2008，33(5)：627-634.

［8］高静怀，朱光明，汪文秉，等.小波变换与地震赏料谱白化[J].煤田地质与勘探，1997，25(3)：44-49.

［9］冯延状，宋维琪，刘仕友.利用地震资料进行古地形恢复方法及应用[J].地层学杂志，2007，31(增刊):527-531.

［10］杨桥，漆家福.碎屑岩层的分层去压实校正方法[J].石油实验地质，2003，25(2):206-210.

［10］赵俊兴，陈洪德，向芳.高分辨率层序地层学方法在沉积前古地貌恢复中的应用[J].成都理工大学学报：自然科学版，2003，30(1):76-81.

［12］贺振华，王栋.扩展流体因子识别与应用[J].矿物岩石，2009，4：100-103.