复杂河流相储层内夹层识别方法及其应用

陈文雄 胡治华 李 超 田 涛 张鹏志

(中海石油(中国)有限公司天津分公司渤海石油研究院 天津 300452)

陈文雄，胡治华，李超，等.复杂河流相储层内夹层识别方法及其应用［J］.中国海上油气，2015，27(5)：37-42.

为了使地质模型更加直观化，通常采用多种地球物理研究手段(如滤波、地震反演、地震相位转换等)对地震波形数据进行处理，得到能合理反映构造或岩性的新数据体，但该新数据体往往会丢失原始地震数据的很多有效信息，应用于复杂储层研究往往会遇到很多困难。理论和实践都证明，作为波的动力学特征，反射波的形态结构含有大量的地下地质信息，除了振幅、频率等数值信息外，还含有许多结构性质的信息，如波形中峰与峰、峰与谷的相对规模和相对位置关系等，这些数值和结构信息不同程度地反映了地下地质现象，预示了某些潜在的地球物理规律［1］。

20多年来，关于地震波形特征的研究不断出现。1989年，邓林［1］提出通过地震波形结构的树描述来对比反射波组，实现地震层位的自动追踪；1999年，刘文岭等［2］提出通过地震波形的偏度和尖度实现地震波形特征的定量描述；2005年，师永民 等［3］利用地震道波形特征识别和预测裂缝；2012年，江青春等［4］利用地震波形分类技术预测沉积微相和砂体展布。然而，真正投入油田生产应用并取得显著效果的地震波形特征方法并不多见。

实际生产中复杂河流相储层研究的难点主要体现在储层内夹层的识别，因此本文立足于油田生产对地震波形特征进行分类，总结出了一套行之有效的复杂河流相储层内夹层识别方法，并在油田生产阶段得到了较好应用。

1 复杂河流相储层内夹层识别方法

地震波形按其对称形态可以分为对称、正偏态和负偏态等3种［2］，地震波具体形态的变化和波峰、波谷振幅的变化称为地震波形特征。储层内部隔夹层的发育情况与地震波形特征具有一定对应关系，这种对应关系是定性的。隔夹层分为隔层和夹层2类，其中隔层一般具有稳定地震反射，通过地震资料识别起来相对容易。复杂河流相储层厚度变化较大，一般为5～40 m，地震资料频率特别低或者特别高都无法有效识别内部夹层，只有地震资料频率落在合适区段才能实现夹层识别，并且这个合适区段的频率随着主力储层厚度的不同而变化［5-8］。

1.1 频率对地震波形特征的影响

给定非储层(泥岩)纵波速度为2 500 m/s、密度为2.2 g/cm3，储层(砂岩)纵波速度为2 250 m/s、密度为2.0 g/cm3，构建2个典型模型：模型一是将10 m砂岩植入大套泥岩中；模型二是将10 m砂岩植入大套泥岩中，同时将3 m泥岩夹层植入该砂岩。分频正演结果(图1)显示：地震子波主频低于45 Hz时，地震波形无法识别3 m泥岩夹层。地震子波主频位于45～70 Hz时，地震波形可以识别3 m泥岩夹层，并且地震子波主频位于45～55 Hz时，含有3 m泥岩夹层时地震波形为复波特征，不含3 m泥岩夹层时则为对称单一波形特征；当地震子波主频位于55～70 Hz时，该夹层能形成明显反射轴；当地震子波主频高于70 Hz时，地震子波的低频成分不足，子波旁瓣较大，导致地震波相互叠加而形成干涉，从而在储层内部形成地震反射轴，但这类反射并非地下介质真实反射，干扰了夹层的识别。

图1 地震反射波频率与地震波形识别能力关系Fig.1 Relationship between seism ic wave frequency and seism ic waveform identification ability

由此可知，储层厚度、夹层厚度均一定时，地震反射波频率变化直接影响地震波形特征变化，存在低频段、适中频段、高频段等3个频段范围。其中，低频段，储层内部无论含夹层与否，内部都不形成地震反射，该频段范围无法识别夹层；适中频段，可以通过地震波形特征识别夹层，地震波形表现为波形偏移、振幅变化、地震复波或明显地震反射轴等；高频段，出现明显地震干涉现象，掩盖夹层的有效反射，使得夹层难以识别。

1.2 3种类型夹层识别方法

综合渤海新近系河流相油田的地质特征和地震资料的具体情况，按地震资料频段范围将夹层分3种类型，并给出了相应的地震波形特征识别方法(表1)。第1类，地震资料频率(一般参考地震资料主频)略低于夹层识别的最佳频段，地震波形表现为波形偏移、地震复波、振幅变化。第2类，地震资料频率位于夹层识别最佳频段，此时夹层发育区形成较清晰地震反射轴，较易识别。第3类，地震资料频率略高于夹层识别最佳频段，地震干涉现象干扰夹层的有效地震反射，此时可通过邻井对比来判别夹层是否存在。通常，地震反射轴振幅强于邻井时，认为存在夹层所产生的有效地震反射贡献量，夹层发育几率大，否则不发育夹层。

表1 3种类型夹层识别方法Table 1 Identification method of three kinds of interlayers

2 在Q油田的应用

2.1 难点分析

Q油田地质条件相当复杂，目的层为典型曲流河沉积，河道摆动频繁，叠置模式多样，末期河道和废弃河道较为发育，复杂的地质环境加大了利用地震资料识别地下介质的难度。由于目的储层总体厚度并不薄，一般都是多期河道叠置形成的复合体，提高地震资料分辨率仅能对特定厚度夹层进行识别，但对厚度变化快的夹层识别起来仍旧困难。同时，地震资料缺低频时，主频过高使得厚层整体识别效果欠佳，常规地震手段很难有效识别这类厚储层内部的夹层［9］，厚层内部夹层发育程度和发育规律难以确定。Q油田连井剖面显示，厚层大多为复合结构，夹层发育程度高而且厚度和数量变化快，储层厚度最厚达35m，内部夹层厚度从10m到2m快速变化(图2)。

图2 Q油田储层横向变化连井剖面Fig.2 Connected wells'profile of reservoir's lateral variations in Q oilfield

2.2 适用性分析

从井点出发，结合实钻资料揭示的地质模式和储层结构，模拟储层内部夹层发育模式。Q油田现有地震资料主频约为55 Hz，所以地震正演使用主频55 Hz地震子波做褶积。结果表明，夹层发育处，正演地震波形和实际地震波形都出现不同程度的波形偏移、振幅变化、地震复波(图3)，因此该资料的地震波形特征能够在一定程度上指示夹层的发育情况。

如图4所示，第1类地震波形特征在Q油田广泛存在。A4井油层顶部发育泥岩夹层，顶面地震反射振幅比周围明显弱；A8井不发育夹层，地震反射振幅与周边相当(图4a)。B14井顶部发育夹层，表现为地震复波；A18井不发育夹层，地震反射振幅与周边相当(图4b)。D20井两油层间发育夹层，地震波谷出现偏移；D17井不发育夹层，波形基本对称(图4c)。

另外，第2类、第3类地震波形特征在Q油田也普遍存在。例如，B12井处厚储层中间发育薄夹层，形成明显地震反射轴；B8井处夹层不发育，表现为强波峰拖弱波谷特征(图5)。F6井处夹层发育，夹层的有效地震反射对理想地震反射有一定贡献量，从而加剧地震干涉效应，形成较弱地震反射轴；13井处夹层不发育，表现为单纯地震干涉(图6)。

图3 实际地质模型地震正演模拟Fig.3 Forward modeling of seism ic for actual geologicalm odel

图4 Q油田第1类夹层实际地震波形特征Fig.4 Seism ic waveform's characteristics for interlayer of first class in Q oilfield

图5 Q油田第2类夹层实际地震波形特征Fig.5 Seism ic waveform's characteristics for interlayer of second class in Q oilfield

图6 Q油田第3类夹层实际地震波形特征Fig.6 Seism ic waveform's characteristics for interlayer of third class in Q oilfield

对Q油田已钻300多口井的精细对比研究表明，3种类型地震波形特征和夹层发育程度吻合较好。同时发现，地震波形偏移和振幅突变处一般为夹层发育的起始点，稳定地震复波对应夹层稳定发育区。

2.3 应用效果

上述地震波形特征识别夹层方法有效指导了Q油田后续约100口井的顺利实施。其中，G40H井和G9H井较为典型，地震波形出现明显偏移、复波现象，钻前认为发育夹层(图7)，因此随钻中果断调整了井眼轨迹，保障了2口井的顺利实施，尽可能多地争取了优质储层钻遇率。

利用3种类型夹层地震波形特征在地震波形剖面上对Q油田X砂体夹层分布进行了定性解释与预测(地震波形特征的变化点仅能代表夹层发育的起始点，无法精确描述)，定性预测结果与实际井夹层分布情况吻合良好(图8)。

图7 Q油田新井实钻情况与地震波形吻合效果Fig.7 Effect of anastom osis between actual drilling condition of new wells and seism ic waveform in Q oilfield

图8 Q油田X砂体夹层定性预测结果(a)与实际分布情况(b)的对比Fig.8 Interlayer qualitative forecast(a)and actual distribution law(b)of X sandbody in Q oilfield

3 结束语

将夹层按地震反射波频率段分为3种类型，分别总结了利用地震波形特征识别夹层的方法，即第1类夹层通过地震波形偏移、地震复波、地震振幅变化识别，第2类夹层通过明显地震反射轴识别，第3类夹层通过分析夹层的有效地震反射贡献量识别；同时发现，地震波形偏移和振幅突变处一般为夹层发育的起始点，稳定地震复波对应夹层稳定发育区。利用地震波形特征识别复杂河流相储层内夹层的方法有效指导了Q油田后续井的钻探及X砂体夹层分布的预测，均取得了较好的效果。

［1］邓林.地震波形结构的树描述及其应用［J］.石油物探，1989，28(3)：112-121.Deng Lin.Tree representation of seismic waveform construction and its application［J］.Geophysical Prospecting for Petroleum，1989，28(3)：112-121.

［2］刘文岭，李刚，夏海英.地震波形特征分析定量描述方法［J］.大庆石油地质与开发，1999，18(2)：44-46.Liu Wenling，Li Gang，Xia Haiying.Quantitative description method for characteristic analysis of seismic waveform［J］.Petroleum Geology ＆ Oilfield Development in Daqing，1999，18(2)：44-46.

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