松辽盆地葡南油田西缘薄砂体储层地震预测

尹兵祥， 邱长星， 刘洪涛

(1.中国石油大学(华东) 地球科学与技术学院,青岛 266580；2.大庆油田有限公司 第七采油厂,大庆 163517)



松辽盆地葡南油田西缘薄砂体储层地震预测

尹兵祥1， 邱长星1， 刘洪涛2

(1.中国石油大学(华东) 地球科学与技术学院,青岛 266580；2.大庆油田有限公司 第七采油厂,大庆 163517)

葡南油田开发层属姚一段葡萄花油层，储层为三角洲前缘亚相的水下分流河道砂体、席状砂沉积和湖相滨湖砂沉积，砂体储层窄小，横向变化快，连续性差，地震预测是必不可少的方法。通过建立精细地质模型，进行多井约束波阻抗反演，采用多属性储层预测技术，结合测井解释结果，对葡南油田西部边缘葡331-1区块的储层横向分布进行了预测，预测结果符合砂体分布特征，井点符合率高，对于认识该区油气分布规律和开发井位部署提供了直接的技术支持，对相邻地区的勘探开发具有参考意义。

葡南油田； 葡萄花油层； 薄砂体储层； 地震预测

0 引言

由于地震资料在横向上具有较强的连续性，且地震资料中包含着丰富的储层物性信息，相比之下，钻井、测井资料则因为横向稀疏而在井间对比和预测中不具有优势，因此地震技术在储层预测中发挥着重要的作用[1-6]。作为储层预测的核心技术之一的井约束波阻抗地震反演基于构造地质模型，以井点阻抗为约束条件，从地震波数据求取地层波速或波阻抗数据，进而根据层间或是层内波速和/或波阻抗差异进行不同岩性的区分[5-10]。将反演阻抗和波速甚至其他类型的数据体类比于地震属性，将其与原始地震数据的属性类型共同进行储层预测，可以进一步提高储层地震预测的效果，更准确地描述储层分布状态和油藏储量规模[10-12]。

1 研究区概况

葡南油田在构造上位于松辽盆地大庆长垣南部的葡萄花构造北部，主要开发目的层为下白垩统姚家组一段葡一组油层组，该层组为一套典型的砂泥岩薄互层，厚度约45 m～55 m，自上而下分为11个小层，储层为三角洲前缘亚相的水下分流河道砂体、席状砂沉积和湖相滨湖砂沉积，单层最大厚度在1 m～2 m之间。图1为葡154-28井的单井综合图，葡I油层组厚度为55.4 m，其中砂岩厚度为11.7 m，共7层，单层最大2.8 m。砂体横向变化快，规律性差，整个层组则表现为叠合连片的状态[13]。葡331-1区块位于葡南油田西缘，已于2011年提交控制储量，面积为7.3 km2，控制储量58×104t，表现出一定的资源潜力。构造位置相对较低的葡148-16井PI1、PI3、PI4号层为水层，PI5-PI10号层为高含水低产工业油层，呈现明显的上水下油情况，表明该区油水关系较为复杂。同时该区储层横向变化快，连续性差，单纯依靠井间对比难以满足储层预测的需要，必须借助于地震数据开展储层预测工作[14-16]。

图2 葡331-1区块东西向典型地震剖面

图1 葡158-28单井综合图

图2为研究区内一条东西向地震剖面及目的层构造解释，显示构造趋势为东高西低，发育有若干正断层，最大落差超过一个地震子波周期，不同断层的组合将目的层切割成地垒、地堑、断阶等断块，局部也具有微幅度构造的显示，为油气聚集提供了不同的场所和条件。图3为研究区葡I油层组顶面构造图，显示总体构造形态为东南高、西北低，被若干条断层切割。最显著的构造高点在研究区东南角，界面海拔深度小于900 m；在东部南北向大断层以西的断层上升盘有两个断块高点，具有形成油气藏的构造条件，是现有井网外扩的有利位置。

2 井约束波阻抗反演

2.1 波阻抗反演的基本原理

井约束地震反演采用地震资料构造解释成果建立地质模型，通过合成地震记录实现层位的准确标定，根据相邻地震道之间的相关性质，利用神经网络方法自适应地外推地震子波[3]，井旁道以测井资料为约束条件，实现阻抗等数据的计算，并在直接反演的中频相对阻抗数据的基础上，补充测井数据所包含的低频和高频信息，拓展阻抗数据体的频宽，以便提高分辨率并得出岩层绝对波阻抗。由于砂体储层一般比围/泥岩阻抗值大，因此有利于岩性识别，地震反演已经成为储层预测的重要技术[8-9]。图4为测井约束地震反演的具体流程。

图3 葡331-1区块葡I油层组顶面构造图

图4 测井约束地震反演方法流程

波阻抗反演的原理为：给定多层地质模型中各层的波速、密度、厚度等参数分别为：

v(i)，ρ(i)，d(i)，i=1,2,3,…,N

各层中地震波垂直传播的时间为τ(i)=2d(i)/v(i)，目的层界面的反射时间为其上各层内时间的累加即

(1)

由此可以将地震记录描述为

i=1,2,3,…,M

(2)

其中：s(i)为实际地震信号；r为地层界面的反射系数；w为地震子波；M为样点总个数；i为地震记录内的样点序号。式(2)的矩阵表示形式为式(3)。

S=W·R

(3)

式中：S=(s(1)s(2)…s(m))T；

R=(r(1)r(2)…r(n))T；

W为M×N阶子波矩阵：

(4)

地层反射系数与其对数波阻抗的关系用矩阵表示为式(5)。

R=D·L

(5)

其中：R=[r(1)r(2) …r(N)]T；

L=[l(1)l(2) …l(N)]T；

D为N行，N+1列的系数矩阵；l(i)为地层模型中各层波阻抗的对数值，将式(5)带入式(3)得式(6)。

S=WDL

(6)

设实际测量的地震记录为：T=[t(1)t(2)…t(M)]T，模型道S与实际地震道T之间的差为E=T-S，而误差能量可以表示为式(7)。

J=ETE=(T-WDL)T(T-WDL)

(7)

这样目标函数J使待求波阻抗与实际地震观测资料发生直接联系，使J达到最小的物理含义是：寻求一个最佳的地质模型，使由此模型计算的合成地震数据与实际观测资料的误差能量最小。

式(7)的最小平方解为式(8)。

L=(DTWTWD)-1DTWTT

(8)

由于式(8)无法引入约束条件，所以实际地震记录中的噪音会严重地影响反演结果，可以考虑用共轭梯度法求解来避免此问题[5]，该方法的主要优点是①算法精确、稳定；②不需做矩阵反演计算，避免了大矩阵处理中的病态问题；③具有比较强的抗干扰能力；④求解过程中能容易地执行约束条件。因此井约束波阻抗反演通常采用该方法，通过多次迭代和修改参数、逐次逼近地层模型来求取地层的波阻抗[6-7]。

2.2 地震子波估算

地震子波估算是反演的关键步骤之一，合理的子波是高精度反演的前提[9]。获取子波的方式一般有标准理论子波、统计估算子波和地震提取子波等三种。从地震资料中提取的子波与地震数据匹配良好，可以很好地实现合成记录与井旁道的相关性。本次反演在各井提取到的子波都非常接近于主频为50 Hz的Ricker子波，因此直接采用了50 Hz的Ricker子波。

2.3 地层框架模型的建立

建立地层框架模型就是定义各地层界面及断层面之间的相互关系，构建地层空间格架，为将测井曲线数据通过内插外推形成三维数据体提供约束和控制，使其横向内插外推沿层进行，而不是以等深为原则，这样得到的测井曲线类型的数据体才更合理。同时该框架模型也对地震数据的反演计算具有模型控制作用。本次解释的目的层顶、层底反射的时间厚度约为30 ms～40 ms，只有两个界面，为保证目的层反演的效果，将顶界面、底界面分别向上和向下推移10 ms，分别形成另外的两个层用作模型的顶、底界面。

2.4 高低频分量补充

相对于地震反演计算直接得到的阻抗数据，井点的测井曲线计算的阻抗数据具有显著的分辨率优势，而且其垂向的缓慢变化趋势也是相对清楚的，从各井的钻井阻抗内插外推得到的测井阻抗数据体，也同样具有很宽的频带范围和很高的垂向分辨率[11]。

地震反演阻抗数据的高低频分量补充就是将其与测井阻抗数据体按道进行合并，将地震数据缺失的低频和高频成分从测井阻抗数据体中提取合并到地震反演阻抗数据体中来[5,9]。根据原始地震资料及直接反演阻抗的频谱范围，确定低频补偿的阈值为20 Hz，高频补偿的频段确定为90 Hz ～220 Hz，高、低频率补偿后就得到能反映地层波阻抗的数据体。

2.5 三维地震反演效果分析

反演效果主要从以下几个方面分析：①阻抗数据的纵横向分布变化是否符合地质规律；②井旁道与钻井数据之间的吻合程度；③阻抗数据比原始地震数据的分辨率要有明显的提高[9]。由于反演过程中的多个环节都加强了质量控制，保证了反演阻抗数据具有较高的分辨率，能够较好地反映目的层岩性变化特征。从图5可以看出，目的层相对于上、下地层是一套高阻抗的地层，这与实际地质情况是符合的。

3 砂岩储层地震预测

3.1 多属性储层地震预测

储层地震预测以地震资料为主，综合地质、测井、试井等多种资料分析研究油气储层的空间分布、岩性物性、流体性质等油气藏特征[10]。为此需要分析待预测的地质目标数据与各种地震属性之间的相关关系，不仅从原始地震数据提取属性，而且从反演成果数据提取属性，几种典型属性如图6所示，由于地震资料是多种地质因素的综合效应，单个属性难以有效反应储层分布。

图7为多属性储层地震预测的技术思路，首先是将井点的储层厚度数据与多种地震(包括反演阻抗)属性进行相关分析，确定建立预测模型所需的属性类型，选取的原则首先是相关系数的大小，其次是选取的属性应该相互之间不相关，属性的数量不宜太多，此次预测选择了3种不同的属性，根据所选择的属性类型，采用最小二乘法确定预测模型各属性的系数，得到本次储层预测的模型关系为：储层厚度=1.82+0.316×10-6×阻抗+0.418×10-4×均方根振幅-0.264×能量半衰时，这样就可以根据该模型做预测了，但是初次预测结果在井点的预测值与真实值难免存在误差，将各井点的偏差分别求出，进行网格化对应到各个地震道点，然后将该偏差从初步预测数据中对应相减，得到最后的预测结果。除上述根据属性回归模型的预测方法外，还可以采用地质统计学和协克里金的方法进行预测。由于地震数据的最小有效单元为一个同相轴，厚度更小的薄层预测可信度降低，因此这里最多只能做到层组的预测。

3.2 储层厚度预测结果

采用前述储层地震预测技术，我们对葡331-1区块的砂岩厚度进行了预测。图8为整个葡I油层组的储层厚度预测，按照0.3 m误差为限，井点符合率大于80 %。从中可以看出，研究区葡I油层组储层厚度在0 m～9 m之间，分布比较零散，符合该区单个砂体储层面积小、厚度薄的特征，在多层砂体叠合的情况下，仍然难有明显的分布规律性，而是呈现出众多小的厚度中心。尽管砂体厚度不大，但是由于该区域油气地质条件好，油源充分，在构造条件的配合下，砂体成藏几率非常大，加上埋藏深度只有1 000 m 左右，即使比较小的含油砂体也是具有开发价值的。

图5 反演阻抗数据体的剖面显示

图6 典型属性示例

图7 多属性储层预测技术示意图

表1 葡331-1区块潜力区有利目标评价

3.3 有利目标优选

综合构造、储层、油气显示等因素，在葡南油田西缘区块开发井网以外的潜力区，筛选了3个局部的有利目标区(如图8中点线区域所示)，评价的相关参数及评价结果列于表1，同时给出了葡I油层及分层组预测的储层厚度数据。

图8 葡331-1区块储层地震预测

4 结论

针对砂岩储层与泥岩在地震反射波属性及波阻抗等方面的差异，通过三维地震资料和钻井、测井资料在模型框架下的有机结合，利用井约束波阻抗反演和多属性分析技术预测了目的层的薄互层砂岩的横向分布，深化了对油藏特征和规律的认识，有助于增储潜力区块优选和油藏地质评价。地震反演效果与软件的方法技术和资料的品质好坏有着极为重要的关系，也受井位数量及分布情况等因素的影响。实践中应根据研究区的地质特征及具体资料情况，选择合适的反演方法及流程和参数，在单一阻抗数据预测效果不佳的情况下，可以考虑综合波速、密度等多种数据类型进行综合预测。

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Seismic prediction of thin sand body reservoir in west margin of Punan oilfield in Songliao basin

YIN Bing-xiang1,QIU Chang-xing1,LIU Hong-tao2

(1.School of geosciences, China University of Petroleum, Qingdao 266580,China;2.Daqing Oil Field Co., Ltd. No.7 Oil Extraction Factory, Daqing,163517,China)

In Punan oilfield, the development layer is Putaohua reservoir of the first member of Yaojia formation, the reservoir include sub-channel branch sand, sheet sand, and offshore sand, which are formed in Delta front sub-face.The reservoir drastic variation laterally results in poor continuity. So that, seismic technique is indispensable in reservoir prediction. In the reservoir prediction of Pu331-1 Block which located at the west margin of Punan oilfield, multiple technique or data are integrated together such as the establishment of fine geological model, well constrained impedance inversion, multiple seismic attribute analysis and logging interpretation result. The predicted reservoir distribution meets the state in this area and fit the data at well site. The study provides data for distribution of oil and gas directly, which is used to locating exploitation well. The technique is also helpful to exploration and exploitation of petroleum in adjacent area.

Punan oilfield; Putaohua oil formation; thin sand reservoir; seismic prediction

2014-08-29 改回日期：2015-03-18

国家重大科学工程建设项目计划(2011ZX05009-002-3)

尹兵祥(1970-)，男，博士，副教授，从事储层地震预测和综合地球物理教学与研究工作,E-mail：Yinbx@upc.edu.cn。

1001-1749(2015)04-0494-08

P 631.4

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2015.04.13