时频分析技术识别泌阳凹陷毕店地区河道砂体

杨道庆，张永华，罗家群，赵雨晴，李恒权

(中石化河南油田分公司，河南 郑州 450000)

引 言

毕店地区位于泌阳凹陷西部古城鼻状构造的东南倾没端，东北方向为张厂向斜区，东南方向为凹陷生油中心，具有优越的油源条件。该区具有多物源、多沉积体系的特点。来自西北方向的古城曲流河三角洲砂体和来自南部的双河—平氏扇三角洲砂体在此交汇，形成湖泊背景下的曲流河三角洲、扇三角洲沉积体系以及与其伴生的重力流沉积体系[1]，为油气富集提供了有效储集空间。同时，该区地层由东南向西北方向抬升，处于油气运移的主线上，断层与构造、砂体配置形成一系列断鼻、岩性及断层－岩性圈闭，为油气聚集提供了良好的圈闭条件。

该区自20世纪70年代投入勘探，由于二维地震资料品质差，早期部署的B6井仅见油气显示。随后部署的B44、B55、B58、B65、B77 等井也未取得突破[2－3]。2008年通过对重新采集处理后的高精度三维地震资料进行精细地震地质综合解释，发现了一批断鼻、断块圈闭，在B65断块高部位部署的B359井获得工业油流。为了进一步扩大勘探成果，在该区寻找岩性油气藏，2013年针对三角洲前缘水下分流河道砂体厚度不稳定、且整体偏薄的问题，运用钻井、地震及试油试采相关分析化验资料，采用了识别薄储层的时频分析技术，通过对不同频率切片进行连续分析，有效识别了水下分流河道砂体，准确刻画砂体边界，很好地解决了H32段三角洲前缘水下分流河道砂体的识别问题，在该区相继部署的B398、B404、D5、D8等井均获得日产20 t/d以上的工业油流，取得了良好勘探效果。

1 河道砂体描述

利用时频分析技术基本原理[4－7]，采用快速傅里叶变换，将时间域地震记录变换为频率域的能谱记录，对毕店地区的河道砂体进行预测工作。

毕店地区为多物源交汇区，存在水下分流河道、远砂坝、前缘席状砂等微相。岩性油气藏受原始沉积环境和后期多次成岩作用控制，河道砂体及其砂泥岩薄互层非均质性较强，沉积相带变化快。已钻井揭示油层以中、薄层为主，油层厚度为1.6～11.5 m，具有典型的“泥包砂”结构，砂体薄，变化较快。

针对该区河道砂体识别难点，开展了以时频分析技术为核心的岩性圈闭描述工作。通过精细合成记录标定及模型正演，确定砂体对应的位置，明确砂体对应的地震响应特征[8－9]，利用时频分析技术将地震数据逐道变换到时间—频率域，计算地震道上每一样点的振幅谱和相位谱，通过组合将振幅谱变成同一频率的成分，得到分频数据体。利用地层切片或沿层属性描述砂体(图1)。

图1 识别目的层砂体的分频解释流程

1.1 正演模拟确定砂体地震响应特征

为研究油层的地震响应特征，以钻井、测井和VSP资料为依据，利用单道合成地震记录研究油层对波形变化的影响。通过单道合成地震记录分析能把深度域指示油气显示层的钻井资料与时间域的地震剖面建立映射关系，将时间域地震剖面上的地震反射波组赋予地层含义。为了做好单道地震合成记录，首先对目的层段地震资料进行频谱分析，确定地震资料的主频，选择主频为25 Hz的子波制作合成地震记录，使合成地震道与井旁道反射波振幅、波形、相位等特征基本一致。从合成记录(图2)可以发现B398井的E2h3Ⅱ5小层砂体底界面对应负反射与正反射系数转换处，河道砂体顶对应波峰。

图2 毕店地区B398井合成记录

为了进一步确定砂体地震响应特征，利用地震正演模拟建立储层与地震响应对应关系，为河道预测提供理论依据。根据毕店地区B208、B398、B388井的声波测井资料与E2h32目的层段解释层位，构建了E2h32段地层的地震模型。通过正演可知，B398井钻遇7 m的砂层，在正演剖面上处在波峰过渡带，砂体反射界面很难与围岩反射界面区分开，两者互相影响，砂体与围岩叠置形成连续同向轴，但振幅、相位、频率发生了变化。

1.2 地震资料精细解释落实构造特征

地震资料精细解释是河道砂体预测的基础，只有层位解释合理，才能保证砂体的等时性，沿层提取的属性才能反应目标地质体的变化。毕店地区构造相对简单，但构造背景变化对岩性油藏赋存具有一定的控制作用[10]。因此，层位的精细解释及构造精细描述尤为重要。在利用三维可视化及相干体分析技术完成T51、T52层位解释后，为了更精细反映构造细节，利用地震速度谱与测井速度建立三维速度场进行变速成图[11、12]，编制的构造图与已钻井的分层误差在3 m以内。

1.3 分频处理提高储层识别能力

为了充分利用三维地震资料描述毕店地区三角洲前缘水下分流河道砂体的空间分布，采用分频处理技术对三维地震资料通过离散傅里叶变换，将地震数据从时间域转换到频率域[13－15]。利用薄砂体产生谐振现象的特性，在频率域中某一反射波反射特征能反映薄砂层厚度，以此来识别河道砂体。图3是通过离散傅里叶变换得到的频率域全频数据体剖面，通层位标定B398井油层在地震剖面878 ms处，对该油层砂体在地震剖面不同频率体能量特征进行分析，发现频率道集剖面20 Hz的能量体对油层反应最敏感，调谐能量最强(图3箭头处)。因此确定用20 Hz分频能量体来研究砂体分布。

图3 全频体频率域剖面

1.4 地层切片刻画砂体

因为地层切片是在等时地震反射同相轴之间等比内插生成的系列切片，它考虑了沉积速率随平面位置的变化，很好地解决了常规时间切片的穿时问题[16]。通过对地层体切片连续动态观察，分析属性异常与可能存在砂体的对应关系，识别水下分流河道砂体的平面展布。

在确定了20Hz的分频数据体能较好的反映该区储层后，利用分频处理技术对常规三维数据体进行分频处理，以20 Hz的分频数据体为基础，利用地层切片技术刻画河道砂体。

2 应用效果

在识别水下分流河道砂体的过程中，以三维地震数据体及钻井资料为基础，通过联井小层细分对比及精细层位标定，明确砂体对应的地震响应特征，确定砂体在地震剖面对应的位置。对时间域20 Hz的分频数据体的目的层进行精细解释，利用地层体切片技术来连续提取和动态解释砂体可能存在的变化，通过地层体切片的制作，刻画了该区砂体的大致展布特征。

图4为20 Hz分频体均方根振幅切片，图5为过实钻井B208、B388、B398井油藏剖面。已钻的B208、B388、B398等井的砂岩厚度值及均方根振幅值具有较好的相关性，二者呈线性关系，E2h3Ⅱ5小层含油砂体厚度偏厚的地方对应的均方根振幅值相对较大，而该小层砂体变薄甚至变干尖灭的地方对应均方根振幅值变小。均方根振幅属性很好地反映了河道砂体的边界。

图4 20Hz分频体均方根振幅切片

依据毕店地区河道砂体预测结果，可探寻出早期部署的B208、B388井失利原因。B208井钻探失利是因为处在河道砂体的西边界，实钻证实在E2h3Ⅱ5小层厚度为1.0 m，试油为干层。B388井钻探失利是因为处在河道砂体的东边界，实钻揭示在E2h3Ⅱ5小层厚度为0.8 m，解释为干层，均因储层物性变差而失利。而钻探的B398井位于河道砂体的主体部位，在E2h3Ⅱ5小层厚度为6.2 m，试油获得日产油24.21 t/d。

依据预测，河道砂体部署的D5、D8、D404井均钻遇油层，取得了良好的勘探效果。其中D5井在E2h3Ⅱ5小层1175.4～1185.2 m井段日产油为20.8 t/d。D8井在E2h3Ⅱ5小层1263.6～1273.4 m井段，最高日产油为22.6 t/d。B404井在E2h3Ⅱ5小层1235.8～1238 m井段日产油为22.3 t/d。

图5 毕店地区过B208—B398—B388井油藏剖面

3 结论

(1)利用钻井及测井资料进行地震正演模拟，建立砂体与地震响应对应关系，可为河道砂体预测提供理论依据。

(2)地震资料精细解释是河道砂体预测的基础，只有层位解释合理，才能保证地层切片的等时性，沿层提取的属性才能反映目标地质体的变化。

(3)为了有针对性地做好分频处理工作，应分析含油砂层的最佳调谐频率，针对分析结果做分频处理工作。

(4)利用地层体切片及属性分析技术连续观察分频调谐体振幅的变化，有利于发现与识别水下分流河道砂体。

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