垦东地区河流相薄互层储层定量描述方法

张云涛，张学芳，潘中华

(中国石化胜利油田分公司物探研究院，山东 东营 257000)

垦东地区河流相薄互层储层定量描述方法

张云涛，张学芳，潘中华

(中国石化胜利油田分公司物探研究院，山东 东营 257000)

垦东地区新近系河流相储层纵向上表现为薄互层，多数砂体厚度小于1/8λ且多层叠置，在地震上一个反射相位是一套砂泥岩薄互层的综合反映，利用常规地震属性分析方法无法描述单层砂体。通过构建薄互层楔状模型，明确了薄互层地震调谐规律，建立了薄互层地震响应与地层参数之间的关系，并以之为指导，提出了薄互层地层毛厚度与砂地比的计算方法，间接描述一套薄互层地层中砂岩等效净厚度，实现了薄互层的间接定量描述。

调谐规律 定量描述 等效净厚度 薄互层

垦东地区主要含油层系为新近系，拥有90%以上的已探明储量，主要油藏类型为河流相河道砂体岩性油藏。该类油藏没有统一的油水边界，单砂体独立成藏，因此勘探的关键是精细描述砂体的边界、厚度及判识砂体含油性。垦东地区构造上处于南部青坨子凸起与北部黄河口凹陷之间的过渡带，从河流沉积体系上，处于南部高梯度辫状河体系到北部低梯度曲流河体系之间的过渡相带，储盖组合上表现为砂泥岩薄互层的特征。目前储层地震预测，主要利用Widess楔状模型的时间-振幅解释图版，可以较好地解决储层厚度介于1/8～3/8λ之间的薄层定量描述，而储层厚度小于1/8λ的薄互层研究相对较少。通过构建合理的薄互层模型，研究薄互层的调谐规律，以此为依据，提出了薄互层净厚度量化描述方法，取得了良好的应用效果。

1 地质概况

1.1储盖组合特征

河流沉积体系大致可分为三种典型的沉积相，即辫状河、曲流河、网状河。实际研究中发现，某些特定的环境下河流沉积并不完全属于这三种沉积相，垦东地区馆上段，其岩性组合既不同于辫状河，又无明显的河道沉积，结合区域构造位置及地形特征分析，认为其应属于辫状河与曲流河之间的过渡相(图1)。

图1 河流沉积体系层序地层模式

由于其沉积相带的特殊性，该区纵向上的储盖组合模式既不同于厚层砂体广泛发育的辫状河，又不同于厚层泥岩夹薄层砂岩的曲流河。钻井统计表明，该区储层厚度集中在2～5 m之间，表现为厚层泥岩夹砂泥岩薄互层的组合模式。钻井揭示该区馆陶组平均速度约为2 200 m/s，地震资料主频约为40 Hz，根据Widess薄层调谐理论，地震资料λ/4的最佳分辨厚度为10 m左右，而本区砂体单层厚度绝大多数小于地震资料λ/8即5 m的极限分辨能力。在这种地质条件下，地震上的一个反射相位所反映的不是单一砂体的反射，而是一套砂泥岩薄互层的综合反映，因此基于薄层调谐理论的砂体描述方法均不再适用。

1.2速度特征分析

速度是地震勘探的基本参数之一，贯穿于地震的采集、处理和解释全过程，速度特征分析是储层预测及油藏描述工作的基础。只有建立了较准确的速度关系，才能尽可能的还原地震资料所反映的真实地质情况。

新近系地层埋藏浅、埋藏时间短，河流相砂岩储层压实、胶结作用极差，由于颗粒间不胶结，造成砂岩储层速度、密度较低。通过大量井的声波测井数据分析，得到新近系馆陶组、明化镇组砂泥岩速度关系总体表现为：泥岩为高速度、高密度，砂岩储层为低速度、低密度的特征(图2)。

图2 新近系不同岩性速度及密度统计

由速度特征分析可知，新近系砂岩储层为低阻抗，泥岩为高阻抗，因此在正极性常规地震剖面上储层顶面对应波谷反射。基于此认识对研究区新近系主要探井进行精细合成记录标定，得到新近系较准确的速度场，为后续的储层预测描述建立了可靠的基础。

2 薄互层定量描述

2.1模型正演分析

根据上述储盖组合特征及岩性速度特征，构建了符合该区实际地质情况的薄互层楔状模型，通过改变薄互层的厚度、砂地比(N/G)研究薄互层调谐规律。薄互层楔状体毛厚度(H)从0 m连续变化到100 m，砂泥岩薄互层单层厚度为1 m到3 m不等，砂岩速度取2 200 m/s，泥岩速度取2 500 m/s，建立不同砂地比的楔状模型，参考实际地震资料主频，取频率35 Hz的Ricker子波正演各地质模型对应的地震剖面(图3)，并分析各正演剖面的频谱特征(图4)，寻找薄互层的调谐规律，指导薄互层的储层描述。

图3 薄互层楔状模型及正演剖面(35 Hz Ricker子波)

图4 薄互层顶面反射振幅谱

由正演模拟可见，当薄互层单层厚度不大(小于λ/16)、分布比较均匀时，薄互层的毛厚度(H)与砂地比(N/G)是影响薄互层地震响应的主要因素，且薄互层的地震响应仍然满足Widess薄层调谐规律：当薄互层毛厚度等于地震波长的1/4时，反射调谐，此时反射振幅最强，且调谐振幅值与砂地比(N/G)有关[1-3]。进一步统计调谐振幅值与砂地比之间的关系，调谐振幅A与砂地比(N/G)满足下列线性相关关系(图5)：

A=5 016.3(N/G)+6 807.1

(1)

图5 调谐振幅与砂地比关系

进一步研究式(1)中常数项与模型之间的关系，改变模型中的砂泥岩速度，发现其中常数项的值与砂泥岩速度有关，当砂岩速度取2 300 m/s，泥岩速度取2 500 m/s时，上式变为：

A=5 016.8(N/G)+3 309.4

(2)

可见振幅-砂地比曲线中斜率项为固定值，考虑模型误差及谱分解误差，斜率项近似取固定值5 000，截距项是受砂泥岩速度关系决定的变量，应用中应根据不同工区的速度关系确定。由此薄互层反射调谐振幅与砂地比关系可确定为：

A=5 000(N/G)+C

(3)

其中A为薄互层反射调谐振幅，N/G为砂地比即砂岩百分含量，C是由砂泥岩速度关系确定的常数。实际应用中根据实际地震资料和井数据标定确定常数C。

对于薄互层的地震响应，除单层厚度、砂地比外，还受单层砂岩分布方式的影响。黄文锋等通过建立分布方式不同的薄互层模型，系统研究了薄互层分布方式对地震响应的影响，指出在薄互层单层厚度不大于λ/16时，分布方式对反射振幅的影响极小，在误差允许的范围内可以忽略不计[2]。因此，在薄互层的条件下，可以利用式(3)近似估算砂岩等效净厚度。

2.2储层定量描述

2.2.1 储层平面预测

由正演模型分析可知，薄互层条件下地震反射不能反映单层砂体的信息，但形成的地震反射强弱仍然能够反映一套薄互层地层中砂岩的发育程度，因此调谐振幅可以反映平面上的储层发育程度。

2.2.2 储层净厚度计算

由于薄互层情况下地震反射与砂体并不对应，而是一套薄互层的综合反映，因此地震上无法实现单一砂体的量化描述，但可以根据薄互层调谐规律求取一段薄互层地层中的砂岩累加净厚度。由正演模型分析可见，薄互层地层仍然满足薄层调谐规律，当毛厚度为λ/4时达到调谐，此时可由调谐频率和储层厚度求取薄互层毛厚度：

(4)

其中v为砂体速度，F为调谐频率，H为薄互层毛厚度。结合式(3)即可求取薄互层中砂岩储层的等效净厚度h：

(5)

其中速度v可根据区域测井资料确定，A、F可由地震资料分频处理得到，常数C通过已知井数据与分频数据综合标定确定。

3 应用效果分析

应用以上方法，对垦东南部地区馆上段进行了储层发育区描述、储层厚度计算及储层含油性判识，取得了良好的应用效果。

通过合成记录标定确定目的层在地震上的反射层位，并在区域内追踪解释目的层，在频率域提取目的层调谐振幅属性，在实钻井的控制下确定储层发育的调谐振幅门槛值，对调谐振幅进行门槛值镂空，表征平面上的储层发育范围(图6)。利用S变换分频数据[4-5]，提取目的层调谐振幅、调谐频率，根据实钻井标定确定该区砂岩速度，根据式(5)计算储层发育区内的储层等效厚度(图7)。

图6 垦东南部馆上段2砂组储层平面预测图(调谐振幅属性)

图7 垦东南部馆上段2砂组砂岩等效厚度图

由于该区处于辫状河向曲流河过渡相带，河道交叉、分叉频繁，无完整的河道形态，但砂体整体呈近南北向条带状展布，与河流方向一致。以上描述结果与地质认识及实钻井的情况吻合程度较高，储层平面预测钻井吻合率达到85%以上，厚度计算误差小于10%，证明该套针对薄互层的储层预测描述方法行之有效。

4 结论

(1)通过构建薄互层楔状模型，明确了薄互层地层调谐规律，利用调谐振幅预测储层展布、调谐频率与调谐振幅预测储层净厚度取得了良好的应用效果，对解决薄互层地震识别难的问题有一定的推广借鉴意义。

(2)该套方法不仅可以描述河道砂体，而且对于三角洲、滩坝、浊积岩等沉积体系的储层描述精度均具有一定的提高，可以有效提高复杂储层的描述精度，为油田勘探开发部署提供更好的依据。

[1] 李国发，岳英，熊金良，等.基于三维模型的薄互层振幅属性实验研究[J].石油地球物理勘探，2011,46(1):115-120.

[2] 黄文锋，姚逢昌，李宏兵.薄互层调谐规律研究与净厚度估算[J].石油地球物理勘探，2012，47(4):584-591.

[3] 卢异，吴雪松，石倩茹，等.薄互层地震响应及分频技术的适用性分析[J].天然气地球科学，2010，21(4):660-665.

[4] 高静怀，陈文超，李幼铭，等.广义S变换与薄互层地震响应分析[J].地球物理学报，2003，46(4):526-532.

[5] 刁瑞，李振春，韩文功，等.基于广义S变换的吸收衰减分析技术在油气识别中的应用[J].石油物探，2011，50(3):260-265.

(编辑 韩 枫)

Quantitative description method of fluvial thin interbed layers in Kendong area

Zhang Yuntao,Zhang Xuefang,Pan Zhonghua

(GeophysicalResearchInstituteofShengliOilfieldCompany,SINOPEC,Dongying257000,China)

The thin interbed layers are deposited in Neogene fluvial reservoir in Kendong area longitudinally,with layers thickness less than 1/8 lambda,which can not be characterized by the currently seismic attribute analysis methods,for one seismic phase may be caused by the comprehensive reflection of a set of thin interbed sandstone and mudstone.Based on constructing the thin interbed layers model,clearing the seismic tuning rules of thin interbed layers and establishing the relationship between the seismic reflection of thin interbed layers and its formation parameters,the calculation methods of the visual sandstone thickness and sandstone shale ratio were presented,to describe the equivalent net thickness of sandstone in a set of interbed layers indirectly,and realize the indirect and quantitative seismic description of the interbed layers.

tuning rule; quantitative description; equivalent net thickness; thin interbed layers

P631.4

A

10.16181/j.cnki.fzyqc.2015.01.008

2014-05-27；改回日期2014-07-18。

收稿日期：张云涛(1982—)，工程师，从事地震资料综合解释及油气藏综合研究工作。电话：0546-8771396，E-mail：zhangyuntao.slyt@sinopec.com。