岩性地貌体预测湖底扇储层方法及其在赛汉塔拉凹陷赛东洼槽的应用

刘力辉, 王 力, 杨 忠

(成都晶石石油科技有限公司，成都 610041)

岩性地貌体预测湖底扇储层方法及其在赛汉塔拉凹陷赛东洼槽的应用

刘力辉, 王 力, 杨 忠

(成都晶石石油科技有限公司，成都 610041)

针对块状、复杂岩性区地震储层预测的难题，提出岩性地貌体概念。它是沉积体的岩性和形态特征的综合体，也是沉积体和纵横向反射结构特征对应关系的综合体，它的类型由地质体的沉积相、岩性、成层性和地震纵横向反射结构综合划分。该方法试图综合利用地震相、地震地貌及反演等多种信息，采用双域双面沉积体边界解释技术，降低复杂岩性预测时的多解性。提供岩性地貌体方法的关键技术及工作流程，并针对岩性复杂的湖底扇沉积进行了应用。研究中优选岩性地貌表征属性，并在平面-剖面相互约束下完成岩性地貌体解释。这套基于岩性地貌体的相控储层预测技术，对于块状、横向变化快、岩性复杂的湖底扇储层预测效果明显。

岩性地貌体；双域双面解释；湖底扇; 相控预测

曾洪流将地震沉积学定义为通过地震岩性学、地震地貌学的综合分析，研究岩性、沉积成因、沉积体系和盆地充填历史的学科[1]。近年来，地震沉积学在沉积研究中得到了广泛的应用，地层切片技术已成为地震地貌研究的主要技术手段[2]，对于其制作、解释和应用条件都有了广泛的探讨。对于地震岩性学，从狭义上讲，曾洪流认为其应致力于将地震数据体转化为测井岩性数据体，配合地震地貌进行地震沉积研究，其关键技术是-90°相位化技术[3]。笔者也探索了利用叠前AVO属性[4]及叠前有色反演的弹性阻抗[5]作为地震岩性体来配合地震地貌表征，充实了复杂岩性地区的地震岩性学研究。但目前地震岩性学的研究内涵和关键技术仍处于探索阶段，缺乏统一的概念和标准化研究流程，需要进一步发展。

从广义上讲，地震岩性学就是研究如何用地震资料预测岩性的学科，分为地质和地球物理两大类方法。在地质类方法中，一般都是借助沉积相预测岩性，如地震地层学通过地震相转沉积相预测岩性，地震沉积学通过地震地貌分析沉积相预测岩性；地球物理方法是通过反演弹性参数和岩石物理分析预测岩性。这些方法在实际应用中都存在局限性：(1)地震相分析主要通过时间域反射的外形和结构来分析沉积相预测岩性，是一种相面法；然而外形和结构难以量化表征，地震相与沉积相的对应关系难以井震标定。(2)地震沉积学强调在相对地质年代域中，用地震地貌对沉积相成像来预测岩性，实际上是利用了振幅和外形2个参数；然而振幅反映岩性的能力有限，只在薄层和简单岩性区有效。(3)叠后地震反演得到的阻抗可以认为是地震振幅的升级应用，经岩石物理标定，可以得到储层岩性和厚度信息，但也只适用于简单岩性和岩性阻抗差异大的地区。

对于块状、岩性复杂地区(扇体、火成岩、礁滩、砂砾岩体等)，单一方法都难以奏效，生产中需要一种能将地震资料的全信息(外形、结构、振幅)、双域(时间域、相对地质年代域)、双面(平面、剖面)信息综合应用的技术，将地震相、地震地貌和反演有机结合以提高复杂岩性预测的精度。

本文以二连盆地赛汉塔拉凹陷赛东洼槽湖底扇沉积为例，详细阐述了在块状复杂岩性地区利用地震相、地震地貌及反演联合开展地震储层研究的工作流程。并明确定义了岩性地貌体概念，提出以其为基础的地震属性优选、标定、沉积体双域双面联合解释、沉积相分析、岩性预测和相控储层预测工作的关键技术和流程。

1 岩性地貌体

1.1 岩性地貌体概念

笔者注意到在块状介质沉积环境下，某种特定的岩性体在横向上都有独特的形态特征，表现为一定的地震纵横向反射结构特征。若将沉积体的纵向岩性和横向形态综合考虑，将有利于找出它和地震纵向结构和横向地震地貌间的内在联系，有利于沉积体的分类与识别，也有利于地震属性的表征与解释。据此提出岩性地貌体概念：岩性地貌体既指沉积体的岩性和形态特征，也指它和地震纵横向的反射结构特征的内在联系。这里的“地貌”指地震地貌，是沉积体在沉积等时面上的地震影像[6]，即平面形态特征。在反射特征分析方面，它既考虑地震相(纵向结构)，也考虑地震地貌(横向形态特征)；在井震标定方面，它强调沉积体的岩性、成层性和反射特征间的成因关系研究；在沉积体解释方面，它强调沉积体时间域和相对地质年代域的联合解释。在研究尺度上，岩性地貌体适用于储层级别中的厚层岩性研究，弥补了地震相方法(适用于体系域级大尺度岩性研究)和地震沉积方法(适用于储层级别中的薄层岩性研究)之间的空白。

1.2 岩性地貌体的作用

a.指导沉积体分类、地震属性优选和标定。根据岩性地貌体概念，沉积体分类要根据沉积相、岩性、成层性、地震纵横向反射特征4个指标划分，这样有利于不同岩性体的地震识别与解释，也有利于属性优选和标定。地震属性种类繁多，但能反映沉积体纵向反射结构(平行性、连续性、外形等)及横向反射结构(堆状、席状、朵状等)的属性并不多。目前叠后属性分析技术中只有相干、倾角和波形聚类具有一定的结构表征功能[7-8]，适用于简单岩性区。在井震标定时，常规属性分析强调数值标定，多解性强；岩性地貌体则强调在数值标定的基础上，充分施加平面沉积模式对属性进行模式标定，在平面视角下根据属性反映的沉积体边界及地震地貌特征来判定其标定的合理性。

b.要求沉积体解释中将地震地层学方法和地震沉积学方法综合应用。对于块状介质、复杂岩性区，沉积体分析及边界解释是一个重要工作内容。在地震地层学中人们一般习惯用时间域剖面信息(相面法)解释，在地震沉积学中则强调用相对地质年代域平面属性解释。在沉积复杂区要求一种双域、双面的沉积体分析及沉积相解释方法。

c.指导属性和反演的综合解释。属性和反演是地震储层预测的两类主要技术，但这两者预测结果因方法原理不同，在应用中很难交叉验证和分析对比。从岩性地貌体的角度而言，属性反映沉积体形状的能力强，可以用于沉积体岩性边界解释；而由振幅反演得到的阻抗，经岩石物理标定后，数值反映岩性的能力强，可以用于定量预测。所以，在岩性复杂区，可以用岩性地貌体技术先得出不同岩性体边界和沉积相信息，再利用沉积相边界约束对反演的储层厚度或物性预测。

2 工作流程

岩性地貌体分析流程是在地震沉积分析的基础上继承和发展出来的。在长期的地震储层预测工作中，笔者总结了一套适用于块状介质、复杂岩性区的岩性地貌体工作流程：岩性地貌体分类、属性优选和标定、双域双面岩性地貌体解释、相控岩石物理分析、相控厚度预测。以二连盆地赛汉塔拉凹陷赛东洼槽的应用为例，将其中一些关键环节分述如下。

2.1 岩性地貌体分类

岩性地貌体分类描述是整个流程实现的基础。在广泛的井震剖面对比、地层切片对比的基础上将沉积体的沉积相、岩性和地震纵横向反射特征相联系，划分岩性地貌体，建立岩性地貌体分类描述表(表1)。它的关键词为岩性地貌体、沉积相、垂向岩性组合、横向成层性、纵向反射结构、横向反射结构、振幅等。该表也揭示了沉积体与反射特征间的成因关系，作用类似于反演解释中的岩石物理模板，是属性优选、标定、岩性、沉积相解释的依据。

沉积体垂向岩性组合和横向成层性是沉积体地震反射纵横向形态特征的关键影响因素。如湖底扇砂体为垮塌沉积[9]，成层性差，纵向上表现为丘状外形，横向上应呈现短距离的朵状反射；湖相沉积为泥岩，成层性好，纵向为平行反射，横向应为广泛分布的席状反射；滨浅湖沉积的钙质泥岩，应为局限分布的较连续反射等。

2.2 属性优选及标定

根据岩性地貌分类表，选择能突出地震纵向结构和横向形态的地震属性来表征岩性地貌体。在块状、复杂岩性区建议选择叠前AVO属性[10]、倾角及波形聚类属性。对于这些属性的优选，主要通过平面地震地貌检查进行。

在地震储层预测中，井震属性标定往往是一种数值标定，而岩性地貌体的标定需要发展一种模式标定方法，即用沉积模式指导地震属性标定。对于振幅类属性，需要以层为单元，统计时间域的地震属性值和深度域的井点岩性进行初步的属性——岩性门槛分析，这是一种时间-深度域井震联合分析技术[11]。在此基础上进一步调整属性色标，使它所反映的沉积体形态边界更清晰，且沉积体展布关系和井得出的平面相模式(物源、沉积体的古地理位置等)更加匹配，从而完成模式标定。对于波形聚类属性，在初步聚类分析的基础上，合并不同的分类，使其分类结果反映岩性地貌体特征，并和井间沉积模式匹配，如图1所示。

2.3 双域双面岩性地貌体融合解释

标定后的平面属性一定程度上反映了岩性地貌体的横向分布特征，但其纵向结构特征和外形仍然未知。对于薄层，因沉积现象在相对地质年代域横向特征最为明显，所以地震沉积是在相对地质年代域的平面上(地震地貌)做沉积解释，但它无法也无需考虑剖面结构特征。对于块状厚层，长期以来地震相解释只能在时间域采用“相面法”以手工解释方式在剖面上进行，闭合困难。为此我们开发了一种岩性地貌体双域双面实时交互的融合解释技术，先在平面地层切片(相对地质年代域)解释，同时将解释结果反投影回时间域剖面，根据反射结构特征，直接在剖面解释岩性地貌体范围，同时修改平面解释，这是一种时间域剖面约束相对地质年代域平面的双域双面工作方式(图2)。解释的原则是骨架优先，即首先选择特征明显的岩性地貌体作为骨架开始解释。

表1 岩性地貌体分类描述Table 1 Classification of lithological geomorphy and their description

图1 波形聚类岩性地貌标定Fig.1 Calibration of waveform cluster of lithological geomorphy(A)标定前; (B)标定过程; (C)标定后

2.4 相控储层预测

阻抗反演结果很大程度上受低频模型的影响，而低频模型一般通过井插值得到[12-14]。插值过程一般为层状、各向同性，在块状介质区插值结果不一定合理。所以相控的一层含义是可用岩性地貌体边界控制反演建模插值[15]；相控的另一层含义是在岩石物理统计分析时，应分相带统计砂泥岩门槛值[16]，将岩性地貌体边界用于反演体中，分相带实施空变门槛储层厚度计算，实现相控储层预测。

3 应用实例

研究区位于赛汉塔拉凹陷赛东洼槽，为典型断陷湖盆构造。前人研究表明，本区主要目的层腾二段Ⅴ砂组属于多物源湖底扇沉积[17-19]，研究区北侧物源主要为北东向、西向，南侧物源主要为南向、西向。横向变化快是湖底扇沉积的主要特征，扇体厚度几米到几十米不等。加之研究区发育钙质泥岩，岩性复杂，造成地震反射多样，振幅变化反映岩性的能力不强。

利用岩性地貌体概念进行属性优选。通过目的层段测井岩石物理分析得出，该区砂岩与钙质泥岩阻抗区间严重叠置，而密度在岩性识别方面则表现较为敏感(图3)。

通过AVO属性分析在叠前道集上提取密度(ρ)属性。对比常规振幅属性平面图(图4)与密度属性平面图(图5)，后者地震地貌特征更清晰。此外，在研究区中西部为钙质泥岩发育区，叠后振幅属性不能区分扇体发育区和钙质泥岩区，而叠前密度属性则能够区分，综合选定叠前密度属性作为岩性地貌体主要表征属性，叠后地震波形聚类属性(图6)作为岩性地貌的辅助表征属性。

图2 双域双面融合解释Fig.2 Amalgamation interpretation of dual surface and dual domain

图3 岩石物理交汇Fig.3 Crossplot of rock physics (A)阻抗与GR交汇图; (B)密度与GR交汇图

图4 振幅属性平面图Fig.4 Plane graph of amplitude attribute

图5 密度属性平面图Fig.5 Plane graph of Rhob attribute

图6 地震波形聚类属性图Fig.6 Plane graph of wave-cluster attribute

图7 属性-岩性分类图Fig.7 Attribute vs lithology

图8 测井砂岩等厚图Fig.8 Sandstone thickness from well logging

图9 密度属性标定Fig.9 Calibration of Rhob attribute

对于密度属性，提取并统计各井点目的层的岩性类型和密度属性的均方根属性值，并以概率分布直方图及概率分布曲线的形式表示，即可直观获得该属性对岩性的区分程度和大致门槛(图7)。可以看出，密度属性可以区分砂岩，不能进一步区分钙质泥岩和泥岩。利用该门槛值设定密度-岩相色标初始值，通过进一步调整色标，使属性反映的岩性地貌信息和测井砂岩等厚图(图8)最匹配，完成叠前密度属性模式标定和岩性地貌的平面表征(图9)。波形聚类属性则可标定转化为湖底扇体、特殊泥岩体及湖相泥岩体3类岩性地貌体表征(图10)。

从密度和波形聚类岩性地貌体平面表征看，它们在一定程度上可区分扇体、特殊泥岩体和湖相泥岩体3类岩性，但边界不清，存在一定的多解性。所以可先在密度平面或波形平面上大致圈定扇体、特殊泥岩体和湖相泥岩体3类岩性地貌体的分布范围，同时将解释结果实时投影回剖面，参考剖面反射结构特征(外形、平行性、连续性)进行监控修改，细化边界，最终得到平面与剖面一致的岩性地貌体解释结果。

图10 波形属性标定Fig.10 Calibration of wave-cluster

图11 相控储层厚度预测Fig.11 Thickness prediction by facies-controlled reservoir(A)波阻抗平面图; (B)沉积相图; (C)相控储层厚度图

根据表1中岩性地貌体与沉积相对应关系，即可得到目的层段的沉积相平面图。其作用之一是对波阻抗反演结果进行交叉验证，如图11-A和B，二者在整体趋势、大致范围上能够对应，说明反演结果相对可靠。其作用之二是分相带统计砂泥岩门槛进行储层厚度转换。由于湖底扇的砂岩和浅湖的钙质泥岩阻抗接近，在常规单一门槛的方法下进行储层厚度预测是困难的。分相带设定门槛值进行阻抗-厚度转换，排除了浅湖相钙质泥岩的影响，预测的储层厚度与沉积模式和钻井高度吻合(图11-C)。

4 结 论

a.岩性地貌体既指沉积体的岩性和形态的综合特征，也指其纵横向地震反射结构特征。它的划分应根据沉积体的沉积环境、岩性、成层性和纵横向反射结构综合考虑，它的划分有利于将地震相、地震地貌及振幅等多种信息综合应用，多视角对复杂岩性进行综合判断。

b.岩性地貌体双域双面联合解释技术，将时间域地震相结构和相对地质年代域地震地貌有机结合，不仅提高了岩性体边界的解释精度，也是解决复杂岩性判定问题的有效解释技术。

c.分相带统计砂泥阻抗-厚度关系，分相带实施岩性地貌体边界控制阻抗-厚度计算是块状介质、复杂岩性区开展储层预测的有效方法。对于块状横向变化快、岩性复杂的赛汉塔拉凹陷赛东洼槽湖底扇储层预测效果明显。

作者得益于与美国德克萨斯大学奥斯汀分校曾洪流教授就相关问题的探讨，曾教授阅读初稿并提出了建设性的修改意见，特此致谢。

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Prediction of sub-lacustrine fan reservoir by lithologic geomorphy method in the Saidong depression

LIU Lihui, WANG Li, YANG Zhong

Crystal Petroleum Science Technology Ltd., Chengdu 610041, China

The concept of lithologic geomorphy is proposed for reservoir prediction in non-layered media and areas with complex lithology. It is a combination of geobody and its seismic reflections and their genetic relationships. Defined by sedimentary facies, lithology, stratification and seismic reflections, interpreted both by wheeler domain, time domain, plane and cross section, it tries to predict complex lithology by integrating seismic facies, seismic geomorphy and inversion methods. In the paper, a workflow and key techniques of lithologic geomorphy method are proposed and applied in a sub-lacustrine fan case. Some attributes are chosen to characterize the lithologic geomorphy, then lithologic-geomorphy units are interpreted under constrain of seismic-facies. This set of facies-controlled reservoir prediction techniques based on lithologic geomorphy method can apply to reservoir prediction for sub-lacustrine fan with strong lateral variations in thickness and complex lithology.

lithologic geomorphy; 2D interpretation; sub-lacustrine fan; facies control

10.3969/j.issn.1671-9727.2017.04.08

1671-9727(2017)04-0452-08

2016-06-01。

国家重大科技专项(2011ZX05006-005)；中国石油天然气股份有限公司科技项目(2014E-035)。

刘力辉(1965-)，男，博士，从事地震沉积学及相控储层预测方法研究及软件开发工作, E-mail: llh@chinarcokstar.com。

P631.4; TE122.24

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