高精度河砂同期展示的关键技术与应用效果

马佳国，侯东梅，王建立，王腾，赵志平，郭帅

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300452）

高精度河砂同期展示的关键技术与应用效果

马佳国，侯东梅，王建立，王腾，赵志平，郭帅

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300452）

油田开发阶段，同期展示河、砂、泥的关系对于理清砂体的内部结构、点砂坝之间的关系及部署注采井位都非常重要。文中以渤海海域A油田B砂层为靶区，使用90°相移数据体，在多种刻画河道、砂体算法优选的基础上，实现河砂数据体融合，并展示河、砂、泥同期关系。通过与井资料结合研究证实，数据体反映的河、砂、泥关系等与井数据吻合。运用该方法，研究了河道发育演化、点砂坝内部结构，实现了从成因、过程视角来恢复和重建曲流河道历史演化过程，为剩余油的挖潜及高产调整井的部署提供了有力依据。

多属性融合；高精度储层预测；河砂一体化；油田开发

0 引言

大井网距是海上油田开发的一大特点，井资料相对较少，因此，深入应用地震资料开展储层精细研究成为重要的技术手段。近年来地震资料在海上油田的开发中逐步得到较为深入广泛地应用，如利用地震资料结合生产动态研究储层构型，利用相干技术、地震属性等精细研究河道展布，以及进行侧积体、单一点坝的划分，这些都提高了储层研究的可靠程度。

在油田开发中后期，单一的砂体属性、河道属性、沉积相也不能为注采井位部署决策提供绝对可靠依据，因此，如何利用地震技术，将多个属性体融合，实现河、砂、泥同期展示，已成为地震地质工作的重要手段。1998年曾洪流等［1］首次使用了“地震沉积学”一词，其关键技术包括90°相位转移技术、地层切片技术等，并于2006年在《The Leeding Edge》上根据地震地层切片刻画了宽50～200 m的古河道充填砂体，显示了清晰完整的曲流河几何形态［2］。近年来，国内外不少学者对河道的精细刻画、河砂一体化融合、砂体的内部建筑结构进行了不少的研究，也取得了一定的成果。

前人的研究提供了很好的方法和思路，但依然是从单一属性体上刻画河道砂体，而对河道的发育演化、河砂泥间的关系甚至单砂体的内部结构的认识还不太清楚。为此，笔者以渤海海域A油田B砂层为研究对象，用带倾角的振幅对比方法精细刻画小尺度河道，并与优选的砂体属性融合，实现河砂一体化，同时用地层切片技术同期三维可视化展示，从而能清楚直观可视化研究河、砂、泥。

1 油田概况及地震资料

渤海地区A油田处于渤海中部海域，钻井揭示油田构造幅度较低，在40 m左右。纵向上储层发育，横向上单砂体规模大，为低弯度—高弯度曲流河砂体沉积。储量集中在明上段、明下段，油藏类型主要为岩性、构造双重因素控制的边底水岩性-构造油藏。油田以水平井单砂体模式开发，综合含水率95%，调整、挖潜剩余油成为油田主要稳产手段。在复合砂体内部，依据水平井生产动态特征的差异，对储层进行单一河道、废弃河道、单一点坝及内部构型单元精细刻画。

该区地震资料使用了高分辨率采集和处理技术，采用双源六缆采集方式，三维面元密度为18.75 m× 12.50 m，有效频带宽为5～110 Hz，主频约55 Hz。处理技术尽可能减少噪声迭加，利用精确迭加速度达到同相迭加，提高了信噪比和保持分辨率。偏移前后3次应用反Q滤波，补偿随深度增加而衰减的高频成分，尽可能在有效频率范围内，争取大频宽。建立偏移速度场并平滑，进行钻井速度标定后，得到较高精度偏移速度后，应用Phase-shift三维偏移，获得了理想的归位效果，为精细刻画小河道、废弃河道提供了资料基础。

2 90°相移技术

常规成果地震数据体为零相位，零相位数据体具有子波对称、中心瓣与反射界面一致、较高的分辨率等特点。其不足之处，对于薄互层，砂体与地震同相轴间没有直接对应关系。因此，零相位体一般用作构造解释，不适合作砂体研究，特别是薄互层砂体的刻画。

90°相位转换技术，通过相位转换将地震反射波最大振幅提到薄层中心，使地震反射的主要同相轴与地质上的薄砂层中心对应。即地震剖面上的波峰或者波谷直接对应砂体顶底，使地震相位也具有了岩性地层意义［3］。地震解释追踪反射同相轴，就是追踪砂体，提高了剖面的可解释性。本次研究在90°相移体上提取相干属性，沿砂体解释层进行切片展示［4-5］，大大提高了末期河道、废弃河道刻画效果。

3 算法优选

3.1 河道刻画属性的优选

边缘检测属性是利用一些数学变化来描述地震数据的空间不连续性，同时压制连续性，使断层和异常地质现象的显示更加清晰、直观。该技术可以用来识别断层、特殊岩性体、河道等，并可以帮助解释人员迅速认识整个工区的断层及岩性的空间展布特征，从而达到提高解释速度与精度、缩短勘探周期的目的。常用的算法有蚂蚁追踪、边缘增强算法、相干体等。Landmark软件ESP模块采用基于Manhattan距离的相干算法，其计算式见式（1）。GeoFrame软件采用的是求取方差体的方式来体现数据体内部的不连续性，计算式见式（2）。Petrel软件里的振幅对比属性是一种改进的相干算法［6］，通过自适应方式给三个维度一定加权，求取图像三维变化梯度Gon，以刻画数据体内的微小差异，计算式见式（3）。

式中：S为计算结果；N为参与计算的数据个数；t为当前样点；d为扫描角度。

式中：wj-t为三角形权重因子函数；为第i道第j个样点的地震数据振幅值；xij为所有i道数据在j时刻的平均振幅值；L为方差计算时间窗口的长度；I为计算方差时选用的数据道数。

式中：Gx，Gy，Gz分别为空间X，Y，Z方向边缘检测的图像；Im代表原始图像；A为系数。

不同算法效果不尽相同。选择效果最佳的振幅对比加倾角校正属性来作为刻画河道的属性（见图1）。

图1 不同边缘检测属性对比

3.2 砂体刻画属性的优选

绝大多数振幅类属性、频谱类属性、统计类属性在一定程度上都能反映砂体。同样的属性，不同软件（算法稍有不同），显示效果不太一样，这就需要与钻井实际对比。本次研究中，在90°相移数据体基础上，对原始振幅、相对波阻抗、甜点体、混沌等多种属性切片进行对比，并与GeoFrame软件里常用的均方根属性对比。优选结果表明，Petrel软件里提取的均方根属性边界更加清楚，平面信噪比高。

4 河砂属性融合数据体

4.1 河砂融合效果

根据弃砂找河、河砂泥融合的思路，本次研究将重点放在河、砂属性一体化显示上，以实现河砂泥同期展示，直观可视化了解地下地质情况，为井位优化提供切实可靠的依据。将优选出来的河、砂属性进行融合，从融合效果来看，融合后的属性能清楚的识别废弃河道，清楚显示末期河道的展布及河道与砂体的关系。

4.2 小尺度河道验证

地震资料的平剖结合研究，得出以下认识，河道宽度大于100 m时，河道在地震剖面上能被独立识别（见图2a，2b）。

图2 小尺度河道平剖特征

图中切片显示的 “L”河道宽度为130 m左右，在90°相移体剖面上能被独立地识别出来。河道宽度大于25 m且小于100 m时 （见图2c，2d），在90°相移剖面上，与下覆砂岩地层反射轴复合在一起，不能独立识别，切片可显示的S河道宽度最窄为25 m。

Leeder提出了曲率大于1.7的曲流河河道宽度W与深度H的关系式［7-8］（见式（4））。工区中E，F井正好钻遇S河道，测井曲线证实，河道砂的厚度在2.5～3.0m（见图3。红色箭头所指部位，为E，F井钻遇河道部位）。

据式（4）计算得到的河道宽度为27.0m，与切片中测量的S河道宽度高度吻合，证明S河道真实可靠。仔细研究工区中E，F井钻遇末期河道处的GR曲线发现，这段曲线的峰值介于纯砂和纯泥岩基线之间，即物性应该是粉砂岩（见图3）。

由此推知，该河道处于逐渐废弃的过程中，此时新的河道逐渐形成，水流发生改道。最终地质记录的位置就是末期河道流线所处的位置，在点坝砂体之上。

图3 实钻小尺度河道与测井曲线

4.3 点坝砂体验证

工区中P井钻遇点坝砂体的边部，砂体厚度为9.9 m，Q井钻遇废弃河道，砂体厚度为1.2 m，物性稍差。X井钻遇另一点坝边部，其砂体厚度为5.7 m，Y井钻遇点坝中间部位，其砂体厚度为11.7 m。此4口井钻遇的砂岩特征与预测结果都相当吻合［9］。

另外，对工区内钻遇该砂体的百余口井资料进行统计分析表明，其GR曲线反映河、砂、泥分布规律与井所在平面位置反映地质情况吻合率超过90%，该河、砂融合数据体能真实有地效反映地下地质情况［10］。

5 河砂融合技术

5.1 河道发育演化动态

河道演化研究大都是基于静态地震属性及井资料，而高弯度曲流河的多解性让河道演化研究很难接近地下真实情况。通过河砂融合数据体，能以地震采样率的分辨率可视化跟踪河道的发育演化。研究区中M井钻遇Lm972砂体、Lm961砂体、Lm943砂体，这3套砂体分别形成于同一条河的早、中、晚期，为研究河道演化提供非常有利的依据。从融合属性数据切片看，Lm972砂体为低弯度充填型河道砂，形态清晰 （见图4b）；中期演化成中弯度决口型河道（见图4c）；晚期演化成高弯度侧积型河道（见图4d）。数据体切片中显示的是最后一期活动水道，经钻井证实河道迁移过程中发育多套侧积体［11-12］。

图4 可视化的河道发育演化

5.2 四维重建末期河道演化过程

测井解释要综合有关其他因素。废弃河道、单一点坝微相的精细描述，必须结合其分布位置和所有井点测井曲线形态组合特征，综合分析。钻遇相同的单一点坝砂体，钻在点坝不同部位，其钻遇的砂层厚度、测井曲线形态、高程差是存在差异的。

识别废弃河道及平面位置分布，将曲流河复合砂体分割成单一点坝砂，真实而直接的废弃河道边界识别，成为单一河道内部不同单一点坝内部构型精细研究的基础。因此，传统钻井资料得到的不连续河间砂、废弃河道、河道砂体的厚度及测井曲线形态，作为识别单一河道的标志，是有误差的［13-16］。本次研究中发现，曲流河沉积末期也可能有来自不同方向的河道覆盖在上面。快速的水进能将古河道的最后一幕在泥岩快速沉降掩埋条件下完好保存下来，因此，地下的真实情况可能比现今的认识更为复杂。

融合数据体切片可精确识别地质细节，因此，从古河道、废弃河道、河道初始位置、河道摆动、河道流线等角度进行曲流河点坝砂体沉积空间过程研究，实现从成因过程学角度来解释点坝内部建筑结构及其空间叠置规律，使河流相储层建筑结构分析不仅停留在结果层面，而且注重从成因、过程视角去恢复和重建曲流河道历史演化过程。这使曲流点坝内部砂体建筑结构解剖结果更合理、更可信，从而完成单砂层单元曲流河道沉积演化史的重建。

6 结束语

对优选的识别河道、砂体属性数据体进行融合，清晰直观地呈现末期河道、废弃河道等，与钻井实际情况吻合很好，证实了融合数据体的可靠性。通过切片方式实现河、砂、泥同期展示，可直观、可视化了解地下地质情况，为注采井位部署、随钻决策提供了重要的依据。

［1］ZENG H L，HENRY S C，RIOLA J P．Stratal slicing（partⅡ）：real 3-D seismic data［J］．Geophysics，1998，63（2）：514-522．

［2］曾洪流．地震沉积学在中国：回顾和展望［J］．沉积学报，2011，29（3）：417-423．

［3］张明学，雷江平，刘伟伟，等．90度相位转换与波形分类技术在贝西北地区储层预测中的应用［J］．科学技术与工程，2010，10（18）：4376-4380．

［4］王大伟，刘震，陈小宏，等．地震相干技术的进展及其在油气勘探中的应用［J］．地质科技情报，2005，24（2）：71-76．

［5］王鹏，高伟，张红斌．地震切片演化技术在乍得A区块的应用［J］．石油地球物理勘探，2008，43（1）：115-118．

［6］陆宗骐，梁诚．用Sobel算子细化边缘［J］．中国图形学报，2000，5（6）：516-520．

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［8］李宇鹏，吴胜和，岳大力．现代曲流河道宽度与点坝长度的定量关系［J］．大庆石油地质与开发，2008，27（6）：19-22．

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［11］隋新光．曲流河道砂体内部建筑结构研究［D］．大庆：大庆石油学院，2006．

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［14］宁士华，肖斐，束宁凯.特高含水开发期曲流河储层构型深化研究及应用［J］.断块油气田，2013，20（3）：354-358．

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（编辑 杨会朋）

Key technology and application of high precision contemporaneous display of river channel and sand body

MA Jiaguo,HOU Dongmei,WANG Jianli,WANG Teng,ZHAO Zhiping,GUO Shuai
(Tianjin Branch of CNOOC Ltd.,Tianjin 300452,China)

Contemporaneous reflection of river,sand and mud on the seismic slice is the research that geologists and seismologists always would like to achieve.Especially at oil field development stage,the research of internal structure of sand bodies and point bar is of great significance for deploying the location of injection and production wells.Taking B sand body of A Oilfield,Bohai Sea Area,as the target region,on the basis of 90 degree phase shift data volume,the optimized property of river channel and precisely described sand body,the river and sand attributes data fusion was realized.Based on this,the relationship between river,sand and mud were contemporaneously presented.Combined with well log data,it reveals that the profile and section data are in accord with well data.Using this method,the development and evolution of river channel and the internal structure of point bar were studied. Finally,the historical evolution process of meander river channel was recovered from the cause and process perspective,which provides a useful evidence for remaining oil exploration and highly productive adjusting well deployment.

multi-attribute fusion;high precision reservoir prediction;integration of river channel and sand body;oilfield development

TE132.1+4

A

国家重大科技专项课题“近海隐蔽油气勘探技术”（2011ZX05023-002）

10.6056/dkyqt201705006

2017-01-21；改回日期：2017-07-12。

马佳国，男，1985年生，工程师，硕士，主要从事油田开发地震研究工作。E-mail：majg2@cnooc.com.cn。

马佳国，侯东梅，王建立，等.高精度河砂同期展示的关键技术与应用效果［J］.断块油气田，2017，24（5）：623-627.

MA Jiaguo，HOU Dongmei，WANG Jianli，et al.Key technology and application of high precision contemporaneous display of river channel and sand body［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2017，24（5）：623-627.