强反射轴屏蔽下的致密油薄砂体识别方法研究

吴昊

(中石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江 大庆 163712)

强反射轴屏蔽下的致密油薄砂体识别方法研究

吴昊

(中石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江 大庆 163712)

松辽盆地长垣背斜中浅层低孔、低渗条件下存在的致密油，是目前勘探开发的热点。致密油砂岩被上覆强反射轴的波形干扰屏蔽，无法被常规地震识别出来；厚度小于3m的薄储层，也挑战着地震预测精度的极限。为解决研究区T2(扶余油层顶面)强反射轴下覆致密油薄砂体的识别问题，综合应用子波分解重组、地震沉积学理论、地震属性优选及地质意义分析等方法，较好地解决了该问题，解释精确度较高，说明该方法具有较大的应用潜力。

子波分解重组；低孔、低渗；致密油；地震沉积学；最佳时窗子体；薄砂体预测

在松辽盆地长垣背斜构造上，发育有孔隙度和渗透率都很低的致密砂岩，其中所含的油称之为致密油，其存在给勘探开发及钻采过程带来了前所未有的困难。在地震剖面中，相对厚的泥岩和砂岩的交界面会产生波形明显、能量强、连续性和稳定性都很好的同向轴，是地震及地质工作中的标准轴。研究区T2强反射轴对应的是中浅层扶余油层的顶面，其强烈的地震响应屏蔽了下覆地层的情况，且常规地震方法无法识别厚度小于3m的薄储层。因此，在物性差和常规地震手段无效的情况下，笔者综合应用子波分解重组、地震沉积学理论、地震属性优选及地质意义分析等方法，解决T2强反射轴下覆致密油薄砂岩的识别问题，取得了较好的应用效果。

1 区域地质背景

研究区位于长垣背斜构造上，背斜近南北走向，断层极其发育，错综复杂，以北西向为主，背斜构造属于后期挤压形成。根据多年的勘探开发经验[1]，该区储层物性较差，属于低孔、低渗储层，砂体横向变化快，厚度很薄，含油丰度非常低，具典型的致密油特征，给勘探开发以及钻井采油带来了较大困难。

T2强反射轴是长垣背斜中浅层典型的、稳定的地震同向轴，是地震处理解释中的标准参考层，也是该次研究的重点。其形成是由于较厚的泥岩和下覆砂体波阻抗的差异，致使声波速度剧烈变化，从而形成波峰明显高于其他界面，且同向轴连续性很好的波形。它会将附近的波形“同化”，导致波形的“合成效应”，一些有利的砂岩被淹没其中，在地震属性切片上呈现“一片红”的现象。

前人[2]研究表明，扶余油层属于三角洲沉积特征，研究区沉积主体是三角洲前缘和平原的分流河道，但对主河道的具体分布并不十分清楚。鉴于研究区砂体厚度很薄，只有1～3.5m，接近地震方法识别砂体的分辨极限，且河道宽度较窄，摆动较大，因此用常规地震、地质方法难以确定河道的位置和规模。

以大庆长垣某油田南部A井为例，从其测井综合解释(图1(a))可以看到，T2轴线处有明显的曲线突变，其下覆不到10m处有致密薄油层存在，厚度为2.58m；从其原始地震剖面(图1(b))上可以看出，该致密油薄砂体的响应被T2强反射轴掩盖，一般情况下砂岩在地震剖面上是正响应，而该处却为负响应，且该致密油薄砂体的厚度达到了地震识别地质体纵向分辨率的理论极限(一般认为厚度小于3m的砂层无法识别)。

图1 A井T2强反射轴下致密薄砂岩测井综合解释(a)及原始地震剖面图(b)

2 子波分解重组方法

地震道=反射系数序列*(*代表褶积)地震子波。设地震子波是s(t)，各个地层界面的反射系数随界面双程垂直反射时间t的变化用R(t)表示，那么反射地震记录x(t)与s(t)和R(t)的关系是：

x(t)=s(t)*R(t)

(1)

一个子波可以分解成若干个不同能量频率的子波集，其和正好等于该子波。子波分解重组就是把一个地震道分解成能量各不相同的地震子波的集合，再对分解后的子波进行筛选排序，重组成全新的地震道(见图2)。

图2 子波分解与重组可逆过程示意图

首先将已知的地震数据体的目标数据段分解成若干个不同能量的子波分量(子波分量根据输入的目标数据段通过统计学方法计算得到)，并将上述子波分量按照能量和共性从大到小筛选排序(第1个子波能量分量代表所有地震数据中最具有共性、最大能量的子波；第2子波能量分量是仅次于第1子波能量分量的，并以此类推)。

依据子波分解重组原理，将构成地震道的相异频率、相异振幅的子波分解成m个子波，并经过筛选，按照能量从大到小的顺序排列(0，1，2，…，m-1)，因此原始地震子波可以表示为：

(2)

式中：Wi为第i个子波函数；Ai为第i个子波的振幅(振幅的平方与能量成正比，可替代能量变量)，m；t为时间，s；ωi为第i个子波的频率，Hz。

子波函数的形式可以选择Guass、Morlet等。经过筛选排列后的子波函数中，由于要去掉能量最大的几个子波函数，即去掉前n(此处的n需要进行一定的试验才能得到效果最好的n)个子波函数后，将剩余的m-n个子波函数求和，重新组成新的地震子波：

(3)

结合式(1)和式(3)，可以推出去掉强能量的新地震道信号为：

食品生产工业产生大量废水，如鱼类加工、菜蔬腌制、制造肉类罐头、奶制品等。在食物加工过程中，由于干燥盐或盐溶液的使用而产生了大量的含盐废水。在鱼类产品生产加工作业中，卸鱼过程伴随的海水是最初的主要污染源，后期加工过程中又产生大量盐类和有机物等[6]。制革工业也产生大量废水，鞣革加工过程需要添加盐同时产生大量的废水，例如浸泡兽皮的溶液中NaCl含量高达80 g/L[7]。石油工业的生产也造成了大量废水的产生，原油主要含有复杂的混合物如脂肪族、脂环族等，需要在精炼过程中加入破乳剂。倾析乳液和水油过程中产生的高盐度废水，是淡水盐度水平至海水的3倍以上[8]。

(4)

研究区T2强反射轴属于能量最强、最稳定，也是共性最大的对象，因此将能量最强的几个子波分量去掉，在一定程度上减弱T2的强能量效果，可使相对较弱能量的目标致密薄油层突显出来，达到减弱T2强反射轴的屏蔽作用、突显薄砂体的目的。

3 地震沉积学方法

在地震解释中难免会遇到超出地震分辨率极限的薄砂体[3]，研究区A井目标层就属于致密油薄砂体，需要在解释方法上解决致密油薄储层的识别问题。针对研究区三角洲和河道沉积体系砂体纵、横向变化快的特点，考虑应用基于地震沉积学理论[4]的砂体识别技术[5]。

首先对研究区层位和分层进行标定，将T2强反射轴拉平[6]后观察地震剖面，找出目标砂体对应的波形情况，并找出与之相对应的其他横向波形，上述波形组成的近乎等厚的条带就是要寻找的最佳时窗子体。该最佳时窗子体既要反映该砂体的厚度和边界，也要尽量减少周围砂泥岩的干扰响应。

图3 强反射轴屏蔽下致密油薄砂体精细刻画系统流程图

在平面上可以对目标砂体进行地震属性切片观察，寻找到包含该目标砂体响应的属性切片，反复比对后判断出最佳时窗的时间范围，再把该时间范围的厚度属性提取出来，最后观察厚度属性图，适当微调时窗的时间范围，优选出效果最好的时窗子体。

观察平面砂体展布规律，结合沉积相图分析砂体的河道特征[7]，将趋势相近的属性切片归纳为一个地震相，分析出目标薄砂体的地震相规律，再与沉积相图对照，得到地震相与沉积相最为匹配的对应关系。上述地震、地质相结合的思路可以有效地识别出目标致密油薄砂体及其空间展布规律。

通过上述方法，总结出一套针对强反射轴屏蔽下致密油薄砂体的精细刻画系统流程(图3)。

4 应用效果分析

首先将原地震子波分成400个子波原子，能量按照从大到小排列，采用高斯函数反复运算测试，依次去掉第1个或者第1个和第2个；经过测试，将1～10地震子波去掉后，合成剩余11～400子波可以达到比较满意的效果。针对该地震体目的层段的频谱特征，优选了最大(小)频率及高/低截(通)频率进行滤波，该过程需要用原始地震道来分析频谱特征，具体实现手段是：将所研究时窗以及附近的原始地震道进行区域频谱分析，得到频谱曲线，找到适合该次处理的最大(小)频率及高/低截(通)频率，其原则是尽可能保存低频和高频有效信息，减少干扰信号；具体参数是：最小频率0Hz、最大频率512Hz、低切频率8Hz、低通频率12Hz、高通频率60Hz、高切频率80Hz。该处理过程应注意时窗的选取，尽量包含目标砂体的整个轴信息，且时窗不能过大。上述3个方面是相辅相成，互相影响的，每一次测试过程都要涉及到3方面的调试，才能达到最佳效果。

图4为子波分解重组前、后地震波形对比图，可以看出，T2强反射轴的强度明显减弱，箭头所指位置有小幅度的砂岩突起特征，即目标致密油薄砂体的响应突显了出来。经过子波分解重组处理后，T2强反射轴对应层位的振幅属性切片较处理前的“一片红”现象得到了明显改善，即高振幅红色区域得到了缩减，突显了一部分砂体的走势，砂体分散、规模较小(图5)，与测井资料中的砂体规模相符。证明了该方法在平面地震属性上具有较好的应用效果。

图4 子波分解重组前(a)、后(b)地震波形对比图

图5 子波分解重组前(a)、后(b)T2强反射轴对应层位振幅属性切片对比图

图6 T2 强反射轴下覆目标薄砂体厚度预测图

要提高识别小于3m的薄砂体的解释精度，首先要对子波分解重组后的目标层重新进行层位解释[8，9]。该次研究主要应用层拉平解释技术，把T2强反射轴拉平后，根据扶余油层的大致等厚沉积，解释目标薄砂体的上、下2个层位，即最佳时窗子体的上、下层。针对目标薄砂体进行1ms或者2ms步长的振幅属性切片(振幅属性对砂体最为敏感，频率、相位等属性作为次要参考)[10]，从浅到深比对每张切片的变化和具有一致性的砂体趋势，找到目标薄砂体所在的大致时间范围，然后集中该时间范围的切片进行厚度属性预测，即是对最佳时窗子体的厚度属性预测[11]。该过程应与最佳时窗子体层位解释互相渗透进行，才能达到最理想的效果。由T2强反射轴下覆目标薄砂体厚度预测图(图6)可以清晰地看到，厚度图大幅减弱了T2强反射轴给下覆砂体带来的影响，能明显识别出砂体的走势和规模。

图7为F井处理后的T2强反射轴下覆薄砂体地震响应与测井资料的对应情况，可以看到，F井在T2强反射轴下存在多个相邻的薄砂体，其地震响应具有“合成效应”，测井曲线指示的砂层组与突显的弱轴特征符合。

图7 F井处理后的T2强反射轴下覆薄砂体地震响应与测井曲线对应图

为了验证上述方法的准确性，随机均匀地挑选了研究区内的12口井进行了符合率统计，其中10口井符合预测结果，2口井不符合，整体符合率83.3% (表1)。

表1 研究区目标致密油薄砂体预测符合率统计表

5 结论

1)运用子波分解重组方法可以有效地减弱强反射轴对下覆致密油薄砂体的屏蔽作用，使剖面上出现符合测井数据的波形响应，平面上的地震属性亦可清晰地反映目标薄砂体的形态特征。

2)基于地震沉积学的最佳时窗子体精细砂体刻画解释技术使很薄的河道砂体也能得到精确刻画，并可识别出砂体展布规律。

3)研究区经过上述方法的系统处理解释后，有效提高了纵向分辨率，可识别小于3m的薄砂体。该套方法对长垣背斜构造背景下的、强反射轴影响下的低孔、低渗河流相沉积地区的致密油勘探开发具有较强的适用性。

[1]付志国，石成方，赵翰卿，等.喇萨杏油田河道砂岩厚油层夹层分布特征[J].大庆石油地质与开发，2007，26(4)：55～58.

[2]张创，孙卫，杨建鹏.构造-岩性油藏油水微观分布规律与主控因素探讨[J].地质与勘探，2011，47(3)：518～523.

[3]林昌荣.地震数据结构特征与油气预测[J].中国海上油气，2000，14(6)：417～421.

[4]林正良，王华，李红敬，等. 地震沉积学研究现状及进展综述[J].地质科技情报，2009，28(5)：131～137.

[5]PosamentierH W.Seismic stratigrphy into the next millennium；a focus on 3D seismic data[A].AAPG 2009 Annual Convention and Exhibition [C]. Denver ：2009-06-07～10.

[6]陆永潮，杜学斌，陈平，等.油气勘探的主要方法体系——地震沉积学研究[J].石油实验地质，2008，30(1)：1～5.

[7]DaviesR J，Posamentier H W，Wood L J，et al.Seismic geo-morphology applications to hydrocarbon exploration and production[M].London：The Geological Society Special，2007：277.

[8]廖林，边树涛，黄捍东，等.松辽盆地南部新立油田泉三、四段薄互层储层预测研究[J].应用基础与工程科学学报，2008，16(6)：811～818.

[9]周静毅.MDI地震属性技术在储层预测中的应用[J].海洋石油，2008，28(9)：6～10.

[10]赵虎，尹成，张华光，等.属性技术在油气检测中的应用[J].重庆科技学院学报(自然科学版)，2009，11(4)：36～38.

[11]段春节，赵虎，吴汉宁，等.基于井位的地震属性融合技术研究[J].地球物理学进展，2009，24(1)：288～292.

[编辑] 龚丹

P631.44

A

1673-1409(2017)19-0040-06

2016-04-19

吴昊(1986-)，男，工程师，现主要从事地震、地质与开发研究工作，06152009@163.com。

[引著格式]吴昊.强反射轴屏蔽下的致密油薄砂体识别方法研究[J].长江大学学报(自科版), 2017,14(19):40～45.