基于地震沉积学原理的河道砂体精细刻画——以四川盆地龙岗地区沙溪庙组致密气藏为例

李 明 李 飞 杨宗恒 王锦西 梁 锋 李正勇 梁 菁 唐青松

1.中国石油西南油气田公司川中油气矿 2.中国石油西南油气田公司致密油气勘探开发项目部

0 引言

沙溪庙组是川中地区侏罗系已发现的埋深最浅的一套含油气层位，目前已在公山庙、天池、双河场和八角场区块累计提交原油三级储量超5300×104t，天然气三级储量超37×108m3，展示了沙溪庙组良好的勘探开发前景[1-6]。近90口井的钻探结果表明，川中龙岗地区沙溪庙组一段（沙一段）普见油气显示，显示类型以气侵、油气侵、井漏为主，显示井次达70余次。由于多数井的钻探目的层为下部的长兴、飞仙关和雷口坡组，针对沙一段试油的井仅17口，试油井段多集中在沙一段底部的席状砂体，针对河道砂体试油的共6口井，获工业油井3口，试油成功率为50%。早期该区主要采用沿层属性切片方式刻画河道，其成果切片穿时效应明显，河道平面预测效果欠佳。

地震沉积学是近20年来发展起来的一门独立学科，其概念最早由曾洪流等于1998年提出，2000年左右引入国内，随后国内众多专家学者在陆相盆地的研究应用也越来越广泛[7-10]。由于其有别于以往的地震属性解释方法，主要采用90°相位转化、分频解释和地层切片等技术手段开展沉积相的平面展布刻画[11]，在改善地质体平面成像和薄层识别方面都具有明显的技术优势。为此，笔者利用该方法在龙岗地区沙一段开展了新一轮的河道砂体预测方法研究，获得了精度更高，可靠性更强的河道砂体平面分布成果图件。

1 地质背景

龙岗地区位于川北古中坳陷仪陇——平昌低缓构造带，该区沙一段为一套陆相碎屑岩沉积物，地层厚度介于350～520 m。沙一段沉积相带属于滨浅湖——三角洲平原亚相（图1），其底部岩性以灰绿色、浅灰色泥岩为主，夹薄层粉砂岩，砂泥岩纵横向发育分布较稳定，主要为滨浅湖相沉积物；中部主要为巨厚的紫红色、暗紫红色泥岩夹灰色中——细砂岩（以分流河道沉积为主，见少量滩坝沉积），砂体厚度一般介于4～30 m，河道砂体是重要的储层发育段；沙一段顶部沉积时期湖水快速推进，逐渐进入滨浅湖沉积，岩性以灰绿色泥岩为主，夹灰绿色粉——细砂岩，其顶界与沙二段底部的黑色叶肢介页岩或黑色砂质页岩分界。

2 地震沉积学方法及其工作流程

地震沉积学是通过对高精度三维地震资料开展平面属性特征分析，来达到研究沉积岩石学、地貌学、沉积模式和沉积充填史目的的一种方法[7]。地震沉积学的研究内容包括地震岩性学和地震地貌学2部分[8]，其技术关键包含90°相位转化、分频解释和地层切片等方面[11]。

笔者采用地震学积学方法开展沉积体刻画，工作流程（图2）包括：①利用三维地震数据开展90°相位转化，将反映地层界面信息的地震数据转化为反映岩性地层信息的岩性数据体；②利用测井资料在相位转换后的数据体上开展井震标定，确定区域上相对稳定的等时标志层，并开展等时标志层的对比解释；③开展分频处理，以获得代表不同调谐厚度的分频数据体；④对分频数据体开展地层切片和颜色融合显示，最终获得地质体的平面分布图件。

3 地震沉积学的应用

龙岗地区三维地震资料品质总体较好，目的层沙一段主频主要集中在50 Hz左右，有效频带范围主要分布在20～80 Hz，优势频带主要分布在30～70 Hz。笔者利用该套三维地震资料在沙一段开展了地震沉积学研究，获得了能够反映该区沙一段河道砂体的平面分布成果图件。

3.1 90°相位转化

地震资料90°相位转化的基本原理是将零相位的原始地震数据转换为－90°相位的地震数据，从而达到利用地震同相轴快速识别岩性的目的[12-13]。在对实际地震资料开展90°相位转换之前，笔者首先建立了楔状砂体模型开展正演模拟来分析砂体在零相位和－90°相位剖面上的地震响应特征（砂岩厚度范围为0～50 m，剖面长度为500 m，砂岩速度为5 000 m/s，泥岩速度为4 300 m/s，地震子波为50 Hz的雷克子波）。通过零相位和－90°相位的正演模拟结果（图3）可以看出，在零相位正演模拟记录上地震同相轴为岩性界面的响应（子波旁瓣的响应除外），当砂体厚度较薄时地震同相轴的空间位置与真实的岩性界面会出现一定程度的偏离；在－90°相位正演模拟记录上，地震同相轴不再是岩性界面的响应，其波峰主瓣对应于砂体，并且不论砂体的厚薄波峰极大值均能与砂体中心相对应。因此，通过对零相位地震数据开展90°相位转换可以实现与阻抗反演相类似的功能，从而达到利用同相轴识别岩性的目的。图4为研究区内实际零相位时间偏移剖面和－90°相位转换剖面的对比图，图中左侧红色测井曲线为伽玛曲线，右侧蓝色测井曲线为声波曲线（下同）。可以看出，90°相位转化后的剖面上薄层和厚层砂体与地震同相轴也有较好的对应关系。由此说明，应用该方法在研究区沙一段开展岩性识别具有可行性。

图2 地震沉积学工作流程图

3.2 分频处理

图3 零相位和－90º相位理论子波正演模拟记录对比图

图4 过LG11——TC2井零相位地震剖面与－90º相移剖面对比图

分频解释技术是将目标地质体从时间域转换到频率域，通过在不同主频的调谐体上分析研究地质体与调谐振幅的对应关系来达到预测地质体横向变化规律的目的[14-17]。根据龙岗地区三维地震资料频谱分析结果，笔者利用连续小波变换方法在－90°相移数据体上开展分频处理，得到了20～80 Hz、步长为10 Hz的7个调谐数据体。以30 Hz、40 Hz、50 Hz、60 Hz、70 Hz调谐体为例，图5为过LG18井不同主频的调谐体－90°相移剖面对比图，对比结果表明蓝色箭头所指向的厚层砂体在低、中、高主频的调谐体上均能对应于波峰反射（砂体中心均对应于波峰极大值附近），但红色箭头所指向薄层砂体在较高主频的调谐体上响应特征更为明显，主要体现在红色箭头所指向的测井曲线峰值越来越靠近地震资料中的波峰反射。因此，开展分频解释的目的就是为了利用不同分频调谐体的调谐厚度差异，来实现不同厚度的砂体的有效识别。

图5 过LG18井不同主频的调谐体－90º相移剖面图

3.3 地层切片及分频融合

地层切片是在2个具有等时对比意义的地震同相轴之间进行等比例内插得到的一系列振幅切片[18-20]。在开展地层切片之前，等时标志层的追踪是关键，等时标志层应选用区域上与地质等时界面平行或相当的地震同相轴[3,5]，其追踪的准确程度将直接影响地层切片的最终效果。通过对90°相位转化后的地震数据体进行井震精细标定，在龙岗地区确定了以沙二段底界、沙一段中上部标志层和沙一段底界作为等时标志层开展沙一段的地层切片，共获得了219张地层切片。通过将30、50、70 Hz调谐体的第117张地层切片和3种切片的RGB融合切片进行对比（图6），可以看出，不同频率的调谐体切片上分流河道轮廓存在一定的差异。其中30 Hz调谐体切片对于识别主河道（厚度较大）效果较好，50 Hz调谐体切片的主河道内部特征已经开始变弱，70 Hz调谐体切片主河道外相对厚度较薄的分支河道特征较为明显，RGB三原色融合切片（其中30 Hz切片为红色，50 Hz切片为绿色，70Hz切片为蓝色）河道的边界特征和连续性也得到了一定程度的改善。

图6 分频体地层切片及分频颜色融合切片对比图

4 应用效果分析

早期研究区沙一段采用均方根振幅、道积分属性的沿层切片开展过河道砂体预测，其预测效果不理想。通过对比研究区沙一段中上部同一期河道的早期切片及本次的分频颜色融合地层切片（图7），可以看出，3种切片上主河道及分支河道的分布形态基本一致，差异主要体现本次的平面预测成果上切片的穿时效应得到了有效降低，刻画的河道连续性和完整性得到明显改善。实钻效果上，LG11、TC2、LG166井钻探证实钻遇南部的主河道，砂体厚度分别为38.0、35.3、37.0 m；LG18井钻遇该主河道的分支河道，砂体厚度为18.0 m，但区内其它井并未钻遇厚层砂体出。另外，早期预测成果难以有效识别沙一段底部某些小型河道的分布（图8-a、b），对比本次研究成果（图8-c）可以看出分频颜色融合切片在窄小河道的识别上也具有明显的优势，如LG001-18井钻遇其中一条河道，证实砂体厚度为12.0 m（接近该区地震资料λ/8的分辨极限）。因此，地震沉积学方法在研究区沙一段河道砂体的平面预测中具有较好的适用性，其成果图件能够为该区沙溪庙组的油气勘探开发提供有效的支撑。

5 结论

由于四川盆地沙溪庙组一段的河道砂体具有较好的含油气性，因此对其进行准确的识别具有重要意义。

1）对原始地震数据开展90°相位转化，可以快速实现地震的岩性识别，地震同相轴与砂体中心相对应，可以更为真实反映砂体发育的空间位置。

2）分频解释技术利用不同主频的调谐体在调谐厚度上的差异可以有效的提高薄层砂体的识别能力，砂体的纵向分辨能力可达λ/8的分辨极限。

图7 沙一段中上部沿层属性切片与分频颜色融合地层切片对比图

图8 沙一段底部沿层属性切片与分频颜色融合地层切片对比图

3）与早期的河道刻画成果相比，地层切片方法可以有效的降低平面切片的穿时效应，河道连续性得到了显著改善；利用不同主频调谐体的地层切片开展分频颜色融合，提高了河道的平面成像效果，河道分布与实钻情况基本一致。