單中強(qiáng)，王 蘊(yùn)，王運(yùn)海

(中石化華東分公司石油勘探開發(fā)研究院，江蘇 南京 210011)

0 引言

AS油田位于濱里海盆地阿斯特拉罕—阿克糾賓斯克隆起帶和中央凹陷帶東部，面積約1 000 km2。AS油田是以鹽上層系為勘探目的層系的油田。測井解釋成果表明，含油儲(chǔ)集層單層砂體厚度為0．7～29 m，砂體總厚度為4～50 m，儲(chǔ)層橫向變化比較大，鄰井之間難于對比。為更合理地刻畫AS油田目的層儲(chǔ)層平面展布，利用三維地震資料平面分辨率較高的優(yōu)勢，開展系統(tǒng)的地震相分析，來進(jìn)行沉積相平面展布研究。

1 地質(zhì)概況

濱里海盆地面積為50萬km2，地跨哈薩克斯坦和俄羅斯聯(lián)邦2個(gè)國家，主要分布在哈薩克斯坦西部，約占盆地總面積的4/5，其余部分則屬俄羅斯聯(lián)邦的南部地區(qū)。在構(gòu)造區(qū)劃上，盆地位于東歐地臺(tái)東南部，與周圍的構(gòu)造單元以深大斷裂為界，北部和西部邊界為俄羅斯地臺(tái)南部的一些隆起，東部、東南部與海西期褶皺帶相鄰，南鄰里海。盆地可劃分為北部及西北部斷階帶、中央坳陷帶、阿斯特拉罕—阿克糾賓斯克隆起帶和東南部坳陷帶4個(gè)構(gòu)造單元，每個(gè)單元又包括若干個(gè)隆起和坳陷(余海洋，2008)。濱里海盆地地層有3套層系:鹽下層系、含鹽層系和鹽上層系。鹽下層系為古生界地層，含鹽層系為下二疊統(tǒng)上部孔谷階，鹽上層系為上二疊統(tǒng)以上的地層。AS油田位于濱里海盆地阿斯特拉罕—阿克糾賓斯克隆起帶和中央凹陷帶東部，勘探面積約1 000 km2(圖1)。

AS油田主要目的層段為中三疊統(tǒng)，含油層段巖性組合主要為砂泥巖互層。本區(qū)侏羅系底部普遍發(fā)育的一套厚層礫巖，在地震反射和測井曲線上有明顯的標(biāo)志，可作為區(qū)域上地層對比的標(biāo)志層(圖2)。

2 地震相分析

地震相是由特定地震反射參數(shù)所限定三維空間的地震反射單元，是特定的沉積相或地質(zhì)體的地震響應(yīng)(孫家振等，2002;徐懷大等，1990)。應(yīng)用地震相分析技術(shù)，就是運(yùn)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)和主組分分析(PCA)等技術(shù)和方法，對地震屬性及所反映的地質(zhì)特征進(jìn)行分析解釋，通過單井的標(biāo)定，得到與地震相相對應(yīng)的沉積相圖，進(jìn)而劃分出有利儲(chǔ)集相帶。目前，國內(nèi)外比較有代表性的地震相分析系統(tǒng)是Stratimagic地震相劃分軟件。

2．1 分析技術(shù)的基本原理

圖1 濱里海盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐旨把芯繀^(qū)位置圖

沉積地層的任何巖性參數(shù)的變化都會(huì)引起地震屬性變化。在地震屬性中，地震波形是地震反射波頻率、相位極性、速度、能量的綜合反映(程耀清等，2007;唐大海等，2004)。Stratimagic軟件的分類處理就是將地震數(shù)據(jù)樣點(diǎn)值的變化轉(zhuǎn)換成地震道形狀的變化，道形狀分類代表了地震信號(hào)的真實(shí)的橫向異常。在該軟件中，首先劃分出幾種典型的形狀，每一實(shí)際地震道被賦給一個(gè)非常相似的模型道的形狀。Stratimagic的模型道計(jì)算是采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模式識(shí)別能力來完成的，它是根據(jù)每道的數(shù)值對地震道形狀進(jìn)行分類，也就是劃分地震相。自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種具有自學(xué)習(xí)功能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，由2層組成。輸入層中神經(jīng)元在一維空間中排列，而輸出層的神經(jīng)元可以是多維的，并且輸出節(jié)點(diǎn)與鄰域的其他節(jié)點(diǎn)廣泛互連。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在地震層段內(nèi)對實(shí)際地震道進(jìn)行訓(xùn)練，通過幾次迭代之后，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造合成地震道，然后與實(shí)際地震數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，通過自適應(yīng)試驗(yàn)和誤差處理，合成道在每次迭代后被改變，在模型道和實(shí)際地震道之間尋找更好的相關(guān)。通過自組織的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算，首先得到模型道，這些模型道的模板代表了在地震層段中整個(gè)區(qū)域內(nèi)的地震信號(hào)形狀的多樣性。通過觀察圖上顏色的分布，評估地震形狀在所解釋的區(qū)域的分布(帕拉代姆公司，2010;于紅楓等，2006;謝繼容，2001)。

圖2 Ⅱ油組反射特征及測井曲線圖

主組分分析模式(PCA)是一種數(shù)據(jù)簡化方法，此模式用于聚類技術(shù)的數(shù)據(jù)簡化。在屬性交會(huì)圖中，可以識(shí)別交會(huì)圖的主要趨勢(主要方向)，此主要方向代表著多維數(shù)據(jù)的不同性質(zhì)，主組分對應(yīng)于數(shù)據(jù)的最大趨勢方向，其他的成分連續(xù)互相正交，并與其最大延伸方向正交。可將主組分中效果不明顯的組分切除，即切除那些對主組分影響最小的成分(主要是冗余數(shù)據(jù)及(或)噪聲)，使剩下的組分更為突出，以達(dá)到簡化數(shù)據(jù)的目的(帕拉代姆公司，2010;郎曉玲等，2010)。

2．2 求取地震相平面分布

利用波形分類進(jìn)行地震相研究時(shí)，對時(shí)窗大小、波形分類數(shù)及迭代次數(shù)等都有一定的要求:層段的厚度最小為半個(gè)相位，但也不能過厚。若選擇層段太厚，期間可能包含多個(gè)層序，給解釋帶來困難，物理意義也不明確;經(jīng)驗(yàn)的分類次數(shù)一般為5～30類之間，較為理想的分類數(shù)是不容易定義的，建議至少計(jì)算3次去估計(jì)該參數(shù)，把層段厚度除以6作為第一次計(jì)算的分類數(shù)，然后分別以這個(gè)數(shù)的50%和150%的分類數(shù)再進(jìn)行第二次和第三次分類，正確的分類數(shù)應(yīng)取決于所要研究的目標(biāo)和你對數(shù)據(jù)的了解程度、分類數(shù)大，結(jié)果過于詳細(xì)，分類數(shù)小結(jié)果過于粗糙，分類數(shù)不能超過層段樣點(diǎn)數(shù)的1倍;超過15～20類，通常是很難管理和解釋的;絕大多數(shù)情況下，迭代10～20次就基本能達(dá)到80%的收斂程度，但對于最終解釋最好選用25～35次迭代，以保證網(wǎng)絡(luò)收斂最佳(帕拉代姆公司，2010)。

在AS油田地震相研究中，首先根據(jù)研究目標(biāo)選取合適的三維地震數(shù)據(jù)體、相干體、分頻數(shù)據(jù)體、反射強(qiáng)度體以及相對波阻抗體、解釋層位及測井?dāng)?shù)據(jù);其次根據(jù)研究目的，選取合適的地震數(shù)據(jù)體、合適的層段(目的層段上下10ms)。根據(jù)目的層段的厚度大小選取波形分類方法:人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)或主組分分析技術(shù)。本次所選用的層位為Ⅱ油組;人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法地震相波形分類數(shù)為11、迭代次數(shù)為30;主組分分析主要利用三維數(shù)據(jù)體、相干體、分頻數(shù)據(jù)體、反射強(qiáng)度體以及相對波阻抗體等屬性體來進(jìn)行。

圖3為AS油田二油組提取的三維地震相圖。從圖中可以看出，各種波形分類性不強(qiáng)，對沉積相分析存在一定的難度。通過利用三維數(shù)據(jù)體、相干體、分頻數(shù)據(jù)體、反射強(qiáng)度體以及相對波阻抗體做PCA分析，從而得到AS油田PCA分析圖(圖4)。從圖4中可以看出，各種波形分類更集中、更加有利于沉積相分析，可以將AS油田第二油組地震相分成3類:(1)貫穿AS油田整個(gè)三維工區(qū)的Ⅰ類反射波形特征;(2)近鹽丘分布和條帶狀的Ⅱ類反射波形特征;(3)剩下的是Ⅲ類反射波形特征。

圖3 Ⅱ油組反射層上下10ms地震波形分類圖

圖4 平滑后的Ⅱ油組反射層上下10ms地震波形分類圖

3 沉積相分析

由于地震相常具有多解性，因此地震相轉(zhuǎn)沉積相就是要綜合利用巖芯、錄井、測井、薄片鑒定等資料排除多解性，確保地震相轉(zhuǎn)沉積相的準(zhǔn)確性和合理性。

根據(jù)區(qū)域沉積背景，綜合利用各種資料對各不同地震相單元內(nèi)有代表性的井進(jìn)行單井相分析，以AS-513井為例說明沉積微相劃分結(jié)果。圖5為AS-513井第二油組單井相圖，從巖性剖面上看，該井表現(xiàn)為多期的正旋回沉積。其中局部有少量反旋回，一般為中砂巖—細(xì)砂巖，粉砂巖及泥巖，砂泥互層，較厚的單砂體約15 m，較薄的一般在1～2 m。自然電位呈現(xiàn)為鐘形、箱形、指狀尖峰及低幅度鋸齒狀。識(shí)別出的沉積相為曲流河沉積，進(jìn)一步識(shí)別出以下亞相:主河道、天然堤、決口扇及河漫灘。

圖5 AS-513井單井相圖

通過有代表性單井相的標(biāo)定，總結(jié)歸納出工區(qū)地震相與沉積相的對應(yīng)關(guān)系:Ⅰ類反射波形特征區(qū)對應(yīng)的是曲流河沉積相沉積;Ⅱ類反射波形特征區(qū)對應(yīng)的是沖積扇沉積相沉積;Ⅲ類反射波形特征區(qū)對應(yīng)的是半干旱沖積平原沉積相沉積(圖6)。

4 結(jié)論

地震相分析技術(shù)充分利用了三維地震資料包含的地質(zhì)信息，地震相波形分類形成的地震相圖直觀且色彩豐富，通過合理的沉積相轉(zhuǎn)換，有效地解決了井間和無井區(qū)沉積相分布難題，彌補(bǔ)了單用鉆井資料進(jìn)行沉積相劃分的缺陷，提高了沉積相劃分的精度。尤其對于井稀少的地區(qū)具有更高的使用價(jià)值。有幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)如下:(1)地震相波形分類技術(shù)從地震波形特征總體變化出發(fā)，通過對地震波形進(jìn)行自動(dòng)分類處理，可以有效地識(shí)別河道等特殊地質(zhì)體的分布;(2)地震相波形分類要依靠鉆井資料對分類平面上的沉積相色帶進(jìn)行正確分析，減少多解性;(3)通過地震相與單井相相結(jié)合可以比較準(zhǔn)確的劃分沉積相。

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圖6 AS油田第二油組沉積相平面圖

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