王元媛， 姜素華,2??， 王憶非

(1.中國海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院，山東 青島 266100； 2.海底科學(xué)與探測技術(shù)教育部重點實驗室，山東 青島 266100)

地震儲層預(yù)測是利用地震學(xué)信息對儲層巖性、物性和含油氣性進行預(yù)測研究的技術(shù)，在油氣勘探中發(fā)揮著重要的作用[1-4]。地震屬性技術(shù)作為儲層預(yù)測的主要技術(shù)之一，通過利用地震反射特征及其橫向變化關(guān)系來研究地下地層巖石物理等性質(zhì)的變化，多年來被廣泛應(yīng)用于油藏地球物理研究，但其多解性問題也一直是研究的難點。地震反演利用地表觀測資料，對地下巖層空間結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)進行成像，是儲層預(yù)測的另一項關(guān)鍵技術(shù)，與地震屬性相比，具有明確的物理意義，是儲層預(yù)測的確定性方法。將地震屬性技術(shù)和地震反演技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，能有效預(yù)測儲層分布。

研究區(qū)Z2地區(qū)地震數(shù)據(jù)總面積約900 km2，屬于構(gòu)造-巖性油氣藏，目的層新近系珠江組I砂組、II砂組和III砂組埋藏深度約3 000 m，砂體橫向變化較大，縱向非均質(zhì)性較強，儲層井間預(yù)測有很大不確定性。本文利用Z2地區(qū)測井和地震資料，在三維精細解釋的基礎(chǔ)上，提取研究層位的均方根振幅屬性，建立地質(zhì)模型，進行約束稀疏脈沖波阻抗反演和地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演，結(jié)合沉積學(xué)研究來分析砂體平面展布及縱向分布，從而實現(xiàn)儲層預(yù)測。

1 研究區(qū)沉積相概述

沉積作用在宏觀上控制著儲層的厚度、規(guī)模及空間展布[5]，沉積微相是儲層描述的基礎(chǔ)，也是進行油藏研究的依據(jù)和出發(fā)點。通過分析儲層的沉積背景，把握儲層發(fā)育的總體特征，采用針對性的儲層預(yù)測方法對目標(biāo)儲層進行精細刻畫，能將地震儲層預(yù)測的不確定性降到最低[6]。

研究區(qū)晚新生代古珠江三角洲-濱岸沉積體系的發(fā)育，主要受地形、海平面升降變化、物源、水動力等地質(zhì)因素控制。以II砂組為例(見圖1)，II砂組沉積時期，海平面下降，研究區(qū)西北部及中西部發(fā)育三角洲前緣沉積，物源主要來自西北和西南，發(fā)育水下分流河道、河口沙壩、沙席等沉積微相；研究區(qū)東部受沿岸流和波浪影響，砂體呈條帶狀沿北東-南西向分布，砂體厚度多小于10 m，砂體連通性較好，主要發(fā)育濱外沙壩沉積微相，以粉細砂巖沉積為主。

2 地震資料解釋

地震資料解釋的正確與否直接關(guān)乎地震屬性分析和反演結(jié)果的真實性和有效性。在研究區(qū)采用全三維綜合解釋技術(shù)，利用Petrel軟件平臺強大的三維可視化功能，綜合測井、錄井和地質(zhì)數(shù)據(jù)，對層位進行三維追蹤解釋，在地震反射同相軸連續(xù)穩(wěn)定的地區(qū)，采用自動追蹤的方式進行解釋；在反射同相軸弱、振幅不連續(xù)的地區(qū)，采用人工解釋的方式進行追蹤解釋。同時采用多井連井閉合對比，提高層位解釋的精度，為下步利用地震數(shù)據(jù)體開展儲層預(yù)測研究工作奠定基礎(chǔ)。目的層段I、II、III砂組的頂?shù)讓游辉诒緟^(qū)大部分都可以連續(xù)追蹤，如圖2所示為研究區(qū)東北部過E、Z兩口井的地震剖面解釋結(jié)果。

圖1 Z2地區(qū)II砂層組沉積微相平面圖

圖2 Z2地區(qū)E～Z連井地震剖面

3 地震屬性技術(shù)

地震屬性是指地震數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)學(xué)變換而導(dǎo)出的有關(guān)地震波的幾何形態(tài)、運動學(xué)特征、動力學(xué)特征和統(tǒng)計學(xué)特性的特殊度量[7]。通過大量油氣勘探實踐和經(jīng)驗的統(tǒng)計結(jié)果表明：油氣儲層性質(zhì)與地震屬性之間存在某種統(tǒng)計相關(guān)性。地震波在含油儲層與不含油儲層中傳播所產(chǎn)生的反射特征不同，通過地震屬性可以將這些差異識別出來，發(fā)現(xiàn)油氣在橫向、縱向上的變化特征，特別是橫向上的變化，從而達到儲層預(yù)測的目的。

地震屬性提取過程中，時窗的選取非常關(guān)鍵，能決定目標(biāo)區(qū)域的識別度[9]。時窗大小的確定應(yīng)根據(jù)地震反射同相軸的視周期和研究區(qū)地質(zhì)體的規(guī)模而定。以II砂組為例，分別采用不同時窗提取地震屬性進行對比，確定沿層提取15 ms時窗更能反映砂組級儲層分布規(guī)律。根據(jù)巖石物理分析，研究區(qū)砂礫巖體儲層發(fā)育區(qū)表現(xiàn)為相對較高的振幅值分布區(qū)，因此作者通過提取不同的強振幅屬性進行分析，發(fā)現(xiàn)均方根振幅屬性預(yù)測效果較好。均方根振幅是在給定時窗間隔內(nèi)的振幅平方之和的平方根，它可以顯示孤立的或極值振幅異常[8]。均方根振幅屬性受儲層巖性變化、流體特征等儲層參數(shù)影響較大，可以用以定性分析儲層巖性、沉積相平面分布特征。圖3所示為II砂組均方根振幅屬性平面分布圖。

結(jié)合本地區(qū)沉積相的研究，分析可知：圖中紅黃色區(qū)域為均方根振幅高值分布區(qū)。研究區(qū)中西部均方根振幅偏高地區(qū)與三角洲前緣沉積砂體的分布范圍大致吻合；東部條帶狀的振幅異常區(qū)則反映了濱外沙壩沉積微相砂體的沉積特征。以W井為例，取W井II砂組的巖心資料進行驗證，如圖4所示，通過巖心觀察可以看出K22砂體總體表現(xiàn)為沙席、沙壩和沙壩間沉積微相相間發(fā)育。上部以灰色泥巖沉積為主，夾粉砂質(zhì)泥條，為沙壩間沉積微相。中部以塊狀和平行層理粉砂巖為主要沉積類型，夾泥質(zhì)條帶，反映了沙壩沉積微相。下部以夾泥質(zhì)條帶的泥質(zhì)粉砂巖沉積為主，間隔發(fā)育平行層理粉砂巖。

圖3 Z2地區(qū)II砂組均方根振幅屬性平面分布圖

圖4 Z2地區(qū)W井單井相

4 地震反演技術(shù)

地震反演是指綜合利用地震、測井和地質(zhì)資料等，對地下巖層空間結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)進行成像的過程[10-13]，是儲層預(yù)測的核心技術(shù)。研究區(qū)內(nèi)發(fā)育砂巖和泥巖兩種巖性，砂體厚度薄，縱向非均質(zhì)性較強，儲層預(yù)測精度要求較高。因此，以E～Z連井地震剖面為例，首先采用約束稀疏脈沖波阻抗反演方法，得到波阻抗數(shù)據(jù)體，對砂體縱向展布進行粗略預(yù)測，在此基礎(chǔ)上，通過地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演模擬巖性剖面，得到高分辨率的波阻抗剖面，從而實現(xiàn)儲層縱向上的精細預(yù)測。

4.1 約束稀疏脈沖波阻抗反演

約束稀疏脈沖波阻抗反演技術(shù)是地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演的基礎(chǔ)，它將低頻豐富的地震資料與高頻豐富的測井資料相結(jié)合，是儲層描述中一項較為成熟的技術(shù)。該技術(shù)通過儲層的綜合標(biāo)定，使研究區(qū)的地質(zhì)層位與地震上的反射同相軸統(tǒng)一，加以測井資料的約束，遞推出波阻抗數(shù)據(jù)。

由圖5反演結(jié)果可知，絕對波阻抗剖面界面特征比較明顯，波阻抗值在縱向上的變化基本符合儲層的變化規(guī)律，能反映地層的屬性變化，波阻抗值較高地區(qū)預(yù)測為砂巖發(fā)育，砂體橫向連通性較好。但反演結(jié)果的垂向分辨率較低，無法進行砂體預(yù)測。

4.2 地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演

地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演是綜合利用地震、地質(zhì)和測井資料來生成儲層參數(shù)模型的技術(shù)，其目的就是預(yù)測未鉆井處地層的各種性質(zhì)，進而對油藏的幾何形態(tài)、孔滲飽等物性參數(shù)和其他地質(zhì)參數(shù)的空間分布進行全面的認識[14-16]。該方法結(jié)合了地震資料的橫向分辨率、地質(zhì)和測井資料的垂向分辨率的優(yōu)勢，以約束稀疏脈沖波阻抗反演得到的數(shù)據(jù)體為初始模型，從井點外推，以地震數(shù)據(jù)為約束進行井間插值，對有利儲層進行定量預(yù)測。

圖5 約束稀疏脈沖波阻抗反演結(jié)果

4.2.1 地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)參數(shù)分析 本文中的地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)參數(shù)分析主要指變差函數(shù)分析。變差函數(shù)是地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演的核心技術(shù)，變差函數(shù)的變程設(shè)置直接影響到最終的反演結(jié)果。它包括水平變程和垂向變程，反映了儲層在三維空間的變化規(guī)律，是認識研究區(qū)地質(zhì)問題的關(guān)鍵參數(shù)[17]。水平變程表示砂體的平面展布范圍。變程過小，剖面隨機性增加，井間地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演結(jié)果誤差較大；變程過大，雖然井間的反演誤差減小，但反演結(jié)果更趨于模型化。變差函數(shù)來源于井點數(shù)據(jù)，測井曲線在水平方向上提供的數(shù)據(jù)點相對較少，點距大，變差函數(shù)分析(見圖6)無法提供準(zhǔn)確結(jié)果，所以根據(jù)沉積相分析和地震屬性分析等預(yù)測的砂體橫向和縱向上的分布范圍，人為選取不同變程進行測試，最終將研究區(qū)的水平變程設(shè)置為(1 300和2 600 m)。垂向變程用以識別砂體有效厚度。設(shè)置過大，分辨不出薄儲層，達不到高分辨率預(yù)測儲層的要求；設(shè)置過小，則會導(dǎo)致在反演過程中由于數(shù)據(jù)搜索過少而使預(yù)測結(jié)果在橫向上出現(xiàn)過強的連續(xù)性，且增長反演時間，通過函數(shù)測試確定垂向變程(見圖6)，取值為8時，變差函數(shù)與采樣點擬合較好，也與研究區(qū)單砂體厚度大多集中在0～10 m的實際情況吻合。

圖6 變差函數(shù)分析

4.2.2 隨機模擬 隨機模擬是從已知的儲層出發(fā)，以地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)參數(shù)的分析為基礎(chǔ)，應(yīng)用各種算法，對儲層的空間分布特征進行模擬，產(chǎn)生與已有數(shù)據(jù)相符合的儲層參數(shù)三維空間隨機分布模型。本次模擬采用序貫高斯模擬算法，其基本原理是利用測井?dāng)?shù)據(jù)，應(yīng)用克里金算法對地質(zhì)變量進行局部估計，由已知點測井曲線的值估算未知點[18]。研究區(qū)發(fā)育砂巖、泥巖兩種巖相，利用約束稀疏脈沖波阻抗反演結(jié)果作為約束進行巖性模擬，采用序貫高斯模擬算法生成三個砂層組的巖性數(shù)據(jù)體。圖7為序貫高斯模擬得到的巖性模擬體剖面，黃色為砂體，呈條帶狀分布。

圖7 地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演巖性剖面圖

4.2.3 隨機反演 隨機反演是將隨機模擬的思想引到地震反演中，以地震數(shù)據(jù)作約束，用隨機模擬算法得出屬性數(shù)據(jù)體，實現(xiàn)儲層預(yù)測。與隨機模擬相比，隨機反演多了井間地震的約束，減少了砂體分布的不確定性和多解性，提高了井間砂體預(yù)測的精度[19]。由圖8同一條剖面的反演結(jié)果可知：與約束稀疏脈沖波阻抗反演結(jié)果相比，砂體垂向分辨率明顯提高，高波阻抗砂巖更加清晰，井間砂體的預(yù)測精度提高，反映的薄層信息更加豐富。

圖8 地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演結(jié)果

5 結(jié)論

在Z2地區(qū)的儲層砂體預(yù)測過程中，運用了地震屬性、約束稀疏脈沖波阻抗反演和地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演技術(shù)，得到以下認識：

(1)地震屬性對于儲層平面展布特征的刻畫效果較好。以Z2地區(qū)II砂組的均方根振幅屬性為例，結(jié)合沉積相，圈定了研究區(qū)II砂組砂體的平面分布范圍。

(2)地震反演是實現(xiàn)儲層縱向精細預(yù)測的有效方法。約束稀疏脈沖波阻抗反演和地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演均為利用波阻抗差異對砂泥巖進行區(qū)分，但前者分辨率較低，對薄砂體預(yù)測效果較差；后者是在準(zhǔn)確的約束稀疏脈沖波阻抗反演的結(jié)果上，加以高分辨率的測井資料作約束。二者結(jié)合，以研究區(qū)東部的一條連井剖面為例，最終得到確定性的高分辨率的反演結(jié)果，實現(xiàn)對薄儲層的表征與預(yù)測。

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