曹思佳，孫增玖，黨虎強，曹 帥，劉冬民，胡少華

（1.東北石油大學地球科學學院，黑龍江大慶 163318；2.東方地球物理勘探有限責任公司地質(zhì)研究中心，河北涿州 072750；3.中國地質(zhì)大學（北京）地球科學與資源學院，北京 100083）

0 引言

致密油是指夾在或緊鄰優(yōu)質(zhì)生油層系的致密儲層中，未經(jīng)過大規(guī)模長距離運移而形成的石油聚集。致密油的主要賦存空間分為2 種類型：一類是烴源巖內(nèi)部的碳酸鹽巖或碎屑巖夾層中，另一類為緊鄰烴源巖的致密層中。其巖性主要包括致密砂巖、致密灰?guī)r和碳酸鹽巖，很多學者認為致密油是一種非常規(guī)石油資源，致密油儲層具有低孔低滲的特征，覆壓基質(zhì)滲透率小于0.1 mD（也有學者認為小于0.2 mD），與以往開發(fā)的特低滲、超低滲油藏相比，其成藏機理更復雜、孔喉更細微、填隙物的含量更高、勘探開發(fā)難度更大。我國致密油資源非常豐富，約占可采石油資源的40%，2015 年全國油氣資源評價結(jié)果顯示，我國石油地質(zhì)資源量達1 752 億t，其中致密油地質(zhì)資源量672 億t。很多學者采用不同地震預測的方法對致密油儲層“甜點”區(qū)進行了預測。例如，李岳桐等［1］以常規(guī)疊后地震資料為基礎進行巖石地球物理分析和正演模擬，井-震結(jié)合預測巖性，應用“逐級剝離”的思路預測出致密油“甜點”區(qū)。趙海波等［2］將疊前AVO 反演和地質(zhì)統(tǒng)計學反演結(jié)合，通過明確巖性、孔隙度和流體對致密儲層孔隙介質(zhì)彈性參數(shù)的影響規(guī)律，確定了“甜點”儲層的彈性參數(shù)特征，對齊家地區(qū)青山口組進行了致密薄儲層預測及水平井優(yōu)化設計。田繼先等［3］在相位轉(zhuǎn)換、地層切片、定量地震沉積學等技術(shù)的基礎上，利用自然伽馬反演技術(shù)預測了柴達木盆地扎哈泉地區(qū)上干柴溝組儲層“甜點”區(qū)分布，認為白堊系泉頭組的扶余油層廣泛分布［4］。

松遼盆地敖南區(qū)塊下白堊統(tǒng)泉頭組是致密油勘探開發(fā)的重要層系，資源潛力大，但由于該層系儲集層物性差，厚度薄且具有砂、泥巖頻繁互層的特點，開采難度大，薄砂體致密油儲層預測在該區(qū)的開發(fā)中至關(guān)重要。通過藍色濾波目標處理，提高地震資料品質(zhì)和分辨率；開展敏感地震屬性優(yōu)選和分析，以此為基礎，定性預測薄層砂體宏觀分布；利用井-震聯(lián)合地質(zhì)統(tǒng)計反演和隨機協(xié)模擬技術(shù)，對薄層砂體進行定量預測，以期明確薄砂體在空間的展布位置，為井位部署和論證提供依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

松遼盆地北部敖南區(qū)塊在地理位置上位于松花江北岸，在區(qū)域構(gòu)造上是齊家—古龍凹陷與三肇凹陷之間大慶長垣的南部傾末端［圖1（a）］［5］，在垂向構(gòu)造上大慶長垣上下不對稱，并具有正反轉(zhuǎn)構(gòu)造的特征，平面上斷裂雁行式排列，呈左旋扭動，具有明顯的扭動構(gòu)造特征［6］，斷裂近南北向展布，局部發(fā)育北西向斷層。

該區(qū)鉆遇地層從上到下依次為：第四系，新近系泰康組，白堊系上白堊統(tǒng)明水組、四方臺組、嫩江組、姚家組、青山口組，下白堊統(tǒng)泉頭組、登婁庫組、營城組、沙河子組及火石嶺組，缺失新近系大安組、依安組。該區(qū)目的層扶余油層發(fā)育在泉頭組的泉三段、泉四段。

泉三段、泉四段沉積時地勢平坦、沉降均勻，為淺水湖泊三角洲沉積［7］，形成過程中，河流占主導作用，因此不論分流河道還是水下分流河道均十分發(fā)育，河口壩相對來說不發(fā)育，更無深湖—半深湖泥出現(xiàn)。由于地形平緩為緩坡沉積背景，頂積、前積和底積層的經(jīng)典三元結(jié)構(gòu)無法劃分。平面上呈現(xiàn)“疊葉狀”，與向湖依次推進呈“疊瓦狀”的深水湖盆三角洲明顯不同。泉四段為三角洲平原與前緣的沉積過程，水體也由淺入深，為一次湖侵的沉積過程［8］，該時期位于東南淺水三角洲沉積體系的前緣，中部、東部地層沉積相對偏厚，北部較薄，但地層厚度整體變化不大。地層沉積主要受南部物源控制，自下而上湖盆面積逐步擴大，水體深度加深，以分流河道砂為主，由于流程長，分流河道流至河口部位，能量變?nèi)醵约毸樾冀M分為主［9］，主要為紫紅、灰綠、灰色粉砂質(zhì)泥巖，粉砂巖，棕灰、褐灰色含油粉砂巖［圖1（b）］。單層厚度薄、粒度細、泥質(zhì)含量高。由于沖刷作用不強烈，滯留沉積下來的礫石幾乎全為單一成分的灰綠色礫巖且磨圓較差，厚度很薄［10］。河道間泥與水下分流河道砂體交互疊置，縱向上形成互層。

泉四段扶余油層的平均空氣滲透率為0.38×10-3mD，平均有效孔隙度為6.3%，物性較差，屬于低孔低滲儲層［11］。按照巖性組合和沉積旋回特征，該段自下而上可劃分為2 個油層組，分別為FⅠ和FⅡ油層組，F(xiàn)Ⅰ油層組進一步細分為7 個砂層組，F(xiàn)Ⅱ油層組進一步細分為5 個砂層組（圖2）。

2 地震敏感屬性定性砂體預測

松遼盆地敖南地區(qū)下白堊統(tǒng)泉頭組河道砂體空間形態(tài)不同，產(chǎn)生了不同的地震波形響應特征，地震同相軸無法準確識別1～5 m 的砂層［12］，加上不同的砂體空間組合樣式，會導致地震波峰和波谷同相軸在時間剖面的變化，使巖性界面與同相軸對應關(guān)系復雜，難以利用常規(guī)地震預測技術(shù)識別和預測該類型砂體。

為了準確地落實扶余油層小層砂組的空間展布特征，首先對地震資料基于藍色濾波進行提頻處理來提高疊后地震資料高頻數(shù)據(jù)的相對占比重，將地震資料的剖面分辨率提高；其次，應用多屬性優(yōu)選技術(shù)對地震資料的不同屬性進行分析優(yōu)選，使得儲層預測的多解性有一定程度的降低［13］。優(yōu)選應遵循以下原則：①優(yōu)選后的地震屬性與研究對象具有某種相關(guān)性，可以對樣本有效分類；②以互相之間獨立的地震屬性組成低維的屬性空間，即達到結(jié)構(gòu)最優(yōu)化；③有用的地質(zhì)信息損失達到最?。?4］。最后，利用砂巖厚度與地震屬性進行多屬性的交會分析，將與砂巖厚度吻合度相對較高的地震屬性篩選出來，預測砂巖分布。

2.1 藍色濾波處理提高主頻

地震資料分辨率是地球物理勘探的關(guān)鍵參數(shù)之一，如何提高敖南地區(qū)這類低滲透薄層砂體的地震資料分辨率一直是研究難點［15-19］。通過頻譜的方式分析其對應的主頻和頻帶寬度可知，主頻越高，頻帶越寬，地震資料的分辨率也越高［20］。研究區(qū)地震資料采集年份較早，資料品質(zhì)相對較差，分辨率低，為了提高地震資料預測砂體的精度，利用藍色濾波提頻處理技術(shù)對原始地震資料進行提頻處理。

藍色濾波是基于測井反射系數(shù)振幅譜，通過一個或多個算子，恢復地震數(shù)據(jù)中嚴重衰減的高頻信息，提高地震數(shù)據(jù)分辨率的褶積處理技術(shù)［21］。該技術(shù)的提出及其有效性，主要基于測井數(shù)據(jù)研究總結(jié)的2 個顯著規(guī)律：一是針對大量測井數(shù)據(jù)反射系數(shù)序列統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，反射系數(shù)的頻率與振幅呈正相關(guān)關(guān)系，即相對高的頻率對應相對高的振幅［22］；二是測井數(shù)據(jù)的空間頻譜遵循指數(shù)定律，而指數(shù)對測井曲線的類型和盆地類型的依賴性較小［23］。

圖3 為研究區(qū)地震資料藍色濾波提頻處理前、后的地震剖面及頻譜對比圖，原始地震資料主頻為43 Hz，有效頻帶為12～70 Hz［圖3（a）］，原始地震剖面分辨率較低，扶余油層［圖3（b）］中紅色虛線所示，紅色虛線數(shù)值代表井旁道砂體厚度］對應的同相軸分辨率低，能量弱，相對關(guān)系不清晰。提頻后，地震資料主頻為45 Hz，有效頻帶為8～75 Hz，相較提頻前有一定的拓展，且高、低頻能量分布特征發(fā)生了改變，高、低頻能量增強［圖3（c）］，地震剖面分辨率提高，砂體對應的地震同相軸也有了明顯的改善［圖3（d）］。

2.2 敏感地震屬性優(yōu)選及分析

提取敖南地區(qū)扶余油層的振幅、頻率、波形等地震屬性，通過交會分析的方法將同類冗余屬性去除，同時將這些屬性與單層的砂巖厚度建立起相應關(guān)系，綜合判斷后選擇相關(guān)性較好的敏感屬性來進行砂巖分布特征的預測，針對不同目標層，依據(jù)各自的砂體組合與地震波形對應關(guān)系，優(yōu)選不同的敏感屬性。

如表1 所列，研究區(qū)內(nèi)多數(shù)目標層的振幅類屬性與砂體厚度對應關(guān)系較好，而部分小層利用信息熵屬性進行砂體分布規(guī)律預測的效果更好。信息熵是紋理屬性的一種，主要是利用圖像識別處理技術(shù)來描述儲層的沉積和分布規(guī)律，該屬性可以定性地判斷某地質(zhì)時期的沉積活動強度及砂體分布規(guī)律，針對扶余油層可以判斷河道沉積砂體的發(fā)育程度及相似性，熵值越小，表明沉積相對穩(wěn)定，能有效地識別河道砂體發(fā)育規(guī)模；熵值越大，說明沉積活動相對劇烈，河道遷移頻繁，砂體發(fā)育規(guī)模小、規(guī)律性差。

表1 FI4 砂層組不同地震屬性與砂巖厚度相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計Table 1 Correlation statistics of different seismic attributes and sandstone thickness of FI4 sand group

以研究區(qū)內(nèi)FI4 砂層組為例，應用多屬性優(yōu)選技術(shù)，選取了均方根振幅屬性和信息熵屬性對該小層進行綜合預測（表2），兩者的預測成果和已知鉆遇砂巖情況吻合度一致。

表2 FI4 砂層組重點出油井含油砂巖對井符合率統(tǒng)計（部分井）Table 2 Compliance rate of oil-bearing sandstone to wells in key wells of FI4 sand group

以信息熵屬性為例，如圖4 所示，該小層預測砂體在研究區(qū)內(nèi)普遍發(fā)育，砂體單層厚度大且有效厚度大的出油井主要集中在中南部，該井區(qū)預測出砂體最大寬度及延伸長度分別為800 m 和2 000 m，砂巖規(guī)模較大。

3 井-震聯(lián)合地質(zhì)統(tǒng)計反演定量預測砂體

近年來，國內(nèi)很多學者將地質(zhì)統(tǒng)計學隨機反演應用于不同研究區(qū)的薄砂體預測上，分析其地質(zhì)成因后運用巖心、測井等技術(shù)手段，通過提取地震屬性而后進行反演，選取不同反演參數(shù)然后反復的驗證分析，都取得了較好的效果［24-29］。

松遼盆地敖南地區(qū)扶余油層的砂巖厚度較薄，一般為1～5 m，地震資料主頻為40 Hz 左右，層速度約為3 000 m/s，由于地震資料可識別7～8 m 厚度的砂體，但這樣的精度遠遠無法滿足該區(qū)薄儲層預測的需求，須要結(jié)合如自然電位、自然伽馬、電阻率等可對砂泥巖薄互層做精準區(qū)分的測井曲線，利用基于曲線重構(gòu)的地質(zhì)統(tǒng)計學反演來克服常規(guī)反演方法的局限性，使得對薄層砂體識別的能力大大提高。

3.1 測井敏感參數(shù)分析

圖5 為松遼盆地敖南地區(qū)扶余油層砂、泥巖測井曲線與巖性分布直方圖及交會圖，波阻抗、自然伽馬和電阻率等測井曲線與砂、泥巖都存在一定的對應關(guān)系，均對砂、泥巖有一定的區(qū)分能力，波阻抗數(shù)據(jù)和自然伽馬值對砂泥巖的疊置區(qū)域均較小，能有效地進行區(qū)分［圖5（a）］。自然伽馬和電阻率聯(lián)合分析對砂、泥巖區(qū)分能力更好，從二者交會圖［圖5（b）］可知，第四象限為最有效的砂巖分布區(qū)。因此，多種信息的交會融合對敖南地區(qū)扶余油層儲層的識別是有效的。

3.2 低頻模型建立

反演中地質(zhì)模型的建立所需要的基礎數(shù)據(jù)為前期地震解釋得到的層位和斷層數(shù)據(jù)，因此對層位及斷層的精細追蹤解釋尤為重要，為適應地震反演的要求，層位要盡可能地接近目的層，同時前期解釋工作須要高度閉合，層位與斷層之間的接觸關(guān)系須清晰準確。

以扶余油層頂面向上延伸40 ms 作為反演模型的頂界面，扶余油層底界向下延伸40 ms 作為模型底界面，采取等比例內(nèi)插的方式建立波阻抗屬性模型，低頻模型剖面井間變化要合理、不出現(xiàn)局部極值異常等問題。

3.3 地質(zhì)統(tǒng)計反演和隨機協(xié)模擬

常規(guī)的稀疏脈沖波阻抗反演能夠宏觀地刻畫砂體的展布規(guī)律，但是分辨率較低，不能分辨薄層砂體［圖6（a）］。開展地質(zhì)統(tǒng)計反演得到多組等概率的反演波阻抗體，該反演結(jié)果具有較高的縱向分辨率，能夠精細刻畫薄層的空間分布，同時與已知井的吻合程度高［30］［圖6（b）］。

采用隨機協(xié)模擬的方法可以進一步得到儲層屬性體，并結(jié)合地質(zhì)統(tǒng)計學參數(shù)中的波阻抗與自然伽馬、電阻率、孔隙度等參數(shù)之間的關(guān)系，計算反映儲層的協(xié)模擬屬性體，以此來表征儲層的物性、含油性等空間變化特征［31］。

3.4 預測效果

以波阻抗反演和電阻率數(shù)據(jù)體為基礎，開展扶余油層反演砂體平面預測工作，即利用波阻抗反演結(jié)果預測砂巖厚度的平面分布，利用協(xié)模擬電阻率反演結(jié)果預測有效砂巖厚度分布。

圖7 為FI4 砂層組反演預測的砂巖厚度圖，F(xiàn)I4砂層組累計砂巖厚度最大為10.4 m，砂巖主要分布在工區(qū)中部及東北部，實際井也證實在該區(qū)域集中分布，整體趨勢呈南北向條帶狀展布，與該區(qū)域地質(zhì)規(guī)律一致。

從反演預測的有效砂巖厚度圖（圖8）可知，F(xiàn)I4砂層組有效砂巖分布明顯集中于工區(qū)的南北中軸線周緣，由北向南可劃分為3 個主要有效砂巖集中區(qū)：北部、中南部和西南部，這一結(jié)論與已知井鉆采情況吻合較好。同時，也發(fā)現(xiàn)了若干未鉆的有效砂巖發(fā)育目標區(qū)，為井位部署和論證提供了高精度的儲層預測成果。

4 結(jié)論

（1）通過藍色濾波對地震資料進行處理，提高其品質(zhì)及分辨率，而后開展地震屬性優(yōu)選對薄砂體儲層定性預測宏觀分布，最后利用井-震聯(lián)合地震反演在定性預測的基礎上對扶余油層主力砂體進行定量預測，預測結(jié)果與鉆井吻合較好。

（2）藍色濾波可以在保幅的情況下對有效頻帶進行拓寬，將原本被掩蓋住的高頻能量釋放，從而使同相軸更加清晰。松遼盆地北部敖南區(qū)塊原始地震剖面分辨率較低，主頻為43 Hz，有效頻帶為12～70 Hz，扶余油層對應同相軸不清晰，采用藍色濾波提頻后，地震資料主頻為45 Hz，有效頻帶為8～75 Hz，同相軸有明顯的提高。

（3）松遼盆地北部敖南區(qū)塊扶余油層FI4 砂層組反演預測結(jié)果顯示，砂巖主要分布在工區(qū)中部及東北部，整體趨勢呈南北向條帶狀展布，這與該區(qū)域地質(zhì)認識一致。對FI4 砂層組有效砂巖反演預測結(jié)果顯示，有效砂巖區(qū)明顯集中于工區(qū)的南北中軸線周緣，由北向南可劃分為3 個主要有效砂巖集中區(qū)：北部、中南部和西南部。