趙明珠

(大慶油田有限責(zé)任公司 勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712)

引 言

目前，大慶油田的勘探開發(fā)已至中后期，進入剩余油精準挖潛階段，砂體預(yù)測和刻畫精度不高是制約剩余油精準挖潛的重要因素。近年來，國內(nèi)外學(xué)者利用地震沉積學(xué)的方法開展了面向勘探尺度的儲層精細解釋與預(yù)測[1-12]，而井震結(jié)合提高河道砂體預(yù)測精度方面的研究較少。本文以大慶長垣油田中區(qū)西部為例，在面向開發(fā)尺度、井網(wǎng)密度較大(248口/km2，最小井距60 m)、地質(zhì)模式認知程度較高的條件下，充分發(fā)揮井信息縱向分辨率高和地震資料橫向信息量大的優(yōu)勢，開展密井網(wǎng)條件下基于井震結(jié)合的儲層厚度定量預(yù)測方法研究，以提高河道砂體的預(yù)測精度。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)位于大慶長垣中央坳陷區(qū)(圖1)，總面積為10.2 km2，構(gòu)造平緩，地層傾角1°～2°，區(qū)域內(nèi)斷層不發(fā)育，縱向上發(fā)育薩爾圖、葡萄花、高臺子3套含油層系，目的層段包括SⅠ、SⅡ、SⅢ、PⅠ、PⅡ、GⅠ、GⅡ、GⅢ、GⅣ這9個油層組，136個小層，150個沉積單元，薩、葡、高目的層總厚度在300～430 m，平均厚度為380 m，屬于河流—三角洲沉積。目前薩葡油層分為5套層系井網(wǎng)開采，即基礎(chǔ)井網(wǎng)、一次加密調(diào)整井網(wǎng)、二次加密調(diào)整井網(wǎng)、薩葡二類油層聚驅(qū)井網(wǎng)、薩葡三類油層“兩三結(jié)合”井網(wǎng)，共有油水井 1 441 口。該區(qū)塊地震資料為三維高分辨率覆蓋區(qū)，信噪比高，測網(wǎng)密度為10 m×10 m，地震采樣間隔為1 ms，資料品質(zhì)較好。近年來，該區(qū)塊主力油層開發(fā)已進入高含水后期，常規(guī)油開發(fā)全部進入精準挖潛階段，以尋找高產(chǎn)量、高豐度、小規(guī)模油藏為主要目標的思想逐漸被接受。中期西部多發(fā)育三角洲前緣相沉積，具有典型“泥包砂”特點的水下分流河道砂體發(fā)育，該類砂體規(guī)模小、厚度薄，相變快，導(dǎo)致儲層非均質(zhì)性強，多數(shù)窄小河道砂體無井或只有單井控制，存在井網(wǎng)控制不住的剩余潛力區(qū)域，迫切需要精細刻畫水下分流河道走向和邊界，指導(dǎo)開發(fā)調(diào)整措施。

圖1 長垣油田密井網(wǎng)區(qū)塊區(qū)域位置

2 地震屬性優(yōu)選與優(yōu)化

地震屬性分析是儲層地球物理研究中廣泛采用的一種較為成熟的方法，應(yīng)用效果顯著[13-16]。地震屬性分析技術(shù)的核心思想是從地震資料中最大限度地挖掘地質(zhì)信息，注重于利用地震資料橫向分辨率高的優(yōu)勢來彌補縱向分辨率不足,解決了油田開發(fā)中的許多實際問題。由于地震屬性與儲層參數(shù)之間的關(guān)系十分復(fù)雜，不同地區(qū)、不同儲層特征的敏感地震屬性也不同，即使在同一區(qū)塊的不同層位，不同的砂、泥巖接觸關(guān)系對應(yīng)的敏感地震屬性也有差異。目前，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，能夠提取的地震屬性種類有幾十種甚至上百種，地震屬性之間的相關(guān)性差異造成優(yōu)選砂、泥巖敏感地震屬性的難度大、效率低。地震屬性平面上受鄰層信息干擾，導(dǎo)致河道砂體預(yù)測存在多解性，有必要開展地震屬性優(yōu)選與優(yōu)化技術(shù)研究，通過井震結(jié)合提高地震屬性優(yōu)選及優(yōu)化的精度和效率。

2.1 地震屬性分析優(yōu)選

地震屬性分析方法主要有3種:時間切片法、地層切片法和沿層切片法。時間切片是沿某一固定地震旅行時對地震數(shù)據(jù)體進行切片顯示。沿層切片是沿某一特定地質(zhì)反射界面追蹤地震同相軸所得的層位進行切片。地層切片是以解釋的2個等時沉積界面為頂?shù)?，在地層的頂?shù)捉缑骈g按照厚度等比例內(nèi)插出一系列的層面，沿這些內(nèi)插出的層面逐一生成地震屬性切片，地層切片法更加合理而且更接近等時沉積界面。研究區(qū)地層沉積較穩(wěn)定，采用地層屬性切片法開展地震屬性分析，提取了振幅、頻率、相位等97種地震屬性。

針對屬性優(yōu)選存在的工作效率低、色標調(diào)整要求高、依賴專家經(jīng)驗等問題，研究了井震相關(guān)性分析方法，確定地震屬性與儲層參數(shù)之間的關(guān)系。為了確切地表明兩個變量之間的相關(guān)程度，著名統(tǒng)計學(xué)家卡爾·皮爾遜設(shè)計了統(tǒng)計指標——相關(guān)系數(shù)(Correlation coefficient)。相關(guān)系數(shù)是用以反映變量之間的相關(guān)關(guān)系密切程度的統(tǒng)計指標。相關(guān)系數(shù)是按積差方法計算，以兩變量與各自平均值的離差為基礎(chǔ)，通過兩個離差相乘來反映兩變量之間相關(guān)程度，著重研究線性的單相關(guān)系數(shù)[17]。據(jù)此建立了地震屬性與砂巖厚度相關(guān)性，研發(fā)了地震屬性自動優(yōu)選方法和算法程序。將提取的上百種地震屬性與井點砂巖厚度進行相關(guān)性分析，優(yōu)選能夠反映儲層地質(zhì)特征而且與已鉆井點處砂巖厚度相關(guān)性較高的地震屬性，相關(guān)系數(shù)

(1)

式中：x為井點地震屬性；y為井點砂巖厚度，m；N為已鉆井數(shù)，口。

地震屬性分析優(yōu)選包含3個步驟：

(1)地震-地質(zhì)層位標定及標志層追蹤。利用全區(qū)1 441口井聲波曲線進行合成記錄精細制作，精細追蹤油層組級標志層，逐井逐層進行層位精細標定和追蹤。

(2)沉積單元級等時地層格架建立。研究區(qū)地層沉積厚度變化較小，在時間域頂?shù)讟酥緦涌刂葡逻M行等比例剖分，保證地震層位與地質(zhì)沉積單元的等時性，建立逼近沉積單元級的井震結(jié)合等時地層格架。

(3)地震屬性制作和優(yōu)選。在沉積單元級井震結(jié)合等時地層格架基礎(chǔ)上，首先完成上百種地震屬性的提取，然后利用井點鉆遇砂巖厚度與地震屬性振幅能量值進行分析，確定不同地震屬性與井點砂巖厚度的相關(guān)系數(shù)r的大小，優(yōu)選相關(guān)系數(shù)高即井震匹配效果最好的地震屬性進行儲層預(yù)測和刻畫(圖2)。

圖2 地震屬性優(yōu)選流程

應(yīng)用上述方法，完成了研究區(qū)目的層97種地震屬性提取與優(yōu)選，共優(yōu)選出相關(guān)系數(shù)r大于0.5的地震振幅屬性7種，其中，振幅差異屬性為0.53，總絕對值振幅屬性為0.56，均方根振幅屬性為0.57，最大波峰振幅屬性為0.63，最大波峰振幅屬性效果最好。

2.2 地震屬性優(yōu)化

根據(jù)上述地震屬性與儲層參數(shù)的關(guān)系，研發(fā)了地震屬性的平面可信度算法，劃分不同級別、賦以不同權(quán)重、分區(qū)擬合、局部優(yōu)化，給出優(yōu)選后的地震屬性平面上不同位置的可信度，按照數(shù)值大小將區(qū)域劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(表1)。Ⅰ級為高可信區(qū)域，振幅能量的變化能夠反映河道砂體邊界、規(guī)模、走向及組合關(guān)系；Ⅱ級為中可信區(qū)域，振幅能量的變化能夠反映河道砂體整體展布趨勢，局部邊界、規(guī)模、走向，但組合關(guān)系不清晰；Ⅲ級為低可信區(qū)域，振幅能量的變化不能反映河道砂體整體展布趨勢(圖3)，局部能夠反映河道砂體邊界和規(guī)模。

圖3 地震屬性平面自動分區(qū)優(yōu)化效果

表1 地震屬性平面可信度分類

3 基于井震結(jié)合的儲層厚度定量預(yù)測方法

在地震屬性縱向上優(yōu)選和平面上優(yōu)化分級的基礎(chǔ)上，開展基于井震結(jié)合的儲層厚度定量預(yù)測方法研究。線性回歸算法具有運算快、算法穩(wěn)定等優(yōu)點，在各個領(lǐng)域中已有較為廣泛應(yīng)用，而多元線性回歸方法應(yīng)用最為廣泛[18-19]，但該方法在井震結(jié)合儲層厚度預(yù)測方面研究的較少，利用已知井點井震關(guān)系建立多元回歸數(shù)學(xué)模型，定量預(yù)測無井鉆遇的窄小河道砂體厚度方面的研究更少。油田開發(fā)中后期，油田穩(wěn)產(chǎn)的迫切需求是增儲，增儲的目標之一就是研究區(qū)井控程度低的內(nèi)前緣相窄小河道砂體。因此，筆者將多元線性回歸方法應(yīng)用到井震結(jié)合窄小河道砂體定量預(yù)測中，建立井-震儲層參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，進而實現(xiàn)無井區(qū)窄小河道砂體厚度的定量預(yù)測，為針對窄小型河道砂體的井位部署提供了地質(zhì)依據(jù)。

3.1 基于多元線性回歸的儲層厚度定量預(yù)測

多元線性回歸方程的一般形式如下：

設(shè)因變量y與自變量x1,x2,…,xm有線性關(guān)系，那么建立y的m元線性回歸模型

y=β0+β1x1+…+βmxm+ξ。

(2)

其中，β0，β1，…，βm分別為回歸系數(shù)，ξ是隨機誤差。

對于井震結(jié)合儲層厚度定量預(yù)測的實際問題,假設(shè)在地震剖面第k道的第i個樣點對應(yīng)的砂巖厚度為y,影響砂巖厚度的因素為x1,x2,…,xm,m個自變量因素x和因變量y的n組觀測值為(x1i,x2i,…,xmi,yi)(i=1,2,…n)。

基于多元線性回歸分析的井震結(jié)合儲層參數(shù)定量預(yù)測，是依據(jù)多元線性回歸的數(shù)學(xué)模型編寫程序，建立已優(yōu)選及優(yōu)化后地震屬性與已知井點儲層參數(shù)之間的線性函數(shù)關(guān)系，根據(jù)這些參數(shù)可以判斷出多元線性回歸分析的效果。包含以下步驟：

(1)井點屬性值的提取

在提取井點處的屬性值時，按照井點坐標，采用最近四點反距離加權(quán)平均法提取，該方法能夠真實地反映井點處的屬性值。利用井點坐標尋找最近四點的屬性值，并計算出這四點與井點之間的距離，即

(3)

其中：P為任意井點處振幅屬性值；A1、A2、A3、A4分別是距離P點最近4點振幅屬性值；H1、H2、H3、H4對應(yīng)為A1、A2、A3、A4距離P點距離，m。

可根據(jù)式(3)計算出井點處的屬性估計值，但要控制距離上限，若井點與屬性值點最小距離超過距離上限，說明井點坐標附近沒有屬性值，井在工區(qū)外部。通過以上手段可以避免引入工區(qū)之外的井，也可在一定程度上避免引入井坐標的錯誤。同時，要結(jié)合地震屬性平面分級結(jié)果設(shè)置不同級別區(qū)域井信息和地震信息的權(quán)重。

(2)根據(jù)已知井點砂巖厚度(y)和井點處振幅屬性值(x1,x2,…,xm)，利用程序計算，求得該區(qū)塊的β0、β1、β2、β3、β4分別為3.106 3、0.468 1、-1.058 6、0.899 5、0.272 1。

(3)求得判別函數(shù)為

y=3.106 3+0.468 1x1-1.058 6x2+0.899 5x3+0.899 5x4。

(4)

(4)判別回歸效果，求取相關(guān)系數(shù)。

(5)平面成圖，地震面元為10 m×10 m，井間10 m一個點處都已定量預(yù)測出厚度值，利用雙狐地質(zhì)成圖軟件，定量預(yù)測砂體平面展布特征和厚度。

3.2 應(yīng)用效果分析

應(yīng)用上述方法，以中區(qū)西部高臺子油層為例，建立了地震振幅屬性與砂巖厚度的線性關(guān)系，定量預(yù)測了井間砂體分布。從預(yù)測結(jié)果局部(圖4)分析可以看出，G231-S345井鉆遇河道砂體，鄰井ZD6-S312井不發(fā)育砂體，基于井插值等值線預(yù)測結(jié)果在井間基本是按照井距進行差值運算，無井區(qū)河道的邊界、規(guī)模和走向無法控制，從井震結(jié)合預(yù)測結(jié)果可以看出，河道砂體在井間的邊界來自地震信息，過井剖面揭示原基于井預(yù)測的邊界在井距之半，井震結(jié)合河道邊界回收4個地震道(測網(wǎng)密度為10 m×10 m)，約40 m。對比結(jié)果表明：井震結(jié)合預(yù)測的河道邊界更客觀、井間砂體厚度更準確，這是因為地震資料可以提供井間的信息，這是任何算法和經(jīng)驗均無法代替的。

圖4 中區(qū)西部GⅠ2+3小層基于井與井震結(jié)合預(yù)測河道邊界信息對比

從平面預(yù)測效果來看，中區(qū)西部高臺子油層為三角洲內(nèi)前緣相沉積環(huán)境，水下分流河道砂體呈樹枝狀或網(wǎng)狀分布，是陸上分流河道向水下前緣相的自然延續(xù)[20-22]。鉆遇河道砂井點占總井數(shù)的25%，厚度在2.0～6.0 m。預(yù)留均勻分布的后驗井485口，可有效控制河道、主體、非主體、尖滅、表外5種微相的精度。從基于井預(yù)測河道砂體分布圖(圖5)可以看出，當井網(wǎng)密度由12.5 口/km2增加到100口/km2時，河道砂體分布形態(tài)變化較大，寬度逐漸變窄，呈連續(xù)的土豆狀分布；當井網(wǎng)密度由100 口/km2增加到248口/km2時，河道砂體分布形態(tài)變化相對較小。從井震結(jié)合預(yù)測河道砂體分布圖(圖4)可以看出，當井網(wǎng)密度由12.5 口/km2增加50 口/km2時，河道砂體整體分布趨勢變化小、形態(tài)變化相對較大，窄河道砂體邊界逐漸清晰；當井網(wǎng)密度由50 口/km2增加到248 口/km2時，河道砂體連續(xù)性逐漸變好，砂體組合關(guān)系明確。尤其是當井網(wǎng)密度達到248 口/km2時，地震仍然約束著窄小河道砂體在井間的邊界、規(guī)模和走向，平面上砂體展布形態(tài)更符合沉積規(guī)律(圖6)。

圖5 基于井與井震結(jié)合砂體預(yù)測效果對比(井網(wǎng)密度12.5～248口/km2)

圖6 最大井網(wǎng)密度條件下預(yù)測效果對比

從精度分析結(jié)果可以看出(圖7)，與基于井預(yù)測結(jié)果相比，井網(wǎng)密度越小井震結(jié)合砂體預(yù)測方法應(yīng)用的空間越大，精度越高，但隨著井網(wǎng)密度的增加，基于井插值砂體預(yù)測的結(jié)果與井震結(jié)合砂體預(yù)測的結(jié)果越來越接近，從定量來看基于井的預(yù)測精度已經(jīng)可以反映砂體展布的宏觀特征，但從不同井網(wǎng)密度的定性分析看，隨著井網(wǎng)密度的增加，井震結(jié)合預(yù)測砂體形態(tài)變化趨勢逐漸變小、但砂體邊界形態(tài)越來越清晰、連續(xù)性變好，尤其是窄小河道砂體在井間的邊界、規(guī)模和走向更加清晰，使整體砂體組合關(guān)系更明確，當井網(wǎng)密度由12.5 口/km2增加到248 口/km2時，井震結(jié)合儲層厚度定量預(yù)測方法使河道砂體的預(yù)測精度由原來的69.51%提高到81.72%。

圖7 GⅠ2+3儲層預(yù)測精度分析直方圖

4 結(jié) 論

(1)逼近沉積單元級的井震結(jié)合等時地層格架能夠保證地震層位與地質(zhì)沉積單元的等時性；井震結(jié)合相關(guān)系數(shù)法能夠?qū)崿F(xiàn)對地震屬性的快速優(yōu)選，保障優(yōu)選出的地震屬性能夠反映本層的地質(zhì)信息、井震相關(guān)性最高。

(2)優(yōu)選出的地震屬性在平面上按可信度劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級，能夠剔除掉臨層的干擾信息，實現(xiàn)對優(yōu)選出的地震屬性在平面上進一步優(yōu)化，為井震結(jié)合砂體厚度定量預(yù)測提夠井震權(quán)重。

(3)基于多元線性回歸的井震結(jié)合儲層厚度定量預(yù)測方法充分利用了地震橫向分辨率高的優(yōu)勢，能夠定量預(yù)測井間的河道砂體厚度和河道邊界，以及無井區(qū)的砂體厚度，保證了已知井點砂體厚度的準確性。