0 引言
河道砂体作为陆相含油气盆地最重要的储集体类型之一,越来越受到勘探家的重视。前人在河道砂体地震反射特征、储层预测方法等方面做了大量的研究,取得了丰富的成果。李朝印、瞿杰等[1,2]从成因上对河道砂岩地震反射特征进行分析,总结了常见的河道砂体地震剖面反射特征;王世瑞、曹卿荣等[3,4]提出了基于参考标准层的属性综合分析方法来识别河道砂体范围及演化规律;武恒志等[5]基于河道砂体叠置样式正演方法建立识别标志,并结合属性分析等手段刻画砂体平面展布及纵向砂体叠置关系;孙鲁平等[6]提出了基于峰值频率—振幅比值识别河道边界、预测砂体厚度的新方法。研究区河道砂体研究起步较晚,且前人侧重利用单一地震属性对河道展布形态进行定性刻画,缺少对河道砂体地震反射特征类型、形成原因、针对性预测方法等系统性研究。为满足该地区勘探开发需求,笔者在综合前人研究成果基础上,以塔河油田三叠系三角洲前缘水下分流河道为研究对象,依托地震响应特征分析、模型正演、多属性融合、地层切片等手段研究河道砂体的展布特征,为下一步开发部署提供依据。
1 研究区概况
三叠系为研究区的主要含油层系,地层厚460 m左右,全区广泛分布(图1)。根据岩性组合和沉积旋回特点划分为4个组,其中阿克库勒组中统的上段发育大量水下分流河道沉积,单砂体厚度5~10 m,砂泥比20%左右,为典型泥包砂沉积。
图1
对研究区已钻井的钻井、测井、岩芯等资料分析表明,三叠系砂体速度主要分布范围为3 200~4 000 m/s,密度范围主要是2.2~2.4 g/cm3。泥岩速度分布范围主要为3 400~3 800 m/s,其密度分布范围主要是2.25~2.4 g/cm3。可见三叠系砂体和泥岩密度分布范围相近,只是其砂体速度分布范围较泥岩广。结合地球物理特征及地质特点,认为在储层预测中主要面临以下问题。
1)储层较薄超过地震资料纵向分辨极限
本地区储层埋藏较深,平均埋深大于4 300 m。其次储层厚度较薄,单层平均厚度仅5~10 m,目的层地震层速度3 600 m/s,主频30 Hz,按照地震资料分辨率1/4波长,分辨极限30 m,而储层厚度远小于地震资料分辨率,超出了地震资料的分辨能力。
2)砂体横向连续性差对比困难
由于中三叠统沉积时期塔河地区古地貌较为平坦,河道交切摆动频繁,砂体横向连续性差,且纵向多期砂体叠置,给地层对比、层位追踪带来很大困难。
3)反射类型复杂多样
从已钻井标定结果来看,河道砂储层地震反射特征多样。有“串珠”状强反射、“顶平下凹”状反射、上突反射、弱反射异常等,如何从成因上对各种地震反射异常进行标定制约着储层预测的方法及效果。
2 储层预测思路及关键技术
2.1 储层预测思路
根据研究区储层特点、地球物理特征,结合预测难点,确定储层预测的总体技术思路。要比较准确的刻画河道边界,预测储层厚度,必须解决储层厚度薄与地震分辨率低的矛盾,即对地震资料开展目标处理,打好资料基础;其次因为目标砂体横向连续性差,纵向叠置复杂,如何合理地进行砂体的横向对比至关重要,笔者采用层序格架约束下的旋回对比方法有效解决了地层对比问题。在此基础上形成了“以模型正演和地震相分析为基础,以属性聚类分析、地震沉积学研究等为手段,通过储层预测和地质—地震相结合综合评价储层发育区”的储层预测思路和方法。
2.2 河道砂岩典型地震响应特征
砂体成因分析是开展储层预测的前提。研究区河道为三角洲前缘水下分流河道,沉积物粒度较细,主要以中细粒为主,少数含砾石,泥质含量极少。自然电位曲线表现为箱型或钟形特征,曲线光滑或微齿化。笔者根据地震反射外部形态和内部结构特征在研究区共识别出以下4种典型的地震反射特征(图2)。
图2
2.2.1 “顶平底凸”充填反射特征
图3
2.2.2 “顶平底凸”透镜状反射特征
底部下凸表现为河道冲刷,顶部平坦表现为上部压实较强(图2b)。
2.2.3 “板状”强反射
该类型河道较宽、沉积厚度大,水体能量较强,表现为低频、强振幅的板状反射特征(图2c)。
2.2.4 “顶凸底凸”强反射特征
河道底部下凸表现为为河道冲刷面,顶界面上凸(图2d),顶界面以上地层向上弯曲微弱,该类型反射为河道砂岩后期差异压实作用结果。
2.3 关键技术
2.3.1 模型正演
储层的几何特征是研究和预测碎屑岩系储层特性的重要组成部分之一,其形态、大小和分布是对沉积环境和沉积作用的反映,是判断沉积环境重要标志,是进行地震相识别的重要依据。而储层物性参数不仅是储层研究的基本对象,而且是储层评价和预测的核心内容,不同的储层物性参数对地震波在地层中的传播都有着很大的影响,特别是对地震波速度的影响。鉴于以上原因笔者分别设计不同几何特征、不同物性参数的河道砂体模型(图4a~4d),来模拟地震波在其中传播的波场,基于得到的合成记录来进行地震属性的敏感性分析,探讨与几何形态、含油气性密切相关的地震属性,用来指导河道砂储层的预测和评价。
图4
模型参数:河道砂体最大厚度为38 m,宽度为300 m,骨架砂体速度设为3 000 m/s,水的速度为 1 500 m/s,密度为1 g/cm3,油的速度为1 200 m/s,密度为0.9 g/cm3,气的速度为340 m/s,地震子波主频为40 Hz。
2.3.2 地震属性优选
地震属性是指由叠前或叠后地震数据经过数学变换而导出的有关地震波几何学、运动学、动力学和统计学特征,它是地震资料中可描述并可量化的特征,同时能以与原始资料相同的比例显示出来,代表了原始地震资料中包含的总信息的子集[12]。地震属性提取已是目前储层预测应用最广的方法之一。地震属性的提取方式主要根据研究工区的储层地质特点、勘探程度以及所要解决的问题合理地进行选择。本次研究利用研究区新采集的地震数据,在精细井震标定的基础上,利用landmark的zip模块对层位自动追踪拾取,根据模型正演河道砂岩储层反射特征,优选相应敏感属性,对目的层位开一定时窗提取振幅类(均方根振幅、最大波峰振幅、平均绝对振幅等),统计类(平均瞬时频率、平均瞬时相位、平均反射强度),几何类属性多种地震属性。为了避免属性冗余,突出不同属性对河道储层刻画的优势,采用属性融合的方法,首先对所提取的众多属性进行筛选,选取彼此独立且跟储层较为敏感的属性,本次研究采用RMS振幅、相干、瞬时频率进行融合,然后对所选取的属性进行归一化处理,最后把归一化后的属性按照不同的权重进行融合,将融合属性用于砂体的识别与描述。研究表明融合属性(图5b)博众属性之长,从不同的方面对砂体进行表征,相对于单一的振幅属性(图5a)突出较弱信号,对细节的刻画更为准确,对储层的识别能力显著提高。
图5
2.3.3 地震沉积学研究
1998年曾洪流等首次使用了“地震沉积学”一词,认为地震沉积学是利用地震资料来研究沉积岩及其形成过程的一门学科[13]。它将地球物理技术与传统的沉积学研究相结合进行沉积演化分析,一经推出便得到了大力推广应用,其主要基于以下两个基本原理:①一般沉积体系都具有宽度远远大于厚度的特征;②用地震垂向分辨率在垂向上无法识别的地质体,在平面上有可能通过地震横向分辨率被识别出来。它的关键技术主要包括90°相位转换技术、地层切片技术和分频解释技术。曾洪流等指出沿着或平行于追踪地震同相轴所得的层位进行沿层切片,更具有实际的地质意义和地球物理意义[14]。但是地层切片技术有其应用前提,一是它假设两个参考层间是整合沉积的,二是地层的沉积速度稳定。对于剥蚀,尖灭,前积等复杂地层是不适用的。研究区地层厚度分布稳定,且地层起伏变化较小,参考层间不存在间断现象,满足地层切片的应用条件。通过对地震数据体沿接近目标体的稳定层位拉平后,小时窗进行时间切片提取(近似地层切片),既消除了构造因素,又避免了开时窗提属性的平均效应,最大限度的实现了等时,可以快速发现弯曲的河道形状,准确进行河道边界的刻画。同时根据河道影像出现的先后顺序,进一步确定河道演化期次。如图6为YT2井区连续地层切片效果图,图6a~6d为从下向上每隔一定时窗所提取的地层切片,从图6a可以看出北东向主河道最先出现轮廓,北西向河道也逐渐出现端倪,两条河道基本可以认为是同一期河道,推测当时物源方向为北东方向,地层倾角较小,才会出现同期两条河道呈十字交叉展布的特征,实钻显示两条河道的交汇部位部署的YT2井在目的层钻遇两套叠置砂体,且砂体厚度相对其他井较大,也证实了储层预测的结果。继续向上切,北西方向的细河道(图6b、6c)、垂直YT2主河道的S1102河道、平行于主河道的S110河道依次出现,至此(图6d)全部河道的影像清晰展现。根据河道出现的先后顺序,纵向分为三期,实钻表明不同期次的河道具有独立的油气水系统,而每条河道的不同部位由于断裂的切割封挡独立成藏,形成独特的“断层切香肠”式成藏特征。
图6
图6
YT2井区三叠系地层切片属性
a—参考层之上8 ms振幅切片;b—参考层之上10 ms振幅切片;c—参考层之上12 ms振幅切片;d—参考层之上14 ms振幅切片
2.3.4 储层的定量预测
储层的定量预测一直是地球物理工作者努力的方向。对于厚度大于1/4波长的厚层可以直接利用地震反射时间计算,因此储层的定量解释一般是针对薄层而言。Widess将薄层定义为:“厚度小于入射子波1/8主波长的地层”[15]。继widess之后,国内外众多学者围绕薄层厚度的定量解释开展了许多针对性研究,取得了许多新认识、新成果,对薄层的研究起到了很大的推动作用。目前较为常用的薄层厚度定量预测方法主要有3种[16,17]。第一类振幅图版法,利用已知井砂体厚度对振幅标定,再提取预测处振幅值与图版进行比对以确定砂体厚度。第二类反射波特征点法,利用地震反射波波峰点、波谷点和回零点这三处复合波建立方程组,通过解方程组求取薄层的时间厚度。第三类频率域方法,包括谱分解和谱反演。3类预测方法在理论基础和现实实践中各有优缺点。本次研究笔者采用第1类方法对S29井区共8口井砂体厚度与振幅属性值进行相关拟合(图7),结果表明,砂体厚度与属性值正相关关系明显,相关系数达到0.95,适用性较好。分析原因认为,研究区河道砂体为大套泥岩中的薄砂体,砂体个数单一,且上下围岩横向分布稳定,储层与围岩阻抗差异明显。众所周知,利用反射振幅预测地层厚度是有假设条件的,如储集层及其围岩的声阻抗在横向上保持稳定,储层相对孤立,并要求有一定数量的样本井以建立统计关系等。但即使上面假设全部满足情况下仍不能说就一定能准确预测砂体厚度,由楔状模型时间厚度与振幅关系(图8)可知,振幅曲线在调谐点达到极大值,而在调谐厚度以上,振幅值逐渐变小,然后趋近一个常数,因此在调谐厚度附近,一个振幅值对应两个厚度,仍会出现多解的现象。综上所述,利用振幅属性估算储层厚度是有条件的,要根据工区地质条件具体分析,从而避免走入误区。
图7
图8
3 结论
1) 不同反射特征砂体的地质成因分析是储层预测的基础,在地震相分析基础上结合测井、岩芯等实钻资料分析在研究区共识别出4类主要的反射特征类型,针对不同的研究目标建立针对性的研究方法是河道砂储层预测中要重视的问题。
2) 文中提出的基于模型正演,地震反射特征分析,属性聚类,地层切片等为主的储层预测系列方法,准确刻画了河道砂体横向展布形态,厘定了河道纵向演化期次,尝试利用振幅图版法预测砂体厚度,实钻表明这套方法在研究区应用效果显著,对相似类型储层预测具有很好的借鉴意义。
3) 利用振幅属性预测砂体厚度需要谨慎对待,应结合研究区地质、地球物理特征在局部井区开展统计分析研究,以减少多解性。
致谢:
非常感谢审稿人对本文所提出的宝贵建议;感谢本文编辑对文章所做出的细致修改!
参考文献
基于地震属性特征的河道砂体预测方法
[J].地震属性的研究和应用贯穿于地震资料解释的各个环节。利用地震属性与反演技术相结合，可有效提高油气储层解释的精度。本文介绍了基于参考标准层的地震属性提取技术，并细致描述了沿层属性的提取方法。将该项技术应用于松辽盆地乾安北地区地震资料解释，通过各类地震剖面对比、合成记录标定、地震属性及振幅包络特征分析等具体技术，预测了该区沉积相和河道砂体及其分布特征，分析对比所得的一些关键成果图件，显示该方法具有良好的应用前景。
应用地震属性分析技术刻画河道砂体
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<p>岩性油藏已成为松辽盆地南部中浅层勘探的主要油藏类型，而河道砂体的识别一直是物探</br>工作者长期研究的重点。此次研究选择了查干花地区新施工完成的三维地震，在“弃砂找河，扬河找</br>砂”的新思路指导下，准确标定目的层及参考标志层并进行精细解释，应用地震属性分析技术进行</br>地震相划分、河道刻画，进而寻找河道砂体。研究认为，在半深湖—浅湖沉积环境下，三角洲前缘水</br>下分支河道和河道间沉积体在地震上有响应，应用地震属性对河道进行了刻画，据此部署探井获得</br>高产油流。</p>
川西坳陷陆相致密气藏河道砂岩储层靖西刻画技术及应用
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川西坳陷侏罗系砂岩储层具有低渗致密的特点，主要为三角洲相分流河道沉积。河道纵向叠置关系复杂、砂岩厚度薄、岩性及物性横向变化明显，但地震资料分辨率有限，河道砂岩储层预测及刻画难度大，制约着开发目标评价及井网部署。采用从宏观到微观、从定性到定量、从外形精细刻画至内幕非均质性评价逐步逼近的综合研究思路，重点集成了井-震一体化河道沉积层序识别、河道砂体叠加样式正演、相带空间刻画和递进反演相控储层定量描述等关键技术，解决了河道期次划分、叠置样式预测、外形刻画和定量描述等多个难题，实现以单河道为单元的气藏精细开发目标评价，取得了明显的应用效果，并形成了陆相致密气藏河道砂岩储层精细刻画与描述技术体系。
Quantitative prediction of channel sand bodies based on seismic peak attributes in the frequency domain and its application
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The boundary identification and quantitative thickness prediction of channel sand bodies are always difficult in seismic exploration.We present a new method for boundary identification and quantitative thickness prediction of channel sand bodies based on seismic peak attributes in the frequency domain.Using seismic forward modeling of a typical thin channel sand body,a new seismic attribute-the ratio of peak frequency to amplitude was constructed.Theoretical study demonstrated that seismic peak frequency is sensitive to the thickness of the channel sand bodies,while the amplitude attribute is sensitive to the strata lithology.The ratio of the two attributes can highlight the boundaries of the channel sand body.Moreover,the thickness of the thin channel sand bodies can be determined using the relationship between seismic peak frequency and thin layer thickness.Practical applications have demonstrated that the seismic peak frequency attribute can depict the horizontal distribution characteristics of channels very well.The ratio of peak frequency to amplitude attribute can improve the identification ability of channel sand body boundaries.Quantitative prediction and boundary identification of channel sand bodies with seismic peak attributes in the frequency domain are feasible.
塔河油田三叠系复杂圈闭勘探难点及对策
[J].本文对塔河油田三叠系复杂圈闭勘探难点及对策进行了探讨。文章针对该区三叠系碎屑岩储层埋深大,砂体规模小,砂层薄,地震分辨率低,低幅度构造和非构造圈 闭不易识别等特点,采取了以经典的层序地层学理论为指导,结合钻井、测井等资料,在精细划分地层层序的基础上,通过地震解释技术综合研究,寻找出一套较适 合该地区三叠系复杂圈闭识别与评价的技术方法系列。
阿克库勒凸起成藏地质条件及控油规律
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通过对阿克库勒成藏凸起地质条件的综合分析,指出阿克库勒凸起油源丰富,发育多套储盖组合,多种类型圈闭发育且成排成带分布,成藏地质条件配置较好,具有形成大中型油气田的有利条件.塔河油田的发现已证实了这一点.在阿克库勒凸起,区域构造格架控制着油气的聚集分布,古阿克库勒凸起轴部是油气的主要聚集带,断裂控制了油气的聚集成藏,中上奥陶统尖灭带附近是重要的油气勘探领域.
塔河油田三叠系岩性圈闭识别与评价技术
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塔河油田近年在岩性油气藏勘探中取得了重大的突破，发现并落实了阿克亚苏2号上油组复合圈 闭、塔河南中油组河道砂体岩性圈闭等，在其上部署的AT2、YT2等井都喜获工业油气流，展示了三叠系岩性油气藏领域的良好勘探前景。在层序地层学和沉积 微相研究的基础上，采用层序地层学方法、岩性体的岩石物理特征与模型正演技术、地震属性提取与综合分析、波形分析技术、全三维可视化地震解释、基于模式的 地震反演技术、砂岩厚度预测技术和油气检测技术对塔河油田三叠系岩性圈闭进行了识别和评价。
地震波场数值模拟方法
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简要总结了地震波场数值模拟的各种方法的基本原理及其主要特点,对最近在该领域出现的一些方法和研究结果做了简要的阐述,并对比了各种方法的优缺点.在此基础上提出了运用波动方程数值模拟作为基础,结合射线方法辅助识别波场类型,用于分析异常波的产生机理和出现特点的基本思想,这对复杂条件下的地震勘探具有指导和借鉴意义.
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Three-dimensional seismic data from the Gulf of Mexico Tertiary section show a close dependence of seismic events on data frequency. While some events remain frequency independent, many events exhibit different occurrences with changing frequency and, therefore, are not parallel to geologic time surfaces. In the data set we have studied, observed maximum time transgression of seismic events is at least 120 ms traveltime on lower frequency sections. Severe interference in lower frequency data may produce false seismic facies characteristics and obscure the true stratigraphic relationships. This phenomenon has important implications for seismic interpretation, particularly for sequence stratigraphic studies. This time transgression problem is mitigated to a large degree by the stratal slicing technique discussed in Part I of this paper. Stratal slicing on a workstation is done by first tracking frequency-independent, geologictime-equivalent reference seismic events, then building a stratal time model and an amplitude stratal slice volume on the basis of linear interpolation functions between references. The new volumes have an x-, y-coordinate system the same as the original data, but a z-axis of relative geologic time. Stratal slicing is a useful new tool for basin analysis and reservoir delineation by making depositional facies mapping an easier task, especially in wedged depositional sequences. Examples show that the common depositional facies like fluvial channels, deltaic systems, and submarine turbidite deposits are often imaged from real 3-D data with relatively high lateral resolution.
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薄层地震峰值频率与厚度关系研究
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