蘇 超

（天津市地球物理勘探中心，天津 300170）

河流相沉積環(huán)境中的河道砂體是陸相盆地中常見(jiàn)的儲(chǔ)層類型及油氣聚集的有利場(chǎng)所，近年來(lái)已成為油氣勘探領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前，利用地震資料進(jìn)行河道砂體識(shí)別已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，主要技術(shù)包括地震屬性分析技術(shù)[1]、地震相技術(shù)[2]、頻譜分析技術(shù)[3]等，與傳統(tǒng)的巖心和測(cè)井曲線分析相比，這些技術(shù)的應(yīng)用極大地提高了河道砂體識(shí)別的效率和準(zhǔn)確性。本文綜合應(yīng)用測(cè)井曲線和地震屬性，對(duì)河道砂體的剖面和平面展布特征進(jìn)行識(shí)別和詳細(xì)描述。

1 研究區(qū)概況

南圖爾蓋盆地位于烏拉爾山以東的哈薩克斯坦國(guó)中部，處于烏拉爾-天山縫合線轉(zhuǎn)折端剪切帶，為西西伯利亞盆地與中亞地塊的連接部位，總面積約8×104km2，呈南北向長(zhǎng)軸狀分布[4]。該盆地是海西運(yùn)動(dòng)期褶皺基底之上發(fā)育的中生代裂谷型盆地，經(jīng)歷了斷陷期、斷坳轉(zhuǎn)換期及坳陷期三個(gè)演化階段，形成了壘塹相間的構(gòu)造格局，進(jìn)而控制了該盆地油 氣的形成和分布[5]。南圖爾蓋盆地油氣勘探始于20世紀(jì)60 年代，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)大小油氣田17個(gè)，在淺層較簡(jiǎn)單的構(gòu)造圈閉中已發(fā)現(xiàn)油氣37 億桶，上侏羅統(tǒng)-下白堊統(tǒng)河流和三角洲相砂泥巖沉積是目前南圖爾蓋盆地主要的油氣儲(chǔ)層，盆地90%以上的油氣藏均與該儲(chǔ)層有關(guān)[6]。目前盆地已進(jìn)入高成熟勘探階段，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)大型構(gòu)造油氣藏的難度較大，2005 年勘探重點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)向地層-巖性圈閉[7]。

260D區(qū)塊位于阿克薩布拉克地塹北端（圖1），在區(qū)域構(gòu)造背景下形成了東斷西超的箕狀斷陷，北東方向?yàn)閿嗔寻l(fā)育區(qū)，南西方向?yàn)槠骄徯逼?。該區(qū)塊在上侏羅統(tǒng)阿克薩布拉克組（J3ak）處于盆地?cái)噗贽D(zhuǎn)換末期-坳陷發(fā)育早期，是盆地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)減弱、坳陷充填向準(zhǔn)平原化沉積的過(guò)渡階段，大套泥巖地層中廣泛發(fā)育曲流河河道砂體，并形成巖性油氣藏，巖性以灰色粉砂巖、砂巖為主，夾薄層泥巖，表現(xiàn)出“砂泥間互”的沉積特征[8]。

圖1 南圖爾蓋盆地260D 區(qū)塊位置

2 地震及測(cè)井響應(yīng)特征

曲流河又稱蛇曲河，平面上呈條帶狀分布，河道比較穩(wěn)定，寬深比較小，主要分布于流域較大河流沉積體系中下游地區(qū)[9]。曲流河沉積物以砂巖、粉砂巖和泥巖為主，河道底部可能有底礫巖，南圖爾蓋盆地260D 區(qū)塊上侏羅統(tǒng)J3ak 地層為曲流河沉積，曲流河道廣泛發(fā)育。

從南圖爾蓋盆地260D 區(qū)塊地震剖面上可以看出，該剖面上J3ak 地層中共發(fā)育七條不同期次、不同規(guī)模的河道，河道砂體的地震響應(yīng)特征均表現(xiàn)為地震同相軸清晰、振幅能量強(qiáng)、橫向延伸短、連續(xù)性差的特點(diǎn)，河道兩端具有明顯的反射中斷及下拉現(xiàn)象，與周圍泥巖雜亂、強(qiáng)度較弱的地震反射特征差別非常明顯（圖2）。綜合分析，該區(qū)塊J3ak 地層中曲流河道在地震上的反射特征有以下兩種形態(tài)：

槽形、峽谷形。如圖2 中河道③、河道⑤、河道⑥所示，這種類型河道具有明顯的下切現(xiàn)象，地震同相軸表現(xiàn)出底凹頂平的特征。

透鏡狀。圖2 中河道①、河道②、河道④、河道⑦所示，這種類型河道地震同相軸表現(xiàn)為底平頂凸或底凹頂凸的特征，表現(xiàn)出點(diǎn)狀、丘狀、透鏡狀。

該區(qū)塊J3ak 地層河道在地震剖面上特征明顯，不同河道的寬度、厚度特征清晰，易于識(shí)別，能夠直觀地反映出河道縱向上的特征。

圖2 南圖爾蓋盆地260D 區(qū)塊地震剖面

河道中砂體相對(duì)發(fā)育，與周圍泥巖地層在巖性和物性上差別較大，因此，河道不僅在地震剖面上反射特征比較顯著，在測(cè)井曲線上其特征也比較明顯（圖3）。Kar-7 井鉆穿河道中心部位，河道地震反射特征呈透鏡狀，河道砂體的自然電位和電阻率曲線表現(xiàn)為柱狀，曲線特征明顯，與上下泥巖存在較大差別。Kar-20 井鉆穿河道中心偏邊部位置，河道地震反射特征呈透鏡狀，河道砂體的自然電位和電阻率曲線表現(xiàn)為鐘狀，曲線特征明顯。Ekar-1 井鉆穿河道的邊部，河道地震反射特征呈透鏡狀，河道砂體的自然電位和電阻率曲線表現(xiàn)為尖峰狀，曲線特征較為明顯。

Kar-7、Kar-20、Ekar-1 三口井均鉆穿J3ak地層中發(fā)育的河道，地震反射和測(cè)井響應(yīng)特征均較明顯，但由于井與河道相對(duì)位置不同，測(cè)井曲線上表現(xiàn)出的特征也存在一定的差別，實(shí)際應(yīng)用中可以利用地震反射特征和測(cè)井曲線特征對(duì)河道進(jìn)行識(shí)別和描述。

3 地震屬性的河道砂體識(shí)別

圖3 河道砂體地震及測(cè)井響應(yīng)特征

地震屬性是指地震數(shù)據(jù)體中能夠反映地震波幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和統(tǒng)計(jì)特性的特征參數(shù)[10]，是地震數(shù)據(jù)體中各種地球物理信息的綜合反映，當(dāng)?shù)叵碌貙觾?nèi)部的巖性、物性、流體性質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，其地震響應(yīng)就會(huì)改變，所求取的地震屬性也隨之產(chǎn)生變化。通過(guò)各種數(shù)學(xué)變換對(duì)地震屬性的計(jì)算、解釋和分析，可以獲得許多有關(guān)地層、斷層、裂縫、巖性和流體的重要特征信息，使地震資料能夠反映更多的地層信息，從而提高地震資料的使用價(jià)值。

地震屬性的研究和應(yīng)用開(kāi)始于20 世紀(jì)70 年代，目前已研究和使用的屬性種類多達(dá)上百種，其分類有振幅、頻率、相位、能量、波形、吸收衰減等[11]。隨著地球物理學(xué)理論研究的不斷深入以及各種地震解釋軟件的不斷推出，越來(lái)越多的地震屬性被提取出來(lái)，已被廣泛應(yīng)用于地震構(gòu)造解釋、儲(chǔ)層預(yù)測(cè)、油藏特征描述以及油藏動(dòng)態(tài)檢測(cè)等各個(gè)領(lǐng)域，地震屬性分析技術(shù)也成為油氣勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域中一項(xiàng)重要技術(shù)手段。

基于南圖爾蓋盆地260D 區(qū)塊J3ak 地層河道在地震上表現(xiàn)出地震同相軸清晰、振幅能量強(qiáng)、橫向延伸短、連續(xù)性差的特點(diǎn)，且與周圍泥巖雜亂、強(qiáng)度較弱的地震反射特征差別非常明顯，有利于基于振幅類地震屬性進(jìn)行河道識(shí)別研究，分析河道的平面展布特征。本文選擇均方根振幅和總能量?jī)煞N地震屬性進(jìn)行河道砂體預(yù)測(cè)，其計(jì)算公式如下：

以J3ak 地層的頂面和底面為時(shí)窗范圍進(jìn)行層屬性提取和分析，在均方根振幅和總能量屬性上（圖4、圖5），J3ak 地層中河道特征非常顯著，曲流河廣泛發(fā)育，分布密集，平面上縱橫交錯(cuò)、相互交織，河流大多呈現(xiàn)北西-南東向的展布特征。

圖4 南圖爾蓋盆地260D 區(qū)塊J3ak 地層均方根振幅屬性

圖5 南圖爾蓋盆地260D 區(qū)塊J3ak 地層總能量屬性

對(duì)比均方根振幅屬性和總能量屬性，在均方根振幅屬性上，西北部河道特征明顯，東南部河道特征相對(duì)較弱、模糊，在總能量屬性上則正好相反，東南部河道特征明顯，西北部河道特征相對(duì)較弱、模糊，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因有兩個(gè)：①地層厚度差別，該區(qū)J3ak 地層在西北厚度約80 m，而東南部最厚處厚度可達(dá)400 m，厚度相差較大；②計(jì)算方法的差別，均方根振幅是振幅平方和平均值的平方根，具有平均效應(yīng)，相同大小規(guī)模的河道在地層薄的地區(qū)特征相對(duì)明顯，厚度大的地方特征相對(duì)較弱，而總能量屬性是振幅的平方和，具有累加效應(yīng)，相同大小規(guī)模的河道砂體在地層薄的地區(qū)特征相對(duì)較弱，厚度大的地方特征明顯。

綜上所述，采用均方根振幅或總能量單一屬性無(wú)法滿足對(duì)河道砂體平面特征進(jìn)行全面、準(zhǔn)確描述的需求，本文針對(duì)性地采用比例融合的方法，將均方根振幅和總能量?jī)煞N屬性以一定比例進(jìn)行融合。屬性比例融合技術(shù)是指利用一定的數(shù)學(xué)比例運(yùn)算關(guān)系將兩種或多種地震屬性進(jìn)行融合，得到新的“融合”屬性，該屬性集合了多種屬性的特征，能夠更精確地刻畫(huà)地層[12]。本文采用線性疊加的方法，將均方根振幅和總能量?jī)煞N屬性進(jìn)行比例融合，其表達(dá)式如下：

式中：R 為“融合”屬性，RMS 為歸一化的均方根振幅，A 為均方根振幅權(quán)重系數(shù)，TE 為歸一化的總能量，B 為總能量權(quán)重系數(shù)。其中，A 與B 的取值均為0～1，A+B=1。

該方法的實(shí)現(xiàn)主要有兩個(gè)步驟：①將均方根振幅和總能量?jī)煞N屬性進(jìn)行歸一化處理；②分別給均方根振幅和總能量分配一定的權(quán)重系數(shù)，然后將這兩種屬性值進(jìn)行線性疊加，得到“融合”屬性。

本文研究中，權(quán)重系數(shù)的選取采用枚舉法，即將A 在0.1～0.9 每間隔0.1 進(jìn)行取值，并計(jì)算出相對(duì)應(yīng)的B 值，得到9個(gè)權(quán)重系數(shù)的組合，由此計(jì)算得到9個(gè)“融合”屬性，并將其與均方根振幅和總能量進(jìn)行對(duì)比篩選，優(yōu)選出效果最佳的權(quán)重系數(shù)組合，最終確定A=0.7，B=0.3。結(jié)果顯示，相比于均方根振幅或總能量單一屬性，“融合”屬性上河道砂體特征更加清晰，同一條河道砂體在西北部和東南部特征更加一致，一些在單一屬性上顯示模糊或沒(méi)有顯示的細(xì)小河道砂體，在“融合”屬性上也有很好的反映（圖6），由此表明，這種方法在本次研究中的效果非常顯著，有利于利用振幅類屬性對(duì)該地區(qū)J3ak地層中河道砂體進(jìn)行識(shí)別和描述，提高河道砂體識(shí)別結(jié)果的準(zhǔn)確性，為該區(qū)的有利目標(biāo)篩選和井位部署提供更可靠的依據(jù)。此外，該方法還具有易于實(shí)現(xiàn)、速度快、效率高的特點(diǎn)，對(duì)于縮短項(xiàng)目研究周期、提高研究質(zhì)量具有很好的幫助。

4 結(jié)論

圖6 J3ak 地層均方根振幅與總能量“融合”屬性

（1）南圖爾蓋盆地260D 區(qū)塊J3ak 地層廣泛發(fā)育曲流河道，縱向上特征明顯，在地震剖面上河道 砂體表現(xiàn)出槽形、峽谷形和透鏡狀的形態(tài)，測(cè)井上河道砂體表現(xiàn)為電阻率和自然電位的柱狀、鐘狀和尖峰狀的曲線特征。

（2）河道砂體在均方根振幅和總能量等振幅類屬性上具有明顯特征，平面上表現(xiàn)出河道砂體相互交織的網(wǎng)狀展布特征，不同河道砂體的寬度、展布長(zhǎng)度在屬性上反映清晰。

（3）由于地層厚度變化和計(jì)算方法的差異，單一屬性無(wú)法全面準(zhǔn)確地刻畫(huà)河道砂體的平面展布特征，而利用比例融合的方法，將均方根振幅和總能量按照一定權(quán)重系數(shù)進(jìn)行疊加，得到“融合”屬性，取得了顯著的效果，能夠綜合應(yīng)用這兩種屬性的優(yōu)勢(shì)，準(zhǔn)確和全面地對(duì)河道砂體進(jìn)行識(shí)別。