熊 健,馬 榮,楊衛(wèi)琪
(1.中國(guó)石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院,河南 鄭州 450000;2.河南省提高石油采收率重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河南 鄭州 450000)
泌陽凹陷是一個(gè)小型陸相斷陷盆地,油氣富集,成藏條件優(yōu)越,目前已發(fā)現(xiàn)的油藏類型以斷鼻、斷塊類復(fù)雜構(gòu)造油藏和斷層-巖性、巖性油藏為主。隨著鉆探的不斷深入,增儲(chǔ)的主要方向逐漸轉(zhuǎn)向厚度薄、橫向變化快、非均質(zhì)性強(qiáng)的巖性油氣藏,面對(duì)的儲(chǔ)層越來越復(fù)雜,對(duì)預(yù)測(cè)精度的要求越來越高,預(yù)測(cè)難度也越來越大。因此,有效的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法和高精度圈閉識(shí)別是巖性油藏高效增儲(chǔ)的關(guān)鍵。
雙河油田位于泌陽凹陷西南部,整體構(gòu)造為自西北向東南傾伏的寬緩鼻狀構(gòu)造。構(gòu)造軸向?yàn)闁|南—西北向,構(gòu)造隆起幅度由東南向西北逐漸減弱,至雙河—井樓結(jié)合部呈現(xiàn)為向西北抬起的單斜。
儲(chǔ)層屬近物源陡坡型水下扇三角洲沉積,核桃園組核三段主要含油儲(chǔ)層自下而上受古地貌的影響,發(fā)育水侵條件下的退覆式沉積。隨著沉積范圍不斷縮小,砂體外緣不斷向東南方向退縮,砂體尖滅線由西北向東南遷移。每期次砂體自東南向西北方向展布,并逐步減薄至尖滅,與鼻狀構(gòu)造配置,具備形成巖性圈閉條件。目前已發(fā)現(xiàn)的油藏主要在近尖滅帶富集,為典型的“退積式”巖性油藏成藏模式。雙河地區(qū)油氣富集,成藏條件優(yōu)越,油藏展布與儲(chǔ)層分布情況密切相關(guān),具有“豐度高、油層多、產(chǎn)量高”等特點(diǎn),是增儲(chǔ)的重要區(qū)帶。
前期針對(duì)研究區(qū)薄儲(chǔ)層預(yù)測(cè),開展了基于精細(xì)巖石物理分析的地層體切片和地震多屬性儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)的研究及應(yīng)用,雖然可以大致刻畫整體的砂體分布,但尚未得到較為理想的精細(xì)砂體展布和鉆探效果??傮w而言,尚未形成配套的巖性圈閉識(shí)別方法,面臨的理論和技術(shù)難題主要有以下3個(gè)方面:
(1)地震資料主頻在25~35 Hz 之間,垂向可分辨的儲(chǔ)層厚度在20 m 左右,而研究區(qū)薄砂體厚度多在1~5 m,地震和地質(zhì)尺度存在較大差異,地震對(duì)薄儲(chǔ)層的預(yù)測(cè)能力不明確;
(2)儲(chǔ)層厚度薄,橫向變化快,且砂泥巖頻繁互層,地層體切片、地震多屬性對(duì)儲(chǔ)層的識(shí)別精度不高,儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法有待攻關(guān);
(3)含油氣檢測(cè)缺乏有效手段,圈閉的含油氣性存在不確定性,影響圈閉的評(píng)價(jià)與優(yōu)選。
針對(duì)上述問題和技術(shù)難題,本文將地質(zhì)模式與地震資料解釋技術(shù)相結(jié)合,充分發(fā)揮地震資料橫向高分辨和測(cè)井資料垂向高分辨率優(yōu)勢(shì),探索并總結(jié)了一套“逐級(jí)控制、逐步逼近”的薄儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法:
步驟一:在巖石物理分析的基礎(chǔ)上,通過砂泥巖地震正演數(shù)值模擬,開展地震資料對(duì)薄儲(chǔ)層的可預(yù)測(cè)性評(píng)價(jià);
步驟二:創(chuàng)新了一種基于90°相移地震數(shù)據(jù)的井震尺度差異共振分析技術(shù),定量確定波形聚類時(shí)窗,使提取的屬性能夠反映一個(gè)完整的沉積體,實(shí)現(xiàn)對(duì)砂體宏觀展布規(guī)律的有效預(yù)測(cè);
步驟三:在平滑半徑、有效樣本數(shù)和最佳截止頻率等影響反演效果的關(guān)鍵參數(shù)實(shí)驗(yàn)及優(yōu)選的基礎(chǔ)上,開展相控波形指示井震聯(lián)合反演,挖掘相似地震波形對(duì)應(yīng)的測(cè)井曲線中蘊(yùn)含的同類沉積信息,精細(xì)刻畫砂體的尖滅點(diǎn)和巖性圈閉特征;
步驟四:探索應(yīng)用基于多子波的頻譜分析和頻譜衰減技術(shù),結(jié)合區(qū)帶油氣成藏規(guī)律,預(yù)測(cè)圈閉的含油氣性,提高鉆探成功率。
3.1.1 地震薄儲(chǔ)層的定義
地球物理技術(shù)是以彈性波理論為基礎(chǔ),主要研究地震波的動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)特征,通過建立動(dòng)力學(xué)特征與其所反映的地層巖性關(guān)系可進(jìn)行儲(chǔ)層研究。不同的巖性分界面上地震波組特征是有差別的,巖石彈性參數(shù)是地震反射特征分析的基礎(chǔ),不同厚度地層地震反射波形態(tài)也截然不同[1]。
開展地震資料儲(chǔ)層識(shí)別,通常對(duì)儲(chǔ)層薄厚進(jìn)行定義,儲(chǔ)層厚度ΔH小于波長(zhǎng)的八分之一(λ/8)時(shí)為薄儲(chǔ)層[1]。研究區(qū)層速度v約3 000 m/s,地震主頻f約為30 Hz,則厚度小于12.5 m的儲(chǔ)層即為薄儲(chǔ)層。
雙河地區(qū)水動(dòng)能變化大,高頻率的水進(jìn)水退使儲(chǔ)層厚度薄且相變快,通過對(duì)儲(chǔ)層厚度統(tǒng)計(jì)分析,含油砂體厚度一般小于10 m,甚至超過75%的儲(chǔ)層厚度小于5 m,因此,研究區(qū)是典型的薄儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)。
3.1.2 薄儲(chǔ)層地震分辨率探討
分辨率是指區(qū)分相鄰兩個(gè)地質(zhì)體的基本能力,通常在討論地震數(shù)據(jù)對(duì)儲(chǔ)層的分辨能力時(shí),多強(qiáng)調(diào)垂向分辨率,而非橫向分辨率。Rayleigh、Ricker等學(xué)者經(jīng)研究提出的以瑞利準(zhǔn)則為代表的地震分辨率標(biāo)準(zhǔn),將垂向分辨率定義為波長(zhǎng)的四分之一(λ/4)[2],闡述了利用地震波的屬性來表征薄層厚度的極限,但難以解決地震資料對(duì)厚度小于或遠(yuǎn)小于λ/4 的薄層和小型非規(guī)則體的識(shí)別能力的問題。
針對(duì)探測(cè)厚度小于或遠(yuǎn)小于λ/4 的薄層和小型非規(guī)則體的檢測(cè),地球物理學(xué)家通過大量的研究工作,提出了多種觀點(diǎn)。唐文榜等研究了可檢測(cè)厚度為λ/40~λ/20 的薄煤層;凌云研究組和李慶忠研究了利用地層切片和地震屬性等突破λ/4 分辨率,并在特定條件下實(shí)現(xiàn)了對(duì)厚度約為λ/16 砂巖儲(chǔ)層的識(shí)別[2]。
由于使用了“分辨薄層”這一標(biāo)準(zhǔn),模糊了分辨率原有的“分辨薄層厚度”的實(shí)質(zhì),混淆了利用反射波“檢測(cè)薄層厚度”和“檢測(cè)薄層”這兩個(gè)不同級(jí)次的概念,亦將“分辨薄層厚度”和“識(shí)別薄層反射”兩個(gè)不同的概念混為一談,并用分辨薄層厚度的準(zhǔn)則來評(píng)估薄層能否被識(shí)別或檢測(cè)出來是不準(zhǔn)確的[2]。
薄層厚度可分辨與薄層可檢測(cè)是兩個(gè)不同的概念。薄層的地震可檢測(cè)性分辨率的基本思想是,如果薄層反射波的屬性可以從背景反射的屬性中區(qū)分出來,這樣的薄層就可識(shí)別,即該薄層是可以檢測(cè)的。其中,用以檢測(cè)薄層的反射波屬性,可以是振幅、波形、速度(波阻抗)等,所謂背景是指在薄層反射出現(xiàn)時(shí)段的反射與噪聲屬性之和[2]。
研究表明,總厚度小于地震分辨率極限λ/4 的砂泥巖薄互層沉積單元,盡管總體表現(xiàn)為一個(gè)地震同相軸,但一定尺度內(nèi)砂體的總厚度、巖性結(jié)構(gòu)、巖性、物性、含油氣性的變化均可引起地震同相軸振幅、頻率、相位和波形的變化,即可形成區(qū)別于背景的特征,從而能夠被刻畫出來。因此,薄層能夠形成有別于背景信息的地震響應(yīng)特征是地震可檢測(cè)性分辨率的基礎(chǔ)。
3.1.3 可檢測(cè)性分辨率正演模擬驗(yàn)證
雙河地區(qū)三維地震資料主頻約30 Hz,一個(gè)地震同相軸代表厚度約為25 m的地層,而儲(chǔ)層單砂體厚度普遍在1~5 m,所以薄層在地震上無法垂向分辨;但巖性、物性、流體、巖性結(jié)構(gòu)等儲(chǔ)層參數(shù)的變化會(huì)導(dǎo)致波形的樣式發(fā)生變化[3],從而被檢測(cè)或識(shí)別出來。
為了驗(yàn)證地震資料對(duì)薄層的可檢測(cè)性,建立了一套與核三段地球物理參數(shù)相同的二維地質(zhì)模型,模型參數(shù)如表1,二維地質(zhì)模型如圖1a,在一套5 m厚的穩(wěn)定泥巖上發(fā)育1~5 m 厚的三個(gè)間斷砂體,兩組砂巖之間泥巖一般間隔5~9 m,砂巖的密度是2.39 g/cm3,地震波在砂巖中的速度是3 300 m/s,泥巖的密度是2.16 g/cm3,地震波在泥巖中的速度是2 500 m/s。在激發(fā)方式為自激自收,采樣間隔1 ms,道間距12.5 m 的條件下,該模型與35 Hz、30 Hz、25 Hz 的Ricker(雷克子波)進(jìn)行正演模擬得到的地震道如圖1b、圖1c、圖1d,可以看出地震主頻越低,薄儲(chǔ)層地震調(diào)諧效應(yīng)越明顯,地震對(duì)薄儲(chǔ)層的垂向分辨難度越大;且砂泥巖間隔越小,地震與儲(chǔ)層的對(duì)應(yīng)關(guān)系越差。從與研究區(qū)地震資料主頻相當(dāng)?shù)?0 Hz 正演模擬結(jié)果來看,在有薄砂巖存在時(shí),地震波形的樣式發(fā)生改變,多出半個(gè)波組,且砂巖厚度越大,增加的波組越寬。因此,雖然薄層利用地震資料無法直接分辨,但會(huì)由于其規(guī)模、組合和流體的變化對(duì)波形特征產(chǎn)生影響,即波形的變化反映了儲(chǔ)層的變化,因此,可應(yīng)用波形聚類或?qū)⒉ㄐ蔚淖兓尤氲卣鸱囱莸臋?quán)重,來有效識(shí)別單層砂體[4]。
表1 二維地震正演模擬參數(shù)
圖1 砂泥巖薄互層二維地質(zhì)模型及地震響應(yīng)特征
3.2.1 基本原理
根據(jù)前文所述,由于地層的巖性、物性、結(jié)構(gòu)等儲(chǔ)層參數(shù)變化都反應(yīng)在地震響應(yīng)的變化上,換而言之,地震波形反映了沉積環(huán)境和巖性組合的空間變化,代表了儲(chǔ)層垂向巖性組合的調(diào)諧樣式,其橫向變化反映了儲(chǔ)層空間的相變特征。因此,依據(jù)地震資料波形的差異可以宏觀反映儲(chǔ)層的空間變異性。
聚類分析以相似性為基礎(chǔ),在一個(gè)聚類中的模式之間比不在同一聚類中的模式之間具有更多的相似性。通過波形聚類分析,自動(dòng)地將地震波形沿某一層位聚類成具有代表性的類別,生成波形類別圖,最終的類別由一個(gè)與振幅無關(guān)但依賴于波形形狀相似性的度量來確定,每個(gè)類別代表數(shù)據(jù)中的一個(gè)典型波形,即相同的沉積環(huán)境和巖性組合。
波形聚類所針對(duì)的研究對(duì)象是地震波形,由于地震波形中包含了地震頻率、相位、振幅等豐富的信息,因此波形聚類的結(jié)果往往能夠抽取出比單一的地震屬性更加豐富而復(fù)雜的地質(zhì)信息。根據(jù)波形聚類平面圖,結(jié)合已知井的地層信息進(jìn)行標(biāo)定分析,往往可以比較客觀有效地確定目標(biāo)儲(chǔ)層的展布特征。
3.2.2 關(guān)鍵步驟
波形聚類關(guān)鍵因素是時(shí)窗和分類的數(shù)量,分類數(shù)量一般不超過沉積微相的種類數(shù)量。地震波形是具有一定厚度的地層信息的綜合反映,聚類分析對(duì)時(shí)窗有嚴(yán)格的要求,要刻畫一個(gè)完整的沉積結(jié)構(gòu)需要滿足波形縱向變化的視周期變化,即所包含的地震波形的縱向變化必須滿足沉積體的一個(gè)完整單元。如若選取的時(shí)窗過大,多個(gè)沉積體同時(shí)出現(xiàn)在分析時(shí)窗內(nèi),則難以描述所提取的屬性所代表的沉積體的含義。如若選取的時(shí)窗過小,則無法保證波形所代表的信息的完整性,所提取的信息不真實(shí)。在實(shí)際工作中,通常簡(jiǎn)單選取1/2~3/2 個(gè)周期為計(jì)算時(shí)窗,造成波形聚類結(jié)果多解性強(qiáng)。本文探索了一種基于90°相移地震數(shù)據(jù)的尺度差異共振分析定量確定時(shí)窗的方法,有效提高儲(chǔ)層預(yù)測(cè)針對(duì)性和有效性。具體步驟如下:
(1)在提取原始地震資料相位譜的基礎(chǔ)上,通過相移優(yōu)化處理,使地震資料的相位達(dá)到零度,再對(duì)零相位地震資料進(jìn)行-90°相位旋轉(zhuǎn),得到-90°相位的地震資料,建立地震反射波組與沉積地層波阻抗之間直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
(2)根據(jù)地震資料的主頻,對(duì)測(cè)井曲線進(jìn)行濾波粗化處理,然后在相帶趨勢(shì)和平面距離的雙重約束下,采用井曲線曼哈頓距離相對(duì)于井間平面距離的梯度分析法,在目標(biāo)層附近優(yōu)選差異共振的測(cè)井曲線層段。
曼哈頓距離是相似性/差異性的有效統(tǒng)計(jì)度量。曼哈頓距離使用兩個(gè)等長(zhǎng)的波形和N個(gè)時(shí)間樣本,并求出所有樣本對(duì)應(yīng)樣本差的絕對(duì)值。因此,曼哈頓距離由以下公式得出:
式中,M是不同井的測(cè)井曲線的曼哈頓距離,A和B是兩口井的測(cè)井曲線,N是深度窗口內(nèi)測(cè)井曲線層段中的垂深采樣數(shù),i是遍歷垂深采樣點(diǎn)的自然數(shù)。
以目的層中心垂深為基準(zhǔn)深度,通過在基準(zhǔn)深度附近設(shè)置深度窗口的垂向?qū)挾戎怠⑸舷缕屏可疃戎?,?gòu)建一系列的深度窗口;然后在每個(gè)深度窗口內(nèi),采用上面的曼哈頓距離公式,可以計(jì)算出每?jī)煽诰臏y(cè)井曲線之間的曼哈頓距離和儲(chǔ)層厚度差異絕對(duì)值。將每口井曼哈頓距離和儲(chǔ)層厚度差異絕對(duì)值散點(diǎn)擬合,計(jì)算曼哈頓距離隨井間儲(chǔ)層厚度差異的變化斜率(或稱為變化梯度)。當(dāng)測(cè)井曲線曼哈頓距離隨儲(chǔ)層厚度差異的變化梯度較大時(shí),說明深度窗口內(nèi)的測(cè)井曲線差異信息與儲(chǔ)層差異信息發(fā)生的共振較為強(qiáng)烈,該深度時(shí)窗內(nèi)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)差異最能反映儲(chǔ)層變化。
(3)在基于90°相移地震數(shù)據(jù)合成記錄標(biāo)定的基礎(chǔ)上,將深度時(shí)窗“標(biāo)定”到地震時(shí)間域,結(jié)合與地震解釋層位相對(duì)關(guān)系,確定出反映儲(chǔ)層變化的敏感地震層位與時(shí)窗。
(4)根據(jù)解釋的地震層位,使用優(yōu)選出的時(shí)間窗口,在90°相移地震數(shù)據(jù)上提取波形聚類屬性,結(jié)合已知井樣點(diǎn)的儲(chǔ)層信息,綜合預(yù)測(cè)儲(chǔ)層的分布。
3.2.3 應(yīng)用實(shí)例
圖2 雙河地區(qū)小層波形聚類屬性平面圖
3.3.1 技術(shù)原理
相控波形指示反演是一種基于地震波形優(yōu)選樣本的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法[4]。它改進(jìn)了馬爾科夫鏈蒙特卡洛隨機(jī)模擬(MCMC)算法,在樣本優(yōu)選中參考了地震波形,進(jìn)一步挖掘相似波形對(duì)應(yīng)的測(cè)井曲線中蘊(yùn)含的共性結(jié)構(gòu)信息(圖3),有效地提高了地震參與統(tǒng)計(jì)的精度。其基本思想是將儲(chǔ)層空間結(jié)構(gòu)的變異性用波形橫向變化來表征,即將地震波形的薄層調(diào)諧特征作為判別、優(yōu)化反射系數(shù)結(jié)構(gòu)的控制條件,模擬砂體的縱向結(jié)構(gòu),有效地結(jié)合了地震的橫向高分辨率和井的縱向高分辨率,真正意義上實(shí)現(xiàn)了井震聯(lián)合反演。波形指示反演算法樣本優(yōu)選的核心是參照波形相似性和空間距離兩個(gè)因素,在保證地震波形相似度的前提下按照分布距離對(duì)樣本進(jìn)行排序,優(yōu)選與預(yù)測(cè)點(diǎn)相控特征類似的井作為初始模型,對(duì)高頻成分進(jìn)行全局最優(yōu)估計(jì),并保證最終反演的儲(chǔ)層空間展布與原始地震的高度相關(guān)性,從而使反演結(jié)果更好的體現(xiàn)沉積特征,實(shí)現(xiàn)對(duì)地震波形和儲(chǔ)層展布橫向變化規(guī)律的雙重認(rèn)識(shí)。
圖3 地震波形指示反演流程
與傳統(tǒng)的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演相比,相控波形指示反演在統(tǒng)計(jì)樣本時(shí)同時(shí)參照“波形相似性”和“空間距離”兩個(gè)因素,在保證樣本波形特征一致的基礎(chǔ)上再按照空間距離對(duì)樣本排序,具有精度高、反演結(jié)果隨機(jī)性小的特點(diǎn),且更好地體現(xiàn)了“相控”的思想,使反演結(jié)果從完全隨機(jī)走向了逐步確定。該方法實(shí)現(xiàn)平面相控,有效預(yù)測(cè)了有利相帶;同時(shí)垂向上在高頻段加入波形指示,提高了薄儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的可靠性,適用于橫向變化快且非均質(zhì)性強(qiáng)的1~5 m 薄儲(chǔ)層的高精度預(yù)測(cè)。
3.3.2 參數(shù)優(yōu)化
波形指示反演的核心步驟是波形特征指示模擬,其主要涉及的參數(shù)包括平滑半徑、有效樣本數(shù)和最佳截止頻率等影響反演效果的關(guān)鍵參數(shù)[5]。
3.3.2.1 平滑半徑
該參數(shù)大小主要由研究區(qū)地質(zhì)特征所決定,單砂體規(guī)模越大,平滑半徑越大,反演體的橫向連通性越好,反演體越平滑,反之亦然。研究區(qū)發(fā)育扇三角洲前緣水下分流河道砂體,單個(gè)河道較窄,橫向連續(xù)性較差,因此,平滑半徑不宜太大,通過多次對(duì)比將平滑半徑設(shè)定為1。
3.3.2.2 有效樣本數(shù)
該參數(shù)主要表征地震波形空間變化對(duì)儲(chǔ)層的影響程度。通常,樣本數(shù)較大時(shí)表明儲(chǔ)層變化較小,沉積環(huán)境較為穩(wěn)定,非均質(zhì)性較弱,反演結(jié)果連續(xù)性較強(qiáng);同樣,在橫向變化快,非均質(zhì)性強(qiáng)的地區(qū),可適當(dāng)減少樣本數(shù)[6]。雙河地區(qū)橫向變化快,通過對(duì)樣本數(shù)和地震相關(guān)性分析(圖4),相關(guān)性隨著樣本數(shù)的增加而增加,當(dāng)樣本數(shù)達(dá)到8后,相關(guān)性增加緩慢。因此,有效樣本數(shù)為8時(shí),地震波形的相似性最高,反演質(zhì)量趨于穩(wěn)定,此時(shí)的樣本數(shù)即最佳樣本數(shù),表征儲(chǔ)層空間的橫向不連續(xù)性最強(qiáng)。
圖4 雙河地區(qū)地震波形指示反演最佳樣本數(shù)擬合
3.3.2.3 最佳截止頻率
相控波形指示反演結(jié)果具有“低頻確定、高頻隨機(jī)”的特點(diǎn),低頻主要受地震相的影響,高頻則主要受井樣本的影響[7]。最佳截止頻率主要控制波形指示反演結(jié)果的分辨率和隨機(jī)性,如果要提高反演的確定性,則該參數(shù)不宜設(shè)置太高;反之,如需提高反演分辨率,能夠接受隨機(jī)的結(jié)果,則可以設(shè)置較高的截止頻率[7]。通過不同截止頻率參數(shù)實(shí)驗(yàn)(圖5),隨著頻帶的不斷拓寬,反演縱向分辨率越高,橫向連續(xù)性越差。當(dāng)截止頻率達(dá)到200~250 Hz時(shí),地震反演分辨率較高,與已鉆井砂體對(duì)應(yīng)關(guān)系較好,且尖滅特征清晰,結(jié)果滿足對(duì)薄儲(chǔ)層的垂向分辨,且橫向連續(xù)性較好;當(dāng)大于250 Hz 后,反演橫向連續(xù)性逐步變差,表明隨機(jī)頻率成分增加,反演隨機(jī)性增大。結(jié)合相關(guān)指數(shù)曲線分析(圖6),隨著頻帶的不斷拓寬,相關(guān)指數(shù)曲線不斷下降,當(dāng)截止頻率達(dá)到200 Hz 時(shí),多數(shù)井的相關(guān)指數(shù)曲線基本趨于水平;當(dāng)頻帶寬度超過200 Hz 時(shí),反演結(jié)果提高垂向分辨率能力有限,且隨機(jī)性和反演結(jié)果的不確定性增強(qiáng)。因此,最佳截止頻率為200 Hz時(shí),既能保證反演的確定性,又能保證反演的縱向分辨率。
圖5 不同截止頻率地震波形指示反演效果對(duì)比
圖6 雙河地區(qū)地震波形指示反演最佳截止頻率相關(guān)指數(shù)分析
3.3.3 反演效果
通過對(duì)研究區(qū)參與反演的30 余口井進(jìn)行巖石物理交匯分析,核三段砂巖的縱波阻抗整體上高于泥巖,據(jù)此設(shè)定反演門檻值,紅黃色為波阻抗值大,表征大于門檻值的砂巖;藍(lán)色為波阻抗值小,反映小于門檻值的泥巖。結(jié)合優(yōu)選的關(guān)鍵反演參數(shù),對(duì)研究區(qū)開展高精度相控波形指示反演。
從順物源方向B27井—B57井—14-12井—B46井連井地震剖面(圖7a)可以看出,小層地震反射同相軸由B27 井向B46 井方向振幅逐漸減弱,地震波形特征變化明顯,與前文波形聚類屬性預(yù)測(cè)展布規(guī)律一致,但具體尖滅點(diǎn)的刻畫存在多解性。通過相控波形指示反演(圖7b),縱向砂巖與泥巖互層特征與已鉆井自然電位曲線對(duì)應(yīng)關(guān)系較好,表明反演結(jié)果垂向分辨率較高。
圖7 B27井—B57井—14-12井—B46井連井地震剖面與波形指示反演剖面對(duì)比
圖8 雙河地區(qū)小層油藏平面分布
為了驗(yàn)證反演結(jié)果的準(zhǔn)確性,選取14-12 等均勻分布的12 口后驗(yàn)井進(jìn)行質(zhì)控。通過實(shí)鉆與反演預(yù)測(cè)儲(chǔ)層發(fā)育情況對(duì)比,3~5 m 薄砂層厚度符合率達(dá)到78%,說明該反演結(jié)果可靠,兼具描述性與預(yù)測(cè)性。
當(dāng)儲(chǔ)層巖石孔隙中含有油氣時(shí),地震波沿地層向下傳播,油氣與地震波之間產(chǎn)生低頻共振,導(dǎo)致高頻成分衰減的速度高于低頻成分衰減的速度,在含油氣段會(huì)表現(xiàn)出低頻共振能量增強(qiáng)與高頻吸收能量減弱的明顯特征[8]。因此,地震波的頻譜特征和頻譜衰減程度分析是預(yù)測(cè)儲(chǔ)層含油氣性的重要手段之一。
每個(gè)地震道是由不同主頻和振幅的子波組成,應(yīng)用多子波地震道分解技術(shù)將不同主頻和振幅的子波的頻譜通過函數(shù)變換直接求出,因此,基于多子波的頻譜計(jì)算不需要做傅里葉變換,而是直接將時(shí)窗內(nèi)的子波頻譜疊加,快速而準(zhǔn)確。相較于基于傅里葉變換、小波變換等常用頻譜計(jì)算方式,基于多子波技術(shù)的頻譜分析是直接疊加一定時(shí)窗內(nèi)包含的每個(gè)雷克子波的頻譜,避免了由于抽樣定理而可能產(chǎn)生的混疊現(xiàn)象和有限長(zhǎng)度函數(shù)不可避免的振蕩現(xiàn)象[9],減小計(jì)算的頻譜誤差。
頻譜和頻譜衰減計(jì)算的時(shí)窗選擇是否合理是油氣檢測(cè)可靠的關(guān)鍵。頻譜分析的時(shí)窗要包括目的層的地震反射,但不能過大,盡量不要包括鄰近儲(chǔ)層,尤其是含油氣儲(chǔ)層。同時(shí)為了計(jì)算的穩(wěn)定性,可以適當(dāng)放大時(shí)窗,通常選取1/2~3/2個(gè)周期為計(jì)算時(shí)窗。根據(jù)雙河地區(qū)地震資料情況,結(jié)合頻譜特征與已鉆油、水井吻合度試驗(yàn),確定目的層上、下各10 ms為合理計(jì)算時(shí)窗。
地震波在通過含油氣儲(chǔ)層的時(shí)候,一般會(huì)在某一固定頻率出現(xiàn)共振現(xiàn)象,在這一頻率的能量加強(qiáng),而不含油氣的儲(chǔ)層或地層則不會(huì)。從小層連井頻譜剖面圖可以看出(圖9a),在14-12 井因儲(chǔ)層含油,頻譜在10~30 Hz 范圍內(nèi)出現(xiàn)能量相對(duì)集中的現(xiàn)象,而B57 井、B46 井不含油儲(chǔ)層的頻譜表現(xiàn)為能量“發(fā)散”。
圖9 B27井—B57井—14-12井—B46井小層頻譜分析和頻譜衰減剖面
基于多子波的頻譜衰減是將目的層之上的一定時(shí)窗內(nèi)的頻譜與目的層之下的一定時(shí)窗內(nèi)的頻譜在歸一化之后的差值。通過對(duì)E2h3Ⅸ(2)小層連井頻譜衰減分析(圖9b),14-12 井處低頻部分出現(xiàn)負(fù)值(紅色顯示),這表明高頻部分衰減明顯,低頻能量相對(duì)高頻能量放大,在經(jīng)過歸一化之后,其低頻部分就放大到未經(jīng)衰減的頻譜,指示儲(chǔ)層含有油氣。如果不含油氣,則低頻部分為正值(藍(lán)色顯示)。與頻譜分析相比,頻譜衰減更為直觀和有效,綜合兩種方法,準(zhǔn)確刻畫了該小層油藏展布范圍(圖9)。
應(yīng)用儲(chǔ)層預(yù)測(cè)和含油氣檢測(cè)成果,在雙河油田周緣落實(shí)巖性圈閉5 個(gè),圈閉面積6.28 km2,預(yù)計(jì)新增可動(dòng)用儲(chǔ)量298 ×104t。目前已部署滾動(dòng)井和油藏評(píng)價(jià)井7 口,完鉆的D11-1、B50-1、B30-2 等3 口井均鉆遇多套油層,其厚度1~5 m,儲(chǔ)層鉆遇符合率達(dá)82%,油層鉆遇率71%。其中,D11-1井鉆遇油層5 層5.7 m,試油日產(chǎn)油8.5 t;B50-1 井鉆遇油層3 層3.5 m,投產(chǎn)初期日產(chǎn)油6.7 t;B30-2 井鉆遇油層3 層4.6 m,試油日產(chǎn)油22.2 t。目前,根據(jù)該技術(shù)刻畫油藏的展布特征,在B50-1、D11-1 井區(qū)部署開發(fā)井8口,新建產(chǎn)能0.99×104t,有效支撐了雙河油田開發(fā)建產(chǎn)。
(1)雙河地區(qū)儲(chǔ)層具有厚度薄、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn),通過正演模擬,受地震分辨率的限制,薄砂巖層無法實(shí)現(xiàn)地震垂向厚度分辨,但波形的樣式會(huì)受巖性、物性、地層結(jié)構(gòu)等因素變化的影響,這為利用波形聚類和相控波形指示反演技術(shù)來檢測(cè)薄層提供理論依據(jù)。
(2)波形聚類和波形指示反演等儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù),充分利用了地震相和沉積相控約束的思想,其結(jié)果較單一的地震屬性具有更加豐富、復(fù)雜的地質(zhì)信息,有效提高了地震對(duì)不同厚度、物性和巖性結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)層識(shí)別精度。
(3)優(yōu)選適合研究區(qū)地質(zhì)特征的時(shí)窗、平滑半徑、有效樣本數(shù)和最佳截止頻率等儲(chǔ)層預(yù)測(cè)參數(shù),是決定巖性油藏識(shí)別技術(shù)適應(yīng)性和預(yù)測(cè)結(jié)果可靠性的關(guān)鍵。
(4)通過“波形聚類定展布、相控反演定邊界、頻譜分析定油氣”,逐級(jí)控制、逐步逼近地實(shí)現(xiàn)了對(duì)1~5 m 薄儲(chǔ)層巖性油藏的精細(xì)預(yù)測(cè),同時(shí)提高了儲(chǔ)層縱向預(yù)測(cè)性和橫向分辨率,降低了多解性,為扇三角洲前緣薄儲(chǔ)層預(yù)測(cè)提供了一種新的有效方法,指導(dǎo)了雙河油田周緣高效增儲(chǔ)和挖潛增效。