商 偉

（中國石化勝利油田分公司物探研究院，山東 東營 257022）

0 前言

“紅層”是指東營凹陷陳家莊地區(qū)孔店組-沙四下廣泛發(fā)育的一套紅色泥夾砂地層。紅層是氧化環(huán)境中洪水漫湖沉積的產(chǎn)物，這是由于孔店組-沙四下地質(zhì)時期盆地整體處于裂陷、擴張初期，并形成了分布廣泛的紅層-鹽湖沉積[1-5]。對陳官莊地區(qū)的紅層勘探來說，當(dāng)前目的層勘探開發(fā)主要以沙四下亞段為主，鉆井揭示該區(qū)巖性以灰色、紫紅色泥巖為主，夾砂巖、粉砂巖、含礫砂巖及薄層碳酸鹽巖。可以看出，該區(qū)紅層巖性組合復(fù)雜，若應(yīng)用常規(guī)技術(shù)對其進行展布特征預(yù)測難度極大。

1 紅層預(yù)測難點

1.1 常規(guī)地震資料難以滿足儲層預(yù)測要求

陳官莊地區(qū)沙四下紅層地層總體較薄，地震反射能量弱-中等，自南向北主要發(fā)育4 條東西向斷裂帶，由于發(fā)育眾多斷層，造成目標(biāo)層反射連續(xù)性差，砂層儲層薄，在常規(guī)剖面上難于識別。特別是儲層組合與反射模式不清楚，導(dǎo)致在常規(guī)地震反射中進行儲層的追蹤解釋難度極大。

1.2 常規(guī)地震技術(shù)難以實現(xiàn)儲層有效預(yù)測

陳官莊地區(qū)沙四下紅層儲層在測井曲線特征上的表現(xiàn)差異性極大，導(dǎo)致電性參數(shù)識別儲層困難，如果直接利用測井曲線進行巖性解釋或者進行地震反演，那么難以有效區(qū)分紅層儲層。

2 紅層精細(xì)儲層預(yù)測

2.1 原始地震資料提高分辨率處理

2.1.1 技術(shù)思路

由于地震數(shù)據(jù)缺失低頻信息，因此地震資料成效效果不理想，出現(xiàn)假高頻現(xiàn)象。同時，地層對高頻信息吸收多，低頻信息吸收少，低頻信息的可靠程度比高頻信息的可靠程度更高，因此低頻信息的缺失會嚴(yán)重影響地震資料的可靠程度和儲層預(yù)測精度。針對該問題，運用基于壓縮感知的低頻補償方法對缺失低頻信息的地震資料進行低頻補償[6-10]，選擇合理的期望輸出子波，利用反傅里葉變換重構(gòu)時間域地震道，即獲得高分辨率的地震剖面。

2.1.2 應(yīng)用效果

對比常規(guī)地震反射與高分辨率處理剖面（圖1），從反射特征看，CS 處理剖面明顯反射同相軸增多。地震主頻從19.5 Hz 升至45 Hz，帶寬從15Hz 升至54 Hz，信噪比略有降低。從基于壓縮感知高分辨率處理效果分析可以看出，與常規(guī)地震剖面相比，高分辨率的剖面上有薄砂層夾層發(fā)育的層段，對應(yīng)的地震反射都有較好的特征對應(yīng)，但是大多數(shù)是以復(fù)合反射的形式出現(xiàn)。說明在高分辨率剖面上進行薄砂夾層組合特征的地震檢測具有一定的可行性。但是高分辨率剖面縱向分辨率理論上僅達(dá)到17 m 左右（l/4），理論極限分辨率僅達(dá)到8 m 左右（l/8），遠(yuǎn)大于儲層單層厚度，甚至大于多數(shù)井砂巖集中段厚度，難以精確刻畫薄砂夾層組的地震反射特征。

圖1 過Guan130 井常規(guī)（左）與CS 處理（右）反射對比剖面

2.2 測井曲線特征重處理

2.2.1 實現(xiàn)過程

高分辨率處理對薄砂儲層的檢測有一定的作用，但總體效果達(dá)不到生產(chǎn)需求。測井資料針對薄儲層的分辨率大大高于地震資料，充分利用測井參數(shù)進行夾層組合識別。由于本區(qū)測井曲線多有異常，不能有效地反映儲層特征，因此必須對測井曲線按照巖屑記錄特征進行重處理，為后期的地震屬性反演打下良好的基礎(chǔ)。測井曲線特征重處理詳細(xì)的算法流程如圖2 所示。

圖2 測井曲線特征重處理算法流程圖

2.2.2 效果分析

對研究區(qū)鉆穿沙四下亞段的19 口井的測井曲線進行重處理。在處理過程中對SP、GR、IMP 曲線進行基線校正，曲線全部標(biāo)準(zhǔn)化，基線校正至0.5；同時為了巖性解釋方便，將GR 與SP 曲線偏轉(zhuǎn)，正向指向砂；確定增益值，將砂層對應(yīng)曲線最大增益到1。處理前，SP 曲線對薄砂層基本無檢測能力，而重處理后，SP 曲線與薄砂層非常好的對應(yīng)關(guān)系，SP 曲線弧度值>0.55（弧度曲線）以上曲線對應(yīng)為砂層（圖3）。

圖3 測井曲線特征重處理效果圖

通過測井曲線特征處理后，獲得以下優(yōu)勢：首先，拉直曲線基線，使各井曲線基線一致，便于區(qū)域巖性特征統(tǒng)一對比；其次，通過曲線特征調(diào)整，突出了曲線反映薄夾層組合特征，使IMP、GR、SP 對薄砂層有良好對應(yīng)，有利于后期的地震屬性反演；最后，突出不同曲線對不同巖性薄層的響應(yīng)能力?？偟膩碚f，重處理后的曲線，SP 對砂巖薄層具有最好的檢測能力，GR 對云、灰?guī)r薄層有較好的檢測能力，IMP介于兩者之間。對測井曲線進行交匯分析，得到GR 與DEN交匯能準(zhǔn)確識別巖性，不同巖性薄層電性區(qū)間明顯，分出6個子區(qū)對巖性進行識別。

2.3 基于地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)的儲層隨機反演

紅層的薄砂儲層檢測是紅層油氣勘探開發(fā)中最重要的工作之一，利用地震資料進行薄儲層識別與檢測是全面認(rèn)識紅層油氣分布的重要手段。鉆井與測井雖然具有準(zhǔn)確的特點，但是無法面上展開，而三維地震信息正好具有面上拓展特征。因此，利用測井?dāng)?shù)據(jù)進行約束，通過地震屬性反演就可以進行目的層薄砂夾層的檢測，達(dá)到全面掌握紅層儲層組合時空分布特征的目的。

2.3.1 反演基本原理

基于地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)理論的儲層隨機反演（GSINV）是一種利用測井巖性、物性資料，并應(yīng)用地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)（克里金、協(xié)克里金）理論，以密度函數(shù)為控制，求取地震-地質(zhì)（巖性）相關(guān)關(guān)系，進行巖性隨機反演的一種方法。常用的隨機反演是基于變差函數(shù)的隨機反演：以三維地震道為網(wǎng)格，利用地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)中建模的方法作為模型擾動，以實鉆井波阻抗為條件，利用層位控制，求取空間變差函數(shù)作為空間約束，得到其他位置的波阻抗序列。在這個過程中，一方面要取得合理的模型是很困難的；另一方面，如果在工區(qū)內(nèi)井資料較少、鉆井分布不均勻的情況下，求取的變差函數(shù)變得極不穩(wěn)定，也難求得比較合理的模型，就必然會影響解的可靠性。

為克服在常規(guī)地震反演算法中一些地質(zhì)假設(shè)條件對反演結(jié)果造成不確定性的影響，儲層隨機反演采用較先進的“隨機爬山”算法對地震資料進行反演。該反演方法與其他隨機反演相比，避免了在常規(guī)地震反演中提取地震資料的低頻成分和建立的復(fù)雜模型，該方法不依賴地震層位，即使地震層位存在不可避免的錯誤，也不會對反演結(jié)果產(chǎn)生較大影響。因此，與其他需要建立精細(xì)初始模型的算法相比，更加適合于非均質(zhì)性較強的地層。

2.3.2 實現(xiàn)過程

儲層隨機反演是通過求取測井資料概率密度函數(shù)來實現(xiàn)的，求取概率密度函數(shù)是非常容易的事情，同時也是比較穩(wěn)定的。大量實際資料研究表明，任何工區(qū)的測井資料都滿足一個相對較穩(wěn)定的概率分布函數(shù)，即給定一個AI，將存在一個概率P（AI），如公式（1）所示。

式中：M為統(tǒng)計的測井資料總的樣點數(shù)，N為統(tǒng)計阻抗值指定區(qū)間內(nèi)AImin到AImax兩者范圍內(nèi)的樣點數(shù)，由此可計算概率密度函數(shù)（圖4）。

圖4 測井資料概率分布函數(shù)

通常情況下，無論井多還是井少的情況，概率密度函數(shù)基本是穩(wěn)定的；在井少的情況下，在分層的基礎(chǔ)上通過窗口移動的辦法，求取分段的方差，即波阻抗可能的分布范圍，在井資料較多的情況下，可以直接采用分層統(tǒng)計的極值作為空間約束分布。

在概率密度函數(shù)以及空間分布的約束下，如果能找到一定的AI 序列，使AI 既滿足統(tǒng)計分布規(guī)律，又滿足地震響應(yīng)，那么這種波阻抗分布即為反演解。另一方面，若這種波阻抗序列值處于概率密度函數(shù)及空間分布約束之間，則可以認(rèn)為其是概率密度函數(shù)的有效解，通過一定的擾動，可以使其分布接近預(yù)先給定的概率密度函數(shù)，又能滿足地震響應(yīng)。

2.3.3 反演效果

采用上述原理，對研究區(qū)常規(guī)三維地震數(shù)據(jù)進行隨機反演，獲得了SP、GR 和IMP（波阻抗）反演成果（圖5）?？梢钥闯觯号c常規(guī)地震反射剖面砂體識別效果對比，SP 反演剖面上薄砂條帶對應(yīng)良好，縱橫向展布特征非常清楚，徹底解決了常規(guī)地震剖面上砂體無法追蹤的難題；其次測井曲線未重處理之前，如果直接進行屬性體反演，砂體縱向分辨能力差且橫向變化不清楚，而經(jīng)過測井曲線重處理后反演結(jié)果有了質(zhì)的提升，從獲得的反演剖面圖中可以看出砂帶特征縱橫向變化特征清楚，砂層分辨能力更強。

圖5 陳官莊地區(qū)沙四下亞段紅層儲層GSINV 反演剖面

3 紅層展布特征

結(jié)合研究區(qū)SP、GR 和IMP 反演結(jié)果，并根據(jù)鉆井、測井巖性綜合分析，確定反演值>0.55 的為砂層儲層。由此沿目標(biāo)層內(nèi)提取反演值>0.55 數(shù)據(jù)點（砂點數(shù)）累計值形成平面圖，可視為儲層的時間厚度平面圖。并綜合分析后認(rèn)為陳官莊地區(qū)沙四下紅層展布具有以下特點：砂體厚度在0～56m，主要砂體分布于西部，NW 向延伸；南部、中西部砂體較厚，厚度30m 以上，東部砂體整體較?。?15m）；北部發(fā)育遠(yuǎn)砂壩，厚度20m～30m；東北部有規(guī)模較小規(guī)模的砂壩（10m～15m）。

4 結(jié)論

陳官莊地區(qū)沙四下紅層由于巖性組合復(fù)雜，應(yīng)用區(qū)域內(nèi)常規(guī)地質(zhì)資料難以有效識別與追蹤，導(dǎo)致其儲層預(yù)測難度極大。為此，采用針對性的定量精細(xì)儲層預(yù)測技術(shù)，首先通過拓頻處理，有效提高了地震反射分辨率，為應(yīng)用常規(guī)疊后地震數(shù)據(jù)提供了資料基礎(chǔ)；其次對測井曲線進行重新處理，有效突出了不同巖性在測井曲線的響應(yīng)，為精準(zhǔn)識別紅層提供了真實數(shù)據(jù)體支撐；最后應(yīng)用基于地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)理論的儲層隨機反演技術(shù)對紅層展布進行了精細(xì)預(yù)測，實現(xiàn)了紅層展布特征的精準(zhǔn)揭示，為后續(xù)找出可能的油氣圈閉提供了詳實依據(jù)。