海上古近系前积体储层预测技术——以渤海A油田为例_张岚.pdf

第 25 卷 第 1 期重庆科技学院学报(自然科学版)2023 年 2 月海上古近系前积体储层预测技术 以渤海 A 油田为例张 岚唐何兵郭 诚张立安穆朋飞(中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津 300459)收稿日期:2022 07 01基金项目:“十三五”国家科技重大专项“渤海油田加密调整及提高采收率油藏工程技术示范”(2016ZX05058 001)作者简介:张岚(1977 )，男，硕士，高级工程师，研究方向为油气田开发地质。摘要:渤海湾 A 油田沉积相属于河控型辫状河三角洲沉积，发育前积体储层，其中单期前积体油藏是目前油田挖潜的重点方向。首先，利用基于最小二乘法的近道振幅拟合技术压制多次波，以解决近道剩余多次波问题;利用基于广义 S 变换的拓频技术同时拓展地震的低频、高频信号，以获得真正的宽频地震信号。然后，对单期前积体进行精细解释，获得精细纵向沉积格架及其平面展布形态。最后，通过分频非线性反演，以单期前积体地层格架为约束，得到高分辨率反演密度数据体，从而实现对单期前积体平面展布及其厚度的准确预测。关键词:前积体;多次波;广义 S 变换;沉积格架;分频反演中图分类号:P618文献标识码:A文章编号:1673 1980(2023)01 0016 060前言渤海湾 A 油田位于渤海湾南部海域、莱州湾凹陷边界大断层的下降盘，其主力含油层系为沙三中段，属于典型河控型辫状河三角洲沉积。沙三中段地层从南向北发育多期大型三角洲前积体，地震剖面上可显示前积体内部地震反射特征。在顺物源方向地震剖面上，沉积体形态明显地表现为 S 形前积反射特征;在垂直物源方向地震剖面上，沉积形态又表现为透镜状或丘状。在前积反射发育区，已发现多个含油前积砂体。单期前积体具有砂体较厚、充满度高、分布有局限性等特征，其油藏属于典型的“小而肥”型，是目前油田挖潜的重点方向。在海上油田建设阶段，井网稀疏、井距较大，古近系前积体储层平面展布预测的准确性直接关系到开发井的生产效果。前积体储层埋藏深度为2 900 3 200 m，地震资料主频为 20 Hz，层速度为 3 000 m/s 左右，纵向分辨率为 38 m 左右。前积体尖灭点在地震剖面上的显示不清楚，解释较困难，因此难以刻画单期前积体储层的平面展布范围。学者们针对地震剖面上的前积特征开展了大量研究工作，取得了一系列勘探开发成果，也提出了各种古近系前积体储层预测技术和方法。蒲仁海等人研究了泥岩与泥岩之间形成前积反射的原因1。周路等人研究了叠瓦状前积地震反射特征所代表的地质意义，明确提出前积体储层易于形成岩性圈闭，进而使油气成藏的理论 2。李慧琼等人也剖析了鄂尔多斯盆地延长组地震前积反射特征的地质意义，并指出地震前积反射特征区是形成优势储层发育区和大型油气藏的重要区域 3。刘传奇等人利用正演模拟技术研究储层响应特征，针对目标层位开展了3 期前积体的精细刻画，并依据前积体的敏感地震属性对主河道延伸范围和储层的平面展布特征进行了刻画 4。肖凡等人借用构造解释中“玫瑰花”图形的制作方法，根据前积角“玫瑰花”图形来识别前积体的主物源方向5。王建等人通过研究确定了湖岸线，指出工区扇三角洲储层发育的有利部位，利用倾角测井资料判别古水流的方向，提出了地震构造解释新模式，通61DOI:10.19406/ki.cqkjxyxbzkb.2023.01.008张岚，等:海上古近系前积体储层预测技术 以渤海 A 油田为例过井震联合精细刻画了古沟槽内沿古水流方向的前积地震反射轴，划分了有利储层发育区6。谷明峰等人基于地震前积反射结构预测了碳酸盐岩储层的优势发育区7。惠潇等人分析了大型陆相坳陷湖盆深湖区前积型地震地层特征及砂体分布规律8。基于现有成果，本次研究针对前积体储层尖灭点识别困难、横向变化快等情况，从改善地震资料品质入手进行储层预测。首先，利用基于最小二乘法近道振幅拟合技术的剩余多次波压制技术解决近道剩余多次波的问题，利用基于广义 S 变换的拓频技术同时拓展地震的低频、高频信号，以获得真正的地震宽频信号。其次，基于目标处理后的地震资料，以地质模式为约束，精细解释单期前积体，建立精细纵向沉积格架和平面展布形态。最后，以地层格架为约束，通过分频非线性反演得到高分辨率反演密度数据体，实现对单期前积体平面展布和厚度的准确预测和描述。1储层预测关键技术11基于最小二乘法的近道振幅拟合技术多次波衰减是地震资料处理环节中的重点与难点。目前多次波压制技术基本上可分为两大类，即基于波动理论的方法(波动法)和滤波法。波动法主要有逆散射级数法、波场外推法和预测减去法等，理论上采用这些方法可以衰减掉绝大部分多次波。但这些方法也存在以下问题:(1)计算量巨大，不适用于数据量超大的三维地震勘探;(2)由于条件限制，其理论假设不易满足，结果误差较大;(3)实际应用受限。滤波法的应用需基于有效波和多次波之间的视速度或周期性差异等特征，如 FK 滤波、adon 变换、聚束滤波和预测反褶积等。滤波法的计算效率较高，但只有在多次波和有效波视速度差异较大的情况下，才能有效地压制多次波。在地震共反射点道集(CP)中，中偏移距与远偏移距道集及有效波与多次波校正时差的差异均较大，因此应用常规滤波法即可轻松消除多次波。由于有效波和多次波在近偏移距道集的校正时差差异较小，且相互干扰，因此，近偏移距道集的多次波衰减困难、残留较多，严重影响叠加剖面的质量及AVO 分析效果。针对近偏移距道集的多次波残留问题，周东红等人提出了基于振幅拟合与信号匹配重构的剩余多次波压制方法，将地震记录中任意时刻(t)与炮检距的关系近似定义为偶次多项式9。首先，利用中、远偏移距道集资料进行计算，通过最小平方法估算出多项式中各系数的值;然后，计算近偏移距地震记录任意时刻的 t 值，进而得到无多次波的近偏移距(CDP:1 30)地震记录，与中偏移距(CDP:31 60)、远偏移距(CDP:61 90)地震记录融合而得到理论地震道集(见图 1)9;最后，针对原始地震道集与理论地震道集进行相关性分析，并根据相关度重构原始地震道集。借鉴该方法，在此提出基于最小二乘法的近道振幅拟合技术，用于压制多次波，并利用最小二乘法估算多项式中各系数的值。图 1基于振幅拟合及信号匹配重构的剩余多次波压制技术原理A 油田地震资料中近偏道集多次波残留较多，叠加剖面与合成地震记录不完全匹配(见图 2)，信噪比低。其储层地震响应特征弱，易受残余多次波的影响，严重降低了后续储层预测的精度。图 2A 油田地震叠加剖面与合成地震记录对比压制剩余多次波前后的道集如图 3 所示。从中可以看出，利用基于最小二乘法的近道振幅拟合技术可以明显压制近道多次波，道集信噪比和同相轴连续性明显得到改善，叠加剖面的质量也明显得到了提高(见图 4)。71张岚，等:海上古近系前积体储层预测技术 以渤海 A 油田为例图 3压制剩余多次波前后道集对比图 4压制剩余多次波前后叠加剖面对比12基于参数小波的广义 S 变换拓频技术Stockwell 等人提出的 S 变换，是以 Morlet 小波为基本小波的一种连续小波变换方法。在 S 变换中，由 Gaussian 函数(高斯函数)与简谐波相乘而构成基本小波，Gaussian 函数负责平移和伸缩10，简谐波在时间域只负责伸缩变换。而在连续小波变换中，Gaussian 函数与简谐波均负责平移和伸缩。与短时 Fourier 变换(傅里叶变换)、连续小波变换等时频分析方法相比，S 变换融合了小波变换和短时Fourier 变换，极具优势。S 变换中的基本小波不必满足容许性条件，与信号傅氏谱保持直接联系，时频谱分辨率与尺度(即频率)相关。信号的时频分布特征与选择的基本小波和信号本身有关，因此明确信号时频分析的目的，构造或选择适用的基本小波是达到良好应用效果的关键11。S 变换采用的是固定不变的基本小波，在很多情况下并不适用。在地震资料高分辨率处理当中，精准地定位反射系数的位置非常关键，而利用 S 变换进行薄互层预测的效果并不理想12，因此，必须打破 S 变换中基本小波固定这一限制条件。于是，可根据地震信号的特点，应用基于参数小波的广义 S 变换技术对原始地震数据进行拓频处理。S 变换过程如下:GS(，f)=+h(t)Ae(t)2f2ei2feid t(t)=Aexp (t )2f2 exp i(2ft+)式中:GS(，f)时频谱;延长时间;f 频率;h(t)待分析的地震信号;t 时间;A 振幅;(t)窗函数;能量衰减系数;i 虚变量;能量延迟系数;相位延迟系数。其中 5 个参数的说明如下:(1)振幅。振幅在时域和频率域的影响均为常数倍关系。(2)能量衰减系数。能量衰减系数被用于控制高斯窗在时间域的衰减速度及在频率域的带宽。高斯窗衰减越快，则时窗越窄，频带越宽;高斯窗衰减越慢，则时窗越宽，频带越窄。(3)中心频率。中心频率同时控制小波主频和带宽。中心频率越大，则主频越高，频带越宽;中心频率越小，则主频越低，频带越窄。因此，可以通过调节能量衰减系数来影响中心频率，进而控制高斯窗。(4)能量延迟系数。控制高斯窗在时间域的滑动，并不改变相位，对傅氏变换的振幅谱也无影响。(5)相位延迟系数。控制简谐波的移动，对傅氏变换的振幅谱无影响。根据高分辨率地震资料处理的需要，合理选择以上参数的值，构建适应高分辨率地震资料处理的81张岚，等:海上古近系前积体储层预测技术 以渤海 A 油田为例基本小波。icker 子波(雷克子波)是地震资料高分辨率处理中的常用子波，可通过以上 5 个参数控制的小波准确地模拟。合理选择基本小波，是利用广义 S 变换保证地震资料处理取得良好效果的重要前提。该技术的实现步骤如下:(1)基于广义 S 变换理论，根据原始地震资料子波的时频分辨率特点，将原始非平稳地震信号分解为一系列平稳窄带信号。(2)利用全变分(TV)技术对每个窄带分频地震中的随机噪音进行去噪处理，以提高地震信号的品质。(3)基于观测系统对地震低频信号过采样的基本事实，增强地震低频信号的稳定性。(4)利用原始地震信号与各分频体地震信号的振幅谱能量比值，构建自适应滤波因子，对各分频体地震信号进行振幅谱能量增益补偿处理。(5)对增益补偿处理后的各分频地震信号进行合并处理，以获得宽频地震高分辨率信号。在实际拓频过程中:首先，同步实现分频去噪处理和低频稳定性增强处理，以有效缓解分辨率和信噪比之间的矛盾;然后，拓展地震资料的低频端信号和高频端信号，以获得宽频信号。多口井的合成地震记录显示，处理后的地震资料显示同相轴强、弱波组关系明显、层次清楚。经拓频处理后，弱信号增强，纵向分辨率提高，合成地震记录与井旁地震道的吻合程度更高，同相轴横向变化(前积体尖灭点)得以更好地突显。之前只能依靠地质模式得到大概的地震资料，现在应用该拓频技术已能够精细刻画单期前积体的平面展布范围，拓频处理前后的地震资料对比结果如图 5 所示。高分辨率的地震资料可作为后续前积体储层研究的基础资料。13分频反演技术分频反演是用于储层预测的一种非线性反演法，可直接反演岩性、物性等，且不必预先建立初始模型和提取子波13。首先，对目标区目的层段地震资料进行频谱分析，确定资料的有效频带区间，应用广义 S 变换分频技术将原始地震数据划分成高、中、低频数据体，建立 AVF 关系14 15;然后，在井震间抽取训练学习样本集，利用机器学习语言获得不同厚度下振幅与频率(AVF)之间的非线性关系，并以此为反演约束条件建立起地震波形与目标曲线之间的非线性映射关系;最后，将单个地震分频数据体作为输入信息，利用其非线性关系得到单个反演体，合成分频反演数据体。图 5拓频处理前后的地震资料对比基于目标处理后的常规地震资料，在地质模式的约束下实现对单期前积体的精细解释。这种方法能够用来定性地刻画前积体的平面展布形态，但无法对单期前积体储层厚度的发育优势区进行刻画。如在过 W1 W2 井地震剖面、反演剖面及连井剖面上(见图 6)，W1 井、W2 井常规地震资料的振幅和频率几乎无差别，无法直接反映储层的厚度变化。根据已钻开发井资料开展精细