薄储层地震预测影响因素分析及研究方向探讨

王仲杰

(中石油吐哈油田分公司勘探开发研究院，新疆 哈密 839009)

张元

(中石油东方地球物理勘探有限责任公司研究院乌鲁木齐分院，新疆 乌鲁木齐 830001)

张治民，姜书林，李臻

(中石油吐哈油田分公司勘探开发研究院，新疆 哈密 839009)

薄储层地震预测影响因素分析及研究方向探讨

王仲杰

(中石油吐哈油田分公司勘探开发研究院，新疆 哈密 839009)

张元

(中石油东方地球物理勘探有限责任公司研究院乌鲁木齐分院，新疆 乌鲁木齐 830001)

张治民，姜书林，李臻

(中石油吐哈油田分公司勘探开发研究院，新疆 哈密 839009)

测井约束反演技术、地震属性技术等最为常用的叠后储层预测技术，由于受分辨率及多解性等因素的限制，很难获得较好的薄储层预测结果。通过高精度层序地层学、体系域和沉积相精细研究技术及多井砂层精细对比技术，从宏观上解决岩性体发育位置；在该基础上，以短期基准面旋回为研究单元，应用基于层序界面、最大洪泛面及地震参考标准层的地震属性分析技术，可以突破地震分辨率极限，对一个沉积旋回内储层的沉积演化进行地震属性解释，达到薄储层预测的目的。

测井约束；薄储层预测；等比例地层切片；地震参考标准层

1 问题的提出

储层预测的核心技术是地震反演，它是利用地表观测地震资料，以已知地质规律和钻井、测井资料为约束，对地下岩层空间结构和物理性质进行成像(求解)的过程，广义的地震反演包含地震处理解释的整个内容。目前运用较多的是叠后地震反演方法，包括波阻抗地震反演方法和多参数岩性地震反演方法，主要解决砂泥岩波阻抗差异明显地区的储层预测问题，以及地震相和沉积相的划分问题[1～3]。

地震反演技术在生产实践中得到了广泛应用，对于如何做好地震反演也有大量论述[4～6]。隋淑玲等[4]从基本原理、技术关键、存在的优缺点等角度对基于地质模型的地震反演、约束稀疏脉冲反演、储层特征属性反演、分频反演和地质统计反演等地震反演方法的特点和适用条件进行了分析总结，指出针对复杂的地质目标，只有通过优选适用的地震反演方法，将获得的反演结果与属性分析结合，才能达到解决复杂地质问题的目的。栾颖等[5]对各种反演方法进行了分类，总结出各类方法的特点，认为弹性波阻抗反演的出现成为反演进一步发展的方向之一。张江华等[6]通过从地震反演原理、基础资料的品质、反演方法和地质约束模型及其外推控制等方面分析，指出地震资料品质、测井资料品质以及地质模型的正确建立，对反演结果的可靠性至关重要。

随着勘探开发程度的不断提高，对于薄储层刻画和描述的准确性要求越来越高。然而，在生产研究中发现，测井约束反演方法很难获得好的预测结果，特别是对于薄层、薄互层及岩性边界等，预测可信度很低，甚至出现虚假岩性尖灭现象，导致解释陷阱。同时，由于很难准确提取薄层的地震信息，使得利用地震属性预测薄储层的结果具有不确定性。综合分析叠后地震储层预测影响因素认为，制约薄储层预测精度的核心问题是预测结果的分辨率和多解性。

2 叠后地震储层预测的分辨率问题

储层预测的分辨率包含两个方面，即纵向分辨率和横向分辨率。纵向分辨率以剖面形式展示，结果容易获得，解决的是一定深度范围内岩性从浅到深的发育问题，具有直观且容易理解的特点，因此得到广泛研究、讨论和应用[7～11]。横向分辨率需要以平面形式刻画，描述的是储层在平面的分布宽度和展布形态等问题，其结果不容易获得，论述文献相对较少，但其对勘探开发诸多环节的科学决策至关重要。

2.1 测井约束反演的分辨率问题

测井约束反演是基于模型的反演技术，以测井资料丰富的高频信息和完整的低频成份补充地震有限带宽的不足，可获得高分辨率的地层波阻抗资料，为薄层油气藏精细描述创造有利条件。目前，测井约束反演可分为3大类，即波阻抗反演、储层特征属性反演和地质统计反演。其中地质统计反演不仅仅局限于波阻抗反演，还可以得到多种储层物性参数分布特征。

在下述讨论中，假设反演采用的测井曲线能够有效反映储层与非储层的变化特征；同时假设对于目标层段，地震子波的空变因素可以忽略。

1)首先，测井约束反演的分辨率受地震采样率、地震主频及频宽的制约[7，11]。测井约束反演是以测井波阻抗模型道为准，该模型道受地震采样率的限制。小于地震采样率的薄层在模型道中被平滑而不能分辨，采样率决定了反演所能达到的分辨薄层的最大限度。近年来，随着地震勘探技术的提高，实际地震资料的采样率普遍达到了2ms，有些地区已经实现了1ms采样。因此，在井旁道地震反演纵向分辨率基本可以与测井曲线达到最佳匹配，实现了对薄层的有效分辨。同时，测井约束反演的分辨率与地震的主频及频宽成正比，与离开井旁道的距离成反比。地震资料的有效频带范围基本决定了反演结果对储层有效厚度的分辨能力，测井约束地震反演对提高主频低、频宽窄的地震资料反演的分辨率是困难的。反演中所采用的地震子波的主频高低决定了合成记录反映声阻抗厚度的大小，子波主频越高，可以识别的储层厚度越小。所以，地震主频越高，地震反演越容易识别薄储层，其结果也更真实可靠。但实际地震资料的主频是有限的，目标层段主频通常小于50Hz，反演子波与地震子波主频相差较大时，合成地震记录与井旁地震道的相关度降低，反演效果会变差；并且随着离开井旁道的距离增加，测井曲线对反演结果的约束程度减弱，反演分辨率降低。

2)其次，测井约束反演的分辨率与所采用的反演技术有关[4，5]。研究中要根据实际地质目标的复杂程度，优选并确定适用的地震反演方法，才能获得较好的反演效果。

3)第三，测井约束反演的横向分辨率问题。地层岩性的横向分布具有不确定性，其分布宽度、走向、展布形态等是多变的。同时，受地震资料的信噪比、振幅、相位等因素的影响，目前的反演算法还不能反映诸多复杂的地质因素。研究认为，测井约束反演技术在岩性相对稳定的条件下，能较好地反映储层的横向变化，而在岩性、岩相横向多变地区，预测结果的横向分辨率不够，容易导致预测陷阱。

2.2 叠后地震属性的分辨率问题

地震属性所受的影响因素很多，其主要是构造、地层、岩性及油气等各种因素的综合反映。而速度、地震资料的信噪比、振幅、频带宽度(分辨率)、数据记录格式及井点属性等因素的代表性影响了储层预测的准确性，特别是对薄(互)储层的预测，难度更大[11]。

速度的影响表现在纵向和横向两个方面。纵向上，随着地层埋藏深度的增加，地层速度增大，导致速度梯度减小，使得地震信息分辨率降低；在薄互层组合中，对薄储层难以形成独立的地震反射信息，薄互层预测困难。在横向上，岩性、岩相及储层所含流体的横向多变性，使得速度发生相应变化，容易导致储层预测陷阱。振幅因素的影响主要表现在薄互层的地震调谐效应方面，使得振幅的变化既包含岩性、地层厚度等因素，也反映储层中的流体因素。如果地震资料是不保幅的，那么直接影响了振幅属性的地质含义。地震频带宽度是判断地震资料品质的重要信息之一，缺失低频或高频信息，都直接影响地震属性的提取，进一步影响利用地震属性对储层进行有效预测和描述。

对于薄(互)储层地震属性预测问题，传统思路是通过高分辨率地震采集、处理，获得高分辨率地震资料，以期能够提取薄(互)储层的地震属性，进一步对薄储层进行预测和描述。然而，由于受到地震分辨率极限(1/4波长)和地震调谐作用的制约，很难获取独立的单一薄(互)储层的地震响应。

3 叠后地震储层预测的多解性问题

3.1 超越地震资料有效频带的高分辨率反演结果具有多解性

由于地震子波是带限的，所以高于子波带限以上的高频成分永远是多解的、不确定的；在地震资料的有效频带之外，高频信息永远多解，无约束力[12]。

马劲风等[13]从测井约束反演方法的理论与模型试算出发，讨论了约束反演方法的多解性问题，认为迭代得到的合成地震道与标准地震道(实际地震道)的相关性只能代表反射系数中频成分的相似性，不能代表反射系数高频成分的相似性。因此，以地震道的相似性为基础来提高地震剖面的分辨率和获取可靠波阻抗信息的方法是不正确的。褶积模型不能约束高频信息的正确性，约束反演剖面在井点处受测井资料约束，其结果是可靠的，离开井点以后，由于约束条件的不可靠(如横向岩性、岩相及构造的变化)，波阻抗剖面中较高的视分辨率是多解的、不可靠的。

3.2 波阻抗初值的不同选择导致反演结果的多解性

马劲风等[14]用带限反演、稀疏脉冲反演和宽带约束反演方法模型试算，阐明了波阻抗初值选择不同会出现反演的多解性。这是由于带限反演与稀疏脉冲法反演波阻抗序列的准确性取决于低频分量补偿的准确程度，而低频分量在井点容易确定，顺层横向递推时就难以确定了；宽带约束反演尽管可以通过测井资料和地质资料的约束降低反演结果的多解性，然而由于其线性化的褶积模型中包含有波阻抗递推关系，其反演结果仍然受波阻抗初值的影响。

3.3 地震属性地质意义的多解性

影响地震属性的因素很多，地震属性与地下地质体之间并不一定存在一一对应的关系，而是构造、地层、岩性、物性与含油气性等因素的综合反映，从而导致同一地震属性产生多种地质解释。此外，还有多种干扰因素存在。因此应用地震属性研究油藏特征具有复杂性、多解性和不确定性的特点[11，15]。

侯伯刚等[11]对地震属性的地质含义做了归类总结，并从地层速度、地震资料的信噪比、振幅、频带宽度以及丼点属性与井旁地震属性的对应性等方面，讨论了影响储层及油气预测准确性的因素，认为选择物理意义明确的地震属性开展储层预测可减少多解性。张建宁等[15]从地质因素、地震观测数据和预测方法等方面讨论了地震属性应用中的不确定性，认为要提高地震属性应用的有效性，就需要分析引起地震属性应用结果不确定性的基本根源、主要因素和易出现的现象，了解其应用的前提条件和范围。

4 研究方向探讨

理论模型计算表明，利用空间振幅、频率、相位和波形相对保持的地震资料，通过地震属性分析可以获得厚度小于1/4波长的薄层的信息变化[16～18]。应用基于地震参考标准层的地震属性提取方法，对属于同一个沉积旋回内的薄(互)储层的沉积演化进行地震属性解释，可以突破地震分辨率极限，基本达到薄(互)储层预测的目的[19]。以基于参考标准层属性提取技术或沿层多属性分析技术方法为指导，对目的层进行地震属性分析，进而明确地质含义，并由此得到储层展布[20～22]。

笔者提出在地层厚度相对稳定的地区，利用空间振幅、频率、相位和波形相对保持的地震资料，开展层序界面和最大洪泛面控制下的薄(互)层及河道的综合预测与刻画技术。该技术包含5个层次：①首先，通过高分辨率层序地层学、体系域尺度下的多井小(砂)层精细对比技术及精细沉积相研究，从宏观上解决岩性体或河道发育位置，以短期基准面旋回(砂层组)为研究单元划分目的层，结合测井资料建立等时地层格架，进行合成地震记录标定，开展地震资料的层序界面及最大洪泛面解释；②以上述界面为约束边界，利用等比例地层切片技术，发现并分析地震异常体从出现到消亡的沉积过程，动态分析层序内或体系域内异常体范围，确定异常体时间段；③然后根据单井相对异常体层段地震属性进行地质释义，形成沉积微相图，并利用已知井沉积微相对异常体进行地质标定，明确岩性体或河道性质；④再根据地层切片确定的时间段，对岩性体或河道进行多地震属性分析，确定岩性体或河道大小及形态；⑤最后根据其时间厚度和地层速度，以及振幅与砂体厚度的统计关系，结合岩性体或河道分布规律，最终确定其深度域真实厚度。

5 应用实例

中国西部T盆地L区块850km2三维地震范围内钻井分布较均匀，地震资料采用空间振幅、频率、相位和波形相对保持处理，特别侧重了保幅处理，目的层三叠系地震主频45Hz，地层速度3800m/s。利用地震、钻测井、岩心等资料，通过合成记录标定达到井震统一。该区三叠系划分为1 个构造层序、4个三级层序( SQ1～SQ4) 和8个体系域，建立了高精度的层序地层格架，并利用地震资料解释了5个层序界面和3个最大洪泛面(MFS1，MFS2，MFS4)。在体系域尺度内根据短期基准面旋回开展小层和砂层对比，结合沉积微相分析结果，确定该区水进域主要发育孤立河道和岩性体，高位域以发育岩性体为主。

在研究区范围内，选定SQ2的水进域和SQ3为研究目标层段。测井相分析表明，SQ2水进域部分井发育河道微相，SQ3低位域在研究区南部边缘普遍发育辫状河三角洲前缘亚相，研究区部分井发育河道微相，水进域河道微相发育，河道间微相普遍发育。井震层序标定表明，MFS2是一正相位地震参考标准层的下零相位面，SQ2顶界面是该标准层的上零相位面，在一个地震反射同相轴时间段内，采用基于参考标准层属性提取技术和等比例地层切片技术都可以解决地质问题。SQ3内缺乏连续地震反射同相轴，常规解释方法无法实现，但SQ3内井之间小层发育齐全，厚度没有突变，适合采用等比例地层切片技术进行分析。该次研究中都采用了等比例地层切片技术和多地震属性分析技术。

图1为SQ2水进域河道属性综合图。其中图1(a)为11张等比例地层切片中的一张，图中有北、东、西3条交叉河道，形态比较清晰，河道段时间厚度为6～8ms，但紧邻中间近北西向线状展布河道的东部出现了一个强振幅条带。在河道发育段地震均方根振幅图(图1(b))和地震正极性振幅图(图1(c))上，该条带消失，河道边界更为清晰。在地震剖面上，北、西2条河道基本表现为透镜状较强正振幅(图1(d)中剖面1圈定范围西段，东段强反射是SQ3低位域河道响应)，西河道表现为上凹下凸强正振幅(图1(d)剖面2圈定范围)。结合沉积微相等进一步细致刻画确定，北部河道呈北西-南东向穿过整个工区，长约31km，宽约60～300m，河道砂厚约0～7m；西部河道呈东西向，其中部向南弯曲，被雁行断裂带切割，河道长约25km，宽约200～360m，河道砂厚约0～9m；东部河道基本呈南西西-北东东向，在中部突然折向北东，河道长约15km，宽约100～220m，河道砂厚约0～11m。3条河道共有8口井钻遇。

图2是 SQ3低位域河道属性综合图。其中图2(a)为30张等比例地层切片中的一张，图中有2条河道近似正交于南部，北西走向河道时间厚度4～10ms，北东走向河道与SQ2水进域河道呈继承性发育，时间厚度5～8ms，形态比较清晰。在河道发育段地震属性聚类图(图2(b))和河道发育段地震负极性振幅图(图2(c))中，河道周围干扰减弱，河道更为清晰。在横切河道地震剖面(图2(d))上，主河道以下凹上平或上凸下凹强波谷形式出现。精细描述结果表明，第1条河道向北西延伸到工区中南部，河道长约10km，宽约200～1000m；第2条向东偏北延伸约8km后，突然转向东北方向，又伸展了约6.8km，河道宽约220～560m。2条河道有6口老井钻遇，河道砂厚度均为0～13m。3口新钻井河道砂厚符合率达到89.03%，进一步证实了该套预测技术的有效性。

图1 SQ2水进域河道属性综合图

图2 SQ3低位域河道属性综合图

6 结论

1)测井约束反演技术对井间薄储层预测缺乏有效约束，在岩性、岩相多变地区，井间预测分辨率不够，存在多解性，容易导致解释陷阱。由于受到地震分辨率极限(1/4波长)和地震调谐作用的制约，传统地震解释技术很难有效获取单一薄储层的地震响应信息，地震属性技术预测薄储层存在多解性。

2)在地层厚度相对稳定或渐变、小层厚度没有突变的区块，以层序界面和最大洪泛面为约束，采用等比例地层切片技术和地震参考标准层的地震属性分析方法，对一个沉积旋回内储层的沉积演化进行地震属性解释，突破了地震分辨率极限，基本可以解决薄互储层预测问题。这是今后在陆相沉积环境中进行薄互层预测的一个重要方向。

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[编辑] 龚丹

2016-04-09

王仲杰(1969-)，男，高级工程师，长期从事油气勘探与油藏描述工作，zhjiewang@sina.com。

P631.44

A

1673-1409(2017)3-0034-06

[引著格式]王仲杰，张元，张治民，等.薄储层地震预测影响因素分析及研究方向探讨[J].长江大学学报(自科版), 2017,14(3):34～39.