层控分频技术在渤南地区沙四上滩坝中的应用

刘升余

（中国石化胜利油田分公司 物探研究院，山东 东营257000）

1 区域概况

渤南洼陷位于济阳坳陷沾化凹陷西部，属于较高勘探程度区。以往勘探主要针对沙三段浊积岩、北带陡坡砾岩体油藏。沙四上滩坝作为一种重要油藏类型，勘探程度较低，其勘探历程主要分为两个阶段：第一阶段为20世纪70年代至2005年初期，以罗11井为标志在沙四上膏岩下钻遇油浸砂岩，试油12．6t／d，90年代末期义17等井也相继钻遇类似砂岩，但未认识到滩坝这种沉积类型。第二阶段为2005年“十一”五以来，以东营凹陷这种宽盆深盆为主战场的沙四上滩坝油藏，近年来该凹陷油气勘探取得了重大突破［1］，累计上报探明储量近亿吨，同时形成以三古控砂沉积模式及古地形恢复、波形类属性为特色的地震预测技术，推动着周边洼陷的勘探步伐。渤南洼陷这种小盆浅盆富油气洼陷，勘探程度低，尚未充分认识到沙四上滩坝潜力。基于共性（同处于滨浅湖）决定是否值得勘探，个性（盆内沉积差异）决定如何勘探的思路，加强对渤南地区沙四上滩坝的深入研究。

从目前勘探的实际情况来看，渤南洼陷与东营凹陷沙四上滩坝最大的差异在于沉积组合的不同，渤南地区沙四上滩坝砂岩普遍上覆厚度较大的高速膏岩层，受高速屏蔽作用，加上滩坝砂岩与周围泥岩速度差别不大，使地震资料预测滩坝储层的难度增加，而东营凹陷只是滩坝砂岩与泥岩的互层组合（图1），预测难度相对简单。此外，渤南地区沙四上南北沉积差异大，岩性组合变化快，叠置复杂，沿用以往东营凹陷波形分类方法进行储层预测有一定的局限性。对渤南地区沙四上滩坝而言，由于成藏条件优越，有好储层就能成藏，储层平面展布范围乃至砂组厚度预测是制约勘探最大的问题。因此，应用层控分频技术解决研究区储层预测难题。

图1 渤南洼陷与东营凹陷沙四上滩坝地震反射特征及沉积组合对比

2 层控分频技术原理及优点

层控分频技术主要参照地震沉积学的思路，利用沉积等时面控制层位，划分最小等时单元，利用连续相对等时年代地层切片约束目的层在频率域内提取分频属性来进行储层预测（图2）。其基本原理是在时间域地震体上运用余弦相关变换算法转换到频率域，由于岩性厚度变化在频率域变化敏感，利用储层响应频率所占能量百分比的贡献率来进行储层预测，其主要是把地震反射波中各频率成分对应的调谐能量识别出来而形成对应的频率能量异常，从而使储层得以检测。能量百分比贡献率是单一分频体能量占所有频率能量总和的百分比大小，反映了给定分频体能量对总能量谱的贡献程度，是同一砂体自身高频特征与低频特征的响应。而传统的分频技术主要是以傅里叶变换、小波变换、墒变换为基础，通常沿层或层间小时窗内提取各种单频体信息，主要是以振幅作为储层评价参数，同时由于储层经常在地震同相轴旁瓣处上下摆动，沿层等时窗等时性及准确性都较差，影响了储层预测的精度。

图2 层控分频技术研究思路

层控分频技术相对于传统分频存在以下优点：

（1）能够更好地符合地质沉积规律，利用沉积等时面作为大约束层，利用相对等时的连续地层切片作为小约束层，尽可能符合实际沉积情况，同时可以细化到砂层组的预测，可以满足实际生产的需要。

（2）可以消除速度的影响，由于滩坝储层纵向上韵律的差别，与围岩的速度影响等引起地震反射上一些畸变，层控分频技术利用频率域受速度影响因素小的优势，充分发挥地震横向优势，可以实现跨相带的储层预测。

3 层控分频技术应用及其效果

3．1 渤南沙四上滩坝储层分析

渤南地区沙四段滩坝普遍单层小于10m，地层累加厚度约为35m，经统计，泥岩速度在3 000～3 700m／s，砂岩速度在4 000～4 500m／s（图3），根据调谐厚度1／4波长理论，砂岩储层调谐厚度最佳响应频率约在32Hz，目前实际地震资料主频只有15～20Hz左右，频带宽10～50Hz，必须要提高地震分辨率才能满足储层预测要求。此外，从实际地震标定上看，滩坝砂岩发育不稳定，在地震同相轴上单独沿膏岩层向下开时窗很难有效包全，必须寻找两个沉积等时面约束目的层进行储层预测。

图3 渤南地区沙四上滩坝储层速度统计分析

3．2 沉积等时面及最小等时单元选取

沉积等时面及最小等时单元选取，主要依据井震结合，利用单井连井合成记录标定，测井GR曲线小波变换及地震道时频分析综合选取。由于渤南地区膏岩厚度大，速度高，其屏蔽作用使其底部的滩坝反射十分微弱，怎样正确认识滩坝的反射，划分层序成为关键。通过井震结合，可将沙四上分为2个三级层序、4个四级层序（图4）。其中以长期基准面上升期和下降期为界，各分为两个砂层组，沙四上滩坝对应底部的3、4砂组，膏岩对应顶部的1、2砂组。同时利用连井时频分析保证了追踪界面的等时性，从连井剖面（图4）可以看出，沙四上、下不整合，膏岩底部旋回的界面比较一致，在地震上能够连续追踪，可作为两套稳定的沉积等时面，有效卡准目的层。而最小等时单元，则主要根据膏底与沙四上底之间四级－五级旋回选取，总共可划分为5个最小等时单元，作为后面年代地层切片数的参考。

图4 Y178井震层序划分及连井时频对比

3．3 小波变换提高地震分辨率

由于渤南沙四段地层埋藏深，地质结构复杂，地震上多呈现空白或杂乱的反射特征，现有地震资料很难有效的识别。前面已分析到滩坝砂岩最佳响应频率在32Hz左右，小波提频技术较好地解决了此问题。小波域信号重构在信号分析中具有良好的局部化特性，作为频率和时间的二元函数，可在频率和时间域中同时进行地震波能量的吸收衰减补偿，利用小波域信号重构去除噪音，提高分辨率具有很好的保真度［2］。

对此结果显示，小波提频后的剖面分辨率明显提高，主频从15Hz提高到40Hz（图5），同时可较好地将膏岩层强反射和滩坝区分开，内幕反射更加清晰，突出了目的层，为后续地滩坝储层预测提供了基础。

图5 原始地震剖面与40Hz小波提频剖面对比

3．4 年代地层切片建立及分频选取

经小波变换提频后，地震分辨率明显提高，而膏岩底和沙四上底两套稳定沉积等时面却未改变，利用前面选取好的沉积等时面作为顶底约束，以最小等时单元作为最终要分出的层数，将膏底和沙四上底间进行连续等时地层切片，选取4个年代地层切片（共分为5份）与前期最小等时单元相一致。基于以上年代地层切片，可用于分频属性时窗控制，通过分序级由粗到细逐步深入进行储层预测。其中切片1－沙四上底控制整个沙四上时窗，切片1－切片3控制沙四上3砂组时窗，切片3－沙四上底控制沙四上4砂组时窗（图6）。

图6 沙四上年代地层切片建立

研究资料表明，楔状模型厚度与其地震响应振幅、时差、频率等具有如下关系：在储层厚度少于1／4波长时，振幅随储层厚度加厚而增强，当储层厚度大于1／4波长时，振幅逐步减弱，直至趋于稳定。当储层厚度小于3／8波长时，频率随着储层厚度增大而减小，当储层厚度大于3／8波长时，频率随储层厚度的增大而增大，直至趋于稳定［3］。而研究区沙四上砂岩总厚度累加平均大于35m，单砂组累加厚度小于40m，按照储层速度4 250m／s，主频40Hz，储层调谐厚度（1／4波长）约26．5m，3／8波长约40m。因此，对研究区砂组预测适用于频率随着储层厚度增大而减小的原则。前已述及，利用年代地层切片控制时窗提取分频能谱属性预测了3、4砂组的平面展布。根据不同成像频率对应不同的调谐厚度可反映不同地质体厚度。高频对薄层有调谐响应，可分辨薄层；低频对厚层有调谐响应，可分辨厚层。根据这一原理，通过从低频到高频的逐次扫描，观察不同频率成像振幅平面位置的变化，在适合的频率体上进行储层解释和属性提取，从而判断研究区沉积物源方向、沉积相带变化、明确储集层特征分布及储集层厚度的相对变化趋势［4］。

研究发现，在古地貌基础上用层控分频能谱属性进行分砂组刻画边界更能清晰地解决问题。通过预测，渤南地区沙四上滩坝3砂组主要发育在L11－Y173之间（图7、图8），往北部变厚，走向与孤西断层走向一致，反映了当时的湖岸线也是近北西向。从4砂组储层预测图上可以看出，4砂组发育范围明显比3砂组要窄，主要分为两个条带。

图7 渤南洼陷沙四上3砂组层控分频能谱与未分层控分频能谱对比

图8 渤南洼陷沙四上3砂组厚度

3．5 应用效果

通过层控分频技术的应用，在滩坝砂岩预测中具有较好的应用效果，在对渤南地区的构造、沉积、储层分布等特征进行综合性研究的基础上，在渤南地区预测沙四上滩坝3、4砂组有利叠合面积80 km2，储量规模4 000万吨。该区块近两年相继部署井位20口，成功完钻16口，有力推动了滩坝油藏的勘探。

4 结 论

（1）研究区沙四上滩坝砂岩南北地形高差变化大、储层横向变化快、上覆高速层屏蔽致使储层预测难度较大，利用层控分频技术可有效解决储层预测问题。通过顶底稳定沉积等时面和最小等时单元卡准目的层，小波提频突出目的层，层控分序级分频雕刻目的层，能够清晰进行分砂组边界刻画，提高储层预测精度。

（2）层控分频技术能够更好地符合地质沉积规律，对时窗的把控更加精准，可在其他沉积类型中进行推广。

［1］ 吴智平，张林，李伟，等．东营凹陷孔店期－沙四早期构造格局恢复［J］．中国石油大学学报：自然科学版，2012，36（1）：13－19．

［2］ 韩宏伟．薄互层地震波形特征研究——以博兴洼陷沙四段滩坝砂为例［J］．地学前缘，2009，16（3）：349－355．

［3］ 才巨宏．综合应用波形分析及地震特征反演技术预测滩坝砂岩——以博兴洼陷梁108地区为例［J］．油气地质与采收率，2005，12（3）：42－44．

［4］ 杨勇强，邱隆伟，姜在兴，等．东营凹陷沙四上亚段滩坝物源体系［J］．吉林大学学报：地球科学版，2011，41（1）：46－53．