地震资料极性判别与道积分技术在渤中M 油田的应用

刘传奇，明 君，马奎前，李 宾

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300452）

1 渤中M 油田概况

渤中M 油田的主要目的层位是沙河街组二段和沙河街组三段，海拔深度为－3 500～－3 000m，储层全部为砂、泥薄互层，单层厚度均不超过5m；由于沙河街组三段绝大部分是低渗储层，产能较低，本次研究针对的是沙河街组二段储层。该油田地震资料的主频在17 Hz左右，按照沙河街组二段地层速度3 400m／s计算，可分辨的储层厚度为50m，薄互层的储层基本没有对应的地球物理响应。因此，我们采取以大代小的思路，即用整套储层的岩性、物性分布预测代替单个薄层的研究。

2 关键技术

2.1 地震资料极性判定

地球物理研究中井震标定是构造解释和储层预测的基础，井震标定结果的准确与否直接决定着构造解释与储层预测的准确性，可以说标定差之毫厘，解释则缪之千里［1］。而在井震标定中，地震资料极性的判断是最基础的工作，直接决定储层研究的正确与否。只有准确判断地震剖面对应子波的极性，才能把储层顶面和底面与地震剖面上的波峰、波谷准确对应起来，才能通过地震剖面及其属性的研究准确地认识储层，一旦地震资料的极性识别错误，必定对储层的研究带来毁灭性的打击［2］。

常规地震资料极性判断都是采用正极性子波和负极性子波分别制作合成地震记录，然后对比二者与地震道的对应关系，认为与地震道对应较好的合成地震记录运用的子波就是地震道对应的子波。通常表述正极性子波对应的地震剖面为正极性地震资料，负极性子波对应的剖面为负极性地震资料［3－4］。

由于合成地震记录与测井曲线的质量、井周的地层组合关系、子波的频率等关系较大，而且有时很难判断采用正、负极性子波制作的合成地震记录的好坏，当然也就很难确定地震资料的极性。图1是大套泥岩中含有相对较薄砂岩地层组合时两种极性子波制作的合成地震记录，通过对比可以发现，很难判断这两个合成地震记录与地震剖面对应的好坏。因此，通过这种做法很难准确判断该地震资料是正极性还是负极性。

我们采用合成地震记录与地震剖面特征相结合的方法来综合判断地震资料是正极性还是负极性。在合成地震记录不能确定子波极性的情况下，该方法很有实用价值。

通过已钻井揭示的储层结构的特点，我们可以很清楚地明确某一套相对独立的岩性层的顶面和底面对应的反射系数。根据地球物理勘探原理可知，这个相对独立岩性层的顶面和底面应该有一对符号相反的反射系数，由于子波具有相对稳定性，因此该相对独立岩性层的顶面和底面会形成一对能量较强的波峰和波谷［5－6］。我们可以在剖面上找到多个这样的反射特征，上下紧紧相邻地出现一对较强的波峰和波谷，就可以认为这一对波峰和波谷对应钻井上的该套相对独立的岩性层。通过分析可以断定，处于上面的波峰（或波谷）对应该套相对独立岩性层的顶面，而处于下部的波谷（或波峰）对应该套相对独立岩性层的底面。通过测井声波和密度曲线，可以准确得到该套相对独立的岩性层的波阻抗与围岩波阻抗的关系，从而准确得到该套相对独立岩性层的顶面和底面的反射系数。

图1 M1井正极性（a）和负极性（b）子波合成地震记录

图2是M 油田M2 和M23两口井的测井曲线及连井地震剖面。从M23井的声波时差和密度曲线可以很清楚地看到，图中绿色框内这套相对独立岩性层为速度较低、密度较小的砂岩储层，其波阻抗较小，因此，可以判断其顶面为负反射系数、底面为正反射系数；从地震剖面上可以看到，箭头处存在一对振幅较强的波峰和波谷，且波谷在上、波峰在下，因为该套储层相对独立，可以准确地判断这一峰一谷的地震反射为该套砂岩的地震响应。通过反射系数与地震剖面的对比可以看出，砂岩顶面的负反射系数对应的为波谷，砂岩底面的正反射系数对应的为波峰。根据褶积原理，负反射系数与正极性子波褶积的结果为波谷，而正反射系数与正极性子波褶积的结果为波峰。因此，可以初步判断该地震剖面为正极性地震剖面。再通过采用正、负极性子波制作合成地震记录来对比验证地震剖面子波的极性。图3是M23井用正极性雷克子波制作的合成地震记录，可以看出，该合成地震记录与井旁地震道对应很好。

通过综合运用地震剖面特征和合成地震记录，准确确定了该油田地震资料的子波为正极性子波。相对围岩来说，低阻抗砂岩顶面在地震剖面上对应为波谷。

2.2 地震道积分

道积分技术是一项利用相对波阻抗来进行地震数据分析的技术，主要用于地震岩性解释［7］。地震道积分的公式为

图2 地震剖面上M2井和M23井的储层响应特征

图3 正极性雷克子波制作的M23井合成地震记录

式中：bi为地震子波；zi为波阻抗；xj为地震记录。（1）式表明，积分地震道近似等于标定对数波阻抗滤波。地震道积分技术是一个极好的地层研究工具，能够勾画出波阻抗的相对变化［8］。

由于M 油田的储层是非常薄的砂泥互层（约1m），而地震资料的频率不足以分辨这么薄的储层，因此采取以大代小的研究思路，把相对大套的储层段作为研究对象，通过道积分技术把地震道转换成具有岩性信息的拟波阻抗数据。通过道积分数据体进一步研究储层段的岩性和物性，进而研究储层的平面分布特征。

M 油田的储层和非储层的波阻抗有较大的差异（浅层砂岩储层相对泥岩为低波阻抗，深层砂岩储层相对泥岩为高波阻抗），因此可以通过地震道积分来识别储层。其在地震道积分剖面上深层和浅层的砂岩储层分别对应波峰（波阻抗较大）和波谷（波阻抗较小），虽然深层和浅层的砂岩储层在剖面上的特征不同，但是都可以通过道积分数据体的研究来统一识别深层和浅层的砂体（图4）。

图4 浅层（a）和深层（b）砂岩储层的测井曲线特征及在道积分剖面上的特征

3 储层预测

通过上述研究，明确了浅层和深层道积分数据体振幅的不同含义。在研究深层沙河街组的构造和储层时，以波峰作为砂岩储层，对储层顶、底面进行解释；而在浅层明化镇组则以波谷作为砂岩储层进行研究，可以得到储层构造的相关信息［9］。为了描述平面上储层的物性分布特征，对道积分数据体的振幅属性与储层的对应关系进行精细的分析和优选，得到在深层沙河街组正振幅之和能够较为准确地表达储层的物性，而在浅层明化镇组则是最小振幅属性能够较好地反映储层物性［10］。

图5显示了能够反映深层和浅层砂岩储层的地震属性沿层平面图。图5a是深层沙河街组二段砂岩储层的正振幅之和，与已钻井的钻探结果非常吻合；图5b是浅层明化镇组反映河道砂体的最小振幅属性，与已钻井的钻探结果一致性非常高。

图5 深层和浅层砂岩储层的地震属性平面特征（基于道积分数据体）

4 应用效果分析

通过平面属性和剖面特征的综合研究，预测出了砂岩储层的平面分布特征。以此为基础，在沙河街组部署了6口调整井。实钻储层厚度及其整体物性与钻前认识基本一致。在预测物性较好的区域和位置上钻井结果都很好。表1是6口调整井钻前、钻后的误差对比结果，可以看出，构造和储层误差均较小，构造深度预测的平均相对误差只有0.12%，油层的厚度预测误差也只有4.58%，主要目的层位于海拔－3 300m 处，预测结果非常准确。

表1 构造与储层预测误差

在完成主要目的层储层分布特征预测的同时，根据该道积分数据体并结合地层切片技术［11－12］，在浅层明化镇组预测了一个河道砂体，该河道形态清晰，又与油源断层接触，从油气运移和成藏上看均有较大潜力［13］（图5b）。经过研究认为，以深层为目的层的开发井，可以通过优化井轨迹在该潜力砂体上增加控制点，达到兼探该潜力砂体含油性的目的。实钻结果证实，该河道潜力砂体为油层。通过后续的调整井对其进行评价，最终确定新发现的探明储量为290×104m3。采用分层系开发的思路［14］，充分利用水平井技术高效、快速地开发油田［15］，在该河道砂体上部署了5口井M24H，M25H，M26H，M28H，M27，其中水平井4口（图6），目前已全部完钻。实际钻探结果非常好，水平井的水平段油层钻遇率98%，已经投产的4口生产井（M24H，M26H，M28H，M27）目前产油500m3／d，相当于这4口井投产前整个渤中M 油田20口井的产量。该新发现河道砂体4口井的投产使M 油田的日产油量翻了一番，极大地提高了M 油田的产能。

图6 新发现河道砂体上部署的开发井位置

5 结束语

针对M 油田的地质特点，通过地震资料极性判定的新方法、地震道积分体的研究和属性的优选等技术手段的组合，不仅准确预测了构造埋藏深度和储层的分布范围及厚度，并在油田较浅的明化镇组发现了一个潜力较大的河道砂体。在钻探深层沙河街组调整井的过程中，有针对性地优化井轨迹兼探该潜力砂体，结果新发现了290×104m3探明石油地质储量。从目前已经投产的4口井的产能看，该新发现的河道砂体上钻探的井产能都较高，4口井的投产极大地提高了M 油田的产能，使得日产油量达到原来的2倍，为M 油田的立体高效开发做出了重大贡献。

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