地震物相分析方法与“甜点”预测

刘力辉，李建海，刘玉霞

（1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室（成都理工大学），四川成都610059；2.北京诺克斯达石油科技有限公司，北京100192）

随着油气勘探程度的不断深入，低孔、低渗油藏逐步成为当前油气勘探的热点。因此在低孔、低渗地区，找“甜点”（优质储层）是非常迫切的生产问题。而地震储层预测中，物性（孔隙度、渗透率）预测是一个难点。对于储层孔隙度预测，一般都需要建立速度—孔隙度关系，这种关系无论是线性或非线性，都随着纵向压实和横向沉积的变化而时变和空变，因此很难建立一个准确的岩石物理模型，导致由地震参数转化为孔隙度时预测精度不高，“甜点”的预测精度也不高。对于储层的渗透率预测，目前在地震上还没有有效的预测方法［1］。

在生产中，储层评价一般由测井资料按孔隙度变化区间来划分为不同级别（类别）。所谓的“甜点”就是低孔渗储层分类中相对优质（孔隙度较大）的储层。如果地震中能对这种分类做出预测，也可以达到“甜点”预测的目的。不同地区控制储层孔隙发育的主因各不相同，但储层孔隙演化无非受沉积（粒度、分选）和成岩（压实、胶结、溶蚀）两大因素控制。为此，我们可以借助地震岩相概念，在其分类方案中不仅考虑岩性因素，而且考虑储层物性影响因素，通过将岩石物理研究和岩相关联，筛选出能识别地震物相的敏感弹性参数，通过预测地震物相，半定量地解决储层物性预测问题，达到“甜点”预测目的。

1 地震物相概念

在对地震物相概念阐述之前，有必要对相关的岩相及地震岩相概念做一个回顾。

岩相（lithic facies）在沉积学中指一定沉积环境中形成的岩石或岩石组合，它是沉积相的主要组成部分［2］。由此可以看出，传统岩相的定义主要针对于岩性，通过对岩石类型、颜色、结构、构造等信息的综合描述，判断形成岩相的沉积成因，从而推断沉积环境。这类岩相的研究方法主要是基于岩心薄片观察，是一种微观的研究方法。

地震岩相是指一个地震可分辨尺度的沉积单元，由岩性（砂、粉砂及黏土）、地层结构（大规模互层或无序）、岩石分类（颗粒大小、黏土位置和胶结）和地震特征（P波速度、S波速度和密度）描述［3］。可以看出地震岩相对传统岩相概念进行了扩展。这种划分方案有以下2个关键点：

1）岩相的分析尺度是宏观的，地震可分辨的；

2）考虑了岩相和地震弹性参数相关联的观点，使其可以通过地震弹性参数识别与预测。

Avseth等例举了大量实例并用地震岩相分类方案制作岩石物理模板，讨论了弹性参数与孔隙和流体关系，即力图将岩石物理规律和纵向压实、横向沉积等地层因素相联系，找出岩石物理规律背后的地质成因［3］。地震岩相划分是一套岩石物理统计分析技术，对储层定量预测而言并没有形成一套相应的预测技术，尤其是对物性的半定量或定量预测，无法用于“甜点”预测。

我们在地震岩相研究和实践的基础上提出了地震物相的概念和相应的分析技术，用于“甜点”预测。地震物相是指地震物性相，即与储层物性相关的、地震弹性参数可分辨的属性类别。它根据岩石的微观结构，综合岩性（沉积成因）、物性（压实与成岩成因）和地震弹性参数的可识别性来划分。地震物相的研究尺度应建立在地震分辨率的基础上，所以，类别的粗细要以地震弹性参数可分辨为原则。由此开发了一套地震物相的预测流程和关键技术。

地震物相分析的意义在于，在条件允许的情况下，它的类别划分可以包含储层评价划分方案，通过地震物相预测，不用反演孔隙度数据，就能达到到“甜点”预测的目的。同时，用地震物相进行岩石物理分析，是将相（沉积相、成岩相）控的思想用于岩石物理研究中，不但有利于速度—孔隙度成因分类统计，提高弹性参数—储层参数的转化精度，也有利于其他弹性参数关系的统计分析。地震物相的提出是对地震岩性学［4－5］的进一步发展和完善。

2 地震物相研究流程

在国外文献中虽报道有大量用地震岩相概念制作岩石物理模板的实例，但如何计算一个地震物相的三维数据体，用于低孔渗区“甜点”预测，并无现成的方法。为此，在大量实践中我们总结了一套地震物相计算流程和关键技术（表1）。流程如下：①地震物相定义——根据岩心薄片所展现的岩石微观结构和孔隙演化的主控因素，确定研究区物相划分方案，可以先分岩性后分物性；②地震物相测井解释——用测井曲线中的伽马曲线、孔隙度曲线及含气饱和度曲线将地震物相解释出来；③相控岩石物理分析——井上用物相信息作控制，交会分析地震弹性参数和孔隙度及饱和度关系，筛选地震物相识别参数；④地震物相识别——用坐标转换方法得出弹性阻抗参数与地震物相的转换关系；⑤地震物相体计算——根据坐标转换结果，用弹性参数体计算地震物相体。

表1 地震物相研究流程及关键技术

3 地震物相分析关键技术

3.1 坐标旋转技术

在地震物相计算流程中，地震物相的识别技术非常关键，如果一个地震物相的划分方案在地震弹性参数上无法识别，就达不到储层预测的目的。地震物相体是岩性和物性的综合体，一般情况下某一弹性参数同时受着岩性、物性两个因素共同影响而难以区分各自贡献，单一参数识别地震物相体能力有限。为此，我们开发了一种坐标旋转技术，可将两个参数线性组合形成一个新参数，通过寻找合适的旋转角度，使生成的新参数对地震物相有最大的区分能力。如图1所示，近角度弹性阻抗反映孔隙和流体比较灵敏，而远角度阻抗反映岩性比较灵敏，通过坐标旋转后，形成的一种新的弹性参数CAVOIMP可以有效地区分不同地震物相。

图1 原始坐标系统下岩石物理分析模板（a）和坐标旋转后新坐标系统下岩石物理分析模板（b）

需要注意的是目前的坐标转换技术是一种线性组合技术，要求两个参数量纲一致，为此我们选择远近道射线弹性阻抗［6－7］或AI和SI来进行。其次，用于地震物相计算的弹性阻抗反演方法最好选用模型约束少的反演方法，使反演出的弹性参数有反映地质体边界的能力［8－10］。这样要求的目的是能够用地震物相体的地层切片信息，通过平面地震地貌和沉积模式对比［7－15］，验证地震物相体计算的合理性，做横向效果的质量控制。

3.2 地震物相检验技术

利用坐标旋转技术，通过弹性阻抗预测的地震物相体与测井解释的物相体是否吻合，是检验地震物相体纵向预测精度的关键。为此，需要在时间域设计一个地震物相与测井物相对比显示技术。测井物相解释是在深度域进行，为了井震对比，首先将测井物相解释结果转到时间域。其次，从地震叠前反演的井旁道抽取弹性阻抗曲线，用坐标旋转关系计算AVOIMP曲线，在井上计算出地震物相曲线。最后，将各井测井物相和地震物相排齐，综合对比分析。如图2所示，可以看出虽然地震物相分辨率达不到测井的精度，但是与测井物相有80%以上吻合度，通过验证可以判别地震物相体的垂向预测精度。

图2 时间域地震物相识别

4 应用实例

研究区处于四川盆地某坳陷中段北斜坡带上，北陡南缓，纵向上高差较大。研究区X组三角洲平原分支河道及河口坝砂体为该区主要储层发育段，储层岩性以细粒岩屑砂岩和岩屑石英砂为主，平均孔隙度φ为10%，平均渗透率为0.64×10－3μm2，属于低孔、低渗储层［17－18］。在测井上，本区建立了如下储层评价指标：Ⅰ类储层φ＞11%，Ⅱ类储层11%＞φ＞7%，干层φ＜7%。在本区“甜点”（Ⅰ，Ⅱ类储层）预测是目前油气勘探的关键，也是生产中急于解决的难点问题。

本次研究采用地震物相分析方法预测“甜点”。首先，通过关键井段的岩心薄片分析，发现砂岩颗粒呈点、线型接触，明确了压实作用是影响本区储层物性的主要因素［19－21］。据岩石微观结构，综合岩性及物性定义出四类物相：Ⅰ类储层、Ⅱ类储层、干砂岩以及泥岩。其次，综合自然伽马曲线、孔隙度曲线和含水饱和度曲线，在深度域内解释出重点井测井物相（图3）。在此基础上分地震物相开展相控岩石物理分析，选取敏感参数表征物相类型。如图1a所示，横坐标为近角度射线弹性阻抗（REI），纵坐标为远角度REI，图中采样点形状代表不同物相，正方形代表Ⅰ类储层，圆形代表Ⅱ类储层，三角代表干层和泥岩，色标为孔隙度。这是一个四维的岩石物理分析模板。由交会结果可以看出，不管是远角度REI还是近角度REI，均难以直接区分物相。为此，应用坐标旋转技术，通过转换公式（（1）式）得到一个新的参数CAVOIMP，利用CAVOIMP可区分出各类物相（图1b）。在时间域内将测井解释物相与AVOIMP井旁道反演曲线识别的地震物相做对比，验证了地震物相识别的准确性。

式中：REI7表示入射角为7°的射线弹性阻抗；REI31表示入射角为31°的射线弹性阻抗。

最后，通过叠前地震体做射线弹性阻抗反演得到远、近角度REI，再结合坐标旋转技术获得AVO阻抗体，通过阻抗区间标定得到地震物相体。图4为过A井地震物相体剖面，其中红色为Ⅰ类储层，黄色代表Ⅱ类储层，绿色代表干砂岩，蓝色代表泥岩。通过与井旁测井曲线标定，认为预测结果较为可靠。由地震物相做的地层切片（图5a）与井上预测的有效储层分布图（图5b）对比，吻合度达89%，验证了方法的有效性。

图5 地震物相平面分布（a）和测井解释有利储层分布（b）

5 结束语

1）地震物相概念是传统岩相和地震岩相概念的扩展，它的划分不但考虑岩性而且考虑物性因素，同时考虑地震弹性参数的可识别性。地震物相的分类在有条件区可以包含储层分类方案，从而通过预测分类方案达到“甜点”预测目的。

2）地震物相体的计算需要一个较复杂的流程实现。其中坐标旋转技术可以将两个射线弹性阻抗合成一种新阻抗，用于识别地震物相。目前这种技术只能融合两个弹性参数，适用用于简单物相区，对于物相复杂区，可以尝试多参数非线性方法识别技术。

3）地震物相可用于岩石物理研究，体现了相控统计规律研究的理念，是一种成因法储层预测技术。

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