基于伪阻抗体波形聚类的贝壳灰岩储层预测方法

白 博，舒梦珵，康洪全，骆宗强，程 涛，贾怀存

（中海油研究总院，北京 100028）

基于伪阻抗体波形聚类的贝壳灰岩储层预测方法

白 博，舒梦珵，康洪全，骆宗强，程 涛，贾怀存

（中海油研究总院，北京 100028）

碳酸盐岩储层在全球油气分布中占有重要地位，其储量约占全世界油气总储量的50%。贝壳灰岩是一种重要的碳酸盐岩储层，其特点是非均质性较强，且与围岩的常规岩石物理特征差异不明显。因此基于岩石物理特征的有利储层分布预测存在一定难度。在分析贝壳灰岩储层岩石物理及地震相特征基础上，明确贝壳灰岩及其围岩阻抗及地震相差异；并针对性采用预测反褶积与相对阻抗反演的联合方法，计算伪阻抗体凸显贝壳灰岩内部反射特征，进而采用波形聚类方法对贝壳灰岩进行预测。最后结合研究区沉积微相和古地理分析论述预测结果的合理性，同时预测结果被实钻井证实，说明了采用的基于伪阻抗体波形聚类方法是可靠有效的。

贝壳灰岩；地震相；伪阻抗；波形聚类

0 引言

碳酸盐岩储集层构成的油气田储量大、单井产量高，容易形成大型油气田。贝壳灰岩作为一种优质的碳酸盐岩储层，是以生物壳体及碎屑为主要成分的颗粒灰岩，其以双壳为主要组分，成因与原地堆积或近距离搬运有关。储集空间主要为生物壳体受后期溶蚀作用改造所形成的铸模孔、溶孔、晶间孔及粒间孔等［1］。在研究区内，贝壳灰岩具有纵向多期次堆积，横向沉积相带变化快的特点，非均质性较强；同时已钻井揭示储层段为中低频、中弱振幅、丘状外形非连续反射，地震相特征不清，常规反演等储层预测方法效果较差［2－3］。前人研究表明，波形聚类方法对碳酸盐岩储层预测有较好的效果［4－7］。作者进一步优化算法，采用基于伪阻抗体波形聚类方法，有效解决了研究区贝壳灰岩预测中非均质性强、缺乏井控的难题，实钻井验证预测效果较好。

1 岩石物理及地震相特征分析

研究区位于南大西洋桑托斯盆地深水区，构造演化及沉积充填呈现典型的被动大陆边缘盆地特征，目的层为裂谷期湖相碳酸盐岩，贝壳灰岩为主力储量。研究区及周边已钻井揭示，贝壳灰岩段储层纵向上岩性复杂：包括贝壳灰岩、含泥贝壳灰岩以及泥灰岩／泥岩等，分别指示贝壳滩微相、滩缘微相和半深湖／深湖微相，储层物性逐渐变差。从岩石物理参数交汇图（图1）上可以看到，贝壳灰岩与围岩阻抗差异不明显，阻抗与岩性关系混乱，且研究区仅有1口已钻井（1井，见图5），外推产生的低频模型过于粗糙，常规反演结果多解性强，效果较差。

结合区域已钻井及研究区地震相横向分布（图2）来看，贝壳灰岩为中－弱振幅、中－低频、非连续性弱反射地震相，同时由于贝壳灰岩具有在斜坡相对高部位沉积的特点，其地震相具波状－丘状外形；低部位滩缘及半深湖／深湖相带泥质灰岩及泥灰岩为中－强振幅、中频断续平行反射，其地震相在振幅、频率方面与贝壳灰岩差异较小，但两者波组外形及内部结构存在差异，因此具备使用相关地震相分析手段预测贝壳灰岩储层的基础。

图1 贝壳灰岩段GR与纵波阻抗交汇图Fig.1 Crossplot by GR and P wave impedance of coquina section

图2 贝壳灰岩段地震相特征Fig.2 Seismic facies characteristic of coquina section

基于以上原因，这里通过提取伪阻抗体，突出贝壳灰岩段地震相特征，并在此基础上开展波形聚类识别贝壳灰岩地震相，进而预测贝壳灰岩储层平面分布。

2 伪阻抗体波形聚类方法原理

地震数据的波形聚类是地震相分析方法的延伸，该方法应用地球物理手段对一定区域内可以确定的、由地震反射所组成的三维单元进行波形分类，实现通过地震参数区别相邻地震相单元的目的［8］。

对于具有一定厚度的储层，如果储层内部反射较为杂乱，基于地震数据的波形聚类方法主要反映储层顶、底的反射特征，无法实现储层内部特征的描述。通过作者研究，发现应用伪阻抗数据进行波形聚类可以使得储层内部的特征得到更好表征，实现对储层整体、全面描述的目的。作者在具体研究中，采用神经网络算法（图3）开展波形聚类［9］。

图3 波形聚类算法流程图Fig.3 Workflow of seismic waveform clustering

区别于常规地震波形聚类方法，伪阻抗波形聚类技术基于伪阻抗数据体进行聚类分析，阻抗数据体可以更好凸显储藏内部波阻特征。同时通过公式（1）可知，相对阻抗计算方法可以对数据进行低通滤波，在一定程度上压制储层内部波场噪音。

其中：Z1为初始波阻抗；Zn为第n层波阻抗；ri为界面i处的反射系数。

为了能够得到相对保幅的高分辨率地震资料计算伪阻抗数据体，作者应用预测反褶积算子对原始地震数据进行处理（式（2）），实现了地震数据拓频的效果，从而提高了数据纵向分辨率［10］。

其中：X＝（x1，x2，…，xm）T为一个地震记录道；F＝（f1，f2，…，fl）T为预测滤波算子；＾xt＋p为t＋p处的预测值。

3 实际应用效果

通过对实际地震数据进行试算，原始地震剖面上贝壳灰岩段波组特征不清，而伪阻抗剖面（图4）上，贝壳灰岩段储层特征清晰，更好地凸显了贝壳灰岩大套波组特征和内部地震相细节、并且对贝壳灰岩与围岩接触关系有更清晰的刻画。

图4 贝壳灰岩段伪阻抗剖面Fig.4 Seismic pseudo－impedance profile of coquina section

图5（a）是研究区应用伪阻抗波形聚类方法，并以沿层切片为约束，得到的贝壳灰岩储层平面预测结果。其中黄色区域，通过已钻井（1井）标定，为优质贝壳灰岩储层发育区，该区同时也是相对构造中－高部位。通过区域沉积储层分析和构造演化研究，认识到在贝壳灰岩沉积期，研究区构造斜坡部位发育贝壳滩，贝壳滩向构造高部位减薄，向低部位水体较深处变为与滩缘沉积的互层，预测结果符合地质认识。而直接应用地震数据进行波形聚类的结果（图5（b））不能表征储层的这一分布特征，与地质认识不符。

图5 贝壳灰岩段有利储层平面分布预测Fig.5 Prediction of favorable coquina reservoir distribution

基于伪阻抗体波形聚类的预测结果也被研究区第2口钻井（2井）证实，该井揭示了大套贝壳灰岩储层的分布。而且采用剥层法恢复贝壳灰岩沉积期古地形（图6），并结合研究区2口井实钻结果，也可发现古构造相对高部位与地震相预测的贝壳灰岩分布区域有很好的一致性，这也符合贝壳灰岩的生长分布特征。但由于贝壳灰岩的生长同时受到古气候及古水流的影响，因此有利储层的分布与古地形在局部存在一定的差异性。

通过以上的分析，相对构造中－高部位的宽缓斜坡区最易生长优质的贝壳灰岩储层，同时基于伪阻抗体波形聚类方法预测的储层分布符合地质规律，该方法具有较好的应用效果。

4 结论

研究结果表明：①贝壳灰岩储层纵向岩性复杂，含泥贝壳灰岩、泥灰岩等夹层发育，横向地震相特征不清，且研究区缺乏井控，常规储层反演结果可靠性差；②基于预测反褶积的伪阻抗体，有效地突出了贝壳灰岩储层地震反射特征，降低了预测多解性；③贝壳灰岩储层段地震相与围岩在振幅、频率上差异较小，但两者在波组外形及内部结构上存在差异，基于地震相分类的波形聚类方法可以较好地定性预测贝壳灰岩的平面分布；④储层预测结果结合古地理恢复，可以发现最优质的贝壳灰岩易在相对构造中－高部位的宽缓斜坡上生长。

图6 贝壳灰岩沉积期古地形Fig.6 Palaeo－geographic map before coquina deposits

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Coquina reservoir prediction method of seismic pseudo－impedance waveform clustering

BAI Bo，SHU Meng－cheng，KANG Hong－quan，LUO Zong－qiang，CHENG Tao，JIA Huai－cun
（Research Institute of CNOOC，Beijing 100028，China）

Carbonate reservoir plays an important role in the global oil and gas distribution，and its reserves account for about 50%of total oil and gas reserves.Coquina is a kind of important carbonate reservoir，which is characterized by strong heterogeneity，and the difference of conventional rock physical characteristics between coquina and surrounding rock is not obvious.Therefore，it is difficult to predict its favorable reservoir distribution.On the basis of analyzing the characteristics of rock physics and seismic facies of coquina reservoir，this paper makes clear the difference between the coquina and its surrounding rocks.Then，seismic pseudo－impedance is calculated by predictive deconvolution to characterize the inner seismic refection，which is used to predict coquina distribution by waveform clustering method.Finally，the prediction result is discussed by the sedimentary microfacies and ancient geographical analysis.Meanwhile，the prediction is consistent with the drilling result demonstrating the method is reliable and effective.

coquina；seismic facies；pseudo－impedance；waveform clustering

P 631.4

：A

10.3969／j.issn.1001－1749.2015.06.09

1001－1749（2015）06－0724－04

2015－09－07改回日期：2015－09－29

国家“十二·五”重大专项（2011ZX05030－001）

白博（1985－），男，硕士，主要从事地震资料解释及储层预测研究工作，E－mail：baibo＠cnooc.com.cn。