渤海BZ油田储层定量预测研究

边立恩，屈　勇，于　茜，王国强，薛明星

(1.中海石油(中国)有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽 300452；2.四川省地震预报研究中心)

渤海BZ油田储层定量预测研究

边立恩1，屈勇2，于茜1，王国强1，薛明星1

(1.中海石油(中国)有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽 300452；2.四川省地震预报研究中心)

摘要：渤海BZ油田位于石臼坨凸起南部的断阶带，成藏条件优越，在中深层的古近系东营组地层发育了大套优质储层。由于对目的层段的岩性组合特征认识不清及地震资料分辨率低，储层预测存在一定困难。通过联合地震属性和谱分解技术对BZ油田东营组储层进行了定量预测研究，从分析储层物性与地震属性的关联程度出发，通过属性优选、聚类、融合方式预测储层的平面展布。采用谱分解技术计算目标储层的第一峰值频率，引入构造约束下的速度场建模方法构建速度模型，利用地层厚度与调谐频率及地层速度之间的关系对储层厚度进行定量预测，最后利用实钻资料进行校正。该方法对BZ油田的储层预测取得了良好的效果。

关键词：渤海BZ油田；地震属性；聚类分析；波形分类；谱分解；储层定量预测

储层预测一直是地球物理研究的热点。随着勘探、开发程度的不断加深，对储层预测的要求也越来越高，不仅需要对储层的平面展布特征做出精细的刻画，还需要对储层的纵向分布即厚度做出定量化预测[1]。因此，储层预测需要结合多种地球物理手段进行综合分析，进而降低解释的多解性。地震属性分析技术[2-5]是一项用于储层预测的重要地球物理手段。常规的地震属性主要包括能量、频率、相位、几何、统计五大类。各类属性从不同的角度反映储层的特征甚至含流体情况[6-9]，缺点是反映的地质信息较片面，多解性强。而属性优化、聚类融合则克服了该缺点，它通过利用一系列数学变换方法优选出对储层反映敏感的属性或属性组合，对其进行降维处理，去除冗余属性，最后对剩余属性进行聚类融合，为储层的平面展布特征研究提供了有效的手段[10-13]。谱分解技术作为一项新型的储层研究技术，它将地震资料由时间域转换到频率域，通过对不同频率成分调谐体的研究提高地震资料识别地质体的能力[14-15]，克服了时间域内不同频率成分间的相互影响。

前人的大量研究工作表明,属性分析和谱分解技术对储层预测有较好的效果，但研究目的主要局限于储层横向展布范围的刻画。本文以渤海BZ油田为靶区，尝试将该两项技术结合起来,从横向和纵向上对储层进行定量化预测。

1研究区概况

BZ油田位于渤海中部海域，构造上位于石臼坨凸起南部断阶带上，为受控于断层的半背斜构造，地层整体南倾。主要含油层系为古近系东营组东二下段，共划分为5个油组，其中Ⅱ油组为主力油组。目前油田区共钻井3口，分别为A1、A2和A3井，3口井在目的层段均有良好的油气发现。但该区的储层预测依然存在困难，主要表现为以下两点：

(1)东营组地层埋藏较深，一般在3 000 m以上，目的层段地震资料频率较低，主频不足25 Hz，地震分辨率偏低，按照四分之一波长计算，分辨率约为35 m。

(2)东二下段II油组分2个砂层组，砂岩总厚度55.3 m，单砂层厚度分布不均(1.1～21.0 m)，砂泥岩互层现象明显，造成地震剖面呈低频弱反射特征，反射波同相轴与岩性界面相关性差。

2储层平面展布预测

2.1储层预测思路

基于上述储层预测中存在的问题，本文从油田实际出发，综合地震、地质、测井资料，制定了以下储层预测思路：首先精细制作合成地震记录标定储层，在建立储层与地震同相轴间对应关系的基础上，对储层顶面进行追踪解释；然后结合储层岩性、物性及地震响应特征，优选各类属性评价储层，并结合沉积相分析对储层范围进行平面预测；再利用解释层位、断层、钻井等数据建立全区速度模型，针对目的层提取平面速度场。利用谱分解技术第一峰值频率与储层厚度、速度间的关系对储层厚度进行预测；最终在平面和厚度上完成储层预测，为后续的储层评价和储量计算提供可靠的依据。

2.2层位标定与解释

制作合成记录是层位标定的关键，也是地震属性分析的基础。本次标定选取了与目的层段频率相同的25 Hz雷克子波制作合成记录(图1)，精细对比后建立起井资料与地震资料之间的对应关系。标定后确认目的层东二下段II油组顶对应地震反射波谷，II油组底对应地震反射波峰。砂岩储层内部砂泥岩互层结构复杂，表现为低频、中-弱振幅、较连续的地震反射特征。由于主力油层主要集中在II油组1、2小层中，因此针对2小层顶进行解释。

2.3利用属性聚类刻画储层平面展布

地震属性种类和数量繁多，每种属性对不同类型储层的适用性及敏感程度各异，若不优选必然会降低储层预测的精度甚至混淆预测范围。针对油田储层地质特征，以东二下段II油组2小层顶为参考层，时窗长度40 ms(参考层向上15 ms、向下25 ms)，共提取振幅、频率、相位、几何四大类三十余种属性，依据属性物理意义与储层地质特征对应性和剔除冗余属性的原则进行两种方式的优选：

(1)经验优选。BZ油田目的层段储层中孔低渗，非均值性强，砂泥岩互层特征明显。因此本次优选提取了所有属性进行分析，结合地质认识，最终选取反射强度斜率、平均瞬时相位、能量半衰时和波形分类四种代表性属性。反射强度斜率(图2a)较好地刻画了储层发育的范围，属性的强弱也在一定程度上反映了储层内部的非均值性。平均瞬时相位(图2b)对储层边界的刻画尤为明显，属性中不连续的地方基本反映了储层的边界范围。能量半衰时(图2c)从一定程度上反映了储层的横向连通情况。波形分类应用神经网络技术刻画地震波形的横向变化，通过对地震波形进行分类、训练和对比，将目的层的地震波形分为四大类(图2d)，其中储层的波形特征主要以第二类为主。

图1　合成记录层位标定

图2　目的层地震属性图(时窗:向上15 ms;向下25 ms)

(2)数学方法自动优选。由于单一属性只能从一个侧面反映地震反射波的某一特征，但地下地质情况复杂，地震波形态往往是多种因素的综合响应，任意一种储层参数的改变均会导致地震波形的变化。本文利用交会方法对多属性进行分析，选取有地质意义且相互独立的属性进行聚类，进一步降低储层预测的多解性。本次交会优选建立在经验优选的基础上，筛选出10种属性进行了交会分析，这些属性分别为：弧长、平均瞬时相位、反射强度、能量半衰时、最大波峰振幅，最大波谷振幅、峰值频率、均方根振幅、反射强度斜率、振幅方差。同一种属性在交会图45°线上呈对称分布，且交会成一条直线，表明两者完全相关。任意两种不同属性在交会图上均形成一个交会面，属性相似程度越高，所反映的地质信息越相近，交会面就越趋近为一条45°斜线。反之，交会面上的点则呈整体均匀分布。从交会结果可以看出，平均瞬时频率与能量半衰时、最大波峰振幅、最大波谷振幅、均方根振幅、反射强度斜率5个属性相似程度较低，而反射强度斜率与最大波峰振幅、最大波谷振幅、均方根振幅三种振幅类属性相似程度较高。因此舍弃最大波峰振幅、最大波谷振幅、均方根振幅属性，将剩余三种属性(平均瞬时频率、能量半衰时、反射强度斜率)进行聚类融合。

3储层厚度定量预测

要实现储层定量预测，不仅需要在横向上刻画储层展布范围，还要在垂向上刻画储层厚度。本次厚度预测主要利用谱分解技术来实现。谱分解技术是通过短时傅里叶变换将地震资料由时间域转换到频率域调谐体，基于时窗的限制，反射系数就限定在有限的薄层之内，一方面可避免频谱白噪化，另一方面可利用频谱产生的频陷特征分析储层的厚度变化。由于在调谐厚度内地层的频谱为周期谱，其频陷周期为地层时间厚度的倒数[1]，即：

(1)

其中，Tf为频陷周期，τ为地层的时间厚度。

时间厚度τ与地层厚度z、地层速度v有如下关系：

(2)

将式(2)代入式(1)得到：

(3)

实际应用中，频陷周期Tf的求取不是根据两个相邻频陷的频率差获得，而是利用第一峰值频率f0即第一个振幅谱峰值对应的频率来求得，根据频陷谱的周期性可知：

Tf=2f0

(4)

将式(4)代入式(3)可得，

(5)

由式(5)可知，储层厚度预测的精度取决于地层速度和第一峰值频率的精度。为获取目的层较精确的速度场，采用DSD模块来进行速度场建模。该模块的优势是在探井时深关系水平插值的基础上，加入地震层位和断层对速度建模的空间约束，提高了速度模型的精度。本次研究以油田内A1、A2、A3三口井的时深关系为基础进行空间水平插值，利用馆陶组顶、东二下段II油组顶、III油组顶、IV油组顶和V油组顶5个地震层位及断层进行控制约束，并利用相应钻井分层数据进行校正，得到最终速度体模型(图3a)。基于该速度体，提取目的层东二下段II油组2小层顶的速度平面分布(图3b)。第一峰值频率的求取则重点考虑了目的层厚度与上、下围岩的岩性关系，选取时窗确保将目的层包括在内。因此以东二下段II油组2小层顶为参考，上、下各取长度为30 ms的高斯窗函数进行短时傅里叶变换，得到第一峰值频率(图3c)。利用公式(5)进行计算求得目标储层的厚度分布，最后利用实钻厚度进行校正，便得到最终的厚度预测结果(图3d)。

4结论

(1)属性分析是储层平面预测的有效手段，但地震属性种类繁多、影响属性结果的因素也较多，通过对多属性进行聚类分析与优选，可进一步降低属性解释的多解性、提高储层预测的精度。

(2)谱分解技术突破了传统地震分辨率的限制，将地震数据由时间域转换到频率域，利用频谱的频陷特征进行储层厚度预测，效果显著。但要想进一步提高预测的精度，不仅需要建立更精确的速度场，还需考虑地下储层的复杂性及砂泥岩的不同组合关系等，这些因素还有待于进一步研究。

(3)本文在对渤海BZ油田东营组储层地质情况和地震反射特征精细分析的基础上，通过联合属性分析与谱分解技术并结合精细的地震解释，综合预测了储层平面展布范围及纵向厚度分布，为油田的储量评价及开发方案设计提供了重要的依据，也为类似油田的储层研究提供了借鉴。

图3　储层厚度预测

参考文献

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编辑：王金旗

文章编号：1673-8217(2016)03-0077-04

收稿日期：2015-12-10

作者简介：边立恩，硕士，工程师，1982年生，2009年毕业于成都理工大学地球探测与信息技术专业，现从事地震资料解释与储层预测研究工作。

基金项目：中国海洋石油总公司“十二五”科技重大专项(CNOOC-KJ125 ZDXM 06 LTD-10-KFSC-14)资助。

中图分类号：P631.44

文献标识码：A