地震属性融合技术在海拉尔盆地乌东斜坡带南屯组储层预测中的应用

朱可丹， 王雅春， 衣启樊， 王昕尧， 李梦瑶，赵振铎， 彭泷毅

(东北石油大学 a.地球科学学院，b.“非常规油气成藏与开发”省部共建国家重点实验室培育基地 ， 大庆 163318)

地震属性融合技术在海拉尔盆地乌东斜坡带南屯组储层预测中的应用

朱可丹a,b， 王雅春a,b， 衣启樊a,b， 王昕尧a,b， 李梦瑶a,b，赵振铎a,b， 彭泷毅a,b

(东北石油大学 a.地球科学学院，b.“非常规油气成藏与开发”省部共建国家重点实验室培育基地 ， 大庆 163318)

针对海拉尔盆地乌南次凹乌东斜坡带地区南屯组砂岩储层的特征和勘探难点，应用三维地震资料多属性多元线性回归融合技术，对南屯组砂岩储层敏感的地震属性提取并优选，获得地震属性与钻遇砂岩厚度的相关关系，建立砂岩厚度与多地震属性之间的回归方程，实现对砂岩储层厚度高精度地预测，进而明确乌东斜坡带地区南二段Ⅰ油组砂岩储层厚度发育特征。该方法应用效果良好，为乌东斜坡带地区南二段Ⅰ油组隐蔽圈闭识别预测提供借鉴。

乌东斜坡带； 南屯组； 地震属性融合； 多元线性回归； 储层砂岩预测

0 引言

乌东斜坡带位于海拉尔盆地乌尔逊凹陷南部地区，作为一个陆相断陷湖盆的构造坡折带，乌东斜坡带储层物性好，埋藏浅，距油源较近，部分区域处于成熟烃源岩范围，利于油气的聚集、成藏[1]，是海拉尔盆地的主要勘探地区之一。下白垩统南屯组的含油层系埋深普遍大于1 500 m，目前钻遇并获得工业油气流的产层均为有效储层，是乌东斜坡带的一个主力油层。对乌东斜坡带南屯组油藏的研究，目前已经从常规生、储、盖要素研究进入到隐蔽圈闭识别预测阶段。应用地震属性和储层预测方法，可以精细刻画隐蔽圈闭的平面和空间展布[2]。故储层的精准预测是隐蔽圈闭识别的前提，探索提高储层定量预测精度的方法有着具有理论和现实意义。

徐占东[4]针对乌南次凹南屯组储层，利用均方根振幅和平均反射强度这两种跟井匹配程度较高的地震属性开展了定性预测；谢丽华[5]则利用地震相技术分析乌东斜坡带有利储集相带发育模式，并认为均方根振幅属性异常能够较好地反映该区沉积相内部的结构变化。储层预测的根本目标是确定砂岩分布规律，而砂岩在不同的沉积体系(如扇三角洲、辫状河、湖泊等)中，地震属性响值不尽相同，但是响应规律和指示特征是统一的，即振幅属性响应值相对较高的层段，砂岩较为发育(厚度大或砂地比高)。因此可利用地震属性响应值，对砂岩厚度分布进行定量评价。

作为数理统计的一个分支，多元线性回归分析起源于20世纪初[5-10]，随后其理论迅速得到完善，在多个领域中广泛应用，并于本世纪初期应用于地震属性融合中[11-12]。应用多元线性回归的数学方法可以较好地建立各种地震属性与储层参数之间的关系[12]。因此，在前人认识的基础上，这里将采用地震属性多元线性回归融合技术定量预测乌东斜坡带南屯组砂岩储层分布特点，为进一步认识乌东斜坡带地区南屯组储层展布特征，及对隐蔽圈闭识别预测打下良好的基础。

1 地质概况

研究区位于海拉尔盆地乌尔逊凹陷乌南次凹的东部斜坡带，西起于乌南次凹中心，东至乌尔逊凹陷边界部位(图1)，构造上由西向东总体表现为从洼槽到断裂坡折带到缓坡带逐渐抬升的单斜。研究区南屯组是重要的产油层之一，分为南一段和南二段两段。截止至2008年，乌南次凹共有探井35口，评价井19口，其中南一段工业油流井9口，南二段工业油流井5口，工业气流井1口，油藏类型多是岩性、断层-岩性和断块油气藏[13]。储层预测精度是制约南二段油藏认识的关键因素。故本次研究旨在探索提高南二段砂岩储层定量预测精度的方法。

图1 研究区构造位置图 (据大庆油田呼伦贝尔分公司，2014)Fig.1 Structual location of research area

乌南地区南二段主要发育扇三角洲—辫状河—湖泊沉积体系，其顶部Ⅰ油组中，工业油气产层主要分布在辫状河三角洲前缘亚相和扇三角洲前缘亚相[14]；岩性以泥质粉砂岩和泥岩为主(图2)。南二段Ⅰ油组储层孔隙度主要分布在12%～20%之间，平均约为16.2%，渗透率主要分布区间为1 mD～50 mD，合计占41.25%，平均约为70 mD。在平面上Ⅰ油组孔隙度具有明显的分带性，乌30井区相对较高，孔隙度主要分布在12%～18%，在乌东斜坡和南部物源体系控制的地区物性相对较好，油层比较发育[15]。经综合研究认为乌东斜坡带南二段Ⅰ油组砂岩储层性能良好，为中等储层。

图2 乌31井单井综合柱状图Fig.2 Cores and log curves characteristics of well Wu31

通过已钻井南屯组砂岩储层单层厚度的统计分析，可见南屯组砂岩储层单层厚度较薄，大部分厚度在1 m～5 m左右，超过61%的单层厚度在1 m～2 m左右(图3)。而在研究区勘探开发过程中，也存在砂岩储层单层厚度薄、横向变化快的问题，为该区储层预测存在的主要问题。针对这种薄储层利用常规波阻抗反演技术分辨率达不到，而单一属性预测结果又具有较强的多解性[16]。利用地震属性融合的方法，能够有效提高此类薄砂岩储层预测精度[17]。因此，基于南屯组储层的特点，这里采用地震属性多元线性回归融合技术进行储层厚度预测。

图3 南屯组砂岩储层单层厚度统计Fig.3 Thickness distribution charts of sandstone reservoir in Nantun formation

2 地震属性融合砂岩预测

2.1 地震属性多元线性回归融合技术

地震属性是由地震数据衍生出的几何形态、运动学、动力学及统计特征的特别量度。地震属性大多反映某些储层地质条件的变化[18]，但使用单一属性分析并预测储层往往会带来多解性。地震属性融合技术考虑了不同属性的物理意义，选取表征不同储层特征的属性，将多个属性经过一定的数学运算融合到一起，以降低储层预测的多解性，进一步提高储层预测的精度[19]。

多元线性回归是数理统计的一个分支，应用多元线性回归方法可以建立多种地震属性与储层参数之间的关系。设可预测的随机变量为y，它受到p个非随机因素x1，x2，…xp-1，xp，和不可预测的随机因素ε的影响。多元线性回归的数学模型为[20]：

y=β0+β1x1+β2x2+…+βp-1xp-1+βpxp+ε

ε～N(0,σ2)

(1)

其中:β0、β1、…、βp为回归系数。

设砂岩厚度y对p种地震属性x1、x2、…、xp的p元线性回归方程为：

(2)

其中:b0、b1、…、bp为β0、β1、…、βp的最小二乘估计值。即b0、b1、…、bp应使砂岩厚度观测值y与砂岩厚度回归估计值的偏差平方和最小。

(3)

Q为b0、b1、…、bp的p+1元函数。经整理可得到关于偏回归系数b0、b1、…、bp的正规方程组，进而解正规方程组即可得到偏回归系数b0、b1、…、bp的解，于是解出p元线性回归方程(2)[21]。

2.2 地震属性的提取与优选

地震属性多元线性回归融合技术受敏感属性的约束作用较大，地震属性的优选对预测结果的准确性起到很大的影响[22]。精细标定乌东斜坡带南二段Ⅰ油组油气层的顶底界面，并对其顶底进行精细解释。在图4中，乌154-68井南二段Ⅰ油组顶部砂岩储层不发育，在地震剖面上表现为弱反射、弱振幅；乌31井南二段Ⅰ油组顶部砂岩储层发育，在地震剖面上表现为强反射、强振幅。

图4 乌31井—乌154-68井南屯组地震反射剖面Fig.4 Seismic reflection section of Nantun formation of well Wu31～Wu154-68

由此可见，剖面上地震属性与砂岩储层发育程度存在一定的正相关性。选择合理的时窗，提取南二段Ⅰ油组顶底之间三维地震数据体的振幅、频率、相位、能量和相关等7类20余种地震属性，对这些地震属性进行优选，其中物理意义相同的属性保留相关性高的，再把相关系数小于0.5的属性剔除掉，这样就得到了物理意义不同、能够反映储层本质特征的并且与已钻井南二段Ⅰ油组砂岩储层厚度相关性高的属性。经过分析，最终优选出5个敏感的地震属性(图5)。

2.3 地震多属性融合砂岩厚度预测

通过对乌东斜坡带南屯组砂岩储层发育井的岩心、钻井及录井资料展开分析研究，统计了82口井在南二段Ⅰ油组解释时窗内砂岩发育厚度。将其中56口井点处地震属性标准化并代入理论模型，计算出回归系数，并将回归系数带入理论模型，余下26口井作为后验井，得到砂岩厚度预测模型如下：

图5 优选出的敏感属性及预测厚度平面分布图Fig.5 Sensitive attributes against sandstone reservoir and thickness map as prediction result(a)平均反射强度;(b)平均能量;(c)均方根振幅;(d)总绝对振幅;(e)弧长

ym= 135.65-0.525×Arms-0.251×

Astr+0.151×Aabs+0.427×Aene-

0.062×Aarc

(4)

式中：ym为预测砂岩厚度；Arms为均方根振幅；Astr为平均反射强度；Aabs为总绝对振幅；Aene为平均能量；Aarc为弧长。

计算砂岩预测模型(4)预测井点处砂岩厚度与井点处南二段Ⅰ油组砂岩厚度之间的误差ε。把ε代回理论模型(1)得到了校正误差后的砂岩厚度预测模型(5)。

ym= 135.65-0.525×Arms-0.251×

Astr+0.151×Aabs+0.427×Aene-

0.062×Aarc+ε

(5)

把乌东斜坡带标准化好的地震属性带入校正后的模型(5)，即把预测砂岩厚度与地震属性的关系在整个研究区推开，得到乌东斜坡带地区南二段Ⅰ油组砂岩厚度平面分布(图6)。

图6 南二段Ⅰ油组砂岩厚度预测图Fig.6 Sandstone thickness prediction

3 预测结果分析

对于南二段Ⅰ油组预测结果的合理性和准确性，本次研究从井上厚度符合率以及平面地质认识两个角度进行了分析。把研究区内参与地震属性融合的56口井南二段Ⅰ油组井上砂岩厚度与属性融合预测砂岩厚度进行交会(图7)，相关系数达到0.88。对比26口后验井预测厚度与井上厚度，发现二者基本一致(图8)。

在平面上南二段Ⅰ油组砂岩主要分布于研究区东部缓坡构造带上，整体上砂体有呈北东—南西展布的趋势。砂岩厚度预测结果显示，研究区北部砂岩普遍发育，其中东北部存在一个面积较大的扇状砂岩发育区，其应受到东北部物源控制；东南侧局部砂岩呈近条带状形态展布；西北部砂岩薄而连片。对比该区南二段沉积相图(图9)可以发现：整体轮廓吻合度较高，富砂区与南屯组发育的扇三角洲沉积形态和范围一致；而研究区中西部砂岩厚度较小，为主要的湖相发育区；西北部砂岩呈三角洲前缘席状砂发育特点。主要物源方向与沉积上的认识契合，说明了地震属性多元线性回归融合技术，在该区南屯组砂岩储层预测中具有良好的适用性。

图7 储层预测结果分析Fig.7 Analyses of reservoir prediction result

图8 后验井预测情况分析Fig.8 Analyses of check wells prediction result

图9 研究区南二段沉积相图(据邓海，有改动)Fig.9 Sediment facies of N2 member in research area

4 结论

1)平面上乌东斜坡带南二段Ⅰ油组砂岩主要分布于东部缓坡构造带上，整体上砂体有呈北东—南西展布的趋势。北部砂岩普遍发育，其中东北部存在一个面积较大的扇状砂岩发育区，其应受到东北部物源控制；东南侧局部砂岩呈近条带状形态展布；西北部砂岩薄而连片。砂岩分布特征与沉积上的认识一致。

2)通过地震属性多元线性回归融合技术，对乌东斜坡带南二段砂岩储层开展储层厚度预测，优选出平均反射强度、平均能量、均方根振幅、总绝对振幅和弧长5个南二段砂岩敏感的地震属性。其预测结果较好，能够清楚地反映乌东斜坡带南屯组砂岩储层厚度变化特征，有效提高了预测精度。该技术在研究区南屯组砂岩储层预测中有良好的适用性，值得推广使用。

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Application of multi-seismic attribute information fusion in sandstone reservoir prediction in nantun formation in the eastern Wu slope in hailaer basin

ZHU Kedana,b, WANG Yachuna,b, YI Qifana,b, WANG Xinyaoa,b,LI Mengyaoa,b, ZHAO Zhenduoa,b, PENG Longyia,b

(a.College of Earth Science b.The state key laboratory base of unconventional oil and gas accumulation and exploitation, Northeast Petroleum University, Daqing 163318,China)

The characteristic of sandstone reservoir in Nantun formation in the eastern Wu slope in Hailaer basin is analyzed in this paper. It points out the exploration difficulties. Against the features and difficulties, the authors apply multiple linear regression in multi-seismic attribute information fusion to make an accurate thickness prediction of sandstone reservoir in N2I Bed. The general process of this method is as follows. Firstly, extract seismic attributes from 3D-seismic data, optimize sensitive attributes against sandstone reservoir among them. Then analyses the relationship between seismic attributes and thickness of sandstone reservoir. After that, establish the regression equation between seismic attributes and thickness of sandstone reservoir. Base on this regression equation, mapping the plane thickness distribution of sandstone reservoir in N2I bed. This method has good application results. With this result, the thickness feature of sandstone reservoir in N2I bed can be clearly recognized, which lay a solid foundation for the prediction of subtle traps in N2I bed in the eastern Wu slope in Hailaer basin.

eastern Wu slope, Nantun formation; multi-seismic attribute information fusion; multiple linear regression; sandstone reservoir prediction

2016-02-20 改回日期：2016-04-25

国家自然科学基金(41440017)；黑龙江省自然科学基金(D201406)

朱可丹(1991-)，男，硕士，研究方向为油气田开发地质，E-mail：redcloudszkd@163.com。

1001-1749(2017)01-0109-07

P 631.4

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2017.01.16