地震多属性分析在徐西地区营城组砂体识别中的应用

韩双

大庆油田有限责任公司 勘探开发研究院，黑龙江 大庆 163712

0 引言

地震属性是指经数学变换得到的有关地震波的几何形态、运动学特征、动力学特征和统计特征，也是各种地层信息、地质现象在地震资料中的响应[1]。储层的岩性构成不同，地震记录上的响应特征也不一样，故地震属性分析技术可以用来预测储层，且已经逐渐成为油气藏地球物理的核心技术。一种地震属性可能只对一些地质特征敏感，而一种地质特征可能在多个地震属性上都有反映，因此预测储层时，多种属性可以解决单一地震属性在精度和多解性上的问题[2]。地震多属性分析首次由Justice et al.[3]提出，通过多种单一属性及其数学关系的分析，达到研究储层物性、含油气性的目的。目前，地震多属性技术在砾岩、砂岩和碳酸盐岩储层中均得到了较好的应用[4]。笔者在徐家围子断陷徐西地区属性分析时，结合单井岩性、地震剖面和地震相，提取了多种属性，并优选敏感地震属性，建立起了该区域地震属性与储层特征的关系。以能够全面反映储层的岩性组合特征为目标，找出了反映研究区有利砂岩发育区的地震属性组合，刻画出了砂砾岩的有利分布范围。

1 地质概况

徐家围子断陷位于松辽盆地北部，构造上是由徐西控陷断层控制的箕状断陷盆地，徐家围子断陷为陆相火山--沉积岩盆地，具有火山活动与构造运动双重成因机制，徐西地区营四段在这种构造背景下形成了砂砾岩油气藏，属于构造--岩性油气藏[5--7]。

营城组以几百米厚的火山岩为主，根据地层特征的不同，可以分为营一、二、三、四段。营四段地层是在断陷末期火山群的古地貌背景上发育的一套以砂砾岩为主的粗碎屑岩沉积，既是储层又是下部火山岩储层的盖层，是深层天然气勘探的重要增储层系之一[8--9]。研究区位于徐西断裂西北部(图1)，该区营城组发育营二段和营四段两套砂砾岩，埋藏浅、效益好。其中营四段发育大片储层较好的辫状河(扇)三角洲相带，含气性好，剩余资源潜力大。该区域砂泥岩组合关系复杂，横向变化快，单一地震属性不能精细刻画地震相的展布，砂体以及有利储层的分布有待进一步落实。

图1 研究区位置及构造格局Fig.1 Location and tectonic framework of study area

2 营城组井旁地震相分析

徐西地区营四段构造解释精度低，营二段未开展细分层研究，不能满足井位部署需求。为有效指导勘探部署，在营城组以深层连续小波域自适应频谱拓展、深层高精度速度建场等技术为依托开展了砂砾岩细分层精细构造解释，并进行了精细地震相划分。得到研究区内35口井的频率、振幅和相对波阻抗最高--中等--最低值：频率(18 Hz-35 Hz-50 Hz)，振幅(38 000-50 000-65 000)，相对波阻抗(-3 920-385-3 500)。其中辫状河(扇)三角洲砂砾岩发育，地震剖面为弱反射，振幅和频率均为相对中低值。南部范围较小的湖相泥岩发育区为强振幅、高频率。这区别于中浅层砂厚与振幅的一般关系。例如X8井，营四段钻遇地层210 m，砂地比高达92%，因单层砂厚过大或过小，在有限地震分辨能力内，未能产生足够大的反射系数和较强的反射波，为较弱反射。总结发现：研究层段主要有4种岩性组合模式(图2)。其中，模式1和模式2的区域为有利砂岩发育区。

图2 单井地震相模式图Fig.2 Patterns of single well seismic facies

3 基于井震资料的营城组地震属性分析

3.1 地震属性优选

多位学者用不同地区资料建立了地震属性与砂体发育的线性或非线性关系，彭达等[10]通过岩石物理模型和地震正演模拟方法，研究了敏感地震属性与砂体速度和砂体累积厚度之间的敏感性关系。这些研究均证明通过地震属性预测砂体发育区的思路是可行的。研究区精细构造解释得到了营四段细分层，在此基础上进行了各层的敏感属性优选。

以营四段上半段为例，结合图2中4种岩性组合模式及地震相，提取了3类地震属性切片。

第一类频率类属性。如瞬时频率带宽、瞬时主频和瞬时频率。瞬时带宽描述波形相对振幅的变化率，低频宽波形变化率小，故瞬时带宽小，高频窄波形则相反。该属性能指示地层岩性组合关系的变化。瞬时主频是瞬时频率与瞬时带宽的几何平均值，可以反映局部岩性或流体变化。瞬时频率是瞬时相位对时间的函数，也可反映岩相的粗细变化。相关性分析得到瞬时频率带宽属性与井点处砂岩厚度的相关系数为-0.62，在属性类频率中相关性较大，可用其描述地震数据的频率变化(图3a)。

第二类振幅类属性。能反映储层流体性质、岩性及物性参数的变化，是目前各类砂体研究最为广泛的一种技术手段[11]。如峰值振幅和均方根振幅属性，均方根振幅是地震波振幅平方的平均值再开平方。由于振幅值在平均前已平方，该属性对大的振幅值非常敏感，适用于地层的砂泥岩百分比含量分析，也可用于地层岩性相变分析，计算薄砂层厚度，识别亮点、暗点[10]。相关性分析得到均方根振幅属性与井点处砂岩厚度相关系数为-0.61，在振幅类频率中相关性较大，可用来描述地震数据的振幅变化(图3b)。

图3 频率带宽属性(a)、均方根振幅属性(b)及相对波阻抗与砂岩厚度关系图(c)Fig.3 Relationship of frequency bandwidth(a), RMS amplitude(b)and relative wave impedance and sandstone thickness(c)

第三类阻抗类属性。目前地震90度相移、测井约束反演在厚度<1/4λ的薄层和>1/2λ的厚层识别上有一定局限性，而谱反演结合道积分技术能够识别出更大厚度范围内的砂体[12]。在原始地震数据体上采用深层连续小波域自适应频谱拓展技术进行拓频，通过谱反演得到反射系数剖面，结合道积分得到相对波阻抗剖面，可以识别1/8～1 λ范围内的砂体[13]。无井约束的谱反演相对波阻抗技术，提高了深层砂砾岩纵向发育的地震预测性。适用于深层构造复杂、相变快、钻井稀疏的情况，但地震分辨率制约砂组和单砂体的区分。在本区相对波阻抗均值可以区分瞬时带宽和均方根振幅无法区分的平原相厚层砂砾岩与前三角洲相厚层泥岩。相对波阻抗值与井点处砂厚的相关系数为0.53，线性关系弱于振幅、频率类属性(图3c)。结合全区井的过井剖面可以看出，研究层段的谱反演相对波阻抗高值部分厚层砂岩发育，低值部分发育厚层泥岩夹薄层粉砂岩，可用阻抗低值去除砂岩不发育的区域。

3.2 单一属性的提取及对井分析

利用营四段细分层提取不同属性地层切片，以营四上半段为例，提取了瞬时频率带宽、均方根振幅以及谱反演相对波阻抗切片。35口井中，9口井与瞬时频率带宽属性不符合，井点处砂岩发育符合率为74.3%(图4a)；8口井与均方根振幅属性不符合，符合率为77.1%(图4b)；7口井与相对波阻抗不符合，符合率为80%(图4c)。表1为与各属性不符合的井岩性组合情况。

a.瞬时频率带宽属性； b.均方根振幅属性；c.相对波阻抗属性。图4 研究层段各属性地层切片Fig.4 Stratigraphic slices of attributes in study area

表1 与属性不符合的各井研究层段岩性情况表

频率带宽高值为砂岩不发育区。与研究层段岩性不符合的井有9口，这9口井有两种情况：一是砂泥岩互层，砂岩含量较多，如X14、X13--2井，由于频繁互层，地震反射同相轴多，频率较高；二是砂泥岩互层且含粉砂，砂岩含量较少且单层砂岩厚度较小，属于砂岩不发育区，如C1、F5、X16井，由于薄砂、粉砂岩在地震剖面上反射不明显，频率较低。

均方根振幅高值为砂岩不发育区。与研究层段岩性不符合的井有8口，分为两类：一是砂泥岩互层，砂岩含量较多且单层厚度较大，如X13--2、X13井，振幅较高；二是砂泥岩互层，砂岩含量较少且单层厚度较小，泥岩单层较厚，属于砂岩不发育区，如F2、F8井，振幅较低。

波阻抗低值为砂岩不发育区。与研究层段岩性不符合的井有7口，分三种情况：一是厚砂岩，如F1、X12井，岩性纵向几乎无变化，故波阻抗为低值；二是砂泥岩互层，但砂岩含量中等且部分砂岩为粉砂，属于砂岩不发育区，如X20井，但由于砂岩中含粉砂，也含粗砾，纵向上密度变化大，故波阻抗为高值；三是砂泥岩互层，砂岩含量中等但含单层厚度较大的砂岩，属于砂岩发育区，如F2、F6、X21、F8井，波阻抗为低值。

单一地震属性易受砂泥岩组合形式的影响，识别砂岩发育区的精度有限，易产生多解性。故在研究区砂泥岩组合关系复杂、变化快的情形下，多属性分析是有必要的。

3.3 多属性的计算及对井分析

第一步，利用瞬时频率带宽高值排除厚泥薄砂岩互层发育的高频反射区，与图2模式3中的高频弱振幅部分相对应。第二步，利用均方根振幅高值进一步排除厚泥岩夹薄层粉砂岩发育区，与模式4的低频高振幅部分相对应。第三步，利用相对波阻抗低值排除湖相或前三角洲亚相大套泥岩夹薄层粉砂岩中低频--中弱振幅反射区，最终把模式3和模式4中剩余的部分也排除掉。得到模式1、模式2中的有利砂岩发育区，与35口井点处砂岩发育符合率达到85.7%(图5a)。与孔隙度图(图5b)对比，砂岩不发育区与孔隙度低的区域对应，同时与地质人员对该区域的宏观沉积相认识相符，图5a中天蓝背景色代表砂岩不发育区，与湖相和部分辫(扇)三角洲前缘相分布一致。红色和黄色区域砂岩较发育，正与西南和东北两侧辫(扇)三角洲平原相和部分辫(扇)三角洲前缘相的分布一致。

以X20井和X2井为例，X20井在研究层段是厚泥夹薄砂的岩性组合，单层砂岩最大厚度为4 m，砂岩总厚度28.4 m，目标层段厚度51.9 m，X20井在该层段砂岩不发育。如图5所示，X20井在瞬时频率带宽高值区，均方根振幅中等值区，相对波阻抗高值区。只有瞬时频率带宽属性和砂岩发育情况相吻合，第一步就被排除在砂岩发育区之外。X2井在研究层段是厚泥与薄砂以及薄层粉砂岩的岩性组合，砂岩单层最大厚度为6 m，砂岩总厚度为44 m，其中20.88 m为粉砂岩或泥质粉砂岩，目标层段总厚度为69 m，在该层段砂岩不发育。X2井在瞬时频率带宽中等值区，均方根振幅中等值区，相对波阻抗低值区。只有相对波阻抗值和砂岩发育情况相吻合，在第三步被排除在砂岩发育区之外。

4 结论

(1)通过井震分析，得到了徐家围子断陷徐西地区营四段的4种岩性组合模式：厚砂(砂砾)岩、砂泥互层(砂岩厚度大)、砂泥互层(泥岩厚度大)及厚泥岩夹薄砂岩。

(2)预测研究区砂砾岩累积厚度的敏感属性有瞬时频率带宽、均方根振幅以及相对波阻抗，这3种属性能够全面描述该区4种砂岩组合模式。由于地震资料的品质差异和砂岩在储层中纵向分布位置以及单砂体组合模式的区别，不同区块适用不同的敏感属性。

(3)单一属性在预测砂岩发育状况时存在多解性和不确定性，通过优选多种属性以及地层切片间的运算来雕刻属性，能够识别出砂岩发育区。为下一步寻找甜点，准确刻画沉积相提供了重要依据。