基于分频RGB融合技术的辫状河三角洲储层构型精细解剖

刘伟新，王 华，万琼华，衡立群，尹楠鑫，潘石坚

(1. 中海石油(中国)有限公司深圳分公司，广东 深圳 518067; 2. 重庆科技学院 石油与天然气工程学院，重庆 401331)

0 引 言

辫状河三角洲内部复杂的储层构型直接影响着油气的富集与分布。目前，基于露头、现代沉积和密井网的辫状河三角洲储层构型研究方法已取得了较丰富的成果。由于辫状河三角洲沉积过程复杂，与河流相相比其储层构型特征的认识程度相对较弱，尤其是在勘探程度或开发程度较低的大井距稀井网条件下，对辫状河三角洲储层砂体的精细刻画存在较大的挑战。

分频RGB融合技术作为近10年来地震沉积学理论的重要发展之一，不仅能够有效识别储集体边界，还可以清晰刻画其内部细微结构，具有特征明显、细节丰富和高信息量的特点，尤其在稀疏井网条件下复杂相带的构型解剖具有无可比拟的优势。分频RGB融合技术是利用时频变换算法对原始地震数据体进行分频处理，优选互不重叠的低、中和高频段地震体进行R(红)G(绿)B(蓝)模式混合显示，形成具有通频信息色彩数据体的一项地质体刻画技术。1984年，RGB融合技术最早用来描述地震数据的AVO特征。该技术引入国内后，相关学者在河道识别、三角洲沉积和湖底扇沉积储层预测、辫状河和曲流河构型单元精细解剖等方面得到了广泛应用，体现出该技术更为细腻的储层刻画能力。

珠江口盆地陆丰凹陷陆丰Y油田由于断块复杂，加上砂体叠置关系与不同成因砂体的平面分布认识不清，同时海上少井条件的限制进一步加大了辫状河三角洲储层构型研究的难度。基于此，本文充分利用分频RGB融合技术，深入挖掘三维地震资料所包含的地质信息，开展南海陆丰Y油田储层构型研究，一方面拓展稀疏井网条件下的辫状河三角洲储层构型研究方法，另一方面通过高精度的储层构型解剖，明确不同期次成因砂体的分布特征，以期降低勘探开发井位实施风险。

1 分频RGB融合技术原理

1.1 分频技术

分频技术是利用数学变换将地震信号从时间域转换到频率域，在频率域内对储层进行刻画避免了时间域内不同频率的相互干扰，对厚层砂岩及薄储层都有很好的识别能力，可以更加精细地展现地质目标。短时窗傅里叶变换(STFT)、连续小波变换(CWT)和广义S变换(ST)是目前常用的分频技术方法。广义S变换是短时窗傅里叶变换与连续小波变换的结合，继承了短时窗傅里叶变换时频分辨率高的优点，又继承了连续小波变换的高分辨率特性，并且广义S变换的频谱分析效率高，对各频率属性分析细致。本次研究地震分频采用的是广义S变换。分频技术具体计算步骤如下。

时间域到频率域的转换公式为

(1)

式中：()为复合时频谱；()为输入地震道；为频率；为时间。

傅里叶变换计算的各频率对应振幅值表达式为

(2)

式中：()为时间域地震道的第个采样数据点所对应的振幅值；()为频率对应的振幅值；为时窗内包含的采样数。

将式(2)代入欧拉公式得到

(3)

1.2 RGB融合技术

RGB融合技术是指首先对地震数据提取不同频率的属性体，然后将其中3个属性体生成切片进行RGB融合显示,表现出不同岩性之间的边界，并根据颜色区分各岩性组合地质体的形态，从而克服单一地震属性显示不足和单属性色彩不能突出区域异常的缺点，这是目前时频分析的最佳成像方式。如图1所示，左侧红、绿、蓝为基色，分别代表20、35、60 Hz的分频地震体的振幅正态分布,颜色下方横坐标代表振幅分布范围，每种基色取值为0～255，通过融合算法能定义16 777 216种颜色。因此，可利用红、黄、蓝三基色反映不同地质体对属性的响应，通过优选的低、中、高频的分频体计算对应频带内振幅的平均值，以此来映射红、黄、蓝三基色，凸显地下地质体的分布特征。

图1 分频RGB融合技术三维效果Fig.1 3D View of Frequency Division RGB Fusion Technology

2 研究区概况

陆丰Y油田位于中国南海珠江口盆地陆丰凹陷南部,东部毗邻惠陆低凸起，西边为惠陆凸起区，北部为陆丰中低凸起区(图2)。该油田地层由下至上发育古近系始新统文昌组、渐新统恩平组、渐新统珠海组，新近系中新统珠江组、韩江组和粤海组，上覆上新统万山组和第四系(图3)。由于新近系大型构造圈闭所剩无几，古近系始新统文昌组的勘探开发便提上日程。陆丰Y油田文昌组由于断块发育，且陆相沉积砂体叠置关系与规模认识不清，加之天然能量开发模式已经不能满足生产要求。因此，基于储层构型精细解剖的注水开发已势在必行。本次研究以古近系始新统文昌组五段(简称“文五段”)为对象。文五段沉积时期主要发育辫状河三角洲的前缘亚相，微相主要为分流河道和分流砂坝，岩性以粗砂、中砂岩和细砂岩为主。目前，文五段不同成因砂体叠置关系和分布认识难度大，钻井风险程度高。陆丰Y油田范围内目前有2014年采集的全覆盖三维地震数据体一套，面元大小为12.5 m×25.0 m，采样率为1 ms，覆盖次数为54次；通过对地震资料进行频谱分析，主频约为35 Hz，频带宽度为8～60 Hz；油田范围内目前有钻井4口、取芯井3口，井距多在500 m以上。

图2 珠江口盆地陆丰Y油田区域沉积背景Fig.2 Regional Sedimentary Background of LFY Oilfield in Pearl River Mouth Basin

图3 陆丰凹陷层序地层综合柱状图Fig.3 Comprehensive Column of Sequence Stratigraphy in Lufeng Sag

3 实施步骤及应用效果

3.1 分频体优选

分频RGB融合技术的实质是通过对原始地震数据体进行分频处理并进行优选，进而对3个分频体的同一层属性切片进行RGB融合显示，通过对红色、蓝色以及绿色的色度调节，使RGB融合结果达到对不同岩性或者沉积微相突出显示，从而来刻画不同岩性体或沉积微相的边界，最终实现对辫状河三角洲分流河道、分流砂坝以及席状砂的精细刻画，为不同级别构型研究提供依据。本次研究首先对原始地震数据进行-90°相移处理，设置5 Hz为频率间隔，分析地震同相轴与砂体的响应关系。文五段的主力砂体对应着1套波峰-波谷的同相轴组合[图4(a)]，主力砂体顶界地震响应为图4(a)中紫色虚线所示，底界为蓝色虚线。经过35 Hz分频处理，同相轴与中等厚度砂体的对应关系增强[图4(b)]，同时不同厚度砂体具有不同的调谐频率。以20、35、60 Hz分频RGB融合为例，将不同频率地震体的振幅分别映射到红色、绿色和蓝色，用来代表厚、中厚和薄层砂体。从图4(c)可以看出：分频RGB融合剖面中亮红色与厚砂体具有较好的对应关系，而在暗色调的蓝绿色区域，基本对应薄砂体；随着色调逐渐变暗，代表泥质含量逐渐升高，逐渐向纯泥岩过渡。

图4 不同分频体地震剖面Fig.4 Seismic Sections of Different Frequency Dividers

3.2 分频RGB融合及效果

根据研究区中辫状河三角洲单个砂体的厚度分布规律，选取合适的地震分频频率。高频地震数据可以用来刻画薄层砂岩，低频地震数据适用于厚层砂岩。分频RGB融合过程中，优选4组分频体的融合：10、20、40 Hz分频RGB融合[图5(a)]；15、25、50 Hz分频RGB融合[图5(b)]；10、20、45 Hz分频RGB融合[图5(c)]；20、35、60 Hz分频RGB融合[图5(d)]。通过反复实验，结合单井砂体厚度与融合效果对比认为，20、35、60 Hz分频RGB融合对砂体的厚度存在较为明显的响应。在WC530砂体的切片上，4口井钻遇的砂体在切片均呈现暖色调，同时RGB融合显示效果对砂体边界的刻画较好，白色虚线为砂体宏观分布的包络线，与研究区四级构型边界相对应，能够通过红色、绿色、蓝色之间的颜色配比表征出不同厚度砂体在平面上的展布规律。颜色的亮度能衡量泥质含量高低，RGB融合体的色调越暗，泥质含量越高[图5(d)]，明亮的、中等明亮的和暗淡的RGB融合结果分别表示纯砂岩、泥质砂岩和泥岩。

图5 分频RGB融合效果Fig.5 Images of Frequency Division RGB Fusion

3.3 基于分频RGB融合技术的辫状河三角洲储层构型解剖

3.3.1 沉积特征及构型划分方案

陆丰Y油田主力油层主要发育在文五段，主力砂体分别是WC430、WC510、WC520、WC530、WC540、WC550，沉积辫状河三角洲前缘亚相，发育分流河道、分流砂坝、分流间湾3种微相，多期分流河道和分流砂坝叠置，致使储层砂体空间接触关系复杂。为明确不同成岩砂体空间展布特征，改善油田开发效果，本次研究分目标单元开展了构型单元精细表征。

储层构型是指不同级次储层构成单元的形态、规模、方向及其叠置关系，储层构型要素为沉积体的基本构成单元，不同构型单元具有独特的成因机制。通过岩芯观察与斜井测井相分析，陆丰Y油田文五段为一套辫状河沉积，参考Miall提出的构型分级，采用层次分析的思路，重点研究四级、五级构型单元，即分流砂坝(分流河道)储层构型单元。单一分流河道呈现顶平底凸的构型样式，测井曲线响应一般为钟型或者箱型；分流砂坝呈现顶凸底平的构型样式，测井曲线响应一般为漏斗型或者箱型；分流间湾分布于分流河道之间，测井曲线显示高自然伽马值。

以WC530砂体为例，采用Miall提出的构型分级，该砂体整体上被划分为6个四级构型单元，主要为分流河道和分流砂坝。五级构型单元界面主要为复合砂坝或者复合河道的顶部砂泥转换面以及冲刷面等。四级构型单元界面则是在五级构型单元内部，单一期次的分流砂坝和分流河道的顶底砂泥岩性转换面。其中，分流河道砂岩厚度较薄，测井曲线响应为典型的钟型，岩性是粗砂岩至细砂岩，分流砂坝在垂向上分布较厚(5～18 m)，具有顶凸底平的构型特征，测井曲线一般呈箱型，岩性多以中砂岩、细砂岩为主，分选磨圆以及物性条件比水流河道要好(图6)。

GR为自然伽马，单位为API；RS为浅双侧向电阻率，单位为Ω·m；RD为深双侧向电阻率，单位为Ω·m；CNCF为补偿中子校正，单位为μs·m-1；DT为声波时差，单位为μs·m-1；CPOR为岩芯孔隙度，单位为%；POR为测井解释孔隙度，单位为%；CPERM为岩芯渗透率，单位为mD；PERM为测井解释渗透率，单位为mD图6 L-1dsa井WC530砂体构型Fig.6 Reservoir Architecture of WC530 Sandbody from Well L-1dsa

3.3.2 构型单元垂向组合样式

在五级、四级构型界面识别的基础上，根据辫状河三角洲模式下各四级构型单元的垂向叠置关系，总结了多期构型单元的垂向叠置样式，其主要包括分流砂坝-分流砂坝、分流河道-分流砂坝、分流河道-分流河道3种垂向叠置样式(图7)。如图7(a)所示，单井中可观察到两期分流砂坝之间的切叠关系。两期分流砂坝的岩相组合相似，整体上岩性较为均一，以砂岩为主。单期分流砂坝的顶部岩性稍粗，与下伏的分流砂坝存在不同程度的岩性差异，界面较为清楚。自然伽马曲线与电阻率测井显示为箱型曲线在垂向上的叠加。分流砂坝顶部沉积的岩性变化在测井曲线上的响应可作为四级构型单元的界面。分流河道-分流砂坝叠置样式在垂向上表现为分流河道与分流砂坝近水平叠置。测井曲线表现为钟型与箱型的垂向叠加。分流砂坝底部较中细粒岩石可作为构型单元的底界面，分流河道向上变细的岩石序列可确定出构型单元的顶界面[图7(b)]。分流河道-分流河道叠置样式在剖面中表现为两期分流河道之间的切叠[图7(c)]。两期分流河道的岩相组合相似，以粗砂岩或细砂岩为主。单期分流河道的顶部岩性稍细渐变为泥岩，底部岩性较粗，与下伏的分流河道存在程度不同的岩性差异，测井曲线反映的构型界面非常清楚。自然伽马曲线与深侧向电阻率测井显示为钟型或箱型曲线在垂向上的叠加。上覆分流河道底部沉积的岩性变化在测井曲线上的响应可作为构型单元的界面。这种叠置样式是分流河道在河床顺流加积作用而形成的，二者共同组成五级构型单元复合河道。

GR为自然伽马，单位为API；RT为地层真电阻率，单位为Ω·m；深度单位为m图7 文五段四级构型单元垂向叠置样式Fig.7 Vertical Superposed Styles of 4-Level Architecture Unit in the Fifth Member of Wenchang Formation

3.3.3 构型单元侧向拼接样式

在井间剖面上主要观察到构型单元间的侧向拼接样式主要有分流砂坝-分流河道切叠、分流砂坝-分流砂坝切叠以及分流河道-分流间湾切叠，形成较为复杂的复合构型单元级别。如图8(a)所示，3口井在横向上表现为分流砂坝与分流砂坝的组合，测井曲线呈现不同厚度规模的箱型特征，垂向上呈分流砂坝-分流砂坝切叠，表现在后一期分流砂坝切叠前一期分流砂坝。图8(b)显示，剖面中的L-1d井垂向上发育2期分流河道构型单元，而左右两侧的L-1dsb井和L-1dsa井则发育分流砂坝，测井曲线以箱型为主，其沉积特征主要为分流河道对已沉积的分流砂坝下切，形成河道在坝上走的模式，这种模式多见于辫状河三角洲沉积。图8(c)则反映的是井下储层以分流河道-分流间湾横向叠置样式分布。根据测井曲线旋回，在构型单元识别的基础上，在L-1d井文五段识别出分流河道，测井曲线总体上以钟型、箱型为主，而两侧的L-1dsb井和L-1dsa井测井曲线表现为低自然伽马、地层真电阻率，判断为分流间湾。

GR为自然伽马，单位为API；RT为地层真电阻率，单位为Ω·m；深度单位为m图8 文五段四级构型单元侧向拼接样式Fig.8 Lateral Splicing Styles of 4-Level Architecture Unit in the Fifth Member of Wenchang Formation

3.3.4 基于分频RGB融合技术的平面构型解剖

在对研究区文昌组WC530砂体顶面精细地震解释基础上，对分频RGB融合数据进行地层切片分析。结果表明：在20、35、60 Hz分频RGB融合下，辫状河三角洲边界轮廓清晰，界限两侧色彩差异大；从实钻砂体结果来看，平均钻遇率达到85%，泥岩发育部位与暗色调吻合较好。因此，根据分频RGB融合结果可进一步对平面构型进行刻画。

在辫状河三角洲沉积模式指导下，结合分频RGB融合结果进行四级构型单元平面刻画，将全区分流砂坝划分成5个四级构型单元。四级构型单元宽度为5 000～7 000 m。根据分频RGB融合结果，L-2井所处的位置为一片分流砂坝，长2.5 km，宽1.5 km。而在L-1dsa、L-1d井区附近为连片分布的分流砂坝，长5 km，宽2.5 km，在同一分流砂坝内的砂体连通性好，不同砂坝之间被分流河道切割，L-1dsb井则处于剥蚀区边部(图9)。WC530砂体内部四级构型厚度为3～10 m，主要发育辫状河三角洲沉积相，主力优势微相为水下分流河道和分流砂坝，砂体物源受NW向河道和河口坝砂体控制。

图9 基于分频RGB融合的储层构型Fig.9 Reservoir Architectures Based on Frequency Division RGB Fusion Technology

4 结 语

(1)分频RGB融合技术凸显了地质体的边界。在珠江口盆地陆丰Y油田文五段利用相关(Correlation)分频算法优选的分频体频率分别为20、35、60 Hz，利用优选的分频体融合混合成像精细刻画了五级、四级构型的平面特征。该方法为稀疏井网油田储层构型的研究提供了依据。

(2)陆丰Y油田文五段四级构型单元垂向上存在分流砂坝-分流砂坝、分流河道-分流砂坝及分流河道-分流河道3种垂向叠置样式；侧向上存在分流砂坝-分流河道切叠、分流砂坝-分流砂坝切叠以及分流河道-分流间湾切叠3种拼接样式。

(3)陆丰Y油田文五段单个五级构型单元宽度为5～7 km，厚度为40～60 m；四级构型单元厚度为2～10 m，单个四级构型砂坝平面上长度为3～6 km，宽度为2～3 km。