致密油是继页岩气之后全球非常规油气勘探开发的又一热点，美国自2006年开始高度重视致密油的勘探开发，试图复制“页岩气”模式，实现“原油自给”，我国致密油起步较晚，但近几年发展迅速.近10年来，美国的致密油由北部地区的巴肯，到南部地区的鹰滩，再到西部地区的蒙特利和东部地区的尤蒂卡，连续获得重大突破，成为非常规油气发展亮点，2012年致密油产量0.97×10⁸ t，占美国石油总产量的22％，石油对外依存度降至40％；近年来，我国在鄂尔多斯、准噶尔等盆地发现多个(5~10)×10⁸ t级储量规模区，在松辽、渤海湾、四川等盆地也获重要突破，成为中国油气储量和产量的主要增长点之一(邹才能等，2014).对于致密油的定义，国内外讨论的较少.贾承造认为致密油是指以吸附或游离状态赋存于生油岩中，或与生油岩互层、紧邻的致密砂岩、致密碳酸盐岩等储集岩中，未经过大规模长距离运移的石油聚集(贾承造等，2012).赵靖舟认为致密油可定义为储层致密、只有经过大型压裂改造等特殊措施才可以获得经济产量的烃源岩外油藏，其储层绝对渗透率一般小于2×10^-3 μm²，按照储层岩性，致密油气主要包括致密砂岩油和致密碳酸盐岩油(赵靖舟等，2013).渭北油田延长组长3储层以细砂岩为主，平均空气渗透率为0.76×10^-3 μm²，属于致密油中的致密砂岩油，勘探开发潜力巨大.

关于“甜点”的定义，国内外学者有着类似却不同的定义.1999年美国地质调查局(USGS)把“甜点”定义为可持续提供30年产量的致密砂岩气区块.Law认为致密砂岩气藏中的“甜点”是沉积和构造作用所造成的局部高产区块.张金川等将“甜点”定义为致密砂岩气藏内部孔、渗相对发育的天然气浓集区带(张金川等，2000).杨升宇等认为“甜点”是在砂岩整体物性较差背景下的局部高孔高渗区，并且能够提供较高天然气日产量和持久经济产量的致密砂岩气发育区(杨升宇等，2013).邹才能等认为非常规油气“甜点”区是指源储共生页岩层系发育区，具有优越烃原岩特征、储集层特征、含油气特征、脆性特征和地应力特征配置关系，并结合试油试采和油气井生产动态，可优选进行勘探开发的非常规油气富集目标区，并提出“甜点”预测的5项关键技术：

(1)烃原岩“甜点”预测技术；

(2)储集层“甜点”预测技术；

(3)脆性评价与预测技术；

(4)地应力评价技术；

(5)“甜点”区地震属性综合预测技术(邹才能等，2013).黄捍东等利用匹配追踪算法，提取流体活动因子，预测页岩气“甜点”区(黄捍东等，2013).刘曾勤，王英民等阐述了地震甜点属性“Sweetness”(反射强度与瞬时频率的均方根比值)的发展，并用于识别深水储层类型及预测砂体分布范围(刘曾勤等，2010).笔者认为，“甜点”主要针对非常规油气藏(致密油、致密气、页岩油、页岩气、煤层气以及天然气水合物等)而提出的概念(对应于常规油气藏勘探开发中常用的“有利区带”一词)，指在整体物性差、含油气饱和度低、储量丰度低背景下的局部高孔、高渗、高含油气饱和度、高储量丰度区带.不同类型的非常规油气藏，油气富集高产主控因素不同，“甜点”预测技术也不同(刘光鼎，2011;张春贺等，2011;冯志强等，2011;唐晓音等，2014).渭北油田长3₃致密砂岩油藏主控因素为砂体厚度及储层物性，寻找“甜点”，即精细识别河道并寻找厚砂体发育部位.

1 研究区地质概况

渭北油田属于中国石化在鄂尔多斯盆地南部五大区块之一，位于陕西省境内，行政上隶属于旬邑、宜君、黄陵县管辖，地表以山地、黄土丘陵沟壑地貌为主，面积2028 km²，见图 1(尹伟等，2012).目的层段为中生界三叠系上统延长组长3₃储层，以细砂岩为主，孔隙度主要分布在3.6%~15.7%，平均孔隙度为12.7%；空气渗透率主要分布在(0.33-1.60)×10^-3 μm²，平均空气渗透率为0.76×10^-3 μm²，属于特低渗致密储层.长3₃沉积相属于辫状河三角洲沉积体系的三角洲前缘亚相，储层为单河道或多条河道叠置而成的复合河道砂体，砂体厚度差异大，薄互层普遍存在.

图 1

Fig. 1

图 1 鄂尔多斯盆地南部中国石化区块分布图Fig. 1 Blocks of SINOPEC in south Orduos Basin

(1)地震资料分辨率低，砂体顶底识别困难

该区地表条件复杂，油藏埋深比较浅，对地震资料采集和处理影响较大.地表以山地、黄土丘陵沟壑地貌为主，油藏埋深在300~500 m之间.叠后地震资料主频30 Hz，地层速度约，地震波长为100 m，能识别砂体顶底反射的界限值为(陆基孟和王永刚，2009;凌云研究小组，2003)，即25 m(图 4a).该地区单砂体厚度主要分布在5~30 m之间，识别河道砂体的顶底反射困难.

(2)地震振幅属性与砂体厚度对应关系弱，河道刻画不精细

提取长3₃¹+长3₃²目的层段的最大波谷振幅属性(图 2)，分析井点处振幅值与砂厚的关系(表 1).图 3中①区为整体弱反射区，砂体较薄，但是WB14、WB48井砂厚分别为24.5 m、41.5 m；②区为整体强反射区，砂体较厚，但是WB42、WB37井砂体厚度分别为13.6 m、14.1 m.强弱振幅区对比表明，振幅和砂体厚度没有对应关系，利用常规振幅属性预测河道，河道刻画精度低且容易改变河道的原始形态.

图 2

Fig. 2

图 2 长33地层最大波谷振幅属性Fig. 2 The maximum trough’s amplitude attribute of Chang33 zone

表 1(Table 1)

表 1 渭北油田长331+长332砂厚与最大波谷振幅属性对比 Table 1 The comparison between thickness and theThe maximum trough’s amplitude attribute of Chang331+Chang332 zones in Weibei Oilfield 弱反射①区 井名 WB47 W54 WB46 WB14 WB48 D砂厚(m) 7.6 14.0 19.8 24.5 41.5 振幅 2.30 1.44 3.60 3.10 2.37 强反②射区 井名 WB42 WB37 WB44 WB50 WB45 砂厚(m) 13.6 14.1 17.0 20.0 26.1 振幅 2.50 2.60 3.28 4.00 3.58

表 1 渭北油田长331+长332砂厚与最大波谷振幅属性对比 Table 1 The comparison between thickness and theThe maximum trough’s amplitude attribute of Chang331+Chang332 zones in Weibei Oilfield

3.1 谱反演提高分辨率处理

受限于现有三维地震资料的分辨能力，薄储层、小断裂等小尺度地质目标识别难题始终影响着岩性油气藏勘探开发的精度.基于高分辨地震分频技术的谱反演处理技术为提高薄层识别与预测精度提供了一条新的思路和方法(龚洪林等，2008;曹鉴华等，2013;刘爱群等，2013).为验证谱反演技术的可靠性，首先开展地震正演模拟.在砂泥岩薄互层地质模型中，泥岩间隔均为10 m，砂体厚度分别为10 m、5 m、10 m、5 m，砂岩速度为3000 m/s，泥岩速度取2500 m/s.正演模拟时，子波采用30 Hz雷克子波.模拟结果表明，整套地层的顶界面能够识别，但是内部单砂层顶底界面无法识别(见图 3a).对模拟地震记录进行谱反演处理后，能较好的识别内部单砂岩的顶底界面(见图 3b).

对渭北油田长3₃目的层地震数据进行谱反演处理，分四步完成：

图 3

Fig. 3

图 3 砂泥岩薄互层正演模拟地震记录(a)和谱反演处理后地震道(b)对比 (红色为砂体，蓝色为泥岩背景)Fig. 3 The comparison between seismic records of forward modelfor thin s and -shale interbred(a) and traces after beenproceed byspectrum inversion(b) (The color red represents s and stone， and the color blue represents shale)

(1)利用匹配追踪算法，将地震道表示为一系列与其局部结构特征最佳匹配的时频原子的线性组合；

(2)对匹配原子进行反褶积，得到稀疏地震反射系数系列；

(3)对地震反射系数进行奇偶分解处理，去掉干扰薄层识别的奇分量；

(4)利用带宽子波对地震反射系数进行褶积，得到能识别薄层顶底信息的高分辨率地震.

处理前、后地震资料波组特征一致，处理后地震资料频带变宽、主频提高，薄层识别能力增强.以WB37井为例，该井长3₃¹、长3₃²有两套薄砂体，在原始地震资料上是不能分开的(图 4a)，而处理后则可清晰的识别(图 4b).原始地震资料主频30 Hz，带宽10~60 Hz(图 5a)；处理后地震资料主频40 Hz，带宽10~100 Hz(图 5b)，能够满足厚度小于λ/4的薄层识别需求.

图 4

Fig. 4

图 4 谱反演处理前(a)后(b)地震剖面(WB37井)Fig. 4 The comparison between original seismic section(a) and section after been proceed by specture inversion method(b)(Well WB37)

图 5

Fig. 5

图 5 谱反演处理前(a)后(b)地震频率曲线图对比(WB37井地震剖面)Fig. 5 The comparison of frequency curve graph between original seismic(a) and seismicafter been proceed by specture inversion method(b)(Well WB37 seismic section)

(1)建立河道砂体地震波形结构模型

①通过精细的砂体标定，建立典型河道砂体地震波形结构模型(张帅等，2013).图 6表明，河道砂体的规模与波谷波形面积具有较好的对应关系，砂体厚度越大对应波谷面积越大，连续性越好；砂泥薄互层对应波谷面积小，连续性差.

图 6

Fig. 6

图 6 砂体连通剖面(a)及地震剖面(b) (WB14/WB2-25-2/WB2-32-2/WB2-32-3/WB2-33-1/WB48/WB2-33-5)Fig. 6 The s and body connectingsection(a) and seismic section(b) (Well WB14、WB2-25-2、WB2-32-2、WB2-32-3、WB2-33-1、WB48 and WB2-33-5)

② 通过有限差分地震正演模拟(巩建强，2009;孙伟家等，2013)，明确河道砂体地震波形结构特征模型.依据长3₃三套砂体纵向厚度及横向变化特征，建立地质模型并进行正演模拟.图 7中，长3₃¹砂岩厚0~15 m，长3₃²砂体厚0~20 m，长3₃³砂体厚0~10 m，其中泥岩速度2500 m/s，砂岩速度3000 m/s.正演模型结果表明，20 m厚砂体对应的波谷最宽、面积最大；随着砂体厚度减薄，波谷变窄、面积变小.

图 7

Fig. 7

图 7 砂体地质模型及其地震响应Fig. 7 The geologic model and seismic responseof s and body

(2)地震波形结构法预测河道

① 计算波谷面积属性.根据砂体地震波形结构特征，计算每一道目的层段地震波谷面积，得到波谷面积属性图(图 8a)，公式为

图 8

Fig. 8

图 8 长331+长332波谷面积属性平面(a)及砂体厚度趋势图(b)Fig. 8 The map of trough’s area attribute(a) and trend graph of s and body’s thickness(b)of Chang331+Chang332 formation

S=ΔT×ΔH，

在井点砂体厚度的约束下，通过贝叶斯克里金插值，将波谷面积属性平面图转换为砂体厚度趋势图(图 8b)，指导河道砂体顶底追踪.

② 追踪河道空间展布.根据砂体规模与波谷变形的关系，在地震层位、砂体厚度趋势图的约束下，对砂体地震波形结构进行追踪，精细刻画长3₃¹、长3₃²、长3₃³的河道空间展布.在WB52-WB49-WB37-WB50连井地震剖面上，长3₃¹、长3₃²地震波谷宽度最大，砂体厚度大且发育规模大；长3₃³波谷宽度最小，砂体薄且欠发育(见图 9).

图 9

Fig. 9

图 9 波形结构特征法识别河道砂体(WB52-WB49-WB37-WB50连井剖面)Fig. 9 Identifying channel s and bodies using method of seismic waveform structure (Well profile forWB52、WB49、WB37 and WB50)

(3)河道预测效果分析

为分析砂体识别精度，我们依据三类井(直井、水平井和定向井)分别进行统计.

① WB2井区共有直井35口参与砂体与，厚度均吻合，新井WB72井于2013年12月完钻，长3₃¹砂体不发育，长3₃²砂体厚6.0 m，长3₃³砂体厚7.3 m，和砂体厚度分布图一致，表明砂体预测纵向上准确(图 10).

图 10

Fig. 10

图 10 长331、长332、长332河道砂体厚度分布图(对应图a、b、c)Fig. 10 The thickness map of channel s and stone of zones Chang 331、Chang 332 and Chang 332(The corresponding figure is picture a、picture b and picture c)

② 水平井WB2P42于2013年9月完钻，水平井前段钻遇河道砂体，末段1020～1160 m钻入砂泥互层.测井曲线上，水平井前段伽马值低，末段伽马值高；地震反射特征上，水平井前段波谷宽，末端波谷宽度变窄；河道砂体预测平面图上，水平井前段钻遇河道中部厚砂体，末段钻遇河道侧翼薄砂体，证明砂体预测横向可靠.

③ 在WB48密井网区，有28口定向井未参与砂体预测，84个砂体中有76个砂体厚度预测误差在3 m以内，钻井吻合率大于90%.

3.3 油气主控因素分析及甜点预测

(1)油气富集高产主控因素分析

① 岩心观察表明，宽河道及河道汇聚部位，砂层厚、物性好、含油性好.WB49井位于五期河道叠加部位，长3₃¹+3₃²厚度达42.8 m，岩心观察为致密细砂岩，该井日产油3.25 t/d.

② 油气显示表明，宽河道及河道汇聚部位，砂体厚且油气显示级别较高(见图 11).

图 11

Fig. 11

图 11 渭北油田开发区外围甜点预测 (长331、长331、长331)Fig. 11 The “sweep spot” prediction outside the development zone of Weibei Oilfield (Chang331、Chang332 and Chang332 zones)

③ 油井产量表明，产量较高井，大多位于宽河道中部，储层厚度大，物性好，储能系数高(注：储能系数hφS₀，反应某一井点的含油富集程度，更适合于致密油藏).

④ 密闭岩心测试表明，物性与含油饱和度相关性好.砂体物性越好，则含油饱和度越高.

⑤ 该地区裂缝欠发育，对储层物性影响较小.

综上，油气富集高产的主控因素是沉积相带-宽河道及河道汇聚部位，该部位砂体厚度大、储层物性好，含油饱和度高，油井产量较高.

(2)“甜点”预测

宽河道及河道汇聚部位，是致密油藏的“甜点”区.结合地质研究和动态分析成果，在开发区外围选出三个“甜点”区，长3₃¹的WB68井区、长3₃²的WB32井区和长3₃³的WB16井区(见图 11)，是油田下一步开发和产量接替的有利阵地.

4 结 论

致密砂岩油资源潜力大，开采难度大，寻找“甜点”是该类型非常规油藏经济开发的关键.充分挖掘地震信息，结合地质研究及动态分析成果，寻找“甜点”地震反射特征，采用具有针对性的地球物理技术，预测“甜点”区，逐步推动致密砂岩油的开发利用：

(1)“甜点”主要针对非常规油气藏而提出的概念，指在整体物性差、含油气饱和度低、储量丰度低背景下的局部高孔、高渗、高含油气饱和度、高储量丰度区带.不同类型的非常规油气藏，油气富集高产主控因素不同，“甜点”预测技术不同.

(2)渭北油田延长组长3油层属于致密砂岩油，储层为辨状河三角洲前缘水下分流河道砂体，宽河道及河道汇聚部位，砂体厚度大，储层物性好，含油饱和度高，油井产量相对较高，是该油田的“甜点”区，预测“甜点”，精细识别河道尤为重要.

(3)针对该地区地震资料分辨率低，河道砂体顶底识别困难的问题，本次研究采用谱反演处理技术方法，有效提高了地震分辨率，处理后的地震资料能够满足厚度小于λ/4的薄层识别.

(4)渭北油田长3₃段河道砂体地震反射特征为宽波谷，利用地震波形结构特征法河道，砂体识别精度提高，在密井网区识别砂体与钻井吻合率达90%以上.

(5)结合地质研究和动态分析成果，在开发区外围优选出三个“甜点”区，WB68、WB32和WB16井区，是油田下一步开发和产量接替的有利阵地.