地球物理学进展  2017, Vol. 32 Issue (3): 1378-1383   PDF    
引用本文
刘传奇, 刘学通, 赵海峰, 等. 2017. 反射系数序列分解技术在渤海N油田储层研究中的应用. 地球物理学进展, 2017, 32(3): 1378-1383, doi: 10.6038/pg20170357  
LIU Chuan-qi, LIU Xue-tong, ZHAO Hai-feng, et al. 2017. Application of reflection coefficient sequence decomposition technique to reservoir study in Bohai N oilfield. Progress in Geophysics (in Chinese), 32(3): 1378-1383, doi: 10.6038/pg20170357   
反射系数序列分解技术在渤海N油田储层研究中的应用
刘传奇, 刘学通, 赵海峰, 高文博, 宋俊亭    
中海石油(中国)有限公司天津分公司, 塘沽 300452
收稿日期：2016-09-16; 修回日期：2017-03-22.
基金项目：国家科技重大专项“近海大中型油气田地震勘探技术—渤海海域中深层油气田地震勘探技术”（2011ZX05023-005-001）资助.
作者简介：刘传奇, 男, 1979生, 汉族, 河南太康人, 毕业于吉林大学, 硕士学位, 高级工程师, 目前从事地球物理处理、解释和储层预测等相关研究工作.(E-mail:liuchq@cnooc.com.cn)
摘要：渤海N油田地质构造复杂，储层研究的精细程度直接决定着开发井的成败及油田的开发效果.为了精细研究储层的平面展布，针对该油田储层薄、地震资料分辨率低、储层平面刻画难的特点，运用反射系数序列分解技术，分别对目的层段的反射系数进行多种组合，并精细研究各种反射系数组合得到的合成地震记录之间的差异性，据此确定了目标油层的地震响应特征.结合该油田的地质沉积特点，建立基于井的二维地质模型，利用正演模拟技术对储层响应特征进行分析研究，针对目标层位开展三期前积体的精细刻画.在此基础上，根据前积体的最大振幅属性特征刻画出主河道延伸范围和储层的平面分布特征，优化了开发井井位，实钻结果与钻前预测一致，厚度预测精度较高，证明了研究方法的有效性和研究成果的准确性，提高了油田的开发效果.
关键词：反射系数序列分解    前积反射    正演模拟    地震属性    储层预测    
Application of reflection coefficient sequence decomposition technique to reservoir study in Bohai N oilfield
LIU Chuan-qi, LIU Xue-tong, ZHAO Hai-feng, GAO Wen-bo, SONG Jun-ting    
CNOOC China Limited, Tianjin Branch, Tanggu 300452, China
Abstract: The study area is located in the Bohai Bay, the oilfield lateral reservoir distribution characteristics of which presents multi-layered thin sand-shale interbed. Since the target reservoir buried deeply and the resolution of seismic data is quite low in this area, it is difficult to predict the distribution of the reservoir. In condition of difficulties above mentioned and sparse well drillings, this paper carries out three periods of foreset bodies' identification and characterization research on target stratum by combing geophysics with geology. Seismic reflection coefficient sequence decomposition method by synthetic seismogram and two-dimensional wave equation forward modeling is taken to verify the existence of foreset response. According to the maximum amplitude attribute characteristics, we portray the main channel extension range and optimize the development well sequence and location. The result of well drilling shows that our proposed method is effective and feasible.
Key words: reflection coefficient sequence decomposition     progradation reflections     seismic simulation     seismic attribute     reservoir prediction    
0 引言

中深层储层的研究决定着油田高效开发的成败，在渤海中深层油田中前积反射的研究是储层研究的关键，也是目前油田开发中的研究热点.石巨业告示(2015)以地震地层学、层序地层学的理论为指导，依据地震反射参数，充分利用地震反射的内部结构、外部形态，结合振幅、频率、连续性等特点，进行地震相识别；熊益学等(2015)采用野外剖面观察、单井资料分析、地震资料刻画等手段，落实了柯坪—塔北西部存在下寒武统台缘带，并根据地震剖面上丘状前积反射特征进行了分析研究；印森林等(2015)论述了河口坝内的前积体展布特征及在开发过程中剩余油与前积体之间的关系；陈文浩等(2015)根据地层切片的属性在沉积模式指导下，研究了地震属性与储层的对应关系；李慧琼等(2014)、周路等(2013)、蒲仁海等(2012)、刘朋波等(2010)、张金伟等(2008)论述地震前积反射特征及地质意义，并对前积反射的沉积过程及储层发育特征进行了阐述和总结，刘朋波等(2014)、邢国才和曲兆选(2004)论述了层序与古地貌约束下的地震相分析及圈闭研究, 程日辉等(2011)论述了火山岩地震反射特征及其地震地质联合解释.在海上大井距勘探条件下，井的信息相对较少，储层平面展布更多只能依靠地球物理技术.而中深层储层预测一直是勘探开发的难题，如何应用地球物理技术手段和地质认识综合开展储层精细研究，规避开发井风险，最大限度保证油田开发效果是地球物理的重点任务.

渤海N油田位于渤海海域南部，主要目的层为沙河街组沙三上段(简称为E2s3u)Ⅱ、Ⅲ油组，埋深为-2000 m到-2191 m，储层以砂泥互层为主，单层厚度小于10 m.油田目的层段以辫状河三角洲沉积为主，开发主体区为1井区，主要发育三角洲前缘亚相沉积，以水下分流河道、河口坝、远沙坝沉积为主，在砂组间以及砂组内，均存在着前积反射现象.

1 反射系数序列分解技术 1.1 前积体的地球物理反射特征识别技术

前积是指沉积物沿着某一沉积斜坡向下倾方向逐渐推进的沉积过程，在地震剖面上把这一现象称为前积反射(蒲仁海，1994).朱筱敏和信荃麟(1989)、李慧琼等(2014)等对前积反射的识别刻画已经做了大量的研究.渤海N油田地震资料主频约17 Hz，有效频宽在8~25 Hz(图 1)，按照地层速度3000 m/s计算，可分辨的地层厚度为40 m，分辨率低，无法刻画单期沉积砂体.从地震剖面上可以看到目的层段砂组间存在着弱振幅不连续的前积反射特征(图 2)，从下而上向前迁移，该套前积体反射较弱，顶积层和底积层为强波谷反射.在此框架下，开展了对储层的精细分析，结合地质沉积模式(图 3)及前积反射的规律性特征，虽然地震资料分辨率较低无法准确预测储层的厚度，但通过精细的合成地震记录标定和精细井震对比分析，可以在砂组内精细识别三期前积体.如下图 2所示，从下到上，粉色箭头、棕色箭头、黄色箭头分别指示SQ1、SQ2和SQ3三期前积体，其中井旁的测井曲线，红色为自然伽马，绿色为电阻率.其中，SQ1对应Ⅲ油组下段，SQ2对应Ⅲ油组上段，SQ3对应Ⅱ-2亚油组(图 3).

图 1 目的层段频谱特征 Figure 1 Target layer spectrum characteristic

图 2 前积反射剖面图 Figure 2 Foreset reflection profile

图 3 等时发育前积体示意图 Figure 3 Schematic diagram of isochronous foreset
1.2 反射系数序列分解技术研究各期前积体

反射系数是由存在波阻抗差的上下地层的界面产生的，当储层为薄互层沉积时，在纵向上反射系数极其密集，无法确定某一个反射系数是哪套储层的贡献，也就无法确定该反射系数对应的波峰(或波谷)对应的储层，通过反射系数序列分解技术，根据不同的反射系数重新组合，运用这些重新组合的反射系数序列制作合成地震记录，并精细对比其差异，来确定某套储层的地震响应特征，从而明确了地震反射波峰(或波谷)的变化是由某一套储层产生的，结合沉积模式认识，建立基于井的二维地质模型，运用二维地震正演模拟等手段对前积体的地震响应进行验证，根据前积体的属性特征刻画出主河道，从而识别出储层优势区和储层风险区，指导开发井的成功实施.

根据建立的前积体沉积模式，开展了合成记录正演来验证不同前积体对应的砂泥岩组合是否为波峰的地震响应(曹卿荣等，2013).以SQ2前积体为例，如图 4所示，应用20 Hz雷克子波与反射系数褶积，得到合成地震记录.为了确定合成记录中的波峰和波谷是哪些储层界面的贡献，运用反射系数序列分解技术：首先把图 4中第二栏的反射系数全部参与褶积，得到第五栏对应的合成记录；再把第二栏中代表SQ2储层的反射系数(红色部分)不参与褶积，得到第七栏对应的合成记录，对比两次得到的合成记录(第七栏中绿色箭头所指的是波谷处)，当代表SQ2对应的反射系数不参与褶积时，合成记录中的波峰响应消失.同样，在M-3井上也有相同的特征，因此可以确定，地震剖面上绿色箭头所指的波峰是储层SQ2的地震响应.同理，对SQ1和SQ3前积体进行了同样的合成记录分析，最终确定SQ1、SQ2和SQ3三期前积体沉积在地震剖面上为蓝色、绿色和黄色箭头所指的波峰响应.

图 4 合成记录(黄色、绿色、蓝色箭头分别指示前积体SQ3、SQ2、SQ1的地震响应) Figure 4 Synthetise(The yellow, green, and blue arrows indicate the seismic response of the SQ3, SQ2, SQ1 foreset respectively)

在反射系数序列分解技术和合成记录对比的基础上，运用二维连井二维正演模拟技术对结论进行验证.根据M-1井和M-3井测井资料，应用密度(蓝色)、声波时差(红色)曲线建立二维连井正演模型，图 5所示(色调由冷暖到暖表示速度场由大到小)，其中，测井曲线上四层地质分层别对应沙三上Ⅰ油组、Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅲ油组的顶界面，目的层段的砂岩均表现为低密度特征.图 6为标量波动方程正演后的偏移剖面，其中黄色、绿色、蓝色三个箭头分别对应SQ3、SQ2、SQ1三期前积体.连井二维正演结果表明，反射系数序列分解技术认识的储层特征是正确的.

图 5 二维连井速度场模型 Figure 5 Two dimensional velocity field model

图 6 二维连井正演剖面 Figure 6 Two-dimensionalforward section
2 实际应用效果

运用反射系数序列分解技术明确了三期前积体对应的波峰响应特征，应用最大振幅属性特征进行平面刻画，其平面延伸分布范围如图 7所示，从左到右分别代表自上而下的三期前积体，色调由冷到暖指示振幅值由小变大.可以看出前积体SQ3、SQ2发育过程中，水动力条件充足，推进相对较远、全区发育，而前积体SQ1水动力环境较弱，工区范围内推进较近，仅存在于M-1井周围.

图 7 (a)SQ3最大振幅属性；(b)SQ2最大振幅属性；(c)SQ1最大振幅属性 Figure 7 (a)Maximum amplitude of SQ3;(b)Maximum amplitude of SQ2; (c)Maximum amplitude of SQ1

根据图 7中三期前积体的最大振幅属性特征，刻画出三期前积体的主河道，如图 8所示，其中，探井M-1井位于三期前积体的主河道，开发井A6井位于SQ3(Ⅱ-2油组)的河道边部，M-3井位于SQ2前积体(Ⅲ油组)的主河道.图 9表示工区目的层段三期前积体位于三角洲前缘，在向前推进的过程中相对基准面的持续下降，即水退的沉积过程.

图 8 (a)SQ3河道范围；(b)SQ2河道范围；(c)SQ1河道范围 Figure 8 (a)River Range of SQ3; (b)River Range of SQ2; (c)River Range of SQ1

图 9 前积体沉积模式图 Figure 9 Depositional model of the foreset

针对以上的研究成果，在最大化的动用储量思路指导下，优化部署了开发井井位，实钻的油层厚度与钻前预测一致(如表 1)，如图 10所示，开发井A6井位于前积体SQ2的主河道，储层发育好，M-3井位于前积体SQ3的河道边部，储层变薄；A16井位于三期前积体的主河道，储层发育相对较好.充分证实了反射系数序列方法的有效性.

表 1 三期前积体各井实钻厚度 Table 1 Foreset sand thickness of every stage

图 10 钻后前积体模式图及连井对比图 Figure 10 Foreset model and wells contrast map after drilling
3 结论

应用反射系数序列分解技术，明确了中深层薄互层储层的地球物理响应特征，应用二维模型正演确定了在地震剖面上的前积反射特征，合成记录以及连井正演验证了前积体的存在及其地震响应特征.根据前积体的最大振幅属性展布特征，在平面上追踪其展布范围，在此基础上进行河道的精细刻画，从而指导开发井的井位部署，开发井钻探结果证明了该方法的有效性和准确性.

致谢 感谢审稿专家提出的修改意见和编辑的大力帮助.
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