三塘湖油田湖218地区地震多属性与地震相在沉积相预测中的应用

徐 君,张 美,谢 军,胡 勇

(1.中国石油天然气集团有限公司吐哈油田分公司,新疆 哈密 839009;2.油气地球化学与环境湖北省重点实验室 长江大学 油气地球化学与环境湖北省重点实验室, 湖北 武汉 430100)

三塘湖盆地湖218区块侏罗系西山窑组为一套辫状河三角洲前缘的沉积环境,为典型构造岩性复合型油气藏,是近年来已探明的主要潜力区块之一[1-2]。储层以细砂岩为主,成分成熟度低,具有中低孔、低渗、特低渗的特点,非均质性较强。经多年勘探认为,沉积相带是控制西山窑组优质储层分布的重要因素,三角洲前缘中的水下分流河道、河口坝等沉积微相的物性较好,是油气聚集的有利场所,亦是湖218区块西山窑组钻探的主要靶区。

因此,如何准确地刻画西山窑组有利沉积相带的形态和边界,成为湖218区块油气勘探急待解决的关键问题之一。本次研究通过对层间地震属性提取,选取与砂地比相关性最高的多种地震属性,通过数学物理解析方法计算砂地比预测模型,进而明确砂体的空间展布。在地震与测井资料的基础上,分析其地震相和沉积相特征,并通过总结地震波形特征,识别出6种地震相类型。综合地震波形与地震属性预测结果,完成湖218区块沉积相刻画,为下一步井位部署提供依据。

1 区域概况

三塘湖盆地位于新疆巴里坤县和伊吾县境内,盆地狭长,面积较小,具有南北分带、东西分块的构造特点[3-5]。盆地南缘、北缘均为较高大的山系,向东海拔迅速降低。三塘湖盆地南部为准噶尔地槽,北部为阿尔泰地槽,中部为中央坳陷带,马朗凹陷位于中央凹陷带中南部[6]。

坳陷带北部为北缘冲断隆起带,南侧为南缘逆冲推覆带。马朗凹陷北缘存在两个以北东-南西方向倾伏的鼻隆带,分别是牛圈湖和马中鼻隆带。两个鼻隆带之间以凹槽相隔。马朗凹陷总体上呈现东高西低的趋势。湖218区块位于马朗凹陷西北部呈近东西向展布的构造带上[7];湖218主要为辫状河三角洲前缘沉积,偶见碎屑流的沉积作用[8-9]。

图1 三塘湖盆地湖218井综合柱状图Fig.1 Comprehensive Bar Chart of Santanghu Basin

三塘湖盆地侏罗系西山窑组二段(J2X2)主要发育灰色中-细砂岩及灰色泥岩,伽马测井曲线表现为漏斗状的复合型曲线特征,总体为湖退过程;J2X2上部发育两套煤层,测井曲线表现为低伽马、低密度、低声波、高电阻,可作为本次研究的标志层。

2 地震属性分析

地震数据有其分布广、密度大的特点,能全面直观地反映盆地构造形态和沉积体的展布。将地震属性与测井数据综合考虑,更能准确地预测储层的展布规律[10-13]。

本文通过提取地震沿层属性,分析各类地震属性对砂体的响应特征,最终明确砂体展布规律。J2X2的顶部在研究区广泛发育一套煤层(图1),地震轴显示为一套强波峰,可作为地震追踪的标志层;J2X2的底部与下伏地层泥岩突变接触,为一个不整合面,地震轴同样显示为一套波峰,因其反射系数较砂-煤层要小,地震反射强度也相对较弱(图2)。本文为保留目的层的全部地震信息,将顶底两个地层界线上下漂移3 ms(整体时窗厚度约为14.5 ms),提取相应的地震属性。

图2 湖66-4井—湖67-10井地震剖面图Fig.2 Seismic Profile of Well Hu 66-4 to Well Hu 67-10

2.1 地震属性优选

地震属性优选就是从所有地震属性中挑选最能反应研究区储层特征的地震属性集,以期望优化地震多解性导致的问题,提高储层预测精度。本文通过分析井点处的各种属性与砂地比的相关性进而优选相关性最高的几类地震属性来拟合砂地比。其中两个变量的相关性关系可直观地用散点图表示(图3)。当判别系数R2越大,说明样本线性回归的效果越好。本次研究共统计了186口井的砂地比及对应的各种地震属性(约39种),从拟合结果中优选出9种与砂地比相关性最高的地震属性用于砂体预测,包括弧长、平均能量、最大震级、平均包络、平均震级、最小振幅、最大振幅时间、RMS、上半周偏斜(图4)。

图3 湖218地震属性与砂地比相关性分析Fig.3 Correlation Analysis of Hu218 Seismic Attribute and Sand Ground Ratio

图4 湖218井区地震属性展布图Fig.4 Distribution of Seismic Attributes in Well Block Hu 218

由于地震数据的多解性,难以用一种地震属性准确预测砂体的展布规律。因此,常规线性分析自然地扩展到多属性(多变量线性回归)分析。通过逐步回归的方法,逐渐增加参与分析的属性数量,并计算每个属性的权重,使预测值与目标值之间的误差最小,最终确定参与分析的属性(图5)及其权重系数,多变量线性回归公式如下:

图5 湖218井区实测砂地比与预测值相关性分析Fig.5 Correlation Analysis of Measured Sand to Ground Ratio and Predicted Values in Well Block Hu 218

Y=49.67+a*A1+b*A2+c*A3+d*A4+

e*A5+f*A6+g*A7+h*A8+i*A9

(1)

各参数含义如表1所示。

表1 公式1各参数含义Tab.1 Meaning of each parameter in formula 1

本次研究用数学模型来表现两者之间的具体关系,通常认为,当R2<0.5时,回归分析所得的数学模型相关性太低,而R2>0.8时,则数学模型没有预测目的。当0.5

2.2 砂地比平面展布

据前人研究,研究区存在南北两个物源三角洲体系[6,8],但对三角洲的平面展布规律研究尚浅,通过公式一,得到地震多属性预测的砂地比展布图(图6),进而明确湖218井区J2X2的砂体展布特征,分析认为北部与南部分别有3个物源体系,并依据砂地比的展布特征识别出6个三角洲朵体的展布样式,其中东南部朵叶体较大,西南部朵叶体次之,西北部朵叶体最小,整体而言中部砂体较厚。

它能够对传统天线阵的每一个阵元赋以可调整的权，并且能够自适应地调整每一阵元的权系数，使得天线阵列的输出满足某一种准则，从而调整和优化天线的方向图。这就是智能天线的基本原理。

图6 湖218地震多属性预测砂地比平面展布图Fig.6 Multi attribute prediction of sand ratio in the Hu 218 earthquake

3 典型地震相类型及特征

地震相是特定的沉积相或地质体宏观特征的地震反射,可利用地震反射内部结构和外部形态来描述各层段地震相类型。不同的岩性组合、层理以及沉积特征都会引起地震参数(反射结构、几何外形、振幅、频率及连续性等)的变化[14-18]。通过井震标定(图7、图8)及测井相识别,总结地震相特征,以优势相将目的层划分为分流河道与河口坝两类(表2)。

图8 马北115井震标定结果(以河道沉积为主)Fig.8 Seismic calibration results of Lake 64-7 (mainly river sedimentation)

传统的地震地层学岩性识别方法是通过肉眼观测地震剖面上的反射特征来划分地震相和沉积相,从而间接预测岩性,即俗称“相面法”的地震相分析法。笔者依据该区高精度三维地震资料,从传统的地震相研究出发,对研究区西山窑组内地震相进行了分析,共识别出6种典型地震相,包括双波谷耳状波形地震相、鼻状波形地震相、低频宽缓对称波形地震相、垂线状波形地震相、反鼻状波形地震相以及强波峰双波谷耳状波形地震相。根据不同微相测井曲线形态明确对应的地震反射波形特征,建立地震相微相图版,表征微相分布(表2)。

3.1 双波谷耳状波形地震相

双波谷耳状波形地震相在工区内分布较广,该地震相振幅较强,反射同相轴连续,呈长轴状近平行反射(图9(a))。两波峰间的波谷反射轴呈耳状,主频在26 Hz,主要分布于832～888 m之间。顺物源与垂直物源连续性大致相同。代表着相对稳定的平缓地貌背景下的匀速沉积,所形成的地层厚度差异较小。对应的分流河道砂体垂向上可见较厚夹层。

图9 典型地震相Fig.9 Typical seismic facies

3.2 鼻状波形地震相

该地震相振幅较双波谷耳状波形地震相较弱,反射同相轴连续,两波峰间距向一侧增大,如图9(b)所示。两波峰间的波谷反射轴呈鼻状,主频在27.5 Hz,主要分布于1 558～1 623 m之间。顺物源连续性大于垂直物源连续性。通常具有楔状外形,多显示地层向另一侧发散增厚的特征。对应河道沉积,砂体底部发育分流间湾。

3.3 低频宽缓对称波形地震相

低频宽缓对称波形地震相在工区内分布较广,该地震相上部波峰较强,下部波峰较弱,上部波峰反射同相轴连续,见图9(c)。两波峰间的仅有一个波谷反射轴,近平行反射。主频在29.2 Hz,主要分布于983～1 042 m之间。顺物源连续性略小于垂直物源连续性。代表着相对稳定的平缓地貌背景下的匀速沉积。代表水下分流河道沉积,砂体底部发育分流间湾,厚度较大。

3.4 垂线状波形地震相

该地震相以线状为主,内部偶见弱波谷反射,见图9(d)。主频在36.5 Hz,主要分布于1 120～1 187 m之间。顺物源连续性与垂直物源连续性大致相同。地震相通常具收敛,多显示地层向另一侧减薄的特征。代表河口坝沉积,底部发育分流间湾,厚度较薄。

3.5 反鼻状波形地震相

反鼻状波形地震相上部波峰较强,下部波峰较弱,上部波峰反射同相轴连续,呈长轴状近平行反射,见图9(e)。两波峰间的相距有一个波谷反射轴。波谷反射轴像反着的鼻子。主频在25.5 Hz,主要分布于1 410～1 480 m之间。顺物源连续性与垂直物源连续性大致相同,该特征代表着相对稳定的平缓地貌背景下的匀速沉积。反鼻状波形地震相指示河口坝沉积,底部发育分流间湾,厚度较薄。

3.6 强波峰双波谷耳状波形地震相

强波峰双波谷耳状波形地震相仅在工区西北部局部地区有所分布,该地震相振幅较强,反射同相轴连续,呈长轴状近平行反射,见图9(f)。两波峰间夹有一道较明显的波峰反射轴,主频在37.4 Hz,主要分布于732～792 m之间。顺物源连续性略小于垂直物源连续性。对应河口坝沉积,底部发育分流间湾,厚度较薄。

4 沉积相特征及分析

不同的地震相虽然通常可以代表着不同的沉积环境与沉积产物,但具体分析地震相所代表沉积相时需将地震资料进行综合分析,取得具有较高可信度的解释方案。因此,在井标定的条件下,以地震多属性拟合确定三角洲宏观分布规律,明确了沉积边界,然后对工区内各种地震相类型进行识别,在考虑盆地特征和地质资料的基础上,综合分析研究区的单井相,并通过典型单井相与地震相标定,建立湖218井区沉积相图 (图10) 。主要的沉积微相为水下分流河道、河口坝、分流间湾。

图10 湖218西山窑组沉积相图Fig.10 Sedimentary Facies of Hu218 Xishanyao Formation

由地震相图(图10)可以看出,低频宽缓对称波形、鼻状波形地震相在全区分布较广。反鼻状波形地震相主要分布于工区西部,双波谷耳状波形地震相主要分布于工区东部。低频宽缓对称波形主要分布在工区中部。强波峰双波谷耳状波形在仅在工区西北部局部地区有所分布。

湖218区块的河道沉积呈正粒序特征,储层主要以油层为主,其中,河道对应鼻状波形地震相;河口坝呈反粒序,储层以油层、差油层为主,地震相波形以垂线状、反鼻状为主(图10)。

盆地北缘相对南缘地形较陡,自西至东井区内连片发育粗粒辫状河三角洲体系,随着物源的持续供给,河道不断侧向迁移、叠加,砂体连续厚度大,平面上顺物源方向延伸较远,可延伸到湖盆中央与南侧物源交汇。在盆地南缘,西山窑沉积时期整体地势较为平缓,辫状河三角洲单独发育,不像盆地北缘那样连片分布,但每个辫状河三角洲体系均延伸较远,在盆地中央与北部物源进行交汇[19-20]。

图11 湖218区块各小层沉积相图Fig.11 Sedimentary Facies of Each Sublayer in Hu218 Block

5 结论

1)本文优选出9种地震属性拟合砂地比,在研究区内识别出6个朵叶体,其中东南部朵叶体较大,西北部朵叶体最小。

2)建立了六种地震相模式,其中分流河道对应于双波谷耳状波形、鼻状波形、低频宽缓对称波形,河口坝对应于垂线状波形、反鼻状波形、强波峰双波谷耳状波形。