韩向义，赵莹彬，杨春峰，常文鑫，邱彦平，李国辉

（1.中国石化河南油田分公司勘探开发研究院，河南郑州 450048；2.中国石化经纬有限公司华北测控公司，河南南阳 473132）

旬邑-宜君探区（简称旬宜探区）位于鄂尔多斯盆地南部，处在伊陕斜坡和渭北隆起的结合部位，构造格局清晰，地层平缓，整体构造呈北西倾向的平缓单斜，倾角1°～2°。探区跨陕西省旬邑、宜君、黄陵等县，面积1 140.325 km2。“十三五”油气资源评价显示，旬宜探区古生界天然气资源量达2 290×108m3，具有较大的勘探潜力。通过古水流、重矿物、轻矿物和构造演化等研究，明确旬宜探区主要受控于南部物源体系，其上古生界主力勘探层系二叠系石盒子组主要发育一套自南向北的三角洲沉积体系，砂体主要受水下分流河道控制，纵向上河道多期叠置，横向上河道侧向迁移，砂体变化快且厚度薄，储层物性差，为致密砂岩储层[1-5]。河道相带的精细刻画是困扰旬宜探区致密气藏勘探的主要技术瓶颈之一，河道砂体预测制约着勘探研究的进展[6-7]。

近年来，致密油、页岩油、页岩气等非常规油气勘探已成为国内外油气勘探的热点领域，中外学者对利用地震资料预测河道砂体开展了大量的研究。王世瑞等提出了基于地震属性特征预测河道砂体的技术[8]，但对于致密砂岩效果欠佳；李国发等基于正演模型，提出单砂体对应“零值时间”的地震切片技术[9]，为薄互层条件下单砂体解释提供了思路，但是实际生产中“零值时间”难以确定；Zeng等提出了薄层分辨率的概念，通过地震识别薄层砂体来预测河道砂，但实际地震波是多组薄砂体的综合响应，而且地层结构复杂，因此精度也较低[10-11]。本文从已钻井出发，开展了盒1段致密砂岩储层的地震和测井的响应特征研究，根据其响应特征，利用地震切片技术从目的层段上下连续沿层做地震切片，根据地震切片中河道的迁移特征确定河道砂的反射时间；再依据切片对应的时间段确定砂体的地震属性提取时窗；在测井和地震的联合控制下开展波形差异反演，提高垂向分辨率，最后根据地震切片平面图和地震反演剖面图相结合精细刻画河道砂体空间展布，为探井部署提供依据。探井钻探效果表明预测成果与实钻结果吻合，该技术对旬宜探区河道砂气藏的勘探和突破具有一定的指导意义。

1 河道砂体地震精细刻画流程

由于研究区现有地震资料频带较窄，垂向分辨率难以提高，若对地震资料进行拓频处理来提高垂向分辨率，则会破坏振幅的保真度，实际应用效果不佳；再加之研究区盒1段虽然砂体发育，但是总体致密，且具有横向变化快、非均质性强、厚度薄等特点，给利用地震资料预测砂体带来了极大的挑战，如何充分利用现有地震资料开展河道砂体精细刻画是当前油气勘探突破的关键。

传统的河道砂体刻画主要依靠地震振幅属性或地震反演技术，受分辨率影响在致密砂岩储层中其预测精度较低，本次研究针对区内实际地质特点和现有测井、地震、地质资料，提出了一套完整的砂体刻画技术流程（图1）：首先从河道砂体测井、地震解释结果出发，利用地震切片技术最大限度地提取砂体地震反射的横向信息，用于岩性的识别和河道砂体展布刻画；其次，由于区内古生界勘探程度较低，已钻井资料较少，叠后地质统计学反演提高分辨率的方法适用性非常差，而波形差异反演是在对地震资料解释层位对应的波形（主要为振幅）差异分析的基础上，结合已钻井对应地层的实际地质信息、井空间分布距离等，得到波形差异反演数据体，并综合地震切片资料实现河道砂体的识别和展布的精细刻画。

图1 研究区河道砂体精细刻画流程

2 河道砂体测井、地震解释

2.1 河道砂体测井解释

旬宜探区二叠系下石盒子组以三角洲平原沉积为主。物源区为南部的加里东褶皱带，岩石分区以泥岩-砂岩区为主，表现为三角洲沉积环境，河道由南向北延伸。区内J1井区分流河道发育，河道底部见底砾岩。沉积物为灰白色粗-细砂岩及深灰、灰绿色泥岩，含有植物化石；以盒1段沉积相为代表，主要沉积亚相为辫状河三角洲前缘。根据研究区内两口钻井资料制作连井剖面，精细对比XY1井和J1井盒1段砂体展布特征（图2）。

由图2可知，区内盒1段砂体纵向、横向变化明显，纵向上砂体叠置，单层厚度较薄，厚层砂体由多个单层砂体叠加而成；横向上砂体变化快，连续性差。储层内部砂泥岩的测井响应特征差别不明显，但总体上砂岩呈现出高速度、高密度特征；自然伽马可反映大段砂泥岩组合，但规律性不强。

2.2 河道砂体地震解释

研究区针对上古生界目标层开展主频32 Hz，频宽10～70 Hz较宽频带的高保真地震资料处理，地震数据采集、处理的时间采样率为1 ms，面元尺寸为10 m×10 m。上古生界叠前时间偏移处理成果的信噪比高、波组特征明显、地震反射同相轴连续性好，易于追踪对比，且能够较好地体现岩性变化及断裂特征。

J1井与XY1井标定结果表明：盒1段底界在地震剖面上呈中-强振幅、连续波峰反射，可以追踪对比。但是受到砂体厚度、物性、岩性组合影响，同相轴能量强弱横向上变化很快，并且还会出现间断。盒1段砂体在地震剖面上表现为短轴强反射的地震响应特征（图3），通过对盒1段储层正演模拟结果和地震剖面振幅特征分析认为，地震振幅能够较好地表征砂岩，砂体越厚振幅越强，且砂体在横向上变化快，导致砂体所对应的地震反射振幅呈短轴强反射。

图3 J1井和XY1井连井地震剖面

3 河道砂体地震精细刻画

3.1 沿层地震振幅切片技术

研究区盒1段砂岩平均速度4 600 m/s，主频只有30 Hz左右，地震纵向分辨率在三十余米，因此地震响应通常表征的是一组砂体的综合响应，不能反映单砂体的响应。通常情况下，所提取的沿层瞬时振幅属性表征的是上下两套砂体的综合响应，想要通过地震获取单砂体的展布特征显得极其困难。通过调研相关文献发现，沿层振幅属性在某一时刻可以清楚地反应单砂体或砂层的形态，不受其他砂层的影响[12]。在地震资料纵向分辨率不足的时候，想要获取砂体展布可以充分利用地震资料的横向分辨率。国内外一些专家学者认为两套砂体地震反射为两个复合波的叠加，反映下层砂体形态的时间位置位于上层砂体复合波振幅为零处，反映上层砂体形态的时间位置位于下层砂体复合波振幅为零处。但是实际地震子波在时间和空间上都是变化的，并不稳定，致使振幅也不稳定，其次目的层段存在多个旋回组合和过渡性岩性，因此难以找到准确的“零值时间”[13-14]。

本次研究主要根据实际地震、地质资料，依据切片在某一时刻可以反应砂体展布的原理，沿层上下做切片，通过观察切片上的河道，找到具有明显河道特征的切片，然后把切片按层提取出来，根据井震标定看切片层是否对应到钻井资料的砂体上，以此来优选反映单砂体的沿层切片，从而达到精细刻画河道砂体展布的目的。

以盒1段（P2x1）底界向下20 ms起，以1 ms间隔向上连续切振幅切片50张，从下到上依次编号为1、2、3、…、50号切片。通过仔细地观察其切片中河道特征的摆动现象，以及认真地对比每一张切片，优选出7、9、12号切片能够较好地表征砂体，然后以层位形式提取出相应的三张切片；通过井震标定发现9号切片落在了J1井的砂岩上，说明9号切片能够较好地刻画砂体平面展布，切片上在研究区的东西两边各发育一条近似南北向的河道，且河道特征较为明显（图4）。

图4 9号振幅切片特征

常规河道砂体主要依靠地震振幅属性来刻画河道，如图5为盒1段地震振幅属性图（时窗16 ms），从图中可以看出，振幅属性所表征的砂体（红色部分）展布与地震切片砂体形态基本一致，东西两边各发育一条近似南北向的河道，但地震切片所刻画河道展布的细节更加丰富，河道边界形态更加明显，且上、下移动切片还可以观察到河道迁移摆动的特征，说明地震切片预测河道砂体精度更高。

图5 盒1段地震振幅属性图（时窗16 ms）

3.2 波形差异反演

地震反演方法的种类很多，不同的方法其适用条件和限制条件不同。传统稀疏脉冲反演分辨率太低不适合研究区；地质统计学反演可提高薄互层分辨率，但一般所需参与反演的井数不少于5口，且具有随机性，亦不适用于研究区。针对研究区地震资料分辨率低、储层致密、钻井较少等实际地质资料的状况，优选测井约束下的波形差异反演进行砂体刻画。

波形差异反演主要适用于井少地区，其基本思想原理是：在子波不变的假设前提下，地震阻抗差异与井阻抗结构的变化密切相关，即地震阻抗随着井阻抗的变化而变化。因此，首先用已钻井（至少两口井）做一个垂向的波阻抗模型，然后依据地震波在传播过程中振幅不同程度地衰减，利用重心、均值、方差、变方差四种属性作为描述地震阻抗差异的特征向量。其中，重心表征等时面中相同时窗内不同采样点振幅间的几何关系，均值为采样点间振幅的平均值，方差表征采样点间振幅振荡程度，变方差主要描述振幅的变化情况，他们的计算公式分别为[15]：

通过该方法可以衍生出很多的类似于伪井的随机样本，将这些伪井的波阻抗曲线与地震波阻抗进行对比，如果两者相似度好，那么伪井波阻抗可用。再参照空间分布距离和地震波的差异性，对所有井（已钻井与伪井）按权重值排序，优选出“贡献量”大的井作为初始模型，再对高频成分进行无偏最优估算，最终得到波形差异反演的反演体[16]。该方法适用于井少地区，突破了传统确定性反演由于分辨率低、统计学反演样本不足的限制，利用波形横向变化与井波阻抗相对关系实现了井震协同高频部分的模拟。

本次参与波形差异反演的井共2口（XY1井和J1井），图6为波形差异反演的J1井-XY1井连井剖面，红色测井曲线为伽马测井，在河道砂对应部位伽马表现为低值异常，说明反演结果与钻井结果吻合度高；与常规稀疏脉冲反演结果相比，分辨率明显提高，砂体刻画精度也更高；所预测的砂体在J1井附近较厚，在XY1井则呈薄互层状的特征，与钻井实际资料相吻合，也充分表明了波形差异反演能够较好地刻画砂体横向展布边界。

图6 波形差异反演J1井-XY1连井剖面

3.3 砂体预测效果分析

通过地震切片技术和地震波形差异反演技术分析，最终采用地震切片平面图与地震反演剖面图相结合的方法确定平面砂体展布边界。图7为旬宜探区盒1段厚度大于5 m的砂体展布图，2019年12月新实施探井XY2井钻揭盒1段砂体厚度8 m，表明预测结果与实钻结果高度吻合，进一步证明了该技术对旬宜探区盒1段砂体预测的准确性和实用性。

图7 旬宜探区盒1段厚度大于5 m的砂体展布

4 结论

（1）针对鄂尔多斯盆地南部旬宜探区致密河道砂岩储层薄且横向变化快的特征，利用基于测井资料控制的地震切片技术能够较好地找到表征河道砂体横向展布的时间切片。

（2）针对旬宜探区上古生界目的层段钻井资料较少、砂体非均质性强、厚度薄的实际地质情况，采用波形差异反演能够较好地提高薄互层的纵向分辨率，有效识别垂向砂体厚度。

（3）利用地震切片平面图和地震反演剖面图相结合的方法精细刻画了旬宜探区盒1段河道砂体展布特征，经钻井证实实钻结果与预测成果吻合，证实了该河道砂体预测技术的实用性，具有较好的推广价值。