叠前反演坐标转换技术在惠州凹陷地层岩性圈闭评价中的应用

罗 伟， 陈兆明， 万琼华， 李昭伟， 易 浩

(中海石油(中国)有限公司 深圳分公司，深圳 518054)

叠前反演坐标转换技术在惠州凹陷地层岩性圈闭评价中的应用

罗 伟， 陈兆明， 万琼华， 李昭伟， 易 浩

(中海石油(中国)有限公司 深圳分公司，深圳 518054)

珠江口盆地惠州凹陷勘探较为成熟，构造圈闭基本钻完，中浅层岩性圈闭研究逐渐成为勘探重点。针对岩性圈闭研究中遇到的三大难题：①尖灭线和断层匹配影响单个砂体的圈闭有效性问题；②尖灭线位置不确定难以落实圈闭规模问题；③多套砂体叠置情况严重难以落实圈闭有效性问题，以二次三维采集、处理数据为基础，应用叠前反演坐标转换技术解决中浅层岩性圈闭勘探难题。提出的方法和技术得到已开发油田验证，并且证实经验可以推广应用。

惠州凹陷； 岩性圈闭； 叠前反演； 坐标转换

0 引言

叠前反演技术是以AVO理论为基础，利用道集上“振幅随偏移距的变化特征”信息，按不同的入射角进行反演得到不同角度的反映储层岩性、流体信息的阻抗体[1]。而储层物性和流体敏感性分析是进行叠前反演的前提和基础。通过测井曲线的交会分析，可以确定对储层物性和流体性质敏感的弹性参数组合，进行确定叠前反演方法在研究区是否有效、可行[2-6]。目前，一般在进行叠前反演测井曲线交会分析时，横、纵坐标分别为属性体A和属性体B，通过单一属性雕刻目标砂体。而叠前反演坐标转换的原理则是建立在传统交会分析方法的基础上，将区分两种属性的斜线刻画出来作为新坐标轴的Y轴，并将其旋转后得到A和B两种属性拟合而成的新属性体C，作为新坐标轴的X轴，而新坐标轴的Y轴则直接采用属性体A，从而将新坐标轴建立完毕。简言之，目的是通过叠前反演坐标转换生成新的、由两个单一属性体组成新属性体后进行叠前反演。相对于单一属性体直接进行叠前反演能够在一定程度上提高反演结果的精度。

惠州地区位于中国南海珠江口盆地北部凹陷的惠州凹陷，是南海东部勘探较为成熟的地区，目前中、浅层的构造圈闭已经基本钻完，但是该地区的岩性圈闭成藏条件又十分优越，地质储量惊人，潜力目标众多。所以惠州地区的勘探重点急需从构造圈闭转移到岩性圈闭的勘探上来[7-9]。根据相关课题的研究，惠州地区可以精选出八套有利于岩性圈闭形成的砂体[10-14]，以一套砂体K22进行讨论。该砂体位于惠州凹陷西南部，近似呈南北向展布。且砂体南部已经开发为油田β-3，持续稳产多年；砂体北部通过实钻β-1w井后落实储量规模，也将开发为油田，证明K22砂体具有比较大的勘探开发潜力，值得进行进一步的研究。

1 问题分析

惠州地区的岩性圈闭成藏条件优越，但是在实际进行目标评价的过程中还是遇到了一些亟待解决的难题：

首先，目标构造β-2E主要涉及两套岩性砂体K22up和K22，其中的K22up砂体是目标构造形成岩性圈闭的主要研究对象。二者是由层序界面SB18分开的上、下两套砂体，K22up砂体是海侵时期形成的退积砂，砂体位于三角洲前缘末端，受波浪作用改造形成条带状，砂体展布大致呈南北走向；而K22砂体是高位前积砂。目标工区96年采集了常规的三维数据。

其次，在研究目标工区β-2E构造的K22up砂体形成的岩性圈闭时遇到了以下的难点问题：

1)尖灭线和断层匹配影响单个砂体的圈闭有效性(图1)。β-2E构造的K22up砂体形成的岩性圈闭东侧靠尖灭线进行封堵，南侧靠断层进行封堵。但是老资料尖灭点和断面的成像均比较模糊，并且尖灭线接近断层的末端，不易识别判定二者的匹配关系，有可能在这里形成漏失的风险。所以尖灭线和断层是否匹配直接影响到圈闭的有效性。

2)尖灭线准确位置不确定，难以落实圈闭规模。为了确定K22up砂体最终尖灭线的位置，提取了地球物理的一系列属性，包括振幅、波形、频谱、波阻抗、反射系数等(图2)，希望能反映砂体的尖灭特征。但是最终发现每种属性对应的尖灭线位置不完全相同，如果以图2中绿色的反射系数属性曲线为尖灭线位置，则岩性圈闭的储量规模较大，具有非常好的商业性；如果以图2中红色的频谱曲线为尖灭线位置，则岩性圈闭的储量规模只有前者的一小半，二者相差比较大。这也证明了进行平面属性提取只能定性地论述砂体尖灭的可能性，但是需要定量地确定砂体在何处尖灭则无法实现。综上所述，最终尖灭线的位置直接影响圈闭规模的落实。

3)多套砂体叠置情况严重，难以落实圈闭有效性。β-2E构造多套砂体叠置情况比较严重，从目标区实钻井β-3-1的测井曲线可以得知，目标砂体K22UP的顶部发育具有“钙尖”特征的海侵退积砂，即：低Gamma、高密度、高速度、高阻抗；底部发育孔隙砂，特征与退积砂相反。结合Gamma和纵波阻抗的交会图发现目标砂体的阻抗范围变化较大，难以通过叠后反演进行区分。同时，砂体叠置的情况使得对地震剖面进行精细解释时无法落实砂体之间的关系(图3)。在模式1这种叠置不连通的情况下，砂体尖灭，岩性圈闭存在，圈闭有效性得到落实；在模式2这种叠置连通的情况下，砂体没有尖灭，岩性圈闭更加不复存在。所以，砂体是否叠置，直接影响到圈闭有效性地落实。

图1 尖灭线与断层匹配关系不落实Fig.1 The uncertaindrelationships between stratigraphic overlap lines and the fault

图2 尖灭线准确位置不落实Fig.2 The uncertainty of accurate location of stratigraphic overlap lines(a)振幅属性图；(b)多属性叠合图

图3 多套砂体叠置及模式示意图Fig.3 The schematic diagram of multiple sets of sand bodies and patterns(a)96年常规三维资料；(b)模式一叠置不连通；(c)模式二叠置连通

2 关键技术

2.1 问题分析与解决思路

针对上面提到的三大疑难问题，初步确立了以二次三维采集工区的数据作为基础，以叠前反演坐标转换技术作为突破口的解决思路(图4)。依托于2015年在研究工区进行的二次三维高分辨率、高密度采集和处理的数据，地震资料的品质得到了很大地提升、地震剖面横向和纵向分辨率均得到提高。最重要的是，新资料的有效频带更宽(5 Hz～100 Hz)，且主频更高(53 Hz)，这就为后续进行的叠前反演提供了较为可靠的数据支持。基于新资料处理和解释，提出叠前反演坐标转换的关键技术解决疑难问题1、2和3，并提炼出符合目标工区实际且效果较好的技术方案：通过叠前反演坐标转换的技术解决尖灭线的落实问题和多套砂体叠置问题，从而落实岩性圈闭有效性和储量规模。

图4 问题分析与解决思路Fig.4 The problem analysis and solutions

2.2 关键技术

建立在新资料的基础上，针对目前存在的K22up砂体尖灭点不落实的问题和多套砂体的相对关系不易识别的问题，如果从叠后反演的角度无法解决问题，考虑换一个角度，从叠前反演出发进行尝试。通过抽取叠前反演数据体井道的纵波阻抗、横波阻抗和密度曲线的数据和研究工区实钻井β-3-1的曲线进行对比，发现拟合得较好，认为叠前反演精度较高。

坐标旋转的直接方法是由两个以上的公共点根据最小二乘算法，求出旋转前后直角坐标系的转换参数(两个平移参数、一个旋转参数、一个尺度参数)，再应用相似变化法进行转换(图5(a))。

设原始坐标系旋转的角度为∂，同一点在原始坐标系下的坐标为[x,y]T，在新坐标系下的坐标为[x1,y1]T，X轴方向和Y轴方向的尺度因子设为相同值K，则坐标旋转的表达式为式(1)。

(1)

对于叠前反演坐标转换，首先进行储层物性和流体敏感性分析(图5(b))，目前常见的方法是在密度和纵波阻抗的交会图中通过红色的斜虚线将红色的目标砂体区分开，并且在现有的坐标系中，通过式(2)计算。

Y

(2)

进而得到Y轴的范围，并且此时的Y轴表征的就是密度属性，即只用密度这一个属性来刻画目标砂体K22up或者通过勾画多边形等方式将目标砂体勾画出来，但这偏向于定性的研究。由于目标工区储层物性较为复杂，多套砂体叠置情况比较严重，直接采用传统的方法会掺杂其他灰岩和砂岩成分，无法通过单个的属性体参数获得统一的度量值，从而影响目标砂体的雕刻精度，进而影响对砂体叠置关系地判断，影响圈闭有效性地落实。但是基于分析和对比，通过引入叠前反演坐标转换的方法可以较好地解决这一问题。因为由叠前反演坐标转换后生成的新属性体(这里是由密度和纵波阻抗属性体拟合生成的新属性体)，可以更方便和容易地雕刻砂体，形成可以偏向定量研究的数据门槛值，并在应用新属性数据体后可以得到更高的反演结果精度(流程图见图5(c))。

以红色斜虚线作为Y轴，通过坐标转换的方式得到拟合公式为式(3)。

Y=6.16102e-5×IMP-1×RHOB+1.8105

(3)

式中的IMP为纵波阻抗数据体；RHOB为密度数据体，从而建立新的坐标系。坐标系的Y轴为纵波阻抗，横轴为拟合生成的由密度和纵波阻抗的相对关系组成的包含两个属性的新数据体，设为θ；然后可以在新坐标系中标定目标砂体的门槛值为-0.07(图5(b))，精确地进行砂体雕刻；最终得到目标砂体，落实砂体的尖灭点，确定与其他砂体的叠置关系，落实圈闭的有效性。

图6 叠前反演坐标转换技术在XLINE1660测线应用效果示意图Fig.6 The sketch map of application effects on the XLINE1660 survey line of the pre-stack inversion coordinate transformation technique

对比只通过密度或者纵波阻抗的单一属性形成的叠前反演剖面，通过使用叠前反演坐标转换技术形成的由纵波阻抗和密度组合而成的新属性剖面(图5(d))，可以更好地落实目标砂体的尖灭点位置，最重要的是能够体现单一属性无法体现的砂体尖灭点外推的特征。根据大量的实际资料，地震剖面可识别的尖灭点其实不是实际砂体的尖灭点，一般情况下，实际砂体的尖灭点都会在地震可识别的尖灭点基础上外推一段距离，具体的距离则视砂体快速尖灭与否而有所不同。所以通过叠前反演坐标转换的方法可以更贴近实际情况地落实尖灭点的位置。

将叠前反演坐标转换技术应用于目标工区后取得了较好的效果(图6)，以目标工区XLINE1660线为例，在K22up砂体尖灭点位置难以落实的情况下，使用叠前反演坐标转换的方法可以清晰落实尖灭点的准确位置，继而解决多套砂体叠置的问题，最终落实圈闭有效性。

3 应用效果

应用叠前反演坐标转换技术后，目标工区岩性圈闭的有效性和储量规模均得到落实。观察测线XLINE1660线(图6)，15年新资料尽管横向和纵向分辨率均得到了提高，但仍存在多套砂体叠置时尖灭点不落实的问题。通过叠前反演坐标转换技术得到的反演剖面可以较清晰地识别K22UP砂体的尖灭位置，确定尖灭点与断层的匹配关系，落实尖灭线的位置，落实圈闭的储量规模，圆满解决前面提到的疑难问题1和2；同时，落实多套砂体叠置的关系问题，落实圈闭的有效性，圆满解决了前面提到的疑难问题3。

β-3油田实钻有K22的岩性尖灭线位置(图7)，但是在实际地震剖面中进行解释时根本无法识别K22砂体在哪里歼灭，实钻井β-1-1钻遇K22砂体4.6 m，而东侧的β-1-3井没有钻遇K22砂体，证明K22砂体在这两口井之间尖灭。通过使用叠前反演坐标转换的方法，可以清晰地确定K22砂体在两口井之间尖灭的具体位置，而且呈现出以层序界面SB18为界的上、下两套砂体：上层是一套海侵时期的退积砂；下层是几套高位前积沙，砂体展布特征清晰，多套砂体的叠置关系落实。综上所述，证明技术方案是可靠且可行的。

图7 叠前反演坐标转换技术方法验证示意图Fig.7 The schematic diagram of method validation of the pre-stack inversion coordinate transformation technique

叠前反演坐标转换技术的经验和方法具有较好的推广性，在仅有常规三维资料的地区，也能视资料品质取得一定的效果。β-4构造在β-2E构造的东北部，存在多套砂体叠置的问题不易落实，且面临着目标评价安排上钻的紧迫任务。β-4构造东、西两侧均靠岩性尖灭线封堵，南、北两侧靠断层封堵，所以面临的问题也是尖灭线和断层的匹配问题、圈闭储量规模问题、多套砂体叠置对圈闭有效性的影响的问题。通过使用叠前反演坐标转换得到的反演剖面，较好地判断了砂体尖灭点的位置，从而确定东侧和西侧尖灭线的位置及尖灭线与断层匹配关系，落实圈闭有效性和储量规模。用实际数据较好地支持和推动了β-4构造的目标再认识并推动目标顺利上钻。

4 结论和展望

4.1 结论

1)惠州地区中浅层岩性圈闭勘探潜力巨大，针对研究中存在的疑难问题，依托二次三维采集、处理的数据作为基础，通过叠前反演坐标转换的技术，多参数定量精细雕刻砂体，从而有效解决了单套砂体尖灭点不易落实对岩性圈闭有效性和圈闭规模的影响；多套砂体叠置对圈闭有效性地影响，并在β-3油田得到实钻井的验证。

2)叠前反演坐标转换技术针对惠州地区中浅层岩性圈闭的采集效果较为明显，方法和经验有一定的借鉴和参考价值，值得推广。

4.2 展望

叠前反演坐标转换的技术在惠州地区中浅层岩性圈闭勘探的实践过程中证明是可行的，但是否能有更广泛的适用范围还有待实践进一步的检验。

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Theapplicationofpre-stackinversioncoordinatetransformationtechnologytolithologicaltrapsevaluationofHuizhoudepression

LUO Wei, CHEN Zhaoming, WAN Qionghua, LI Zhaowei, YI Hao

(Shenzhen Branch of CNOOC Ltd.,Shenzhou 510240)

The exploration in Huizhou depression of the Pearl River Mouth Basin has reached a high level. As structural traps are almost drilled in the area, the study of lithological traps in the shallow and middle formation has gradually been the focus of the exploration. Three major conundrums encountered in the study of lithological traps: Firstly, whether the trap effectiveness of a single sand body could match the closed relationship between the stratigraphic overlap lines and the fault? Secondly, it is difficult to determine the trap size when the position of stratigraphic overlap lines is uncertainty. Thirdly, it is difficult to confirm the trap effectiveness when multiple sets of sand bodies are in serious superposition. Based on the twice 3D seismic exploration and processed data, problems encountered in the exploration of lithological traps in shallow and middle formations are successfully solved by applying the pre-stack inversion coordinate conversion technology. The proposed methods and techniques have been developed for oil field verification, and proven experience can be extended to applications.

Huizhou depression; lithological traps; pre-stack inversion; coordinate transformation

2016-10-25 改回日期： 2017-01-11

国家科技重大专项(2011ZX05025-003-002)

罗伟(1985-)，男，硕士，工程师，主要从事海洋地球物理勘探方面的研究工作，E-mail：luowei8@cnooc.com.cn。

1001-1749(2017)06-0825-09

P 631.4

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2017.06.16