0 引言
目前，薄层砂体储层预测方法主要包括3个方向：①根据地震数据自身对薄层砂岩的地震时频响应特征，实现对薄层砂体的识别和预测，该方法依赖于高品质的地震资料，当地质情况比较复杂或地震资料质量较差时，对薄砂体的识别难度极大；②利用地震反演技术，通过测井信息补充地震资料在低频段和高频段的信息缺失，从而还原地下储层分布，该方法虽然提高了薄砂层的横向预测精度，却仍然受到实际地质条件和地震采样率的制约［6-10］；③通过正演模拟确定研究区储层的优势频率，并根据优势频率对原始地震数据体进行分频处理后定量识别储层砂体厚度。其中分频分析技术对储层的定量识别效果在海拉尔盆地得到了很好的验证［11-13］。因此，为解决海中凹陷薄层砂体刻画难题，本文在借鉴前人研究成果的基础上，采用地震正演模拟技术和分频分析技术相结合的方法，依据研究区内已钻井砂体统计结果，构建多组正演模型开展正演模拟以获得不同厚度砂体对应的优势主频，并在此基础之上，应用分频分析技术，开展涠洲组薄层砂体预测，精细刻画砂体的展布特征，以期为海中凹陷下一步油气藏勘探提供地球物理依据。
1 研究区概况
2 正演模拟技术应用
2.1 正演模型参数选择
2.2 正演模型建立
基于海中凹陷涠洲组钻井揭示的三角洲前缘砂体厚度特征，设计正演模拟单砂体模型。涠洲组砂体厚度（ΔZ）一般为10~20 m，砂岩平均速度为3 100 m/s，依据式（1） 计算涠洲组三角洲前缘砂岩储层的最小调谐频率为39~77 Hz。
f= v /（4×ΔZ）
模型（图4）定义在长5 000 m、宽700 m的范围内并设置为不可见地表。参考野外实际地震资料收集方式，正演模拟观测系统采用中间放炮，两边接收的方式，炮间距为60 m，检波距为30 m，每炮正演模拟地震记录从0.05 s开始记录，记录长度为0.55 s，采样间隔为2 ms。正演模拟参数的设置基本上满足了砂体储层识别特征，不同岩石物理参数下的判别与分析，正演模拟算法为射线追踪法，采样率设置为2 ms。
由于单砂体尖灭点在反演剖面识别较为清晰，但无法定量识别砂体厚度，故本文正演模拟共设置6套单砂体模型，具体参数如下：①单砂体长度为1 000 m，厚度为5 m；②单砂体长度为1 000 m，厚度为10 m；③单砂体长度为1 000 m，厚度为15 m；④单砂体长度为1 000 m，厚度为20 m；⑤单砂体长度为1 000 m，厚度为25 m；⑥单砂体长度为1 000 m，厚度为30 m（图4）。分别将6组模型在主频为30 Hz、40 Hz、50 Hz、60 Hz、70 Hz、80 Hz的情况下进行正演模拟。
含气砂岩正演模拟结果揭示三角洲前缘砂体储层的地震异常反射明显，有如下地震波长特征：①波谷同相轴为砂体的顶界面，波峰同相轴为砂体的底界面［图5（b）］；②随着砂体厚度的减薄，地震波振幅值逐渐减小，随着砂体由中间向两边地层歼灭，反射越弱，能量逐渐减弱，波所占道数逐渐减少［图5（e）］；③随着频率的提高，砂体的分辨率增强［图5（b），图5（f），图5（j）］；④对于5~15 m的薄层砂体，30 Hz的主频识别效果很差，分辨率较低且振幅能量较弱，难以识别出薄层砂体模型上平下凸的形态［图5（a）］，当频率增加到70 Hz时，对薄层砂体形态的刻画最为准确［图5（i）］；⑤对于15~25 m的中厚层砂体，主频在30 Hz时分辨率相对较低［图5（a）］，当主频增加到40 Hz时分辨率有明显的增强，对砂体形态的刻画比较准确［图5（b）］，但当频率增加到70 Hz时，开始出现第一组副波［图5（i）］；⑥对于25 m及以上的厚层砂体，30 Hz主频识别刻画效果较好［图5（a）］，当频率增加到60 Hz时出现第一套副波［图5（f）］，当频率增加到70 Hz时出现3套波谷夹2套波峰［图5（i）］。
3 分频技术应用及效果
3.1 分频处理的优势频率分析
传统的地震分辨率是指时间域内的地震储层分辨能力，分辨的极限厚度是λ/4（λ为波长），而频谱分析突破了传统地震分辨率的限制，在频率域内对储层进行分辨，每个薄储层产生的地震反射在频率域都有一个特定的优势频率与其对应［18］。
地震正演理论模型与时频正演理论模型对比图具有以下特点：①高频调谐能量反映的是薄层的调谐响应，而低频调谐能量反映的是厚层的调谐响应［图5（c），图5（d）］；②各单一频率的子波对不同厚度储层的调谐响应不同，不同厚度的砂岩对应着不同的优势频率［图5（g），图5（h）］；③对于5~10 m的薄层砂体，30 Hz以下的主频对砂体基本没有响应［图5（c）］，随着主频的提高对砂体的响应逐渐增强，同时随着主频的增加分辨率也越来越高，当主频大于60 Hz时，调谐响应最强［图5（h）］；④对于15~25 m的中厚层砂体，主频在30 Hz时已经出现调谐响应，但响应较弱［图5（c）］，当主频增加到40 Hz时对20 m的砂体响应较强［图5（d）］，当主频增加到50 Hz时对15 m厚的砂体响应更强［图5（g）］，但当主频逐渐增加至60 Hz时，调谐响应明显变弱［图5（h）］；⑤对于25 m及以上的厚层砂岩，30 Hz主频响应特征明显［图5（c）］，随着主频的增加，调谐响应明显减弱［图5（g）］。
因此经分频处理得到的单频三维地震资料，突出了不同厚度砂体对不同频率数据体的敏感响应，而原始地震数据体主频为25 Hz，仅对30 m左右的厚砂体有较好的识别效果，所以使用分频数据体对研究区砂体的精细刻画效果更好。
3.2 分频剖面识别效果对比
本文基于地震正演和时频分析结果，利用分频技术分别提取以30 Hz、50 Hz、70 Hz为主频的单频数据体，开展不同厚度砂体的储层识别。
图7 过A2井30 Hz单频剖面与原数据体识别效果对比Fig.7 Comparison of the recognition effect between the 30 Hz single frequency profile of Well A2 and the original data volume |
图8 过A1井50 Hz单频剖面与原数据体识别效果对比Fig.8 Comparison of the recognition effect between the 50 Hz single frequency profile of Well A1 and the original data volume |
4 实例
本文研究提取了弧长、平均瞬时频率、平均能量、平均强度、平均波峰、平均波谷、均方根振幅及最大振幅等共计10余种常用的地震属性，与岩性及地震相进行对比后，优选分析认为均方根振幅属性能够较好地与地震相的平面展布相耦合。均方根振幅属性是通过放大振幅异常区，来分析地层岩性相变、地层厚度变化、砂泥比变化。
同时建立砂体厚度与均方根振幅数值关系（图10），进一步证明均方根振幅与砂体厚度具有较好的正相关性。
对比单频数据体同一剖面可以看出，随着主频的增加，砂体逐渐变长变薄（图11）。以涠三段三角洲砂体为例，仅依靠地震体RMS数据可以大致识别不同厚度砂体展布范围，但难以精确刻画砂体边界，依据30 Hz分频数据体刻画的砂体展布范围最小，仅为5.39 km2；依据50 Hz分频数据体刻画的砂体展布范围较大，约为24.6 km2；依据70 Hz分频数据体刻画砂体展布范围最大，有30.9 km2（图12）。随着主频的增加砂体展布范围逐渐增大，连续性增强，同时薄砂范围包裹厚砂，符合三角洲前缘扇体展布规律。结合不同分频数据体刻画砂体展布范围可以定量预测该套砂体东北侧最厚，大约厚20 m以上，由东北部向西南部逐渐减薄，西南侧最薄处仅厚5~10 m。
图11 涠三段三角洲砂体分频数据体剖面Fig.11 Frequency division data section of the third member of Weizhou Formation delta sand body |
5 结论
（1）含气砂岩正演模拟及分频分析表明，研究区目的层砂体顶界面为波谷，底界面为波峰；随着砂体厚度的减小，地震波振幅逐渐减小，能量逐渐减弱；随着频率的提高，砂体的纵向分辨率逐渐增强。
（2）对比实际钻遇砂体在原始数据体和分频数据体同一剖面响应情况表明，30 Hz分频数据体对厚砂响应强烈；50 Hz分频数据体对中厚层砂岩识别效果明显优于原始地震数据体；70 Hz分频数据体对薄层砂岩响应最强烈。
（3）利用不同分频数据体对涠洲组涠三段三角洲前缘砂体进行精细刻画，结果对比RMS属性图可以看出砂体展布特征符合三角洲前缘扇体展布规律，识别效果较好。
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