0 引言
近年来，随着我国油气勘探开发进程的持续推进，勘探目标逐步进入隐蔽性（岩性）油气藏勘探阶段，薄层和非均质储层越来越受到油气勘探工作者的关注，尤其是随着水平井钻井技术的全面推广[1]，对薄储层预测技术提出了更高的要求。
目前，关于薄层识别与解释国内外学者进行了大量研究。总体上可分为两大类：一是基于地球物理属性的定性或半定量描述薄储层，如孙鲁平等[2]从三层双界面薄层模型出发推导了地震峰值频率与厚度的理论关系，建立了砂岩厚度解释量版用以预测薄储层；王晓辉等[3]、熊冉等[4]通过统计发现地震振幅属性参数与薄层厚度存在非线性关系，在此基础上利用神经网络算法预测薄层厚度；此外，地层切片[5]技术作为一种地震综合解释手段，也广泛运用于储层预测研究中，孙颖等[6]、倪长宽等[7]分别探讨了该方法的原理及应用条件，陈文浩等[8]利用井控地层切片控制下的多属性分析开展沉积相平面展布预测，郭晓龙等[9]利用多属性融合方法预测薄砂层，取得了良好的应用效果；二是以高分辨率地震资料处理及反演为主，地震资料的频率是决定薄层识别能力的关键[10]，通过高密度地震资料采集[11]与处理[12,13]提高地震资料成像精度，对于叠后地震资料，常用的方法有地质统计学反演[14,15]、储层相控模拟[16]、频谱分解[17]、分频波阻抗反演[18]等技术；另外，波形指示反演算法也在薄储层预测中取得较好的效果[19,20,21]，其算法思想源自于地质统计学，但区别在于样本井的筛选。传统地质统计学是基于空间变差函数，无法体现地质相变特征；波形指示反演则基于沉积学基本原理，充分利用地震波形的横向变化来反映储层空间的相变特征，更好地体现了相控思想，提高了储层反演精度和适用范围。
本文在充分吸收前人薄储层研究成果的基础上，结合塔北隆起玉东地区实际地质特征，联合地震属性分析与波形指示反演2种方法，开展地质相控约束下的薄储层预测研究。首先根据实钻井资料建立正演模型，通过分析砂层厚度对地震波形的影响，优选波谷宽度与振幅强度2种属性作为储层敏感参数，开展单井地震属性分类，平面上通过聚类分析划分平面地震相，结合验证井及区域沉积规律分析其砂体的平面展布特征，将其转化为沉积相；在此基础上开展相控约束下的高分辨率波形指示反演；最后根据反演结果及沉积相认识确定全区薄砂层纵横向展布规律。预测结果先后指导部署的11口井均获得高产工业油气流，实钻结果证实了储层预测的可靠性，明确了玉东地区白垩系巴西改组油气勘探潜力及方向。总结形成了一套适用于该区的相控约束下的波形反演薄储层预测方法，有效解决了超深横向变化复杂的砂体预测难题，对后期超深薄砂层油气藏的勘探与开发具有重要的指导作用。
1 区域地质背景
下白垩统整体为一套碎屑岩沉积体系[23,25]，包括卡普沙良群与巴什基奇克组。研究区内卡普沙良群自下而上包括亚格列木组、舒善河组、巴西改组，玉东地区巴西改组地层厚度不大，厚度主要分布在30~49.32 m之间，全区稳定分布，顶、底界分别与上部巴什基奇克组及下伏舒善河组整合接触。白垩系巴西改组沉积时，受区域构造运动影响形成了西低东高的古地理格局，控制了沉积相带的展布,在玉东—英买力地区湖泊发育，地势变缓，水体能量减弱，碎屑物质得以大量沉积，形成了辫状河三角洲—湖泊沉积体系。巴西改组主要发育辫状河三角洲前缘水下分流河道、河口坝和滨湖砂坝微相砂体，物源整体源于东部，向西南逐渐变薄直至尖灭。三角洲前缘砂体在垂向上表现为多期相互叠置，平面上表现为多期水下分流河道迁移叠置，从而形成巴西改组大范围分布的砂岩储集体。
根据岩性特征，巴西改组又可分为上、下2段：上段以厚层褐色泥岩为主，夹少量薄层粉砂岩；下段划分为2个砂层组，岩性以中—厚层状浅棕色细砂岩、粉砂岩为主，夹薄层褐灰色泥岩，测井曲线表现为自然伽马及自然电位曲线整体为钟形，局部为锯齿状，地层电阻率低，含油单砂体平均埋深超过5 000 m，厚约3~5 m，储层岩心分析孔隙度分布在16.11%~26.8%之间，平均值为22.4%；渗透率分布在（0.532~755）×10-3 μm2之间，平均值为251.81×10-3 μm2，具有中高孔中高渗的储层特征（图2）。
玉东地区位于塔北隆起高部位，整体处于库车坳陷油气向南运移的通道上[26]，白垩系巴西改组良好的储盖组合及充足的油源为岩性油藏的形成创造了有利条件。该区勘探实践证实，钻探失利的主要原因均为圈闭不落实所致，只要存在圈闭，均可形成油气藏，因此有效的薄砂层储层预测落实技术成为指导油气勘探开发的关键。
2 相控约束下的薄层砂体预测技术
2.1 地震资料预处理
地震是薄储层预测重要的基础资料，其品质直接影响预测结果的准确性。由于研究区目的层巴西改组埋深大（约5 000 m）、储层薄（平均厚度3 m）、地震主频30 Hz、有效频宽40 Hz，因此，常规地震资料难以有效区分巴西改组砂泥岩。
2.2 储层地震响应特征分析
结合玉东研究区实际地质情况，首先对已钻单井进行沉积体系分析，总结垂向上的砂体组合规律，建立正演模型，明确储层地震响应特征，为地震沉积相划分提供依据。
通过对YD7井区白垩系巴西改组已钻井电性及岩性特征分析，识别出巴西改组顶面和底面2个三级层序界面，顶底均为岩性岩相突变面。巴西改组整体表现为一个向上水体变深的正旋回，砂体厚度呈西薄东厚的特征，主要发育辫状河三角洲前缘水下分流河道、河口坝、滨湖砂坝微相砂体及滨浅湖泥岩沉积（图2）。通过对井分析，划分出4种储层组合类型：①类型Ⅰ：下段块状砂发育，上段薄层砂不发育，地震响应特征为强振幅，中等宽度波谷；②类型Ⅱ：下段块状砂内部发育隔层，同时上段薄层砂发育，地震反射表现为中强振幅，中—宽波谷；③类型Ⅲ：下段块状砂较薄，内部隔层发育，上段薄层砂不发育，地震响应特征为弱振幅，窄波谷；④类型Ⅳ：整个巴西改组砂岩不发育，地震反射特征为弱振幅，宽波谷。
采用长度为120 ms、主频为30 Hz（与地震主频一致）的理论雷克子波，完成了4类典型储层组合正演模拟。结果显示，不同砂岩组合模式的地震反射特征存在明显差异，块状砂发育，薄层砂不发育时，振幅最强，薄层砂发育时，振幅相对减弱；块状砂岩内部泥岩隔层发育时，振幅降低的同时波谷变宽，基于正演模拟结果，优选振幅强度与波谷宽度作为储层敏感属性（图4），其中波谷反射振幅强弱表现为：类型Ⅰ>类型Ⅱ>类型Ⅲ>类型Ⅳ；波谷宽度变化表现为：类型Ⅲ>类型Ⅱ>类型Ⅳ>类型Ⅰ，储层地震响应特征分析为地震沉积相划分提供依据。
2.3 地震相分析
综合分析上述4种储层正演结果，根据巴西改组砂岩地震反射结构、地震外部形态及波形的差异性，提取相关的地震敏感属性即波谷振幅以及波谷宽度，然后对2种属性进行聚类，可以划分出4种地震相，达到从平面上定性预测储层的目的（图5）。
第1类：红色分布区域，代表强振幅、窄波谷反射特征，主要分布于研究区东北部，岩性以褐灰色中—细砂岩为主，颗粒支撑、杂基含量极少，垂向上常形成若干个向上变细的正旋回，旋回底部发育含砾冲刷面，储层物性较好，解释为辫状河三角洲前缘水下分流河道砂岩，以YD710井为代表。
第2类：浅黄色分布区域，与第1类红色区域呈狭长带状交叉分布，代表中强振幅，中等宽度波谷反射特征，岩性主要为泥岩、粉砂质泥岩夹薄层粉砂岩；垂向上具有反旋回特征，可被解释为辫状河三角洲前缘河口砂坝及远砂坝微相，由于水下分流河道迁移频繁，河道间沉积物往往遭受侵蚀破坏，砂岩以透镜状的形式出现，储层物性较差，以玉东704井巴西改组2段II-2砂体为代表。
第3类：绿色分布区域，代表低振幅，中低等宽度波谷反射特征，主要发育于研究区中西部，平面上条带状发育于第1类与第2类之间，岩性以粉砂岩为主，夹薄层泥岩；垂向变化不明显，解释为为辫状河三角洲前缘水下分流间湾与前缘席状砂沉积，以玉东704井巴西改巴西改组2段II-1砂体为代表。
第4类：蓝色分布区域，代表中低振幅，宽波谷反射特征，主要分布于研究区西部，岩性由褐紫—棕褐色泥岩、粉砂质泥岩组成，局部含粉砂，测井曲线垂向形态呈平直的泥岩基线，解释为滨浅湖泥岩。物性较差，可作为侧向遮挡层，以玉东2-1井为代表。
2.4 相控约束下的波形指示反演
与常规反演方法类似，反演之前首先需要对测井数据进行处理，包括测井曲线去异常值、曲线标准化、岩性敏感曲线分析及曲线重构等过程，在此基础上制作合成记录建立时深关系，然后结合地震相、钻井岩相、沉积特征等建立地层格架，统计波形相似性确定波形的样本空间，确定有效样本数，开展波形约束下的地质统计学反演，最后得到高分辨率反演数据体。
目前研究区已钻井11口，测井曲线统计分析表明砂岩密度变化在2.22~2.52 g/cm3，平均2.32 g/ cm3，声波时差变化在220~300 μs/m，平均265 μs /m[图7(a)]；泥岩密度变化在2.3~2.59 g/cm3，平均2.46 g/cm3，声波时差变化在200~300 μs /m，平均230 μs /m[图7(b)]；计算波阻抗砂岩平均为8 800[(m/s)·(g/cm3)]左右，泥岩在10 500[(m/s)·(g/cm3)]左右，砂岩阻抗低于泥岩。从直方图分析来看，波阻抗对砂岩区分度为70%~75%，无法用现有的波阻抗曲线进行反演[图7(c)]；自然伽马曲线对于岩性的变化反应敏感，从直方图上可以看出，砂泥岩的GR值分异明显，砂岩平均GR值在62 API左右，泥岩GR值一般在100 API以上，区分度超过95%[图7(d)],通过伽马曲线和密度曲线交会分析发现，两者有很好的对应关系，因此利用伽马曲线对波阻抗曲线进行重构，重构的曲线既包含自然伽马曲线的特征又具有声波曲线的特征，能有效区分砂泥岩，提高了储层的识别能力。
3 储层发育规律及有利区带预测
3.1 储层发育规律
图8 过YD710—YD701—YD7—YD704—YD2井反演剖面Fig.8 Inversion profile through Wells YD710-YD701-YD7-YD704-YD2 |
表1 玉东地区巴西改组II段砂岩预测误差分析Table 1 Analysis of sandstone prediction error in the section II of Baxigai Formation in Yudong area |
| 井名 | II-1砂组 | II-2砂组 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 预测厚度/m | 井上厚度/m | 绝对误差/m | 相对误差/% | 预测厚度/m | 井上厚度/m | 绝对误差/m | 相对误差/% | |
| 平均 | 0.09 | 0.05 | ||||||
| YD1 | 5.00 | 4.60 | 0.40 | 0.09 | 7.50 | 7.80 | 0.30 | 0.04 |
| YD2 | 4.30 | 3.90 | 0.40 | 0.10 | 2.90 | 2.60 | 0.30 | 0.12 |
| YD2-1 | 3.40 | 3.60 | 0.20 | 0.06 | 5.60 | 6.00 | 0.40 | 0.07 |
| YD3 | 6.90 | 7.40 | 0.50 | 0.07 | 6.40 | 6.10 | 0.30 | 0.05 |
| YD7 | 6.00 | 5.00 | 1.00 | 0.20 | 5.10 | 5.00 | 0.10 | 0.02 |
| YD701 | 7.00 | 6.90 | 0.10 | 0.01 | 5.50 | 5.60 | 0.10 | 0.02 |
| YD702 | 3.40 | 4.00 | 0.60 | 0.15 | 7.90 | 7.70 | 0.20 | 0.03 |
| YD704H | 5.60 | 6.10 | 0.50 | 0.08 | 6.20 | 6.90 | 0.70 | 0.10 |
| YD710 | 5.30 | 5.00 | 0.30 | 0.06 | 7.50 | 7.70 | 0.20 | 0.03 |
从提取的砂岩厚度平面分布图上可以看出，巴西改组下段2套砂层组均呈现“东厚西薄”的现象，其中下段II-2砂体全区发育，且厚度变化小，一般在5~8 m，仅在YD5、YD8井区减薄至2 m左右，下段II-1砂体分布范围较底部砂岩分布范围向东有所偏移，厚度一般在3~6 m，在YD704井以及以北、以西一带厚度小于2 m，总体上巴西改组从II-2砂组到II-1砂组，是一个明显的退积沉积过程，三角洲沉积体系逐渐向东退积，与沉积相分析结果相吻合，细节上，如Ⅱ-1砂组地质分析中得出在YD704井发育分流间湾，在反演结果中也得到了很好的印证。整个薄砂层分支河道形态一直延伸至YD1井区，但分布范围有限，砂体厚度平面图（图9）显示预测结果符合巴西改组沉积规律。根据对白垩系巴西改组已钻井及薄储层预测结果分析，初步确定玉东7岩性圈闭面积为33.6 km2。
研究区地震资料主频为30 Hz，有效频宽10~55 Hz，理论分辨率仅为25 m左右，而本文反演成果数据体的分辨率可预测厚度2 m以上的储层，远高于地震分辨率，该方法的前提是地震相分析，首先从储层结构中可以看出，研究区储层结构模式具有较好的分异性，即组合样式相对较少，且内部泥岩隔夹层发育相对稳定，通过分析每种储层组合的地震响应特征具有明显的差异，因此可通过波形指示反演（模拟）的方法来大幅度提高预测精度。
3.2 有利区带预测
YD7区块目前已钻井11口，且全部为高产高效井，通过近3年的高效评价与开发，目前已建成16×104 t产能，其勘探开发实践证实塔北隆起西部白垩系巴西改组底部发育的上超不整合三角带是有利的油气聚集区带，超覆沉积的三角洲砂体与上覆广泛分布的滨浅湖泥岩可形成良好的储盖组合，相控约束下的波形指示反演是落实岩性圈闭的有效手段。
从目前钻井结果以及储层预测成果分析，YD7井区的主要勘探目标仍然是玉东7构造岩性圈闭，目的层为巴西改组下段II-2砂岩，新的钻井可部署在YD705井至YD710井一线，向东南方向持续展开评价，扩大岩性圈闭的勘探成果。此外，下段II-1砂体厚度图显示三角洲砂体向YD1古隆起方向同样也存在上超尖灭的现象，也可作为下一步的滚动勘探目标，有利勘探面积将达到120 km2。
4 结论
（1） 相控约束下的超深薄砂层储层预测技术能较好的利用地震相和沉积相的映射关系，综合地震资料及测井资料预测平面沉积相的展布，从而建立起具有宏观地质意义的相控模型用以约束反演过程中的模型的插值范围，反演结果具有明显的相控特征，分辨率高，能有效提高薄砂层储层预测精度。
（2） 该技术方法的关键首先在于总结不同砂岩的沉积相类型，通过单井岩性分析，建立尽可能贴近实际的正演模型，通过分析不同岩性组合的地震反射特征，优选储层敏感属性，建立单井沉积相及地震相的对应关系，用以预测平面地震相的展布规律；其次是选取合适的敏感参数（该区选取自然伽马）以及合理的反演手段（波形指示反演）进行反演预测。
（3） YD7井区巴西改组薄砂层的精细刻画说明，该技术方法不仅有效提高了储层预测的分辨率，同时对井吻合度较高，横纵向储层展布符合该区沉积旋回的规律性，为后续该区的滚动开发奠定了坚实的基础，从而有效解决了超深横向变化复杂的砂体预测难题，对后期超深薄砂层油气藏的勘探与开发具有重要的指导作用。
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