（地球探测与信息技术专业论文）河流相沉积体地震响应分析.pdf

摘要 河流相储层是我国己发现油田主要的储层类型，也是我国油气最富集的储油层。 目前，这些油田多数都经过几十年注水开发，已进入高含水、特高含水开发阶段，导 致原本就非常复杂的地下储层发生变化，非均质性进一步增强，剩余油分布进一步复 杂化。河流相储层岩性纵向和横向变化大、连续性差。在不少地区，河道砂体属于典 型的薄层砂体。在地震剖面上，点状或短轴状分布的同相轴在空间追踪也比较困难。 在地震剖面和常规反演剖面上很难对砂体厚度及内部流体变化进行预测。因此对这类 砂体的分析比较困难，严重影响了对河流相油臧的认识，制约了探井成功率的提高及 丌发方案的设计。如何精细描述河流相储层的砂体分布和检测其含油性的变化就成为 勘探中的关键。 尽管国内外大批学者对河流相砂体内部建筑结构及层内非均质性进行大量的研 究，但主要是从地质学的角度进行研究的，结合油藏开发过程从开发地震学的角度研 究河道砂体沉积内幕及其对剩余油影响的较少。考虑到我国正在广泛开展二次或三次 高精度三维地震勘探，并且许多油田已经进行了注水开采。本文通过建立各种河流相 油臧地质模型，再进行油藏数值模拟得到油藏各开采阶段的岩石属性，然后进行岩石 物理参数转换将其转换为地震属性，最后利用地震正演模拟合成地震记录，实现了河 流相油臧开发及多次三维地震勘探的模拟。从模拟的结果中分析了各种河流相储层砂 体内部非均质性引起的地震响应异常以及油水替换引起的地震响应变化，从而对开发 中后期采集的高精度三维地震数据解释提供基础的参考，尤其是对此阶段地震反射特 征的认识提供基础依据。 关键词：河流相，地震正演模拟，油藏数值模拟，非均质性 s e i s m i cr e s p o n s ea n a l y s i so f f l u v i a ls e d i m e n t a r ys y s t e m w a n gh a o ( g e o p h y s i c a lp r o s p e c t i n ga n di n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y ) d i r e c t e db yp r o f h u a n gx u r ia n dp r o f l iz h e n c h u n a b s t r a c t f l u v i a lr e s e r v o i rd o m i n a t e sr e s e r v o i rt y p e so fo i l f i e l d si nc h i n aw i t hr i c h e s to i la n dg a s r e s o u r c e h o w e v e r , m o s to ft h e s eo i l f i e l d sa r ep r o d u c e dw i t hh i g hw a t e r - c u to re x t r a - h i g h w a t e r c u ta tp r e s e n tt i m e t h i sc o m p l i c a t e st h eh e t e r o g e n e i t yw h i c hi sh i g hb yi t s e l f a l s o ， t h er e m a i n i n go i ld i s t r i b u t i o nc a nb ef u r t h e rc o m p l i c a t e d f l u v i a lr e s e r v o i rh a sh i g hd e g r e e o fl i t h o l o g yv a r i a t i o ni nv e r t i c a la n dh o r i z o n t a l i t sc o n t i n u i t yi sp o o r i nm a n ya r e a s ， c h a n n e l sa r et y p i c a lt h i nl a y e ro fs a n d b o d i e s i ns e i s m i c p r o f i l e ，t h ep o i n t - l i k e o r s h o r t s h a p e de v e n t sa r ed i f f i c u l tt ot r a c ki ns p a c e i ti sd i f f i c u l tt op r e d i c tt h i c k n e s so f s a n d b o d i e sa n df l u i dc h a n g e si ns a n d b o d i e sf r o ms e i s m i cp r o f i l ea n dc o n v e n t i o n a l i n v e r s i o np r o f i l e t h e r e f o r e ，t h e s ep r o f i l e sb e c o m eh a r dt ou n d e r s t a n da n da n a l y z et h et y p e o fr e s e r v o i r , t oi m p r o v et h es u c c e s sr a t eo fd r i l l i n ga n dd e v e l o p m e n tp r o g r a md e s i g n i ti s c r i t i c a lf o rf l u v i a lr e s e r v o i re x p l o r a t i o nt oc h a r a c t e r i z et h es a n di n t e r n a l sa n di t sf l u v i a l v a r l a t l o n a l t h o u g hm a n ys t u d i e so ff l u v i a lr e s e r v o i ra r c h i t e c t u r ea n dt h eh e t e r o g e n e i t yo f i n t e r n a ll a y e rh a v eb e e nc o n d u c t e db yal a r g en u m b e ro fs c h o l a r si nd o m e s t i ca n da b r o a d ， m o s to ft h e mw e r ed o n ef r o mt h ep o i n to fv i e wo fg e o l o g y ，a n dt h ei n t e r n a ld e p o s i t i o no f f l u v i a ls a n d b o d ya n di t si m p a c to fr e m a i n i n go i ld i s t r i b u t i o nw e r es e l d o ms t u d i e df o r mt h e p o i n t o fv i e wo fe x p l o r a t i o ns e i s m o l o g yc o m b i n e dw i t ht h ep r o c e s so fr e s e r v o i r d e v e l o p m e n t t h es e c o n do rt h i r dh i g h - p r e c i s i o nt h r e e d i m e n s i o n a ls e i s m i cs u r v e yi nt h e p r o d u c i n gf i e l d si sb e i n ge x t e n s i v e l yc a r d e do u ti nc h i n a w a t e r f l o o dd e v e l o p m e n th a s b e e np e r f o r m e di nm a n yo i l f i e l d s t h i sw o r ki n t r o d u c e san e ws e i s m i cf o r w a r dm o d e l i n g a p p r o a c hf o rp r o d u c i n gf i e l d s f i r s t ，t h eg e o l o g i c a lm o d e l sf o rd i f f e r e n tf l u v i a lr e s e r v o i r s a r eb u i l t s e c o n d ，t h er o c kp r o p e r t i e so fd i f f e r e n te x p l o i t a t i o ns t a g e st h r o u g hr e s e r v o i r n u m e r i c a ls i m u l a t i o na r em o d e l e d t h i r d ，s e i s m i cp r o p e r t i e sa r es y n t h e s i z e du s i n gar o c k p h y s i c a lm o d e l f i n a l l y , s e i s m o g r a mi ss y n t h e s i z e db ys e i s m i cf o r w a r dm o d e l i n g t h e r e s e r v o i rs i m u l a t i o na n dt h es e c o n do rt h i r dt h r e e d i m e n s i o n a ls e i s m i ce x p l o r a t i o n m o d e l i n ga r er e a l i z e d t h ea b n o r m a ls e i s m i cr e s p o n s eo fi n h o m o g e n e i t ya n dt h es e i s m i c r e s p o n s ec h a n g e so fo i la n dw a t e rr e p l a c e m e n th a v eb e e na n a l y z e dt op r o v i d eab a s i c r e f e r e n c et ot h ei n t e r p r e t a t i o no fh i g h - - p r e c i s i o nt h r e e - - d i m e n s i o n a ls e i s m i cd a t aw h i c ha r e a c q u i r e di nt h em i d d l ea n dl a t e rf i e l dl i f e ，a n de s p e c i a l l yt op r o v i d eab a s i cr e f e r e n c et ot h e c o g n i t i o no fc h a r a c t e r i s t i c so fs e i s m i cr e f l e c t i o n k e yw o r d s ：f l u v i a lf a c i e s ，s e i s m i cf o r w a r dm o d e l i n g ，r e s e r v o i rn u m e r i c a ls i m u l a t i o n ， i n h o m o g e n e i t y 关于学位论文的独创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的 成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外， 本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油 大学( 华东) 或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签名：皿逸 日期：2 0 卵年月t 日 l 学位论文使用授权书 本人完全同意中国石油大学( 华东) 有权使用本学位论文( 包括但不限于其印 刷版和电子版) ，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门 ( 机构) 送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被 查阅、借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用 影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。 保密学位论文在解密后的使用授权同上。 学位论文作者签名：l 垂篷 指导教师签名：二幺叠 日期：山口7 年f 月厂日 日期：加7 年厂月f 日 中国石油大学( 华东) 硕j ：学位论文 第一章前言 河流相储层是我国已发现油田主要的储层类型，也是我国油气最富集的储油 层。我国东部各油田中，河流相储层在各类碎屑岩储油层中占有重要比例。据统计 ，河流相储层原油地质储量占我国已开发油田动用地质储量的4 6 2 ；全国水驱 油f f l 平均采收率为3 3 1 ，而河流相储层水驱平均采收率只有3 0 2 ，地质储量采 出程度为2 3 左右，大约仍有近四分之三的地质储量滞留在储层内。目前，这些油 田多数都经过几十年注水开发，已进入高含水、特高含水开发阶段，导致原本就非 常复杂的地下储层微观流场又被改造和破坏，油藏参数发生变化，非均质性进一步 增强，剩余油分布进一步复杂化。影响储层内部剩余油分布的因素很多，除开发因 素外，储层内部非均质性是主要因素。对河流相储层而言，储层内部非均质性主要 指层内不连续夹层的展布和纵横向渗透率的变化。 河流相储层岩性纵向和横向变化大、连续性差【2 】，仅仅靠井间对比和构造分析 很难准确地部署适当的勘探井位，特别是较窄的河道砂体，风险更大，必须寻找降 低风险的新方法。在不少地区，河道砂体属于典型的薄互层砂体，在地震响应上， 地震反射特征通常表现为一定层段内薄互层的复合反射，加上高频干扰，在地震剖 面和常规反演剖面很难对厚度变化进行预钡, t l t3 1 。点状或短轴状分布的剖面形态在空 间追踪也比较困难。因此对这类砂体的识别比较困难，严重影响了对河流相油藏成 藏规律的认识，制约了探井成功率的提高及开发方案的设计。如何精细描述河流相 储集层的平面分布和检测其含油性的变化就成为勘探中的关键。 在对河流相砂、泥岩薄互层储层预测技术研究中，常因地震资料的“假象”而 造成解释或预测结果的错误。因此，建立各种河流相沉积体三维地质模型，进行模 型f 演，研究和分析这些模型的地震反射特征，是砂、泥岩薄互层储层预测技术的 重要环节。通过模型f 演，可以f 确认识地震波在复杂地下介质中的传播特征，准 确地分析油气储集体所产生的反射地震波场特性，进而指导地震资料的处理解释， 可靠地识别油气圈闭。通过理论地震合成记录与实际的地震剖面的比较，可获得地 震资料解释的最佳方案，提高地震资料解释的可靠程度，减少普查勘探新矿床所需 的钻探成本。 为了利用三维地震资料进行油气藏特征的描述、表征，必须充分利用地震属性。 地震属性指的是由叠前或叠后地震数据，经过数学变换导出的有关地震波的几何形 第一章i ； 言 态、运动学特征、动力学特征和统计学特征，其中没有任何其它类型数据的介at 4 , 5 5 】。 这些地震属性错综复杂，经过分析处理以后在石油勘探与开发中具有非常重要的应 用价值。在众多的地震属性中，有的对储层环境的变化很敏感，有的可以准确的揭 示地下异常，而有的又与含油气性有一定的关系【6 】o 总之，地震属性技术可从地震 资料中提取隐藏其中的有用信息，提高地球物理学在石油t 业中的应用价值及其效 益。 在以往的勘探实践中，利用地震资料分析河道砂体已有一些成功的实例：1 9 9 2 年j t n o a h 等人成功地应用地震模型技术对曲流河点沙坝沉积体进行地震解释1 7 】； 19 9 4 年b a h a r d a g e 等人应用地震反射振幅切片解释河道砂体【8 】；1 9 9 6 年s w s m i t h 等人用a v o 属性的截距沿层切片、斜率沿层切片以及截距乘斜率沿层切片分析识别曲 流河沉积体系中的泥岩和砂岩【9 】；1 9 9 9 年杨凤丽等人用地震三瞬属性和综合多属性参 数的综合参数转换法实现河流相储层的横向预测和识别【1 0 1 ；2 0 0 3 年凌云等人用基本地 震属性解释了目的层经历了湖相一三角洲相一河流相一湖相的沉积过程】；2 0 0 5 年胡 光义等人利用地震分频处理技术预测河流相储层【l2 j ：2 0 0 6 年张建宁等人利用地震止演 模拟技术研究单一河道砂体地震响应特征，从而确定砂体主要地震相模式1 1 引。 河流相储层是常见的储层类型，尽管国内外大批学者对河流相单砂体内部建筑 结构及层内= f 均质性进行大量的研究，但主要是从地质学的角度进行研究的，结合 开发过程从开发地震学的角度研究河流相砂体沉积内幕及其对剩余油影响的较少。 考虑到我国正在广泛开展二次或三次高精度三维地震勘探，并且许多油田已经进行 了注水开采。本文根据河流相地层的地震反射特征，以石油地质学理论为基础，研 究不同沉积环境下河流相储集层特征，建立河流相储层油藏模型，进行油藏数值模 拟和地震正演模拟，分析储集层砂体及内部流体变化与地震响应的关系，为以后采 用一些地球物理方法对河流相沉积体的有利储集区域进行预测和描述提供了依据， 也希望能为二次或三次地震勘探提供新的思考视角。 2 中围石油大学( 华东) 硕l 学位论文 第二章河流相储层研究的发展历史 2 1 早期河流相储层研究的发展历史 上世纪7 0 年代以前，储层研究程度较低，油气勘探开发以构造油气藏为主体。 在油f 只丌发方面，随着油臧注水开发技术的发展，储层非均质性研究得到了重视， 人们越来越认识到储层非均质性特征是影响注水波及效益和油气采收率的重要因 素。斯仑贝谢公司在7 0 年代首先提出来的油藏描述即主要是针对储层非均质性而 进行研究的。另外，油气丌采过程中的油层伤害问题及储层敏感性研究也越来越受 到重视。 上世纪8 0 年代，储层研究进入了大的发展阶段。从区域储层研究来看，人们 依据层序地层学原理，应用地震、钻井、露头资料以及有关的沉积环境和岩相对等 时地层格架内的有利储集相带及生储盖组合进行综合解释，而且，各种储层横向预 测技术也应运而生，从而大大提高了区域储层研究的精度；同时，随着各种新的测 井技术的发展及其在地质学中的广泛应用，发展了测井地质学，人们充分应用测井 和岩心信息，对井内储层岩相、储层物性及储层裂缝进行系统的解释。另一方面， 储层成岩作用及次生孔隙带预测研究取得了进一步的发展，人们通过有机、无机相 互作用研究次生孔隙的形成机理，从而逐步发展了储层地球化学。另外，低渗透储 层和深部储层的研究同益受到重视，同时，非沉积储层的研究也取得了很大的进展。 在油田丌发方面，储层非均质性研究取得了很大的进展，在认识上也有了很大的飞 跃。人们从不同角度研究不同规模的储层非均质特征及其对油田二次、三次采油的 影响。储层表征( 包括储层建模) 在国内蓬勃开展。为了进行准确的油臧数值模拟、 优化开采方案及预测剩余油分布，储层地质学家的一项重要任务便是建立三维储层 地质模型。此时，地质统计学特别是随机模拟技术在储层建模中得到了广泛应用， 定量储层沉积学研究也开始发展起来了。另外，储层敏感性机理及敏感性评价也取 得了突破性进展。 人们对河流的研究比储层研究早多了，但人们对河流相储层的研究是伴随着储 层研究而发展起来的，在八十年代前是通过地层、沉积研究河流相储层，之后又发 展了露头研究，现在国内外都在致力于河流相储层的综合研究建立地质三维模型。 早在1 9 世纪人们已经讨论过河流“洪积物”，但其真j 下起步发展是在2 0 世纪 第一一章河流相储层研究的发肫历史 5 0 年代末6 0 年代初，因为只有那时才开始严格地应用现代沉积环境和沉积作用的 知识。河流沉积作用十分复杂，为了深入研究，1 9 7 7 年召开了有沉积地质学家、河 流上程学家和地貌学家参加的第一届幽际河流沉积学学术会议，此后每四年举行一 次。在世界科学家的共同努力下，河流沉积学得到了长足的发展，这时河流储层的 研究伴随着河流沉积学的研究而发展起米。 2 2 现代河流相砂体研究的特点 进入9 0 年代，随着油气勘探开发难度的不断增加，储层研究面临着新的挑战。 从世界油气勘探发展趋势来看，地表条件复杂的边际远景区、复杂的构造圈闭及地 层岩性圈闭成为油气勘探的重点地区和目标。另一方面，世界主要产油国的大多数 油田己进入高成熟开发期，老油区的新探明储量和未动用储量中，稠油、低渗透、 薄层及深层等所谓的“难开发储量”的比例增加，很多已开发油田正进入高含水期， 因此，进行精细的储层表征和剩余油分布预测以提高油田最终采收率是储层地质学 工作者的重要任务。为此，一方面需要进一步发展储层地质学理论，另一方面要求 进一步发展具预测功能的储层建模技术。 河流沉积学作为沉秋学的重要分支学科，近年米受到研究者的广泛关注。在一 些陆相油田较多的国家，对河流沉积砂体的研究非常重视，如在美国，已发现并已 开发的 u 流砂岩储层很多，包括辫状河道和曲流河点坝砂体。加拿大陆相油田中河 流砂岩储层的研究尤其引人注目，阿尔伯达的辫状河道砂岩储层和萨斯卡彻温省中 两部下白奎统的网状河道砂岩储层就是典型代表。中国是一个以陆相油气为主的重 要产油同，河流相储层原油地质储量占我国已开发油田动用地质储量的4 6 2 。己 深入研究的河流砂岩储层如：鄂尔多斯盆地延安组曲流河砂岩储层、松辽盆地泉头 组中的辫状河及曲流河砂岩储层、吐哈盆地中侏罗统辫状河砂岩、玉门老君庙油田 第三系间泉子组辫状河道砂岩、孤岛油田馆陶组河道储层等。在河流砂体精细小层 划分与捕述方而，我国以大庆油田为代表的研究水平处于世界领先水平。 最近几年随着汁算机技术的发展，河流相储层表征( 包括储层建模) 在国内外 蓬勃开展，为了进行准确的油减数值模拟、预测有利储层的分布、优化开采方案、 预测剩余油分布以及建立三维储层地质模犁。地震资料用于沉积相的研究近年来进 展较快，许多学者用地震相分析河流相储层。地震相是由特定地震反射参数所限定 的三维空间中的地震反射单元，它是特定沉积相或地质体的地震响应【】。地震相分 4 中国石油人学( 华东) 硕l 学位论义 析是根据地震资料解释岩相和沉积环境，在认识出地震相单元以后，确定出它们的 边界，绘制地震相图，并通过解释说明产生地震相内部的沉积层理、岩性和其他沉 积特征。其中地震波组的外部几何形态、内部反射结构、反射振幅、连续性、频率 等五项反射参数在地震相分析中是最为常用的参数。外部几何形态反映沉积背景、 沉积环境及物源，内部反射结构反映层理类型、沉积作用过程、侵蚀作用及古地理； 而连续性、振幅和频率则反映岩性特征，水动力条件和物源供给情况。 2 3 地震响应分析在河流相储层中的应用 储层地震预测与描述是开发地震研究工作的一部分，在不同的油田，不同的勘 探和开发阶段，面临不同的地下地质情况，不同的研究对象，所使用的储层地震预 测方法侧重点不同，研究深度也不同。自上世纪7 0 年代中期地震技术直接应用于 油田丌发以来，地震勘探大致经历三个阶斟1 5 】： 精细构造研究阶段：在复杂断块油f f j 的滚动勘探开发中，充分利用三维地震资 料密集、分辨率高、偏移归位准确等优点，精细解释构造，精细确定断点位置，正 确进行断层组合和断块划分。加强小断层、小幅度构造和圈闭的研究。在少量探井 控制的情况下，对构造特征、断层展布、含油高度等关键问题有准确认识。 以地震反演方法预测砂体阶段：随着油气勘探开发难度的加大，对于河流相储 层横向变化快及隐蔽性很强的岩性油藏，以发展和形成多种地震反演技术，研究储 层的分布、几何形态等特征。特别是测井约束地震反演技术，在河流相砂岩油藏的 滚动丌发中，不断完善砂体描述精度。利用反演剖面，把砂体的分布范围、埋深、 厚度、物性的横向变化描述出来。反演资料相对原始地震资料，分辨率有较大提高。 例如，测井约束地震反演技术在胜利油阳桩1 0 6 区块的滚动勘探开发中应用效果良 好，新建产能2 3 万吨。 分层次多技术组合精细描述阶段：随着油气勘探开发难度的不断加大，以及特 殊井型( 水平井、水平分支井、裸眼筛管井等) 的应用，都要求对储层的描述程度更 细致，可以分为多个层次，如宏观砂体的分布范围、单砂体几何形态、砂体厚度、 砂体内部岩性、物性横向变化、沉积微相解释等。地震储层预测技术除了己发展成 熟的各种地震反演技术之外，地震属性分析技术、神经网络波形分类技术、高分辨 率地震资料处理技术、多属性聚类分析技术、相干体技术、分频数据体解释技术、 三维可视化技术广泛应用，河流相储层进行精细描述的方法和配套技术组合逐渐成 第：章河流相储层研究的发肫历史 型。 南于受地震资料的分辨率和信噪比等诸多客观因素的限制，合理、j 下确地解释 小幅度构造、岩性圈闭等是很困难的，不可避免地存在多解性。为了降低多解性， 求得合理的地质解，一方面要结合钻测井资料进行层位标定和岩性对比，另一方面 还需要应用地震模型技术加以验证。地震模型技术架起了地质与地震之问相互沟通 的桥梁，完善地震资料地质解释的正、反演两个过程，在构造解释尤其在岩性解释 方面，为我们确定合理的解释方案提供了有力的依据 1 6 】。 j t n o a h ，g s h o f l a n d 和k r l e m k e 成功地应用地震模型技术对曲流河点沙 坝沉积体进行地震解释p j ，并指出：在某些情况下，曲流河点沙坝沉积体的地震振 幅响应是可以被探测到的；这种微弱的振幅响应使用传统的波形变面积显示方式很 难识别，而使用变密度彩色振幅显示方式通常能够有效的识别出这些微小的振幅变 化。张建宁、韩文功和阎昭岷等人从曲流河的沉积特点和演变规律出发，分析河流 相砂体边界展布规律，确定了单一河道边界的4 种识别标志并分别建立了地质模型， 利用地震止演模拟技术研究了4 种识别标志为边界条件的单一河道砂体地震响应特 征，确定了它们的主要地震相模式，提高了利用地震资料识别单一河道砂体的可靠 性 1 3 】。 地震属性的最大优势是可以将隐含在原始地震数据中某些信息凸现出来，因而 其提取、解释受剑地球物理工作者的广泛关注。在众多地震属性中，有些对特定的 油藏环境比较敏感，有些对不易检测的地下界面异常更有利，还有些可直接用于烃 类检测。最初，地震属性应用主要建立在振幅基础上，相应的解释技术有亮点技术、 a v o 技术、薄层厚度解释技术等。2 0 世纪9 0 年代中期以后，地震属性技术在许多 方面取得了引入注目的进展，其范围包括：从单道属性计算到多道窗口式属性提取， 直至三维属性体的牛成；应用也从简单的振幅异常检测到油藏随时问推移的流体运 动前缘：忾测。 应用地震属性进行储层预测，是基于以下理论基础【l7 j ： ( 1 ) 岩石物理学性质上的差异性是形成各种不同地震属性变化的基础。 ( 2 ) 相似性和可类比性的原理：不刚地震属性虽然反映地层的不同特性，但 1 i 同地震属性之间仍具有相似性、可类比性及在地质成因上的联系。 ( 3 ) 地质体信息的综合和分解理论：地震信号的绌节( 波形、振幅等) 与地 质特性有联系，也就是与岩性和孔隙间流体有关。储集层中由油气藏引起的异常都 6 中困石油人学( 华东) 硕i j 学位论文 很微弱，需要应用提取、变换、分解等手段，提取与预测目标相关的各种特征场。 通过提取含油气储层的各种地震参数并将其进行某种组合后，就可进行储层含 油气性预测。用地震资料研究储集层及含油气性问题的影响因素相当多，除了作为 内因的地震地质条件外，还有地震勘探资料的采集、处理技术的影响，也有研究方 法的影响。地震属性与地下地质目标之间并不存在一一对应的关系，而是一种“多 对多”的关系。在有效去除属性计算以及地震资料本身等因素引起的误差与干扰的 基础上，影响地震属性的主要因素是构造、地层、岩性及油气等各种因素的综合反 映。从岩石物理学的角度看，在储层参数和地震属性之间并不存在直接的解析关系， 而且影响储层参数的因素很多，其1 8 j 的关系也十分复杂，故不能用确定的函数表达 式进行描述【18 , 1 9 , 2 0 , 2 1 】。 b a h a r d a g e ，r a l e v e y 和vp e n d l c t o n 等人应用地震反射振幅切片解释河道 砂体【8 j 。相干地震解释技术能够较清晰地反映出河道及展布形态。刘刚应用多道、 大时窗相干体确定河道整体形态和走向，少道、小时窗描述细窄河道和其他微相， 沿层相干切片展示河道的整个变迁过程【2 2 1 。s w s m i t h ，l d a n a h e y 和r h i m a w a n 等人用a v o 属性的截距沿层切片、斜率沿层切片以及截距乘斜率沿层切片分析识 别曲流河沉积体系中的泥岩和砂岩【9 1 。杨凤丽、印兴耀和吴国忱利用地震三瞬属性 和综合多属性参数的综合参数转换法实现河流相储层的横向预测和识别，再结合利 用b p 神经网络技术进行储层有利富集带的判识和描述，最后对地震可分辨的钻井 已钻入的单砂体使用调谐振幅和神经网络两种方法来定量计算砂体厚度【l0 1 。张军 华，朱焕，高荣涛等人提出对归一化后的属性再进行和、差、积等运算得到复合属 性，或对地震属性再求一次其他的地震属性得到级联属性，通过复合属性和级联属 性识别河道砂体1 2 3 | 。 凌云研究组提出了将地震属性用于沉积环境解释方面的研究，其主要方法是：先 选择参考标准层，再提取参考标准层附近的地震属性进行沉积环境研究。这种方法可 以获得地震分辨率小于四分之一波长的沉积环境信息，可以用于沉积微相的解释和预 测，为寻找有利储集相带提供重要信息【1 1 1 。选择参考标志层的条件是：标志层在研 究区具有相同的沉积环境( 具有稳定的振幅、相位、频率和波形信息) ；参考标志 层和目的层间必须在同一个沉积旋回内，不能跨越不整合面，或处于正、负一个地震 波的周期之内。凌云研究组用这种方法解释了目的层的经历了湖相三角洲相一河流 相一湖相的沉积过程。 第：章河流相储层研究的发展历史 2 4 河流相储层研究的发展趋势及存在的问题 归纳起来，河流相储层研究进展有这几个特点： ( 1 ) 储层研究日益从宏观向微观方向发展，即不仅研究储层的几何形态及窄 间展布特征，而且要深入研究储层的微观孔隙结构、孔隙中粘土矿物及其对油气采 收牢的影响； ( 2 ) 储层描述与预测日益从定性向定量方向发展，近十几年来储层地质学的 重要发展动向就是通过储层沉积学、地质统计学、高分辨率地震技术和水平井技术， 定量捕述储层砂体及其各项参数的三维空间展布，建立定量的三维储层地质模型； ( 3 ) 储层研究从单学科向多学科综合研究方向发展。目前国内外储层评价研 究的显着特点是紧密围绕油气勘探开发的需要，发展多学科综合研究，即综合地震、 测井、试井和沉积地质学、数学地质学、计算机等各种技术手段多专业协同合作， 解决勘探开发的实际问题； ( 4 ) 高分辨率层序地层学的应用带来河流储层研究的新思路和新方法。 现阶段在勘探丌发前期河流相储层的研究所要解决的问题： ( 1 ) 开发早期砂体预测问题，在资料少的情况下定量的表征储层，三维储层 地质模型的建立，以便更精确的找到目的开发层； ( 2 ) 井间砂体对比、砂体连续性与连通性等非均质性问题： ( 3 ) 砂体非均质性与流体流动非均质性关系； ( 4 ) 不同尺度间储层描述、建模协同性问题。 经过长期的研究，河流相砂体储层研究已经取得了很大的成就，为我国东部油 田的“增储上产”措施的实施提供了有力的手段，取得了很好的效果。河流相储层 砂体的非均质性研究是近几年储层研究的热点，也是储层研究的一个难点，研究的 程度和精度都有待进一步提高，冈而需要新的研究技术和手段的出现。河流沉积学 的进步显然与油气勘探息息相关，现在人们已经开始在沉积学基础上分析河流沉积 复杂的、多级次的储层非均质性；同时，对河道砂体空间分布、连通性及相应的物 性变化，用计算机进行模拟。这些方面的进展都将有力推动我们对河流相储层的认 识和利用。 中同石油大学( 华东) 硕 学位论文 第三章河流和河道砂体形态及其地震反射特征 3 1 河流分类及其主要特征 不同的河流类型所形成的河道砂岩体有着不同的形态。因此，弄清河道砂岩体 的形态对于判断河流类型及解决相关问题卜分重要。b r r u s t ( 1 9 7 8 年) 提出了一 个应用河道分叉参数和弯曲度对河流进行分类的方案2 4 1 。这一分类方案得到了普遍 认可，目自仃它仍是比较流行，并应用最多的河流分类方案。这个方案将河流分成顺 直河、曲流河、辫状河以及网状河四类( 见图3 1 ) 。各种河流的主要特征如下【2 5 】： 檬曩 ( b ) d ) 图3 - 1 河流体系的分类 ( a ) 顺直河( b ) 曲流河( c ) 辫状河( d ) 网状河 f i 9 3 - 1d i f f e r e n tr i v e rt y p e s ( a ) s t r a i g h tr i v e r ( b ) m e a n d e r i n gr i v e r ( c ) b r a i d e dr i v e r ( d ) a n a s t o m o s i gr i v e r ( 1 ) 顺直河 顺直河弯度小，弯度指数 1 5 ，河道较稳定，宽深比低， 一般 4 0 。侧向侵蚀和加积作用使河床向凹岸迁移。凸岸形成点砂坝。由于河道极 第三章河流和河道砂体形态及其地震反射特征 度弯曲，常发生河道截弯取直作用。曲流河河道坡度较缓，流量稳定，沉积物较细， 一般为泥、砂沉积。因河道较为固定，其侧向迁移速度较慢，故泛滥平原和点砂坝 较为发育。曲流河主要分布于河流的中下游地区。现代世界上一些著名大河的中下 游，如密西西比河和长江，都具有曲流? u 的特征。 ( 3 ) 辫状河 辫状河多发育在山区或河流上游河段及冲积扇上。多河道、多分叉和汇聚构成 辫状。河道宽而浅，弯度小，其宽深t g 4 0 ，弯度指数 1 5 ，河道砂坝( 心滩) 发育。 河道坡降大，河道不固定，迁移迅速，故又称为“游荡性河”。由于河道经常改道， 河道砂坝位置不固定，故天然堤和河漫滩不发育。 ( 4 ) 网状河 网状河具有弯曲的多河道特征，河道窄而深，顺流向下呈网结状。河道沉积厚 度与河道宽度成比例。河道被半永久性的冲积岛和泛滥平原或湿地所分开，故有人 称之为限制型河道。冲积岛和泛滥平原主要由细粒物质和泥炭组成，其位置和大小 较稳定，与较窄的河道相比，占据了约6 0 9 0 的地区。网状河多发育在河流的 中、下游地区。 3 2 砂体形态及连续性 河流相砂岩体可以表现为一条古河道的沉积，也可以包含若干条河道一条叠置 条的全部沉积作用，从而形成砂岩复合体。根据河流相砂岩体主体的宽( w ) 与 厚( h ) 之比，可以把河流相砂岩体分为带状砂岩体( w ：h 1 5 ) 。带状砂岩体代表顺直到微弯曲的挖掘性河流的沉积，而席状砂岩体为 河流侧向迁移或席状泛滥的产物。辫状河沉积体系就往往会形成席状砂岩体。 带状砂岩体可划分为单体和复体。单体或单层带状砂岩体内部没有冲刷面，而 复合带状砂岩体具有多层的几何特征，带状砂岩体都具有一组延伸明显的翼( 如图 3 1 中单一带状砂岩体和复合带状砂岩体) 其砂岩体内部具有冲刷而，但整个河道 允填紧密遵循河道形态。席状砂岩体也可以划分为两种，即单一席状砂岩体和复合 席状砂岩体( 如图3 2 中单一席状砂岩体和复合席状砂岩体) 。复合席状砂岩体往往 是由2 个或2 个以上的席状体相互叠置而成，内部具有冲刷面。上述的席状砂岩体 和带状砂岩体在某些地震剖面上是能够区分开的，这是在地震剖面的解释工作中应 注意的问题。 l o 中嗣o 人学( 华东) 硕j _ 学位论立 l l i 一j 04 06 08 0 m 1 0 01 5 02 0 02 5 0 3 0 0 m + 庸状砂告体 复合席状砂岩体 图3 _ 2 河道砂体几何撂杏 f i 9 3 - 2d i f f e r e n t g m e t r y o f c h a n n e ls a n d s t o n e b o d i e s 曲流河沉积以点坝砂体为主，点坝砂分布于每个河曲段的凸岸一侧，通过其它 伴生砂体，特别是废弃河道砂，把一个曲流带内的点坝砂连接在一起，可以视为一 个连通体。曲河流砂体总是以条带状几何形态分靠，从开发角度研究其连续性，主 要是描测向的连续性。曲流带砂体的侧向连续性决定于河流规模( 主要是河宽) 和 弯曲度。河宽与弯曲度愈大，侧向连续性愈好。然而一个曲流带的宽度有一定的限 度，般不易超过河宽的1 5 2 0 倍，因此一个曲流带单元的砂体宽厚比不易超过 2 0 0 。单个砂体为弯曲的条带状，曲流带复合砂体为平板状。其砂体横向连续范围 较宽，连续性较好。砂体厚度一般是几米到十几米。 辫状河流以河道宽而浅为特征，在一个河道断面上可以出现多个心滩坝，而河 道废舁克填也以砂为主，因此一个时间单元砂体的几何形态即反映了占河流规模， 河流宽度决定r 单元砂体的侧向连续性。然而，辫状河流岸质松，砂质沉积为主， 股h 有侧向摆动十分迅速频繁的规律。辫状河砂体在一定的冲积平原范围内，多 个时叫单元的砂体侧向连接的机率很高。在平面上单个砂体为低弯度条带状，河道 第三章河流和河道砂体形念及其地震反射特征 带砂体为板状或宽条带状；在剖面上单砂体和河道带砂体为透镜状。其砂体横向连 续范围宽，连续性好。砂体厚度一般为几米到几十米。 i ) ( ) 9 状河砂体是河道内的填积物，而心滩湿地部分( 江心洲) 基本彳i 沉积砂，决 口扇和天然堤只是少量席状砂沉积，因此作为储层砂体，其几何形态严格受控于河 道地貌形态，呈现很窄、宽厚比很小、互相成网状交织的条带状砂体。在平面上砂 体呈窄条带状，交织、扭结成网状；在剖面上为直立或倾斜的窄而厚的墙状，相互 分隔远离。砂体横向连续范围很窄，连续性差。砂体厚度一般为十几米到几十米。 3 3 河道砂体垂向叠置方式 按照河道砂体的储集形态划分，河流相储层中包括辫状河砂体、曲流河道砂体、 高弯度分流河道砂体、低弯度分流河道砂体等砂体类型。不同砂体的分布规模、物 性特征不同，且具有不同的非均质性。按照河道砂体的沉积特征和垂向叠置形式， 于必河将河道砂体划分为多边式、单边式、多层式和孤立式( 如图3 3 所示) 。 多边式：由i i | 道分义与迁移形成肇边式：河道髀向迁移形成 多层式：河道摆动与合并形成孤立式：河流泛滥勺河道分义形成 图3 - 3 河道砂岩体叠置方式 f i 9 3 3 d i f f e r e n tf o r m so fs a n d s t o n eb o d i e so v e r l a y 3 4 河流相储层地震反射特征 当地震资料的频率能够分辨河道沉积的情况下，在垂直于河道走向的地震剖面 上，河道砂体通常表现为透镜状；而在地震垂向分辨率不够的情况下，根据薄层地 震反射振幅调谐的原理，此时薄层地震反射还可表现为横向振幅能量的差异性。由 于每一种沉积微相所对应的地质体都有其各自的特点，特别在横向上展布的几何形 态更是如此，因此在平面上可根据地质体的长宽比和几何形态判断沉积体类型。河 中国石油大学( 华东) 硕l 学位论文 道砂体具有最大的长宽比和独特的几何形态，因此在平面上研究河道沉积要比在剖 面上相对容易。 河流相地层在地震剖面上总体呈现出高振幅、断续、平行或亚平行密集状的反 射结构特点。单同相轴波形稳定、延伸距离不长，剖面整体反射同相轴具有平行延 伸的趋势。结合河流沉积体的地质背景分析，同相轴的分布反映了河流沉积的事件 性地质堆积过程，其变化分别表示了河道砂体、废弃河道、决口扇以及河道问泥质 沉积等的不同及空间变化。这是对河道单砂体可能进行描述的基础。同相轴延伸的 趋势和垂向的组合关系则代表了区域性地层叠置关系，反映了沉积等时面的变化规 律，是标志层构造图编制和地层对比研究的重要依据，在单一岩性发育层段( 厚层 泥岩段或者厚层砂岩段) 则以弱反射或空白反射为特征。总之，在河流沉积体系发 育的地区，地震剖面上的反射轴反映了河流沉积局部的事件性以及该体系在区域上 的等时性，这是河流相地层地震反射的主要特刎2 6 】。 古河道砂岩体由于规模小、埋藏深，过去主要依靠对钻井和测井的资料的分析 来确定。随着地震勘探技术水平的发展，我国东部各油田陆续用地震方法发现一些 河道砂岩沉积体。目前，河道砂岩体地震勘探主要是通过横切河道的地震剖面上河 道砂岩体的反射形态、反射结构及振幅变化来判断的。同时，当通过钻井资料发现 古河道沉积时，可以用人工合成地震记录在地震剖面追踪古河道延伸方向，圈出古 河道分御范围，并确定其形态。一般来讲，在横切河道的地震剖面，古河道沉积反 映为单透镜状体，其顶面平直，底面下凹；河床两侧一般不对称，一边陡，一边缓。 由于河道内部充填沉积物成份比较单一，很难形成明显的波阻抗界面，所以河道内 部反射一般是不连续的、零星的或空白的反射。 第四审河流相油藏地震l 卜演方法 第四章河流相油藏地震正演方法 河流相沉积体岩性纵向和横向变化大、连续性差。在不少地区，河道砂体属丁二 典型的薄层砂体，在地震响应上，地震反射特征通常表现为一定层段内薄层的复合 反射，加上高频干扰，在地震剖面和常规反演剖面很难进行预测。点状或短轴状分 布的剖面形态在窄间追踪也比较困难。因此对这类砂体的识别比较困难，严重影响 了对河流相油藏成藏规律的认识，制约了探井成功率的提高及开发方案的设计。因 此，建立河流相沉积体三维地质模型，在此基