¹新疆油田公司石西作业区，新疆 克拉玛依

²北京兆峰石油技术发展有限公司，北京

收稿日期：2021年7月19日；录用日期：2021年9月15日；发布日期：2021年9月26日

摘要

准噶尔盆地腹部石南地区侏罗系头屯河组(J₂t)与三工河组(J₁s)薄砂层是主要油气高产层系之一，但目前地震资料难以刻画岩性圈闭，为此，应用基于地质目标分时分频迭代处理解释一体化技术，针对石南地区薄砂体储层特征建立处理和解释之间相互渗透、迭代递进的研究模式，开展岩性圈闭预测和目标评价工作。首次准确识别了准噶尔盆地腹部J₂t砂体尖灭线，验证了“古隆控砂”成藏模式；发现了一系列构造岩性圈闭，新部署实施的石603井J₂t获日产34.9 t高产油流，新增探明储量301.22 × 10⁴ t；新部署实施的石607井J₁s₂¹获日产5.67 × 10⁴ m³高产工业气流，预测天然气地质储量30.97 × 10⁸ m³，为准噶尔盆地腹部侏罗系下一步滚动勘探开发开拓了新领域。

关键词

准噶尔盆地，分时分频目标处理，薄砂体，储层预测

A Study on Identification Method of Jurassic Thin Sand Formation in Shinan Area of Dzungar Basin

Yi Wang¹, Xiang Li¹, Pu Wei¹, Junfei Li¹, Baoqiang Ji¹, Chenglong Chen²

¹Shixi Operation District, Xinjiang Oilfield Company, Karamay Xinjiang

²Beijing Zhaofeng Petroleum Technology Development Co., Ltd., Beijing

Received: Jul. 19^th, 2021; accepted: Sep. 15^th, 2021; published: Sep. 26^th, 2021

ABSTRACT

The thin sandstones from Toutunhe Formation (J₂t) and Sangonghe Formation (J₁s) of Jurassic in the Shinan area of the central Dzungar Basin are one of the main oil-gas producing strata. However, at present, it is difficult to characterize lithologic traps with seismic data. Based on the integration technology of time-division and frequency-iteration processing and interpretation of geological objects, a research model of mutual infiltration and iterative progression between processing and interpretation of thin sandstone reservoir in the Shinan area was established, and lithologic trap prediction and target evaluation were carried out. The pink-out line of the sand body of Toutunhe Formation (J₂t) in the central Dzungar Basin was accurately identified for the first time, and the accumulation model of “Paleo uplift sand control” was verified. In addition, a series of structural lithologic traps were found. The newly deployed J₂t of well SHI603 has 34.9 t/d high-yield oil flow and 301.22 × 10⁴ t new proved reserves. The newly deployed well J₁s₂¹ of well SHI 607 has a daily production of 5.67 × 10⁴ m³ high-yield industrial gas flow, and the predicted geological reserves of natural gas are 30.97 × 10⁸ m³, which opened up a new field for further rolling exploration and development of Jurassic in the Dzungar Basin.

Keywords:Dzungar Basin, Time Division and Frequency Division Target Processing, Thin Sand Body, Reservoir Prediction

Copyright © 2021 by author(s), Yangtze University and Hans Publishers Inc.

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1. 引言

随着准噶尔盆地腹部勘探程度的提高，勘探对象也从简单日渐复杂化，钻探目标类型由构造圈闭转向隐蔽性圈闭。石南油田位于准噶尔盆地陆梁隆起西南部的基东鼻凸，为向南西倾伏的鼻状凸起，北抵三个泉凸起，南西倾伏端与达巴松凸起相连伸入生烃区凹陷。石南地区侏罗系头屯河组J₂t₂砂体沿基东鼻凸呈环带状分布，油藏宏观上受尖灭线控制，通过区域综合地质研究分析认为海西期形成的基东鼻凸雏形在燕山期持续隆升，控制了中生界地层沉积展布特征。J₂t₂砂体沿低凸带呈环状分布，围绕低凸带寻找岩性圈闭目标是该区滚动勘探最现实的方向。但前期地震资料以解释构造为主，同相轴连续性好，但保幅保真度较差，利用原资料难以准确刻画岩性圈闭。为此，应用基于地质目标的分时分频处理、解释一体化技术，针对石南地区侏罗系头屯河组储层特征建立处理和解释之间相互渗透、迭代递进的研究模式，系统梳理处理与解释相结合的关键控制点。通过处理解释一体化工作，使地震资料分辨率、保真度大幅提高，有助于岩性圈闭预测和目标评价工作。

2. 薄砂体处理解释研究思路

为了准确刻画砂体尖灭线及识别岩性圈闭，提出了该区地震资料针对薄砂体目标处理解释工作流程。工作流程的基础是分析石南地区地质目标和确定目标处理解释一体化的关键控制点 [1] [2]，指导思想是以明确地质任务为中心，参数选择以完成地质任务为目标，重要参数确定、中间处理结果分析由解释人员参与，解释人员通过对主要目的层构造及砂体目标进行解释和属性分析，判断构造及砂体波组反射的合理性，检查处理成果的质量，确定处理的最佳流程和参数，实时进行处理成果跟踪和动态调整。针对波组之间接触关系不合适、断点清晰度低等问题，处理和解释人员联合分析高低频速度是否真实，偏移归位是否正确，有效指导地震资料处理和建立速度模型，促进资料的进一步改进，提高处理成果的可解释性(图1)。

图1. 地震处理解释工作流程

2.1. 构造演化明确低凸带对砂体的控制作用

通过断裂直方图确定断裂活动时间点，利用构造演化的方法明确低凸带对砂体沉积的控制作用(图2)。从地层厚度变化(图3)及地震剖面上断距统计确定时间节点(图4)，石炭系形成基东鼻凸雏形后，地层填平补齐，八道湾组、三工河组、西山窑组地层厚度相对稳定，直到西山窑组末期燕山运动，基东鼻凸才开始继续持续隆升，控制头屯河组砂体沉积，形成砂体尖灭。

图2. 石南6井北断距直方图

图3. 过基东鼻凸沿侏罗系头屯河组砂岩顶界拉平连井地层对比图

2.2. 建立岩性圈闭成因模式缩小锁定目标区

建立基东鼻凸头屯河组岩性圈闭成因模式，明确成藏规律，圈定有利目标区。

基东鼻凸在侏罗系末期燕山运动中是一个持续隆升并控制沉积的低凸带，对水流起到分隔、阻挡和限制作用，影响着水系的延伸和分布，控制沉积体系的分布，特别是对砂体的展布具有重要控制作用（遮挡分割、阻流改道），形成两翼的岩性体，后期与现今构造耦合形成构造岩性圈闭(图5)。砂体尖灭线在平面上控制了油藏分布范围，准确刻画砂体尖灭线是寻找可靠岩性油藏的核心。

图4. 过基东鼻凸地震地质综合解释剖面图

图5. 凸起带岩性圈闭地质模式图

2.3. 利用正演模拟明确的处理预期效果

通过研究区及周边钻井证实头屯河组具有典型的泥包砂结构，头屯河组二段(J₂t₂)为主要含油层段，其上下被垮塌性泥岩包裹。提取已钻井速度密度资料进行正演模拟，在正演剖面上头屯河组二段顶界面位于波峰，对应砂岩段与上覆泥岩段分界面，波峰振幅强弱变化与砂体厚薄变化一致，砂体尖灭对应反射尖灭。证实提高资料的分辨率与保真度后，有利于增强对头屯河组薄砂体的识别能力。

2.4. 利用分时分频目标处理提高分辨率和保真度

针对侏罗系上部J₂t₂薄储层存在的砂体薄，横向变化快，不整合影响，薄砂层地震成像、保真难等问题，主在采用中高频分频目标处理技术，解决薄砂体高频成像及保真保幅问题；而针对侏罗系下部J₁s煤下地层，由于地震信号受煤层屏蔽及煤层层间多次波干扰影响，致使J₁s薄砂层成像及保幅困难，除了解决高频成像问题外，还需解决煤层层间多次压制及保幅处理。另外，针对不同厚度的薄砂层，其成像需要的优势频段不一样，在不同频段有效信号与干扰波发育不一，需针对不同目的层不同优势频段开展分时分频目标处理。

2.4.1. 分时分频处理方法原理

分时分频处理是根据各主要目标层段有效信号波组特征、频率组份及噪声特征，对处理的各主要环节、各主要处理参数进行分时、分频选取，再将分时、分频处理结果进行叠加处理。这样能以精细的处理参数完成不同储层段的目标处理任务。

根据地震勘探理论，地震记录逼真的数学模型可用下式表示

$\text{S}\left(\text{t},\text{x}\right)=\left[\text{R}\left(\text{t}\right)\ast {\text{T}}_{\text{1}}\left(\text{t},\text{r}\right)\ast \text{M}\left(\text{t},\text{x}\right)\right]\cdot \text{SL}\left(\text{t}\right)\ast {\text{T}}_{\text{2}}\left(\text{t},\text{r}\right)\ast {\text{R}}_{\text{1}}\left(\text{t},\text{x}\right)\ast \text{W}\left(\text{t}\right)+\text{N}\left(\text{t}\right)$ [3]

式中，S(t, x)是偏移距为x处的地震道；R(t)为反射系数序列；T₁(t, r)为时变透射和多次波效应；M(t, x)为与偏移距有关的动校正；SL(t)为扩散损失和球面扩散效应；T₂(t, r)为时变吸收效应或非弹性衰减效应；R₁(t, x)为与偏移距有关的浅层混响和记录系统效应；W (t)为震源子波；N(t)为各种噪音。

地震资料处理的目的是消除地震记录中存在的上述各种因素的影响，获得有效的地震反射。影响子渡能量衰减较大的因素是球面扩散效应SL(t)和时变吸收效应T₂(t, r)。对于SL(t)有补偿式

$\beta =20\text{Lgt}$ [3]

可见β是时变的，其单位为dB。对于T₂(t, r)，有子波振幅衰减式

$\begin{array}{l}\text{A}\left(\text{t}\right)=\text{A}0\times \text{1}{0}^{-\text{8}.\text{69}}{}^{\pi \text{ft2Q}}\\ \approx \text{A}0\times \text{1}{0}^{-\text{1}.\text{3ftQ}}\end{array}$ [3]

由此可见，振幅A(t)与时间t和频率f有关。不同的频率、不同的时间均有相应的振幅衰减。同时，地震子波W(t)和反射系数R(t)都是时变的。动校正速度在不同的时、频段内均有差异 [4]。实际资料中，不同频段和不同时段的反射信号波形并不一致，能量、相位关系、噪音特征等均有差异。在不同频段内求取的处理参数，如动校正、速度与剩余静校正量等均有差异，而动、静校正误差实际上起到高截频作用。因此，要得到真正的高分辨率、高保真、高信噪比剖面，分时分频处理是较理想的方法。

2.4.2. 分时分频处理预期效果

由于地震波地下传播的复杂性、地震波传播速度难以求准(各向异性)以及偏移方法局限等原因，叠前时间偏移和叠前深度偏移所得到的CRP道集在同一反射点的反射同相轴难以同向叠加，目前现有的地震处理技术未能较好解决上述问题。本处理方法通过利用辨识相关分析技术能够准确合理求取同相轴时差，进而对CRP道集进行校正。该方法主要可以达到以下三方面效果：

校正后CRP道集叠加结果断层更清晰，有利于小断层以及裂缝分析检测；

校正后CRP道集叠加剖面噪声进一步被压制，信噪比提高，弱薄层成像加强；

校正后CRP道集能更好满足AVO分析和叠前反演的数据要求。

此方法可运用于处理的各个环节，对资料处理均有明显改善，其实现流程为(图6)。

3. 处理效果分析及岩性圈闭识别

应用分时分频处理技术后，与以往资料相比，资料品质取得了明显提高(图7)。静校正问题得到较好解决，中浅层信噪比提高明显；保护低频、拓展高频，目的层主频达到42 Hz，频宽6~80 Hz，信噪比高。经保真保幅处理后，主要目的层波组特征清楚，波组特征与合成记录标定吻合较好，重新处理剖面上主要含油层段头屯河组二段(J₂t₂)砂体形态及尖灭线特征清楚，能满足目的层10 m左右的储层反演识别要求。新资料偏移归位准确，侏罗系、白垩系不整合面接触关系清楚，断裂特征清晰，为岩性圈闭、构造岩性复合圈闭识别和目标评价提供了有效的基础资料。

从实际地震剖面上看井震吻合程度高，目的层地震响应特征能反映砂体厚度变化，能有效预测岩性边界(图8)。

图6. 分时分频处理技术原理流程图

图7. 不同阶段地震资料处理成果剖面

图8. 过JD3120-SN2105-基008-SM2163-石111井震对比剖面图

以此为基础，为进一步准确预测侏罗系头屯河组砂体边界，采用地震波形反演方法进行了储层预测 [5] [6]。通过岩石物理分析，可知自然伽马曲线能较为清楚地识别头屯河组泥岩和砂岩，同时纵波阻抗也能很好地区分泥岩和砂岩，储层的波阻抗门槛值为10,600 g/cm³∙m/s (图9)，采用纵波阻抗来预测砂体的分布，刻画砂体尖灭线。

图9. 基008井区侏罗系头屯河组J₂t₂储层波阻抗与自然伽马交会图

通过波阻抗反演，准确刻画了砂体尖灭线，头屯河组砂体沿着基东鼻凸带周缘广泛发育，砂体横向连续性较好，低凸带上砂体不发育。预测出的储层分布规律和本区钻井揭示的地质特征吻合较好(图10)。沿南西–北东方向，砂体向北东方向减薄尖灭。如过SN2032-SND2909的剖面(图11)，砂体在SND2909井上减薄尖灭。从北西–南东方向，即从基008井扩边区到主体区，砂体较稳定分布。

图10. 基008井区侏罗系头屯河组J₂t₂砂体波阻抗属性平面图

图11. 过SN2032-SN2055-SND2909井侏罗系头屯河组反演剖图

在综合研究基础上发现一构造岩性圈闭，部署实施评价井3口(石603、石618、石620)均获得高产工业油气流，从而发现了石603井区头屯河组油藏，新增探明石油地质储量301.22 × 10⁴ t，新建产能7.2万吨(图12)。

4. 技术推广应用

2018年依托新采集的石204井区三维，对侏罗系三工河组薄砂体开展目标处理(图13)，取得较好的效果。针对侏罗系三工河组J₁s₂¹薄砂体作为主要目的层，利用该套技术开展资料处理解释攻关研究。发现石604井区三工河组J₁s₂¹识别岩性圈闭面积32.6 km²，部署实施的石607井获日产5.67 × 10⁴ m³高产工业气流，预计天然气地质储量30.97亿方(图14)。

5. 结论

本文通过以地质需求为导向，强化目标驱动，以分时分频处理技术为基础，针对薄砂体隐蔽油气藏，开展渐近式保幅高分辨率目标处理及波形反演储层预测，较好地解决了薄砂体隐蔽油气藏的精细刻画研究，本文得到以下两点认识：

1) 在精细分析地质目标需求及资料信号有效性基础上，对地震资料中高频段进行分时分频目标处理，可解决侏罗系上部J₂t₂薄砂体高频成像及保幅保真问题，提高资料纵横向分辨率，为薄砂体边界刻画及砂体内幕空间变化特征研究提供基础。针对侏罗系煤下地层三工河组J₁s₂¹在有效压制煤层层间多次干扰后，在保幅基础之上对中低频–中高频段进行分时分频目标处理，使三工河组J₁s₂¹薄砂层可进行有效追踪及边界刻画。

图12. 石603井区侏罗系头屯河组J₂t₂油藏含油面积图

图13. 不同阶段地震资料处理成果剖面

图14. 石604井区三工河组J₁s₂¹滚动勘探成果图

2) 在保幅保真高分辨率资料基础上，通过波形反演技术对薄砂层进行精细反演预测，可准确识别砂体横向变化及边界特征，首次准确识别了准噶尔盆地腹部侏罗系头屯河组J₂t₂和三工河组J₁s₂¹砂体尖灭线，落实岩性圈闭范围，为准噶尔盆地腹部侏罗系下一步滚动勘探开发开拓了新领域。

文章引用

王 毅,李 想,魏 璞,李俊飞,纪宝强,陈成龙. 准噶尔盆地腹部石南地区侏罗系薄砂体识别方法研究
A Study on Identification Method of Jurassic Thin Sand Formation in Shinan Area of Dzungar Basin[J]. 石油天然气学报, 2021, 43(03): 255-266. https://doi.org/10.12677/JOGT.2021.433059

参考文献