地层超覆尖灭线精细确定技术

发布网友 发布时间：2022-05-26 10:49

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热心网友 时间：2023-10-13 17:08

研究表明，地震剖面上并不能根据砂组顶面反射同相轴的减弱或消失来准确判断地层超覆线的位置 (刘磊，1999; 魏红梅，2003; 张明振，2003; 赵光宇，2003; 杜劲松，2004)。这是因为: ①受地震资料分辨率的*，部分层段超覆线附近较薄的地层无法单独形成地震反射同相轴; ②地层超覆带附近地震反射轴的终止并不代表地层的尖灭，有时两者相差甚远; ③单一的反演资料受地震绕射及横向分辨率的*难以达到理想的效果。我们通过地质-地震的正反演综合研究，建立了以地质统计分析、瞬时相位处理、夹角地震外推等技术为主的地层尖灭点精细描述方法，收到了较好的效果。

1.地质统计分析方法

该方法适用于超覆地层后期演化环境相对稳定、各砂层组构造面貌具有继承性的区带，如太平油田。该油田不整合面之上各主力含油层系为同一构造层，各砂层组之间没有沉积中断，属于连续沉积体系，且东营运动之后整体表现为坳陷式沉积，地层并未经历过大的块断、掀斜作用，潜山之上的各砂层组顶面构造形态与潜山顶面具有明显的一致性，潜山之上的馆陶组各砂层组厚度与潜山顶面埋深具有良好的线性正比关系 (图9-2)，利用最小二乘法导出各砂层组地层厚度与潜山顶面埋深的线性方程，由此实现各砂层组地层超覆线位置的准确求取 (朱家俊，2004)。据此求出了太平油田馆下段 1 ～5 砂组超覆线对应的潜山位置: 1 砂组为 1103 m ; 2 砂组为 1141 m ; 3 砂组为 1218 m; 4 砂组为 1267 m;5 砂组为 1315 m，由此落实了各砂组地层超覆线的准确位置 (图 9-3)。

与实钻结果的对比证实这种方法落实的超覆线具有较大的准确性: 沾 29、沾 186 井等2 ～ 5 m 超覆薄油层都准确落于 3 砂组地层超覆线之内，而偏移剖面上显示的这些井都处于超覆线以外。

图 9-2 太平油田馆下段各砂组基岩顶面埋深与地层厚度散点图

图 9-3 太平油田基岩顶面埋深与砂组超覆线分布图

2.瞬时相位处理技术

瞬时相位处理是建立在希尔伯特变换基础上的: 时间域的地震道 x(t)经希尔伯特变换后得到虚地震道 R(t)，从而构成了一个复数地震道 u(t)= x(t)+ iR(t)，则其瞬时相位θ(t)= arctan(R(t)/x(t))。从该关系式可以看出，瞬时相位只是时间的函数，主要与波的连续性 (即同相性)有关，与反射能量和强度无关。因此对追踪连续性差的弱反射波及极性变化的反射波独具优势，特别有利于解释地层的尖灭、小断裂、层位超覆等地质现象。相位突变的位置基本代表了地层突变的位置 (王永诗，2001; 张延章，2006)，因而可以作为地层超覆线落实的一种方法。太平油田馆下段 4 砂组瞬时相位剖面超覆反射特征比原始剖面更加清晰 (图9-4)，与钻井情况十分吻合。该技术适用于能够独立形成反射，并具有反射波形特征的层组。

图 9-4 瞬时相位剖面与原剖面对比图

3.地震反射夹角外推技术

夹角地震外推技术是利用不整合面与地层的倾角差外推地层尖灭点的地震预测技术。该方法适用于超覆层沉积以后有微弱构造变动的区带，如陈家庄油田。

为了探讨地层尖灭点的反射特征，设计了一组正演模型 (图 9-5)。根据地震资料特点，以陈家庄油田馆陶组为目的层，模拟实际地层沉积结构设计地质剖面，调整模型参数，砂岩速度取 2500 m/s，泥岩速度取 2300 m/s，频率选择 35 ～ 38 Hz。通过正演模拟发现，地层超覆圈闭地震反射同相轴尖灭点位置随不整合面倾角和地层倾角的变化而变化，地层实际尖灭点与地震反射之间的距离与地层倾角和不整合面倾角差密切相关。地层与不整合面的倾角差越大，尖灭点与地震反射之间的距离越小; 地层与不整合面的倾角差越小，尖灭点与地震反射之间的误差越大。当地层与不整合面的倾角差为 3°时，尖灭点与地震反射之间的距离可达420m; 当地层与不整合面的倾角差为10°时，尖灭点与地震反射之间的距离可达120m; 当地层与不整合面的倾角差为30°时，尖灭点与地震反射之间的距离仅为 10 m。统计发现，当频率一定时，夹角与尖灭点的距离误差呈幂函数关系。

图 9-5 不整合面与地层夹角变化正演模型

同时，超覆砂体地震反射消失点的位置与实际地层尖灭点之间的误差距离还与速度和资料频率因素有关，正演模拟显示，砂体速度越大，误差距离越小; 频率越高，误差距离越小 (图 9-6)。

当夹角一定时，一定区域的地层结构、地震反射频率与尖灭点的距离误差也呈幂函数关系。

根据地震反射原理，结合正演分析可知: 地层尖灭线附近地震反射的干涉作用受调谐厚度、速度、频率、地层与不整合面夹角共同控制，是厚度、速度、频率、夹角四种参数的函数。

Δs = F(θ，v，f，Δh)

式中: Δs 为尖灭点反射误差; θ 为地层与不整合面夹角; v 为速度; f 为资料的频率; Δh为地层组合厚度。

因此在利用夹角外推技术研究地层尖灭点时，要综合考虑研究区实际地层岩性组合、速度变化、频率变化，根据实际资料情况选取合适的参数，才能实现地层尖灭点的科学、合理地外推。

对于一个固定区域的特定层系，其地质结构是固定的，因此速度和厚度等特征参数往往是不变的，尖灭点误差的大小主要取决于资料的频率和夹角的大小。

图 9-6 速度和频率因素对地层圈闭超覆尖灭点的影响

表 9-2 地层圈闭超覆尖灭点外推量版

通过大量正演模拟统计，建立了济阳坳陷北部馆下段常规地震资料地层圈闭超覆尖灭点随频率、夹角变化的外推量版 (表9-2)，并拟合了不同夹角外推距离随频率变化的幂函数曲线、不同频率地层-不整合面夹角与外推距离的幂函数曲线 (图 9-7)。这种频率、倾角差与砂层组地层尖灭点变化之间幂函数关系曲线的发现和对应模板的建立实现了地层圈闭尖灭点的科学定量外推。该技术在济阳坳陷北部馆下段油气勘探中收到了理想的勘探效果。

图 9-7 地层圈闭超覆尖灭点外推量版及外推关系

如在陈家庄油田陈 46 井区，根据地震资料落实地层倾角为 3°，不整合面倾角为 7°，两者之间夹角 4°，根据外推量版和幂指数关系，地层圈闭尖灭点向凸起外推距离为 350 m(图 9-8)。陈 46 井区环陈 4 山头外推预测出一个宽度为 350 ～ 500 m 的地层尖灭线砂岩分布环带，根据预测结果部署的陈 46 和陈 312 等井都钻探成功，与预测结果相吻合 (图 9-9)。这既扩大了含油面积，也为开发方案的设计创造了条件。

图 9-8 陈 46—陈 29 井地震剖面地层尖灭点外推距离

图 9-9 陈 46 井区夹角地震外推技术应用前后效果对比