石油勘探与开发 >

2024 , Vol. 51 >Issue 3: 565 - 577

DOI: https://doi.org/10.11698/PED.20230550

油气勘探

九分量横波三维地震在生物气区沉积储层研究中的应用——以柴达木盆地三湖坳陷台东地区更新统七个泉组为例

  • 徐兆辉 , 1, 2, 3 ,
  • 李江涛 2, 3 ,
  • 李剑 1 ,
  • 陈琰 2, 3 ,
  • 杨少勇 2, 3 ,
  • 王永生 2, 3 ,
  • 邵泽宇 2, 3
展开
  • 1 中国石油勘探开发研究院，北京 100083
  • 2 中国石油青海油田公司，甘肃敦煌 736202
  • 3 青海省高原咸化湖盆油气地质重点实验室，甘肃敦煌 736202

徐兆辉（1981-），男，山东莱州人，博士，中国石油勘探开发研究院高级工程师，现从事地震沉积学与油气成藏研究。地址：北京市海淀区学院路20号，中国石油勘探开发研究院，邮政编码：100083。E-mail：

Copy editor: 黄昌武

收稿日期: 2023-10-11

  修回日期: 2024-03-28

  网络出版日期: 2024-05-24

基金资助

中国石油项目“柴达木盆地2022年风险勘探领域综合地质研究”、“柴达木盆地新区新类型风险领域研究和目标优选”(2022-N/G-47808)

中国石油项目“柴达木盆地2022年风险勘探领域综合地质研究”、“柴达木盆地新区新类型风险领域研究和目标优选”(2023-N/G-67014)

中国石油勘探开发研究院国际合作项目“海相碳酸盐岩地震沉积学综合研究技术及其在塔里木盆地的应用”(19HTY5000008)

收起

Application of 9-component S-wave 3D seismic data to study sedimentary facies and reservoirs in a biogas-bearing area: A case study on the Pleistocene Qigequan Formation in Taidong area, Sanhu Depression, Qaidam Basin, NW China

  • XU Zhaohui , 1, 2, 3 ,
  • LI Jiangtao 2, 3 ,
  • LI Jian 1 ,
  • CHEN Yan 2, 3 ,
  • YANG Shaoyong 2, 3 ,
  • WANG Yongsheng 2, 3 ,
  • SHAO Zeyu 2, 3
Expand
  • 1 PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development, Beijing 100083, China
  • 2 PetroChina Qinghai Oilfield Company, Dunhuang 736202, China
  • 3 Qinghai Provincial Key Laboratory of Plateau Saline-Lacustrine Basinal Oil & Gas Geology, Dunhuang 736202, China

Received date: 2023-10-11

  Revised date: 2024-03-28

  Online published: 2024-05-24

Fold

摘要

为解决疏松岩性含气区沉积相恢复及储层预测难题，基于中国首例九分量横波三维地震资料的地震沉积学分析，应用地震地貌学和地震岩性学建立四级等时地层格架，研究柴达木盆地台东地区更新统七个泉组沉积相和储层特征。研究方法和思路：首先，利用九分量横波地震相位旋转、分频融合和地层切片技术，在卫星影像揭示沉积模式的基础上恢复主要标准层沉积相；然后，利用地震属性提取、主因子分析和随机拟合技术计算重点砂体的储层厚度和物性参数，经盲测井检验效果较好。研究结果表明：研究区七个泉组的优势沉积相为三角洲前缘和浅湖，三原色融合切片揭示发育2个旋回，同期存在3套水下分流河道体系；其中七个泉组中下部分流河道砂体厚度大、分布广、物性最好，是研究区有利储层，其渗透率还受成岩作用影响；分流河道砂体储层向涩北一号气田以西延伸范围较广，为该区勘探向西侧外围区扩展提供了依据。

关键词： 九分量横波三维地震; 地震沉积学; 生物气; 沉积相; 储层; 柴达木盆地; 三湖坳陷; 更新统七个泉组

本文引用格式

徐兆辉 , 李江涛 , 李剑 , 陈琰 , 杨少勇 , 王永生 , 邵泽宇 . 九分量横波三维地震在生物气区沉积储层研究中的应用——以柴达木盆地三湖坳陷台东地区更新统七个泉组为例[J]. 石油勘探与开发, 2024 , 51(3) : 565 -577 . DOI: 10.11698/PED.20230550

Abstract

To solve the problems in restoring sedimentary facies and predicting reservoirs in loose gas-bearing sediment, based on seismic sedimentologic analysis of China’s first 9-component S-wave 3D seismic dataset, a fourth-order isochronous stratigraphic framework was set up and then sedimentary facies and reservoirs in the Pleistocene Qigequan Formation in Taidong area of Qaidam Basin were studied by seismic geomorphology and seismic lithology. The study method and thought are as following. Firstly, techniques of phase rotation, frequency decomposition and fusion, and stratal slicing were applied to the 9-component S-wave seismic data to restore sedimentary facies of major marker beds based on sedimentary models reflected by satellite images. Then, techniques of seismic attribute extraction, principal component analysis, and random fitting were applied to calculate the reservoir thickness and physical parameters of a key sandbody, and the results are satisfactory and confirmed by blind testing wells. Study results reveal that the dominant sedimentary facies in the Qigequan Formation within the study area are delta front and shallow lake. The RGB fused slices indicate that there are two cycles with three sets of underwater distributary channel systems in one period. Among them, sandstones in the distributary channels of middle-low Qigequan Formation are thick and broad with superior physical properties, which are favorable reservoirs. The reservoir permeability is also affected by diagenesis. Distributary channel sandstone reservoirs extend further to the west of Sebei-1 gas field, which provides a basis to expand exploration to the western peripheral area.

Key words： 9-component S-wave 3D seismic data; seismic sedimentology; biogas; sedimentary facies; reservoir; Qaidam Basin; Sanhu Depression; Pleistocene Qigequan Formation

0 引言

柴达木盆地被祁连山、昆仑山和阿尔金山三山环绕，东西长850 km，南北宽350 km，面积约12.1×104 km2，有效勘探面积为9.6×104 km2[1]。三湖坳陷位于柴达木盆地中部，厚逾3 000 m的第四系[2]中蕴含着丰富的生物气资源，探明地质储量约3 000×108 m3[3]。作为青海油田天然气储量和产量的主要来源，三湖坳陷主力气田（涩北一号、涩北二号和台南）已连续13年年产气量超50×108 m3[4-5]。
三湖坳陷生物气历经60余年的勘探开发，期间使用了地面构造[6]、遥感信息异常[7]、航磁航放[8]、重磁电综合异常[9]、化探甲烷异常[10]、微生物异常[11]等多种方法。早期地震勘探多采用纵波资料，井震多属性气藏检测[12]、频率降低[13]、梯度衰减[14]、叠前AVO反演[15]等技术在构造圈闭勘探中发挥了积极作用。近年来，三大主力气田稳产难度增大，近期勘探实践表明，除构造气藏外[16]，还发育岩性气藏[17]，seyeH3-1井揭示泥岩也具备储气能力。因此，勘探重点逐渐从构造圈闭砂岩扩展到构造高部位至斜坡坳陷区砂泥岩[18]。但由于地层含气造成气区纵波下拉，导致构造成图不准确[19]，尽管前人也开展过纵横波联合解释[20]、转换波处理[21]、多波多分量[22-23]、振幅异常消除[24]、随机模拟[25]等技术探索，但大多是基于横波二维地震开展的地球物理学探讨。因地震资料品质和方法所限，并未涉及精准恢复构造形态和建立等时地层格架，更未见等时地层格架下沉积相恢复和储层物性参数预测的相关内容。
2020年，在三湖坳陷西北部、涩北一号气田西侧的台东地区（研究区）完成大型纵横波三维联合采集，获得的高品质九分量横波三维地震资料不受含气干扰[26]。基于这套台东九分量横波三维地震开展精细井震标定，搭建了井震结合的高精度四级等时地层格架。在此等时格架下，将九分量横波三维地震用于地震沉积学研究，地震地貌学（模式驱动，定性分析）与地震岩性学（数据驱动，定量分析）相耦合，制定相位旋转、分频融合、地层切片、地震属性主因子分析和随机拟合的技术序列，以期解决研究区内关键期沉积相特征与演化、砂岩储层物性与分布两大难题。

1 地质概况

与塔里木—中朝板块分离后，柴达木盆地夹持于秦祁昆地槽褶皱带之间[27]，印支运动后，元古宇结晶和古生界褶皱双重基底成型[28]。中—新生代，盆地经历了早中侏罗世的裂陷、晚侏罗世—白垩纪的挤压、古近纪—上新世晚期的区域挤压与局部走滑、上新世晚期—第四纪的挤压褶皱拗陷共4期构造演化，形成多套含油气系统[29]。现今盆缘三山环绕、盆内隆坳相间，可分为以下6个一级构造单元：三湖坳陷、欧龙布鲁克隆起、德令哈坳陷、昆北逆冲带、一里坪坳陷和祁南逆冲带[30]（见图1）。
图1 研究区位置和资料点分布图（据文献[17,30]修改）
三湖坳陷因其地表的东台吉乃尔、涩聂和达布逊三大湖泊而得名，第四系疏松弱成岩地层中富含生物气。更新统七个泉组自下而上可分为K13—K0共14个标准层[31-32]，K12—K3是生物气集中段（见图2a）。其中，更新世中期湖域大、水体深，湖相暗色泥岩为优质气源岩。更新世晚期湖盆稳定，湖相泥岩既是良好气源岩，也是区域盖层[33]。
图2 柴达木盆地三湖坳陷地层柱状图及典型井岩心、薄片照片（据文献[31]修改）

（a）三湖坳陷地层柱状图和重点砂体4-1-4cd位置；（b）深灰色纹层状粉砂质泥岩，st1井，1 282.70 m；（c）灰色条带状文石粉砂质泥岩，st1井，1 309.00 m；（d）层间缝、碎屑粒间孔和黏土矿物晶间孔，st1井，1 282.70 m；（e）黏土矿物晶间孔，st1井，1 309.00 m

七个泉组（距今0.73~2.80 Ma）沉积期可分为4个阶段：①更新世早期（K13—K10，距今2.35~2.80 Ma），湖盆形成；②更新世中期（K9—K6，距今1.94~2.35 Ma），湖盆鼎盛；③更新世中晚期（K5—K3，距今1.51~1.94 Ma），湖盆稳定；④更新世晚期（K2—K0，距今0.73~1.51 Ma），湖盆萎缩[16,34]。从单一标准层平均沉积时长上看，K13—K10为0.11 Ma，K9—K6为0.10 Ma，K5—K3为0.14 Ma，K2—K0为0.39 Ma[16]，均属四级层序的范畴[35]。其中，K13、K10、K8、K4和K1沉积期是本文研究的5个关键期。
更新世早期，湖盆迁移至三湖坳陷，湖域小、水体浅、物源足，发育冲积扇、河流-泛滥平原，半深湖在东台吉乃尔湖—涩聂湖—达布逊湖附近；更新世中期，湖盆鼎盛、水位上升、湖域扩大，物源减少，冲积扇和三角洲逐渐收缩；更新世中晚期，湖盆稳定，湖平面高位震荡，湖域广、物源弱；更新世晚期，湖盆萎缩、湖域变小[36]。
三湖坳陷七个泉组以泥岩、粉砂质泥岩和泥质粉砂岩为主，多呈灰、深灰、灰黄或棕黄色，疏松弱成岩，粒度总体向上变细[37]。储层物性好，实测泥岩平均孔隙度为20%[4]，砂岩更高。在产甲烷菌作用下，地层富含生物气[38]，深部来源无机成因气也有贡献[39]。
本文利用地震地貌学恢复研究区关键期沉积相，利用地震岩性学计算K10层中部重点砂体4-1-4cd（见图2a）的储层（孔隙度大于10%）厚度、孔隙度和渗透率。

2 资料和方法

2.1 井震资料

研究区内涩北一号气田开发时间长，探评井和开发井资料丰富。优选骨架井标定井震（横波）关系，搭建等时地层格架，开展标准层界面追踪。自然伽马（GR）测井曲线可指示砂泥岩：高GR对应泥岩[40]，有效弥补了因岩性疏松弱成岩（见图2b—图2e）导致高品质录井资料缺乏的不足。选取区内27口井K10层重点砂体测井解释获得的储层厚度和物性（孔隙度、渗透率）结果，用于开展地震岩性学定量研究，其中20口井作为计算井，7口井用作盲测井（见表1）。
表1 研究区七个泉组K10层重点砂体储层关键参数
序号 井名 砂体厚度/
m		 储层厚度/
m		 孔隙度/
%		 渗透率/
10-3 μm2		 备注
1 s3-11 6.30 2.90 26.80 6.60 计算井
2 s3-26 5.50 3.80 25.50 7.60 计算井
3 s3-3 8.64 5.00 25.90 3.30 计算井
4 s3-5 7.06 4.80 26.00 8.90 计算井
5 s3-8 6.75 3.65 27.10 11.30 计算井
6 s4-1 8.34 3.40 27.70 3.30 计算井
7 s4-12 7.72 5.00 29.10 17.50 计算井
8 s4-17 8.24 4.40 22.80 7.20 计算井
9 s4-2 7.10 2.63 25.40 8.00 计算井
10 s4-21 6.86 2.60 25.80 9.70 计算井
11 s4-38 6.40 3.70 26.40 8.40 计算井
12 ss2 7.59 6.77 30.40 17.70 计算井
13 s4-6 6.66 3.45 25.70 27.60 计算井
14 s4-70 8.38 7.55 37.10 199.80 计算井
15 s4-73 6.96 6.54 31.90 140.10 计算井
16 s4-77 8.17 3.72 23.40 26.20 计算井
17 s4-79 7.73 4.93 23.10 29.50 计算井
18 s4-8 9.02 4.87 20.80 9.20 计算井
19 s4-9 6.06 4.90 25.00 7.20 计算井
20 ss3 8.44 4.65 25.70 7.39 计算井
21 s3-2 7.16 3.30 27.60 11.70 盲测井
22 s3-6 7.40 6.00 24.80 6.20 盲测井
23 s3-7 7.92 4.10 26.05 7.90 盲测井
24 s4-15 6.06 4.90 23.17 6.37 盲测井
25 s4-33 7.49 4.17 22.90 5.10 盲测井
26 s4-76 7.98 3.80 18.50 20.90 盲测井
27 s4-82 9.20 4.95 12.90 4.50 盲测井
台东地区纵波地震剖面上反射波同相轴横向连续性差，频率和能量变化快。特别是在sh17井以东气田范围内，含气饱和度高，同相轴降频下拉明显，导致无法追踪解释（见图3a）。虽然近地表结构异常有影响，但地层含气是纵波地震同相轴降频下拉的主因[20]。相较而言，横波不受含气干扰，能如实反映地下结构，因此，利用实钻井标定横波资料建立的等时地层格架更为可靠。对比纵、横波剖面可以看出，从sh11井至s24井本应变浅的地层，但在纵波剖面上因含气造成同相轴降频下拉，与真实构造特征差异较大（见图3）。研究区（气田区和外围区）横波地震反射能量、频率和连续性较一致，可准确追踪标准层界面（见图3b）。
图3 研究区纵波和横波三维地震剖面（剖面位置见图1）
台东九分量横波三维地震工区面积为82.5 km2（见图1），面元为20 m×10 m，采样间隔为2 ms，有效频宽为5~60 Hz，目的层主频为26 Hz。横波在各向异性地层中传播会分裂成快横波和慢横波，慢横波振幅更强[41]，用于本文研究。
随着三湖坳陷生物气勘探向深部扩展，K9层以深的勘探逐渐展开，其中位于K10层中部4-1砂层组4-1-4小层的4-1-4cd砂体，成为勘探重点（见图2a、图3b）。该砂体较厚（5.50~9.20 m，平均值为7.45 m）且分布稳定，慢横波层速度约为1 300 m/s，换算得砂体时间厚度约为6 ms，据此设定12 ms时窗（双程旅行时）提取地震属性。根据测录井统计单砂体厚度，同时考虑横波资料有效频宽和主频，经实践探索确定3个分频体主频分别为7，25和35 Hz。

2.2 方法和流程

研究采用的地震沉积学包括地震地貌学和地震岩性学。地震地貌学技术组合为相位旋转[42-43]、小波分频、三原色（RGB）融合和地层切片[44⇓⇓-47]。融合时将低频体赋予红色、高频体赋予蓝色、中频体赋予绿色，相应地，分频融合切片上红色表示厚层、蓝色表示薄层，绿色表示中等厚度层。钻井证实，三原色代表不同厚度规模的沉积结构[48]，是利用切片辅助恢复关键期地震地貌学特征的理论基础。地震岩性学技术组合为相位旋转、属性提取、主因子分析（PCA）和随机拟合[48-49]。基于4-1-4cd砂体的钻测井和样品分析数据，计算储层厚度和物性。地震地貌学定性判断沉积结构和地貌特征，地震岩性学赋予地震地貌学岩性意义并定量计算储层参数，两者耦合形成的整体流程如图4所示。
图4 地震沉积学研究流程图

3 地震地貌学定性分析沉积相

3.1 基于横波地震建立等时地层格架

研究区总体是东高西低的宽缓构造，东侧高部位是涩北一号气田。纵波地震受同相轴含气下拉影响，无法支撑构造解释，早期构造形态主要依靠钻井内插而成。
本文利用横波资料建立了等时地层格架，自下部K13层至上部K0层，地震反射能量有增强趋势。其中，K13层至K10层连续性较差、频率低、振幅较弱；K9层至K6层连续性好、频率较高、振幅强；K5层至K4层连续性中等、频率较低、振幅中等；K3层至K2层连续性好、频率高、振幅较强；K1层连续性差、频率低、振幅整体较弱。根据地震剖面揭示的频率、振幅和能量，结合测井曲线，解释出两个“水进-水退”旋回。其中，K13层至K10层水体变深，K9层至K6层水体渐浅，K5层至K3层水体变深，K2层至K0层水体再次变浅。

3.2 地震地貌学表征

根据横波三维地震解释，K13层底界至K0层底界时间厚度为2 124~2 398 ms，以2 ms为步长制作等时地层切片。受地震垂向分辨率限制，相邻切片反映相似地质现象，因此笔者选取典型标准层最具代表性的一张切片（见图3b），根据融合颜色与薄厚层对应关系，分析其地震地貌学特征。
K13层东部单层较厚，可识别出7条河道，长3.6~18.5 km，宽45.0~244.0 m，自东向西或自南东向北西流动。①号河道最短，后与④号河道交汇；⑦号河道向西绵延14.2 km后汇入⑤号河道（见图5a）。其中，①—④号河道内沉积厚度较大，其他河道上游以中厚层为主、下游多为薄层。
图5 研究区七个泉组关键期RGB融合切片（切片位置见图3b）
K10层发育两大一小共3套河道体系，均有分支现象（见图5b），表明此时碎屑物质经较短距离搬运后即发生卸载。其中，南侧的①河道体系规模最大，北侧的③河道体系规模最小。
K8层全区未见河道响应，根据融合颜色判断，东部为中薄层，西部是中厚层（见图5c）。
K4层厚度平面分异性增强，东薄西厚，区内出现3条河道，大致自东向西流动（见图5d）。其中，①号河道明显分支，其他两条为单支河，长6.6~11.1 km，宽50.0~155.0 m。
K1层切片显示，研究区内以中等厚度地层为主，东部地区呈现环带状平面特征（见图5e）。

3.3 重点目的层岩相解剖

重点目的层4-1-4cd砂体对应的切片显示（见图6a），研究区中部单层较厚，东西两侧单层较薄。切片上可解释出3套河道体系，3者均在下游发生分支。实际上，这种沉积现象亦见于三湖坳陷地表现代达布逊湖（见图6b）。卫星影像展示达布逊湖区地形平缓，内部河道频繁分支、合并，总体从南东流向北西，与K10层融合切片d揭示现象相似，证明可以依据现代沉积“将今论古”分析古环境。近东西向过井横波地震剖面A-A’上可以看到①、②号河道响应：s34井至sh7井剖面穿过①号主河道（局部落在主河道外侧）；s4-70井至ss2井、s4-8井至sh16井剖面均穿过②号主河道。切片上河道对应位置，在地震剖面上表现为“亮点”（见图3b）。
图6 研究区K10层典型RGB融合切片（a）和现代达布逊湖卫星影像（b）
考虑到②号河道体系所在地区钻井较多，因此优选横切该体系的两条连井剖面（BB°和CC°）解析地层和砂体结构，辅助RGB融合切片解释。连井剖面显示（见图7），主河道两侧井内单砂体较薄（平均1~2 m），对应GR曲线呈指状；主河道上井内单砂体较厚（平均3~6 m），对应GR曲线呈箱型或钟型。观察RGB融合切片对应位置的颜色（见图6a），主河道内呈紫红色反映厚层，河道两侧呈蓝绿色反映薄层，与两条连井剖面揭示的砂体厚薄特征一致（见图7），主河道厚砂体在地震剖面上对应“亮点”。
图7 研究区重点砂体连井剖面（剖面位置见图1）
井震联合对比可知，①号体系的河道比②号更宽、流域更广，但河道砂体较薄（统计s34和sh7两口井4-1-4cd单砂体厚度0.5~1.5 m）。从融合切片颜色分析，河道内部不同位置砂体厚度仍有变化，可能反映水流能量不均。分析结果验证了RGB融合切片颜色的地质含义，为沉积环境解释提供依据。

3.4 关键期沉积环境解释

结合区域构造和沉积背景，基于融合切片揭示的地震地貌学特征，选择有代表性的K13层、K10层、K8层、K4层和K1层5个关键层沉积期，解释研究区沉积环境特征和演化。
K13层沉积期，湖泊初成且范围有限，河道大面积发育，平面上纵横交错。沉积相以三角洲前缘和浅湖为主，前者范围内的水下分流河道数量较多（见图8a）。
图8 研究区七个泉组关键期沉积相解释（切片位置见图3b）
K10层沉积期，相对丰水期，河道分布范围更广，主河道变宽，分支后单河道变窄。西侧浅湖范围萎缩，三角洲前缘范围向西略有迁移（见图8b）。
K8层沉积期，湖盆进入鼎盛期，河道不发育，全区表现为浅湖相沉积特征（见图8c）。分析岩心样品，获取了Ca/Mg、Sr/Ba和SiO2/Al2O3共3项参数（见表2）。
表2 柴达木盆地三湖坳陷tn18井K8层元素和矿物分析表
深度/m 岩性 Ca/Mg Sr/Ba SiO2/Al2O3
1 589.05 灰色泥岩 3.37 0.29 3.78
1 590.90 灰色泥质粉砂岩 1.88 0.31 3.47
1 592.50 灰色泥岩 3.00 0.17 3.66
1 595.73 灰色泥岩 1.92 0.42 3.39
1 599.30 灰色泥岩 2.25 0.39 3.48
1 604.13 灰色泥岩 0.96 0.29 3.24
前人研究表明，Ca/Mg值与古温度正相关[50]，高值代表炎热；Sr/Ba值与古盐度正相关[51]，高值代表咸化；SiO2/Al2O3值以4为界，大于4指示气候干燥[52]。研究区样品Ca/Mg值为0.96~3.37，平均值为2.23；Sr/Ba值为0.17~0.42，平均值为0.31；SiO2/Al2O3值为3.24~3.78，平均值为3.50。与四川盆地三叠系须家河组相比[51]，研究区K8层沉积期Ca/Mg值偏高说明古气温较高；Sr/Ba值也高于须家河组，反映盐度较高；SiO2/Al2O3值小于4，反映气候较潮湿。综合判断K8层沉积期气候炎热、降雨量较小，沉积水体蒸发量大于注入量，导致盐度偏高。
K4层沉积期，水体变浅，沉积环境发生较大变化，研究区西部为浅湖，东部为三角洲前缘，出现3条河道，其中，①号河道下游发生分支（见图8d）。
K1层沉积期，随着构造隆升、气候变干，湖盆范围变小，水体相对局限[36]，研究区总体以浅湖为主，东部出现蒸发潟湖（见图8e）。

4 地震岩性学定量计算储层参数

针对重点砂体，用12 ms时窗提取并优选35种地震属性，与20口计算井的地质参数做相关分析，得到地震属性与地质参数（储层厚度、孔隙度和渗透率）的相关系数（见表3）。按系数高低排序，形成3套地震属性组合，分别用于拟合计算储层厚度、孔隙度和渗透率。其中，储层厚度以相关系数绝对值0.383为门限优选10种属性，孔隙度以相关系数绝对值0.348为门限优选8种属性，渗透率以相关系数绝对值0.350为门限优选11种属性。
表3 研究区重点砂体地震属性与地质参数相关性
属性名称 相关系数
储层厚度 孔隙度 渗透率
Avg_Energy 0.339 0.348 0.017
Avg_SNR 0.231 -0.436 0.009
Avg_ABS_Amp 0.354 0.360 0.027
Avg_Inst_Freq 0.335 -0.209 0.098
Avg_Inst_Phase 0.132 0.153 0.084
Avg_Peak_Amp 0.138 0.035 -0.272
Avg_Refl_Str 0.344 0.326 0.145
Avg_Trough_Amp 0.435 0.079 0.375
Corr_Length -0.383 -0.023 -0.372
Energy_Half_Time 0.210 -0.064 0.211
K-L_Complexity 0.521 0.108 0.439
Kurtosis_in_Amp -0.072 0.105 0.050
Max_ABS_Amp 0.313 0.351 0.053
Max_Peak_Amp 0.101 0.038 -0.152
Max_Trough_Amp 0.442 0.056 0.357
Max_Value 0.093 0.034 -0.160
Mean_Amplitude -0.247 -0.115 -0.378
Min_Value -0.402 -0.062 -0.299
Num_of_Troughs 0.379 0.322 0.454
Number_of_Peaks 0.000 0.020 -0.251
Percent_Above 0.024 0.085 -0.134
Percent_Below -0.024 -0.085 0.134
PrinComp_P1 -0.520 -0.093 -0.424
PrinComp_P2 0.521 0.108 0.439
PrinComp_P3 -0.458 -0.093 0.037
RMS_Amplitude 0.339 0.348 0.017
Skew_in_Amp 0.162 0.172 0.410
Slope_Half_Time 0.158 0.308 -0.066
Slope_Inst_Freq -0.299 -0.357 -0.294
Slope_Refl_Str -0.351 -0.318 -0.196
Thickness_of_Amp -0.258 -0.179 -0.350
Total_ABS_Amp 0.354 0.360 0.027
Total_Amplitude -0.247 -0.115 -0.378
Total_Energy 0.339 0.348 0.017
Variance_in_Amp 0.411 0.163 0.102

4.1 储层厚度

七个泉组勘探实践表明，孔隙度10%可作为研究区储层下限。优选与储层厚度相关性好的前10种地震属性，主因子分析后得到10个主因子（见表4）。每个主因子均由10种属性加权计算得出，彼此线性不相关。前3个主因子涵盖总有效信息的89.81%，用于拟合计算井点储层厚度，既保留了足量有效信息，又降低了拟合运算难度。
表4 研究区重点砂体储层厚度主因子分析结果
主因子 信息占比/% 特征值 最大贡献(权重)属性
PCA1 55.638 31 0.057 36 Corr_Length
PCA2 27.506 82 0.028 36 Corr_Length
PCA3 6.667 81 0.006 87 Num_of_Troughs
PCA4 3.880 87 0.004 00 Variance_in_Amp
PCA5 3.264 24 0.003 37 Min_Value
PCA6 2.073 91 0.002 14 PrinComp_P2
PCA7 0.498 37 0.000 51 PrinComp_P1
PCA8 0.295 54 0.000 03 Avg_Trough_Amp
PCA9 0.135 41 0.000 14 PrinComp_P3
PCA10 0.038 71 0.000 04 K-L_Complexity
运用随机拟合技术，利用以下关系式进行拟合，相关系数为0.79。
$x=\left( 3.35-{{a}_{2}} \right)\left\{ \left[ \left( 1+\frac{0.23}{{{a}_{1}}} \right){{\left( 1.69-{{a}_{3}} \right)}^{2}}-1.63+{{a}_{3}} \right]-\frac{2.21}{{{a}_{1}}} \right\}$
将前3个主因子代入（1）式，计算得储层厚度分布（见图9）。结果表明，4-1-4cd砂体储层厚0~6 m，研究区内广泛分布。东南部的气藏主体区储层连续，往西北方向储层平面连续性减弱，中部厚薄差异大。
图9 研究区重点砂体储层厚度与河道叠合图

4.2 储层孔隙度

采用相同的研究流程，利用与孔隙度相关性好的8种地震属性（见表3），主因子分析后得到的主因子与井点处孔隙度拟合，结果发现，（2）式的相关性最好，相关系数为0.86，据此计算储层孔隙度分布如图10所示。
$y=19.69+{{b}_{1}}+\frac{1-{{b}_{1}}+9.78{{b}_{2}}+0.83{{b}_{3}}}{0.17-0.098{{b}_{1}}+2.08{{b}_{2}}+0.53{{b}_{3}}}-2.3{{b}_{3}}$
图10 研究区重点砂体储层孔隙度与河道叠合图
储层孔隙度普遍较高（最高达30%），岩性疏松弱成岩且埋深小是主因。从平面上看，研究区中西部孔隙度最高（可达30%）、连续性好；东部地区孔隙度略低（22%~26%），分布均匀。

4.3 储层渗透率

储层渗透率是决定单井产能的重要因素，采用与计算储层厚度和孔隙度相同的流程，选取与渗透率相关性好的11种地震属性开展主因子分析（见表3），得到的前3个主因子代入（3）式计算的渗透率平面分布见图11。
$z={{\left( 3.26-{{c}_{3}} \right)}^{2}}\left[ \frac{1+3.26{{c}_{1}}+0.45{{c}_{2}}-1.22{{c}_{3}}}{0.7+0.52{{c}_{1}}+0.3{{c}_{2}}-1.01{{c}_{3}}}-{{\left( 0.56+{{c}_{1}} \right)}^{2}} \right]$
图11 研究区重点砂体储层渗透率与河道叠合图
计算结果表明，研究区内渗透率为（1~20）×10-3 μm2，东部气藏主体区渗透率普遍大于12×10-3 μm2，横向均质性好。西部局部地区也有高渗透率分布，但横向连续性较差。中部渗透率略低，基本小于10×10-3 μm2。

4.4 计算结果验证

利用井震数据驱动的地震岩性学求取了储层厚度、孔隙度和渗透率平面分布，计算过程使用了20口井，剩下未参与计算的7口井作为盲测井投影到交会图上（见图12）。结果发现，盲测井与计算井总体趋势一致，尤其是孔隙度和渗透率的吻合度更高。
图12 研究区重点砂体储层厚度、孔隙度和渗透率结果验证

5 相控储层特征和有利区预测

5.1 沉积相对储层的控制作用

笔者利用层（K9底界）拉平技术，恢复了4-1-4cd砂体沉积期古地貌（见图13），考虑到研究区构造平缓稳定且成岩作用弱，构造裂缝和成岩作用对储层物性影响较小，因此本文遵循相控论，重点从地貌控制沉积、沉积相控制储层的角度，分析储层厚度、物性和分布特征。
图13 研究区重点砂体河道与地貌叠合图
前人研究表明，河流所在河谷一般位于地势低部位[53]。将井震结合刻画的重点砂体沉积期河道展布与古地貌叠合，发现古地貌总体平缓，地势北高南低。根据沉积相解释，西侧为浅湖、东侧为三角洲前缘。自南向北发育①—③共3套河道体系，位于不同的地貌单元。其中，①号河道体系所在地势最低，但流域最广，主河道沿低部位展布。
主河道内水动力强、砂体厚、颗粒粒度大，利于储层发育。河道分支地区水动力弱、颗粒粒度较小，但亦可形成有效储层。从平面特征看，研究区东侧分支河道是主控因素，控制储层分布；研究区西侧湖流再改造作用可能进一步影响了储层厚度展布（见图9）。定量计算的储层孔隙度和渗透率平面分布特征总体与储层厚度一致，局部存在差异。孔隙度高值区主要位于分支河道相关区域，特别是在研究区东侧，高孔隙度区集中在主河道内（见图10）。研究区内位于三角洲前缘环境的河道砂渗透率均较高，主河道渗透率略高于分支河道，说明沉积环境和水动力条件对渗透率具有控制作用。

5.2 有利区预测

利用钻测井和横波地震资料，采用地震岩性学研究方法，计算了重点砂体地质参数的平面分布。结合研究区实际，分别以4 m、23%和10×10-3 μm2作为储层厚度、孔隙度和渗透率3参数的下限值，圈定3者有利区范围。将3范围平面叠合，即可预测出K10层的19个有利储层发育区，总面积10.584 km2（见图14）。
图14 研究区重点砂体有利储层预测图
K10层有利储层在研究区内分布广泛，其中，研究区西部主力气田范围外13个有利储层发育区面积5.499 km2，显示气田向西仍有一定的拓展空间。此外，在K13层新识别出大量水下分流河道，规模砂体储层发育，K11层—K12层亦具备大量发育河道砂体的沉积环境，预示K10层—K13层生物气资源前景乐观。因此，台东地区的生物气勘探，值得进一步向涩北一号主气区西侧的外围区扩展和深层探索。

6 结论

提出一套基于九分量横波三维地震的沉积储层分析方法。该方法的研究思路为：以柴达木盆地三湖坳陷台东地区更新统七个泉组为解剖案例，基于九分量横波三维地震和卫星影像，采用相位旋转、频谱分解、RGB融合和地层切片技术，以地质模式为驱动，利用地震地貌学定性刻画研究区沉积相；在此基础上可以进一步定量研究砂岩储层物性。
台东地区更新统七个泉组发育2期旋回，横向上可同时发育3套水下分流河道体系，同期可发育7支分流河道，其中下部旋回的河道砂体厚度大、分布广。受古气候和古地貌影响，研究区优势相是三角洲前缘和浅湖，2期河道“发生-发展-消亡”旋回揭示：K13层至K10层变深，K9层至K6层变浅；K5层至K3层变深，K2层至K0层又变浅。
定量分析疏松砂岩区的储层物性，揭示研究区水下分流河道砂体物性最好。基于样品化验和测井解释，采用相位旋转、属性提取、主因子分析和随机拟合技术，以数据为驱动，用地震岩性学定量计算了研究区内七个泉组K10层4-1-4cd重点砂体的储层厚度、孔隙度和渗透率。结果表明该砂体储层受水下分流河道控制，大范围发育，物性条件优越。
七个泉组K10层分流河道砂岩储层向涩北一号气田以西延伸范围较广，为气田向西扩展提供了参数依据。将储层厚度、孔隙度和渗透率三者的有利分布区进行叠合，预测研究区K10层重点砂体有利储层分布面积10.584 km2，超过半数面积位于涩北一号西侧外围区，是下一步生物气有利勘探方向。
符号注释：
a1，a2，a3——与储层厚度相关的前3个主因子在井点处的值，无因次；b1，b2，b3——与孔隙度相关的前3个主因子在井点处的值，无因次；c1，c2，c3——与渗透率相关的前3个主因子在井点处的值，无因次；GR——自然伽马，API；SP——自然电位，mV；x——井点处储层厚度，m；y——井点处孔隙度，%；z——井点处渗透率，10-3 μm2。

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