全球深水油气资源丰富，据美国地质调查局和其他国际能源机构估计，世界(不含美国)海洋待发现石油资源量(含凝析油)548亿t，待发现天然气资源量78.5万亿m³，分别占世界待发现资源量的47%和46%。深水油气勘探始于20世纪70年代，目前越来越多的国家正在开展深水钻探计划，未来25年深水将处于油气勘探和生产的最前沿^[1-2]。而随着全球深水油气勘探的兴起，深水沉积储层成为石油工业界研究的热点^[3-5]。

勘探实践表明，深水沉积体是深水油气勘探中重要的储层类型，近90%的深水油气储藏在深水碎屑岩储层之中，深水沉积储层分布局限，横向变化快，非均质性极强，如何快速有效搜索沉积体、沉积体内部期次如何划分、砂体之间连通关系如何、物性横向变化如何等储层精细评价难题为复杂岩性圈闭搜索与落实、复杂油气藏钻后评价带来了极大的技术挑战^[6-8]。前人研究成果主要集中在利用地震剖面上的地震反射强度和反射几何外形识别深水沉积体，而在利用深水沉积体岩石物理特征及地震反演体进行储层识别与预测、深水重力流复合下切水道体系精细地质表征与建模等方面^[6-8]，目前尚未形成一套完整的深水沉积体识别与储层精细评价技术方案。

针对深水沉积地质地球物理特点，本文以地质需求为研究导向，以地球物理方法为技术手段，研究形成了以高精度频谱成像、多相约束随机地质建模技术为核心的技术方案，实现了储层定性分析向半定量评价转变，解决了深水沉积体识别与储层精细评价难题。

针对深水沉积储层精细评价难题，本文以地质需求为研究导向，通过单项地球物理技术创新与多项地球物理技术组合应用为技术支撑，形成了一套深水沉积储层地球物理精细描述技术方案(图 1)：

图  1  深水沉积储层精细评价技术流程与配套技术

Figure 1.  A flow chart for fine description of deep water reservoir

(1) 在等时地层格架控制下，从浊积水道发育的主控因素入手，明确了浊积水道储层展布特征及时空演化规律，总结了不同类型浊积水道对应的地震相特征，并开展了深水碎屑岩高精度层序地层划分、深水沉积演化分析及水道复合体结构充填模式研究，实现了对深水沉积体的早期判断；

(2) 提出了三维透视背景下的甜点/梯度融合技术、基于保幅拓频处理资料及物理小波变换的地震频谱成像等一系列地球物理创新技术，在重点层序框架内搜索沉积体并精细刻画浊积水道内幕，识别水道体边界及演化规律；

(3) 从沉积相控制、反演含砂概率约束及虚拟井控制3个方面施加约束进行储层地质建模，以降低井间储层预测的不确定性，提高深水浊积岩储层地质模型精度，实现对储层物性参数平面展布及空间分布的半定量预测；

(4) 在储层半定量评价基础上，进一步可实现对砂体连通性的分析，其分析结果为复杂构造-岩性圈闭落实、井位目标钻前分析及油气藏钻后评价提供重要依据。

越来越多的深水沉积勘探实践及资料表明，深水沉积砂岩储层一般表现为相对低速度、低密度、低阻抗、低频率的特征，而海相泥岩则相对高速度、高密度、高波阻抗、高频率的特征，两者具有一定的波阻抗差异，为深水储层地震预测提供了理论基础^[9]。另一方面，深水沉积体在其形成及演化过程中，受到多期沉积体相互叠置与切割、晚期断裂复杂化、含烃流体充注等多种因素的影响及控制，常规利用单一振幅或频率类属性体识别沉积体具有较强多解性。

在利用保幅拓频技术提高地震资料分辨率的基础上，笔者提出了三维透视背景下的地震甜点及梯度属性融合技术进行沉积体识别及目标搜索。地震甜点属性定义为反射强度与瞬时频率平方根的比值，能突出显示强振幅、低频率的水道砂体分布特征^[10]。地震梯度属性作为一种几何属性，主要被用来检测地震资料中的不连续性边缘特征，可重点用于刻画沉积体边界。因此，三维透视背景下的地震甜点及梯度融合属性能突出显示沉积体在地震相中振幅、频率及几何外形等多方面的综合地震相特征。实际应用中，相比常规RMS属性，本技术对沉积体的刻画质量明显改善，水道、朵叶或水道朵叶复合体等深水沉积最主要的储层单元在三维空间中清晰可见(图 2)。由于深水沉积为远源异地沉积，受物源、输送通道、海底地貌控制，具有明显的几何外形特征，因此，本技术可明显降低浊积目标识别的多解性，为深水沉积体的初步识别、有利勘探目标搜索提供重要依据。

图  2  RMS地震属性图(a)和三维透视背景下的甜点/梯度融合图(b)

Figure 2.  Map of RMS sismic attributes (a) and superimposed map of sweetness and gradient attributes in a three-dimensional prospective (b)

频谱成像技术提供了利用3D地震资料和离散频率域变换来对反射层厚度和地质上的不连续进行成像的手段，即利用薄层的调谐体离散频率特征，分析复杂岩层内部的频率变化和局部相位特征的不稳定性，从而识别地质异常体的分布特征^[11-15]。由于物理小波具有能匹配待研究的物理问题的特点，从信噪分离及刻画信号中所含高频成份的角度看，选用这类小波进行地震分频是最优的，利用一种具有4个可调参数的新的物理小波匹配地震子波，模拟地震子波的物理小波的公式如下：

式中：$i = \sqrt { - 1} $；

A为地震子波的振幅；

τ为能量衰减因子；

β为能量延迟因子；

σ为地震子波的中心频率。

函数w(t)加上一个小的修正项，可以得到一类匹配地震子波的小波：

利用模拟地震子波的物理小波ψ(t)，实现对地震数据进行小波变换：

地震波的波长等于波速除以子波主频，采用匹配地震子波的物理小波，可使用高的调谐频率(即在小波变换中采用小的尺度因子)实现对薄层空间展布的预测。物理小波变换频谱成像技术提供了利用三维地震资料的多尺度信息对储层进行高分辨率成像并刻画储层时间厚度变化的工具，具有较强的分辨特殊地质体，尤其是薄层横向变化的能力，因此，在刻画水道内幕及边界方面具备较大优势。在高精度地震分频基础上，利用三元色RGB属性融合技术进行分频信号的整合，结合地层切片技术，可实现对深水沉积体演化规律的精细刻画与分析，实际应用效果可见，基于高分辨率频谱成像技术，地层切片清晰刻画出多期水道相互叠置、切割的接触关系，水道主体及其多期摆动、迁移的演化特征非常明显(图 3)。

图  3  频谱成像切片的结果对比

Figure 3.  Correlation of spectrum imaging slices

随机模拟算法虽然可以用于表征储层井间预测的不确定性，可为降低储层预测风险、优化各种方案设计提供重要参考，但还不能满足储层建模的目的，即获得最大程度逼近地下实际的确定性的三维地质模型之需求。人们很难从随机建模给出的多个等概率的地质模型中选出最优的建模结果，这一点在井资料稀缺的勘探阶段尤为明显^[16]。此外，在勘探阶段，由于钻井资料的稀缺、地震资料品质的缺陷以及地质认识不足等诸多条件的限制，易造成地质模型随机性强，与真实模型存在较大偏差。为了降低随机建模的不确定性，本文研究了多相约束地质建模技术，通过“虚拟井”点、沉积微相平面及三维含砂概率反演体三方面共同约束，大大降低了井间储层预测的不确定性，提高了地质模型精度，为后续储量评估及评价井建议提供了有效技术支持(图 4)。

图  4  多相约束地质建模技术方案

Figure 4.  Multiphase constrained random geologic modeling

相控建模是根据沉积相在时、空域的展布特征对沉积储层随机建模进行约束，即以储层垂向演化与平面分布规律为约束，采用数理统计学方法，综合应用确定性和随机建模技术定量表征砂体的空间分布，精细刻画储层非均质性。通过井震结合分析水道沉积规律，将复合水道沉积划分为初级阶段、鼎盛阶段、衰退阶段及消亡阶段4个期次沉积，利用地层切片技术划分出4个期次沉积对应的地震层序界面。通过地震多属性综合分析，从不同角度精细刻画沉积体内幕及细节特征，确定水道内幕期次所对应的水道边界，并进一步建立4个期次沉积的微相平面图。基于拾取的复合水道边界，限定在水道边界外主要是原地体系域沉积的泥岩相，而水道边界内为异地沉积体系域，又可进一步划分为水道砂岩相、溢出砂岩相、异地泥岩相，由此形成2种体系域、4种岩相的多级相控建模。

利用常规横波速度比及波阻抗反演体及钻井资料作为训练数据，通过遗传反演算法进一步提高纵横波速度比及波阻抗反演精度；在此基础上联合2种反演体应用统计岩石物理理论得到砂泥岩在井旁地震反演道的概率密度函数，基于Bayes决策理论合成2个地震反演体计算砂岩概率体，较好地实现了对随机建模的约束(图 5)。

图  5  砂岩概率反演连井剖面(a)和油藏剖面(b)

Figure 5.  Well connected sections for sand probability inversion results(a) and reservoirs (b)

利用已钻井井震结合及沉积特征分析，建立区块深水沉积储层分类评价标准；开展地震相精细解释及平面沉积微相单元划分，综合储层分类评价标准落实对应不同沉积相带含砂率，结合地震反演含砂概率预测结果，建立“虚拟井”，可降低随机建模带来的不确定性，提高模型精度。

基于多相约束地质建模技术，分别建立了相模型、孔隙度模型、有效储层模型等精细储层参数模型，实现了对储层特征的半定量描述，在此基础上结合油藏特征构建油藏模型，有效解决了储量评估及钻后评价难题。

深水沉积储层精细描述是当前石油工业界研究的难点，是地球物理学家及沉积学家普遍关注的热点。针对深水沉积体定性识别、内幕雕刻及半定量描述等技术难题，本文制定了从宏观向微观聚焦、定性向定量发展的研究思路，以深水沉积地质综合分析为基础，以地震甜点/梯度属性融合、高精度频谱成像、多相约束随机地质建模等针对性的特色技术为手段，集成了一套深水沉积储层精细评价技术流程与配套技术，实现了储层定性分析向半定量评价转变，有效解决了研究中面临的深水沉积储层精细评价技术难题，对加快国内及海外复杂深水碎屑岩油气藏勘探步伐具有积极的推进作用。