AVO疊前反演技術(shù)在珠江口盆地白云深水區(qū)烴類檢測(cè)中的應(yīng)用＊

張衛(wèi)衛(wèi) 何 敏 顏承志 龐 雄 連世勇 胡 璉

(中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司)

AVO疊前反演技術(shù)在珠江口盆地白云深水區(qū)烴類檢測(cè)中的應(yīng)用＊

張衛(wèi)衛(wèi) 何 敏 顏承志 龐 雄 連世勇 胡 璉

(中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司)

根據(jù)珠江口盆地白云深水區(qū)儲(chǔ)層沉積特點(diǎn)及目標(biāo)區(qū)三維地震資料條件,利用AVO疊前反演技術(shù)對(duì)目標(biāo)區(qū)進(jìn)行了烴類檢測(cè),鉆前預(yù)測(cè)結(jié)果得到了鉆井結(jié)果的證實(shí)。

AVO疊前反演 白云深水區(qū) 烴類檢測(cè)

珠江口盆地白云深水區(qū)在縱向上發(fā)育珠海組淺海陸架三角洲沉積體系和珠江組—韓江組深水扇沉積體系疊置的深—淺水儲(chǔ)層[1]。近年來(lái),區(qū)內(nèi)采集了大范圍的三維地震資料,這為白云深水區(qū)地球物理特征分析奠定了很好的基礎(chǔ)。由于疊后反演是建立在地震資料為自激自收的假設(shè)基礎(chǔ)之上,而實(shí)際地震資料是不同偏移距疊加平均的結(jié)果,所以疊后反演結(jié)果與實(shí)際情況有較大的誤差。研究認(rèn)為,疊前反演保留了振幅隨炮檢距變化的信息,更加符合實(shí)際情況[2]?；谝陨显?筆者利用經(jīng)過(guò)高保真高保幅處理的疊前CRP道集資料對(duì)白云深水區(qū)M井區(qū)進(jìn)行了AVO疊前反演,并在反演的基礎(chǔ)上進(jìn)行了烴類檢測(cè),其預(yù)測(cè)結(jié)果得到了實(shí)際鉆探結(jié)果的證實(shí),說(shuō)明了本文所用方法的正確性和有效性。

1 AVO疊前反演原理

AVO疊前反演是一項(xiàng)利用反射波振幅隨偏移距的變化進(jìn)行巖性預(yù)測(cè)和烴類檢測(cè)的技術(shù)。根據(jù)地震波反射和透射理論,反射波振幅隨偏移距的變化與分界面兩側(cè)介質(zhì)的巖石彈性參數(shù)有關(guān),利用AVO疊前反演可以直接得到如密度(ρ)、縱波阻抗(Zp)、橫波阻抗(Zs)等屬性。

在含水砂巖或泥巖中,巖石的縱波速度(vp)與橫波速度(vs)有對(duì)應(yīng)的線性關(guān)系,如 Castagna于1985年提出的關(guān)系式:vp=1.16vs+1.36(速度單位為 km/s)[3];ρ與 vp也有對(duì)應(yīng)的線性關(guān)系,如 Gardner于 1974年提出的關(guān)系式:ρ=0.23v0.25p(單位分別是g/cm3和ft/s)[4]。AVO疊前反演基于以下2點(diǎn)假設(shè):①作為入射角函數(shù)的反射縱波和反射橫波可以由近似的 Zoeppritz方程求出;②對(duì)于背景巖性(含水砂巖和泥巖),vp、vs、ρ三者之間有線性的關(guān)系。根據(jù)這2點(diǎn)假設(shè),可以由初始的縱波阻抗模型經(jīng)過(guò)反演得到縱橫波阻抗和密度,由此得到其它的巖性參數(shù)并進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)和烴類檢測(cè)[5]。

2 AVO疊前反演技術(shù)在珠江口盆地白云深水區(qū)的應(yīng)用

2.1 流體替換

以白云深水區(qū)天然氣井M井為例,含氣層表現(xiàn)出明顯的第三類AVO異常,對(duì)該套含氣層利用Gassmann方程進(jìn)行流體替換,分析在相同的地質(zhì)條件下儲(chǔ)層由含氣替換為含水后的AVO響應(yīng)變化。

本次研究中,含氣飽和度為81%的氣層被分別替換為含水100%、含氣5%、含氣100%,并得到相應(yīng)的vp、vs、ρ(圖1)。

圖1 白云深水區(qū)M井gas1氣層流體替換前后測(cè)井曲線

由圖1可以看到,對(duì)于同樣的儲(chǔ)層:

(1)氣砂的縱波速度明顯低于水砂,而氣砂的橫波速度稍高于水砂;

(2)當(dāng)砂巖由含水100%變化為含氣5%時(shí),其縱波速度急劇降低,而密度卻變化很小。雖然含氣5%和含氣100%在疊后地震剖面上都表現(xiàn)為明顯的亮點(diǎn)特征,但兩者在密度上的差別則讓我們可以在密度體上去尋找密度更小(也就是含氣飽和度更大)的砂體。

對(duì)比流體替換得到的各種含氣飽和度情況下的AVO響應(yīng)(圖2)后發(fā)現(xiàn):

(1)含水100%時(shí),其AVO特征不明顯;而含氣后表現(xiàn)為明顯的第三類AVO異常;

(2)含氣5%和含氣100%時(shí),其AVO類型是一樣的;

(3)含氣飽和度越大,截距、梯度也越大。

上述分析結(jié)果表明,白云深水區(qū)第三類AVO異常即代表含氣。

圖2 白云深水區(qū)M井gas1氣層流體替換前后AVO響應(yīng)

2.2 巖石物理分析

巖石物理分析的目的是在眾多地震屬性中找到最能指示氣層的屬性或?qū)傩越M合。在對(duì)白云深水區(qū)M井多種屬性進(jìn)行巖石物理分析的基礎(chǔ)上,確定縱橫波速度比最能區(qū)分研究區(qū)巖性和含氣性。從M井縱橫波速度比對(duì)含氣性的響應(yīng)特征(圖3)可以看到,縱橫波速度比可以較好地判別氣層,中淺層(珠江組及其以上地層)含氣砂巖的縱橫波速度比幾乎都小于1.8,而深層(珠江組及其以下地層)含氣砂巖的縱橫波速度比明顯小于含水砂巖。這樣,對(duì)氣層的識(shí)別由定性上升到了半定量的程度。所以,縱橫波速度比是白云深水區(qū)較好的巖性及含氣性判別因子。

圖3 白云深水區(qū)M井縱橫波速度比對(duì)含氣性的響應(yīng)

縱波阻抗是疊前反演成果中最穩(wěn)定的屬性。從M井縱波阻抗對(duì)含氣性的響應(yīng)特征(圖4)可以看到,白云深水區(qū)中淺層氣砂的縱波阻抗普遍小于8 000[(m/s)·(g/cm3)]。根據(jù)研究區(qū)相似的沉積環(huán)境和物源條件造成巖石物理特性相似的特點(diǎn),可以得到研究區(qū)中淺層含氣砂巖的巖石物理模版,即中淺層含氣砂巖縱橫波速度比小于1.8,縱波阻抗小于8 000[(m/s)·(g/cm3)],如圖5所示。利用這套中淺層含氣砂巖巖石物理模版可以對(duì)白云深水區(qū)中淺層進(jìn)行烴類檢測(cè)。

2.3 疊前反演結(jié)果分析

對(duì)研究區(qū)經(jīng)過(guò)高保真高保幅處理的疊前CRP道集資料和M井的測(cè)井資料進(jìn)行了疊前反演,在此基礎(chǔ)上對(duì)M井西北部的M1井的儲(chǔ)層質(zhì)量及含氣性進(jìn)行了預(yù)測(cè)。從過(guò)M1井縱橫波速度比剖面(圖6)可以看到,砂巖層能被清楚地刻畫出來(lái),并且可以判斷第一層砂巖層(sand1)物性最好。本次研究采用2種方法判斷 M1井這幾層砂巖是否含氣。

圖6 白云深水區(qū)過(guò)M1井縱橫波速度比剖面

(1)利用AVO常規(guī)屬性判斷含氣性。根據(jù)流體替換得到的結(jié)論,本地區(qū)第三類AVO異常即為含氣。因此,直接由道集資料得到過(guò)M1井的P×G因子剖面和流體因子剖面(圖7),經(jīng)過(guò)與M井對(duì)比,可以判斷M1井中只有中淺層sand1層有較高的含氣性。

圖7 白云深水區(qū)M1井P×G因子和流體因子剖面

(2)利用巖石物理分析得到含氣砂巖模版判斷含氣性。圖8為疊前反演得到的過(guò)M1井的縱波阻抗與縱橫波速度比交會(huì)分析圖。從圖8中可以明顯看出,只有M1井的中淺層sand1層有較高的含氣性,這與AVO常規(guī)屬性的判斷結(jié)果相一致。

綜合上述2種方法判斷的結(jié)果,預(yù)測(cè)M1井只有sand1層含氣,而實(shí)際鉆井測(cè)井資料也證實(shí)M1井只有sand1層含氣,含氣砂巖厚度為37.2m。

圖8 白云深水區(qū)M1井烴類檢測(cè)剖面

利用AVO疊前反演技術(shù)準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)了白云深水區(qū)M1井中中淺層sand1層的含氣性,尤其是通過(guò)反演技術(shù)提高了資料的分辨能力,不僅證實(shí)了白云深水區(qū)深水扇存在多期朵葉體疊置,進(jìn)而導(dǎo)致儲(chǔ)層物性在空間上變化較大這一地質(zhì)認(rèn)識(shí),而且使得識(shí)別深水扇儲(chǔ)層的內(nèi)幕結(jié)構(gòu)成為可能。圖9為縱

3 應(yīng)用效果及意義

圖9 白云深水區(qū)過(guò)M、M1井疊前反演縱波阻抗剖面與地震剖面的對(duì)比

波阻抗反演剖面和地震剖面對(duì)比圖,可以明顯看到,M1井位置處是2套疊置的砂體,且根據(jù)阻抗差異可以預(yù)測(cè)M1井位置處的砂體的物性沒有M井好,這一預(yù)測(cè)結(jié)果也被實(shí)鉆結(jié)果所證實(shí)(圖9)。

但同時(shí)要看到,AVO疊前反演技術(shù)在白云深水區(qū)的應(yīng)用是以M井來(lái)預(yù)測(cè)其西北部4.5km處的M1井,且這2口井都是鉆探在同一個(gè)構(gòu)造上(由于是同一個(gè)構(gòu)造,沉積環(huán)境相似,2口井所鉆探的巖石的巖性差別不大),如果預(yù)測(cè)井離已知井的距離加大,由于沉積環(huán)境的改變導(dǎo)致巖石物理特征的變化,已知井的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)和烴類檢測(cè)的模版及含氣性與AVO類型的關(guān)系可能就不適合預(yù)測(cè)井,這樣極可能令預(yù)測(cè)結(jié)果誤差較大。所以,在大的范圍內(nèi)必須要用多口井進(jìn)行巖石物理分析,找到本地區(qū)綜合的巖性、物性、含氣性參數(shù),才能更加準(zhǔn)確地進(jìn)行預(yù)測(cè)。

4 結(jié)束語(yǔ)

應(yīng)用AVO疊前反演技術(shù)對(duì)白云深水區(qū)M井區(qū)進(jìn)行了烴類檢測(cè),其預(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)鉆結(jié)果非常吻合,證明了該技術(shù)的正確性和有效性。但是也應(yīng)注意到,AVO疊前反演技術(shù)受到諸如地震資料保幅處理、測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)編輯、疊前反演精度等因素的制約,從而導(dǎo)致各屬性體對(duì)巖性及含氣性判別的定量化程度還有待進(jìn)一步提高。另外,由于深層地球物理特性的復(fù)雜性,該技術(shù)對(duì)深層的烴類檢測(cè)能力也有待進(jìn)一步加強(qiáng),下一步應(yīng)重點(diǎn)研究如何提高對(duì)深層儲(chǔ)層質(zhì)量及含氣飽和度的預(yù)測(cè)能力。但總體而言,AVO疊前反演技術(shù)對(duì)深水區(qū)油氣勘探開發(fā)具有實(shí)用價(jià)值。

[1] 龐雄,陳長(zhǎng)民,彭大鈞,等.南海珠江深水扇系統(tǒng)及油氣[M].北京:科學(xué)出版社,2007:142-144,243-248.

[2] 朱偉林,等.南海北部大陸邊緣盆地天然氣地質(zhì)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2007:249-252.

[3] CASTAGNA J P,BATZLE,M L,EASTWOOD R L.Relationships between compressional-wave and shear-wave velocities in clastic silicate rocks[J].Geophysics,1985,50:571-581.

[4] GARDNER G H F,GARDNER L W,GREGORY A R.Formation velocity and density-the diagnostic basics for stratigraphic traps[J].Geophysics,1974,39:770-780.

[5] FRED J H.Seismic amplitude interpretation[M].北京:石油工業(yè)出版社,2006:18-24.

(編輯:周雯雯)

Abstract:Based on reservoir sedimentology and3D seismic data in Baiyun deep-water area,Pearl River Mouth basin,AVO pre-stack inversion technique has been used to DirectHydrocarbon Indication (DHI)in this area,with the results validated by drilling.

Key words:AVO pre-stack inversion;Baiyun deepwater area;DHI

An application of AVO pre-stack inversion technique to DHI in Baiyun deep-w ater area, Pearl River Mouth basin

Zhang Weiwei He Min Yan Chengzhi
Pang Xiong Lian Shiyong Hu Lian
(S henzhen B ranch of CNOOC L td.,Guangzhou,510240)

2009-07-10 改回日期:2010-02-25

＊國(guó)家重大專項(xiàng)課題“南海北部深水區(qū)富烴凹陷識(shí)別、儲(chǔ)層預(yù)測(cè)、烴類檢測(cè)技術(shù)(2008ZX05025-003)”、國(guó)家重大專項(xiàng)子課題“南海北部深水區(qū)東部有利區(qū)帶預(yù)測(cè)與目標(biāo)評(píng)價(jià)(2008ZX05025-006-01)”和國(guó)家重大專項(xiàng)子課題“深水區(qū)地震綜合解釋及有利圈閉優(yōu)選(2008ZX05025-001-04)”聯(lián)合資助。

張衛(wèi)衛(wèi),男,工程師,2005年畢業(yè)于長(zhǎng)江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院,獲碩士學(xué)位,現(xiàn)主要從事珠江口盆地油氣勘探研究工作。地址:廣東省廣州市江南大道中168號(hào)海洋石油大廈1619室(郵編:510240)。電話:020-84262340。E-mail:zhangww@cnooc.com.cn。