鶯歌海盆地含氣儲層地震相識別技術(shù)完善及應用*

裴健翔 潘光超 汪 洋 馬德蕻

(1. 中海石油(中國)有限公司湛江分公司 廣東湛江 524057; 2. 河南省地質(zhì)博物館 河南鄭州 450016)

鶯歌海盆地含氣儲層地震相識別技術(shù)完善及應用*

裴健翔1潘光超1汪 洋1馬德蕻2

(1. 中海石油(中國)有限公司湛江分公司 廣東湛江 524057; 2. 河南省地質(zhì)博物館 河南鄭州 450016)

裴健翔，潘光超，汪洋,等.鶯歌海盆地含氣儲層地震相識別技術(shù)完善及應用[J].中國海上油氣，2015,27(4)：30-36.

Pei Jianxiang，Pan Guangchao，Wang Yang,et al.Improvement and application of seismic facies identification technology for gas-bearing reservoir in Yinggehai basin[J].China Offshore Oil and Gas,2015,27(4):30-36.

隨著鶯歌海盆地勘探向中深層高溫高壓領(lǐng)域的深入，僅用“兩紅夾一黑”型地震相識別含氣儲層具有局限性?；诹阆辔坏恼龢O性地震資料，將鶯歌海盆地含氣儲層地震相類型劃分成3類，在此基礎(chǔ)上從巖性組合、巖石物理特征、砂體耦合等方面對這3類地震相的成因進行了深入分析，歸納出了15種地震相樣式，并分析了它們之間的過渡關(guān)系，完善了具有普遍性和推廣價值的含氣儲層地震相識別技術(shù)。在鶯歌海盆地東方13-1區(qū)，利用地震相類型成因分析指導地震屬性提取，并進行儲層平面分布預測，利用地震相類型樣式分析指導相控正演模擬，并進行儲層縱向分布預測，均取得了較好的應用效果。本文所完善的含氣儲層地震相識別技術(shù)適用于淺?！詈３练e環(huán)境以大套泥巖為主夾砂巖的儲層，在鶯歌海盆地、瓊東南盆地、珠江口盆地東部深水區(qū)及南海中南部深水區(qū)具有廣闊的應用前景。

鶯歌海盆地；含氣儲層地震相；成因分析；過渡關(guān)系；儲層預測；地震屬性；相控正演模擬

1 問題的提出

鶯歌海盆地整體處于淺?！肷詈３练e環(huán)境，中央底辟帶泥多砂少，儲層通常以“泥包砂”的形式存在，其淺層的含氣砂巖儲層通常表現(xiàn)為“兩紅夾一黑”的地震相特征?！皟杉t夾一黑”是指在地震剖面上表現(xiàn)為兩強波峰夾一強波谷的波組特征(即“亮點”)，依據(jù)這一地震相特征成功發(fā)現(xiàn)了東方1-1、樂東15-1等淺層氣田[1-3]。隨著鶯歌海盆地勘探向中深層高溫高壓領(lǐng)域的深入，僅采用“兩紅夾一黑”型地震相識別含氣儲層的局限性越發(fā)明顯，具體表現(xiàn)為：中深層具有“兩紅夾一黑”型地震相特征的目標數(shù)量有限，難以持續(xù)勘探；中深層高溫高壓領(lǐng)域鉆探證實具有“兩紅夾一黑”型地震相特征的目標并非一定是氣層，可能是差氣層、水層[4]；鉆探也揭示了非“兩紅夾一黑”型地震相特征的含氣砂巖儲層。因此，對于鶯歌海盆地中深層勘探，受調(diào)諧作用、儲層物性、含氣性及砂體耦合作用，尤其是高溫高壓特殊的沉積環(huán)境及儲層的韻律特征等多因素影響，“兩紅夾一黑”型地震相識別技術(shù)不再適用[5-7]。

2 鶯歌海盆地含氣儲層地震相識別技術(shù)的完善

前人對鶯歌海盆地“兩紅夾一黑”型地震相的認識，主要停留在強反射的“亮點”層面上。為完善含氣儲層地震相類型，拓寬勘探思路，基于零相位的正極性地震資料，首次將鶯歌海盆地含氣儲層地震相類型劃分成3類，在此基礎(chǔ)上，從巖性組合、巖石物理特征、砂體耦合等方面對這3類地震相的成因進行了深入分析，歸納出了15種地震相樣式，并分析了它們之間的過渡關(guān)系，完善了具有普遍性和推廣價值的含氣儲層地震相識別技術(shù)。

2.1 含氣儲層不同地震相類型劃分

通過對鶯歌海盆地東方區(qū)已鉆井含氣儲層地震相類型統(tǒng)計分析，將鶯歌海盆地含氣儲層地震相劃分為“兩紅夾一黑”、“上黑下紅”、“上紅下黑”等3種類型，它們在地震剖面上均表現(xiàn)為兩波峰夾一波谷的反射特征，其中“兩紅夾一黑”型地震相表現(xiàn)為兩強波峰夾一強波谷反射(圖1a)；“上黑下紅”型地震相表現(xiàn)為較弱上波峰反射，較強波谷和下波峰反射(圖1b)；“上紅下黑”型地震相表現(xiàn)為較強上波峰和波谷反射，較弱下波峰反射(圖1c)。

2.2 含氣儲層不同地震相類型成因分析

2.2.1 不同地震相類型的巖石物理特征

1) “兩紅夾一黑”型地震相巖石物理特征為儲層頂面出現(xiàn)一套高阻抗泥巖或相對高阻抗泥巖。以東方區(qū)DF13-A14、DF13-A3井為例，DF13-A14井處發(fā)育厚層細砂巖，為外扇主水道沉積，頂部砂巖受底流改造物性變好，導致緊鄰優(yōu)質(zhì)儲層的上覆泥巖在壓實過程中容易通過巖相接觸面向下伏砂巖排水壓實，形成了薄層高密度、高速度、高波阻抗的泥巖，而且儲層物性越好，高波阻抗泥巖的厚度越大(圖2)；DF13-A3井儲層為泥質(zhì)粉砂巖，為外扇分支水道沉積，儲層物性差，儲層頂面出現(xiàn)了一套低速泥巖，導致DF13-A3井儲層頂面出現(xiàn)了一套相對高阻抗泥巖(圖3)。

2) “上黑下紅” 型地震相巖石物理特征為儲層頂?shù)啄鄮r阻抗相近，無高阻抗特征。以DF13-B1井為例，Ⅰ氣組細砂巖發(fā)育，為中扇分支水道沉積，下伏泥巖沖刷形成明顯的砂泥巖界面，上覆粉砂質(zhì)泥巖中夾有泥質(zhì)粉砂巖條帶，顯示水動力逐漸減弱的正韻律特征，密度曲線呈齒化箱狀，砂泥巖間呈鐘形過渡(圖4)。

圖4 東方區(qū)DF13-B1井巖石物理分析

3) “上紅下黑” 型地震相巖石物理特征為儲層與頂面泥巖阻抗差大于儲層與底面泥巖阻抗差。以DF29-A4井為例，T30-A1砂體為泥質(zhì)粉砂巖，為外扇分支水道末端沉積，整體物性較差，自下而上物性變好，顯示反韻律特征，密度曲線呈漏斗形(圖5)。

圖5 東方區(qū)DF29-A4井巖石物理分析

2.2.2 砂體耦合作用對地震相類型的影響

砂體之間的耦合作用也是影響含氣儲層地震相類型的重要因素[8-9]?；跂|方區(qū)巖石物理數(shù)據(jù)設(shè)計了4個地質(zhì)模型(泥巖：速度3 600 m/s,密度2.56 g/cm3；砂巖：速度3 400 m/s，密度2.34 g/cm3)，以該區(qū)提取的實際地震子波(主頻35 Hz)激發(fā)進行正演模擬，結(jié)果見圖6。從圖6a、b、c可以看出，目標砂體頂面存在5、10、20 m厚的砂巖都會對儲層頂面的波峰起到加強作用，隨著2套砂體之間距離的增加，頂面反射呈先加強后減弱的特征，在距離為30 m左右處達到最強。從圖6d可以看出，在砂體之間距離均為30 m的情況下，隨著頂面砂體加厚，頂面波峰逐漸加強。由此可見，砂體耦合作用可使地震相類型向“兩紅夾一黑”型轉(zhuǎn)換。

2.3 含氣儲層不同地震相類型的過渡關(guān)系

進一步將鶯歌海盆地3種含氣儲層地震相類型細化為15種地震相樣式(圖7)，其過渡關(guān)系為：當?shù)妥杩鼓鄮r背景出現(xiàn)一套致密或鈣質(zhì)泥巖(高波阻抗)時，地震響應呈“上紅下黑”型地震相特征(圖7a)；隨著致密泥巖底面發(fā)育一套物性較差的儲層(低波阻抗)，下波峰反射將逐漸加強(圖7b)；隨著砂巖儲層物性變好(波阻抗將變得更小)，將完全呈“兩紅夾一黑” 型地震相特征(圖7c)；隨著儲層頂面高阻抗泥巖的消失(圖7d)，儲層向正韻律發(fā)展(圖7e)，將逐漸發(fā)展為“上黑下紅”型地震相；隨著儲層加厚或存在夾層，3種含氣儲層地震相類型的波谷內(nèi)部出現(xiàn)弱波峰反射，而代表砂體頂面地震響應的波谷反射強度變?nèi)?圖7a1、b1、c1、d1、e1)；隨著儲層物性變差、好的儲層伴隨砂泥巖互層的發(fā)育，3種地震相類型地震反射強度都將減弱(圖7b2、d2、e2)；隨著儲層頂面產(chǎn)生低速泥巖、砂體耦合作用，地震反射特征向“兩紅夾一黑”型地震相特征發(fā)展(圖7c2、c3)。目前，鶯歌海盆地的勘探層系主要為淺?！肷詈３练e，泥巖廣泛發(fā)育，儲層常以泥包砂的形式存在，儲層與非儲層具有明顯的波阻抗及密度界限，地質(zhì)模型相對簡單，圖7中的15種巖性組合及其地震相基本上囊括了該地區(qū)所有的地震相樣式，對具有相同沉積環(huán)境的瓊東南盆地地震反射特征的解析具有指導意義。

圖6 東方區(qū)砂體耦合作用對地震相類型影響的正演模擬分析

圖7 鶯歌海盆地含氣儲層地震相樣式及其過渡關(guān)系

3 在東方13-1區(qū)的應用

3.1 地震相類型成因分析指導地震屬性提取，預測儲層平面分布

1) 存在問題。東方13-1區(qū)主要表現(xiàn)為“兩紅夾一黑”型地震相，受高溫高壓特殊地質(zhì)環(huán)境及儲層本身調(diào)諧、含氣性等因素的影響，優(yōu)質(zhì)儲層和差儲層在地震剖面上的反射強度相同，最小振幅屬性無法表征該區(qū)儲層物性[10-11]。

2) 指導思路。“兩紅夾一黑”型地震相含氣儲層主要由儲層頂面出現(xiàn)高阻抗泥巖(或相對高阻抗泥巖)所致，所以可以通過研究高阻抗泥巖的發(fā)育情況來反映儲層物性。圖8為東方13-1區(qū)儲層與上覆泥巖不同組合正演模擬結(jié)果，可以看出：隨著高阻抗泥巖的出現(xiàn)和增厚，儲層頂面的強波峰反射先增強后減弱；當上覆高阻泥巖厚度為25 m左右時，儲層頂面波峰強度最大。統(tǒng)計揭示，研究靶區(qū)高阻抗泥巖厚度普遍在0～30 m之間，處于高阻抗泥巖厚度和波峰強度呈正比的區(qū)間內(nèi)，故可以通過提取代表高阻泥巖阻抗特征的最大振幅屬性定性預測儲層物性。

圖8 東方13-1區(qū)儲層與上覆泥巖不同組合正演模擬

3) 應用效果。從研究靶區(qū)Ⅰ氣組儲層頂面最小振幅屬性圖(圖9a)可以看出，其整體呈強振幅反射特征，不同朵葉體之間振幅差異不明顯，很難判斷不同朵葉體之間儲層物性的差異及同一朵葉體甜點儲層的范圍;從Ⅰ氣組儲層頂面最大振幅屬性圖(圖9b)可以看出，不同朵葉體之間儲層物性的差異及同一朵葉體甜點儲層的范圍均較為明顯，DF13-A2、DF13-A4、DF13-A5井預測結(jié)果均與實鉆結(jié)果吻合很好。

圖9 東方13-1區(qū)研究靶區(qū)Ⅰ氣組儲層頂面最小振幅屬性(a)和最大振幅屬性(b)對比

3.2 地震相類型樣式分析指導相控正演模擬，預測儲層縱向分布

1) 存在問題。在隨鉆過程中，需要為隨鉆卡層、鉆井取心提供準確的深度、厚度數(shù)據(jù)。地震反演無法預測小于地震分辨率的厚度，即使有非常準確的時深關(guān)系，也無法預測儲層頂面位置，這些都將影響鉆井下步作業(yè)的實施。

2) 指導思路。前文已總結(jié)出鶯歌海盆地所有可能的含氣儲層地震相樣式，所以在相控約束及周圍已鉆井的指導下，通過正演可以對實際對應的儲層模型作出預測和判斷。具體做法為：在沉積相及區(qū)域地質(zhì)規(guī)律認識指導下，在周圍已鉆井揭示的儲層模型約束下，在預探位置設(shè)計一口虛擬井，根據(jù)先驗認識初步預測虛擬井的初始阻抗曲線，然后借助時深關(guān)系，通過調(diào)整儲層厚度、巖石物理參數(shù)，反復做一維正演，最終實現(xiàn)虛擬井正演地震響應和井旁實際地震道在波形及能量上的匹配[12]，從而得到虛擬井的最終波阻抗曲線，即可判斷儲層的頂?shù)孜恢眉昂穸取?/p>

3) 應用效果。在DF13-B3井Ⅰ氣組鉆前預測中，基于砂體頂面對應波谷、底面對應波峰這一常規(guī)認識解釋Ⅰ氣組砂巖厚度為19 m，基于本文的儲層相控正演模擬預測砂巖厚度為7 m，深度3 112 m(含33 m補心深度)已是Ⅰ氣組底面(圖10)。當鉆至3 112 m時果斷取消取心作業(yè)，實鉆厚度6.8 m，與預測基本吻合，避免了浪費。東方13-1區(qū)內(nèi)現(xiàn)已完成8口井的預測，目的層深度和厚度預測準確，厚度預測誤差普遍在5 m之內(nèi)。

圖10 東方區(qū)DF13-B3井相控正演模擬

4 結(jié)論

1) 將鶯歌海盆地含氣儲層地震相劃分為“兩紅夾一黑”、“上黑下紅”、“上紅下黑”等3種類型，分析了這3種類型地震相的成因，歸納出了15種地震相樣式，并分析了它們之間的過渡關(guān)系，完善了含氣儲層地震相識別技術(shù)，突破了在鶯歌海盆地僅將“兩紅夾一黑”型地震相認定為含氣儲層的傳統(tǒng)認識。

2) 在鶯歌海盆地東方13-1區(qū)，基于鶯歌海盆地含氣儲層新認識，利用地震相類型成因分析指導地震屬性提取并進行儲層平面分布預測，利用地震相類型樣式分析指導相控正演模擬并進行儲層縱向分布預測，均取得了較好的預測效果。

3) 本文所完善的含氣儲層地震相識別技術(shù)，適用于以大套泥巖為主夾砂巖儲層的淺?！詈３练e環(huán)境，在鶯歌海盆地、瓊東南盆地、珠江口盆地東部深水區(qū)及南海中南部深水區(qū)均具有廣闊的應用前景。

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(編輯：馮 娜)

Improvement and application of seismic facies identification technology for gas-bearing reservoir in Yinggehai basin

Pei Jianxiang1Pan Guangchao1Wang Yang1Ma Dehong2

(1.ZhanjiangBranchofCNOOCLtd.,Zhanjiang,Guangdong524057,China；2.HenanGeologicalMuseum,Zhengzhou,Henan450016,China)

With exploring of Yinggehai basin to mid-deep formation with high temperature and pressure, to identify gas-bearing reservoir only with seismic response of “one black in two red” has limitation. Based on the positive polarity zero-phase seismic data, seismic facies of gas-bearing reservoir of Yinggehai basin were classified into 3 types and their causes were analyzed from lithologic association，petrophysical feature and sandbody coupling. Fifteen kinds of seismic facies patterns were summarized and their transition relationships were analyzed, which improved the gas reservoir seismic facies identification technology. Good results were achieved in Dongfang 13-1 area of Yinggehai basin in which seismic attribute extraction and reservoir prediction in the plane were guided by seismic facies cause analysis, and seismic forward modeling constrained with sedimentary facies and reservoir prediction in vertical direction were guided by seismic facies pattern analysis. The improved seismic facies identification technology for gas-bearing reservoir is applicable to a large set of mudstone sandstone reservoir in shallow—deep sea sedimentary environment, which has broad future application in Yinggehai basin, Qiongdongnan basin, deep water area of eastern Pearl River Mouth basin and south central area of South China Sea.

Yinggehai basin; seismic facies of gas-bearing reservoir; cause analysis; transition relationship; reservoir prediction; seismic attributes; seismic forward modeling constrained with sedimentary facies

裴健翔，男，教授級高級工程師，1996年畢業(yè)于原成都地質(zhì)學院，獲碩士學位，現(xiàn)主要從事油氣勘探研究和技術(shù)管理工作。地址：廣東省湛江市坡頭區(qū)22號信箱(郵編：524057)。E-mail：peijx@cnooc.com.cn。

1673-1506(2015)04-0030-07

10.11935/j.issn.1673-1506.2015.04.004

TE122.2

A

2015-03-13 改回日期：2015-05-27

*“十二五”國家科技重大專項“鶯瓊盆地高溫高壓天然氣成藏主控因素及勘探突破方向(編號：2011ZX05023-004)”部分研究成果。