波阻抗反演與AVO技術在陸西凹陷勘探中的應用

裴家學

(中國石油遼河油田分公司勘探開發(fā)研究院，遼寧盤錦 124010)

波阻抗反演與AVO技術在陸西凹陷勘探中的應用

裴家學

(中國石油遼河油田分公司勘探開發(fā)研究院，遼寧盤錦 124010)

陸西凹陷為遼河外圍盆地中生代殘留型凹陷，砂泥巖阻抗差異小，儲層橫向變化快，預測難度大，流體關系復雜。由于單一的儲層預測技術多解性強，因此首先利用疊后層序格架內波阻抗反演識別和描述九佛堂組上段薄層砂體和九佛堂組下段凝灰質砂體，然后再利用疊前AVO流體檢測技術對所描述的砂體進行AVO流體檢測，預測不同類型儲集層的含油氣有利區(qū)。該結果不僅為陸西凹陷的勘探部署提供了重要依據，同時對遼河外圍其它凹陷的勘探具有重要指導意義。

陸西凹陷；波阻抗反演；層序地層；擬聲波阻抗反演；AVO技術；流體因子

陸西凹陷位于內蒙古自治區(qū)通遼市和赤峰市境內，是開魯盆地內的一個次級構造單元，它是在海西期褶皺基底上發(fā)育的中生代殘留型凹陷[1]，面積約800 km2，是遼河外圍盆地諸多凹陷中勘探程度最高、勘探開發(fā)效果最好的凹陷。近幾年,該地區(qū)勘探雖然有“點”的突破，但整體成功率較低，勘探面臨著諸多困難，主要原因是現(xiàn)階段所面臨的勘探對象九佛堂組上段為薄層砂巖儲層，且砂泥巖阻抗差異小，儲層橫向變化快，九佛堂組下段為凝灰質砂巖，儲層物性差，優(yōu)質儲層預測難度大，其次該地區(qū)流體關系復雜。為了解決勘探瓶頸，在陸西凹陷開展了波阻抗反演和AVO流體檢測研究。近年來，這兩項技術在國內外應用非常廣泛且非常成熟，在井位部署中發(fā)著重要作用。而本次研究是將這兩項技術聯(lián)合應用，首先利用疊后波阻抗反演預測砂體，然后針對所預測的砂體開展疊前AVO流體檢測，預測所識別砂體的含油氣情況，進一步提高鉆探成功率。

1 疊后波阻抗反演識別和刻畫砂體

砂體預測的方法很多，最常見且最實用的方法是疊后波阻抗反演[2]，在反演的過程中必須以地質理念為指導，其預測效果的關鍵在于特征曲線的選擇[3]與初始模型的建立[4-5]。

1.1 特征曲線選擇

在儲層預測中，不同的巖性、以及同一巖性在不同的沉積環(huán)境中，其敏感曲線不同，一般情況下，AC、RT、GR曲線對砂巖儲層響應敏感，RT、GR曲線對火山巖儲層響應敏感，但不是絕對的，在儲層預測之前需要進行敏感性分析,尋找特征曲線。

在陸西地區(qū)，九佛堂組下段凝灰質砂巖，以及陡坡帶砂礫巖體，聲波時差和密度曲線能夠較好地區(qū)分，因此常規(guī)波阻抗反演能夠識別凝灰質砂巖和陡坡帶砂礫巖體。但是九佛堂組上段大段泥巖或油頁巖夾薄砂體，單層砂體厚度為2～30 m，平均孔隙度為22%，儲層物性較好，油氣顯示多為油斑、油浸，其速度與上下圍巖差異較小，密度值甚至低于上下圍巖，因此常規(guī)波阻抗反演難以識別。通過曲線敏感性分析，深側向電阻率曲線對該地區(qū)九佛堂組上段薄層砂體響應敏感，于是利用電阻率曲線重構聲波時差，進行擬聲波反演[6]。從反演結果來看(圖1)，分辨率較高，能夠識別和刻畫薄層砂巖，但是，如果單層砂體厚度小于10 m，厚度預測上還是存在一定誤差。

因此，在砂體預測中，特征曲線的選擇非常重要，只有選擇正確的特征曲線進行儲層預測，才能達到真正區(qū)分和識別不同儲層的目的。研究結果表明，陸西凹陷九下段凝灰質砂巖和陡坡帶砂礫巖的特征曲線為聲波時差，九上段薄砂巖的特征曲線為深側向電阻率。

1.2 高分辨率層序約束地質建模

波阻抗反演低頻模型的建立是在地震地質層位的控制下進行的，高分辨率層序地層學與地震反演技術的有機結合，優(yōu)點在于能夠建立地震反演所需要的高精度初始模型[7]，層位越多，模型越精細，反演結果橫向、縱向分辨率越高，且不同沉積旋回的薄層、薄互層不會串在一起。因此在研究中需要細化層序單元，通過對陸西凹陷的構造演化、古氣候、古生物、地震軸終止關系、巖電組合特征等綜合研究[8-10]，將目的層九佛堂組劃分為一完整三級層序，九佛堂組下段劃分為低位體系域和水進體系域，九佛堂組上段劃分為高位體系域。并在體系域內細分層序單元，分別將LST、TST、HST細分為三個、兩個、四個準層序組，且對每個準層序組頂底界面進行標定、追蹤，用于精細地質建模。

圖1 過B32井擬聲波波阻抗反演剖面

在研究中，還可針對實際問題，根據目的層所在位置，選擇分層段反演，更加突出目的層。例如，M35井區(qū)，主要目的層為LSTⅢ期和TSTⅠ、Ⅱ期砂體，在砂體預測中，由于受LST第Ⅰ、Ⅱ期高阻抗火山碎屑巖的影響，TSTⅡ期砂體難以識別，且連續(xù)性較差，LSTⅢ期砂體受火山巖模型的影響，預測厚度和范圍擴大，準確性降低(圖2b)。于是只利用LST第Ⅲ期準層序組以及TSTⅠ期、Ⅱ期兩個準層序組界面進行建模(圖2a)，約束反演，分辨率較以層位約束反演有較大提高，能夠識別出每一期砂體(圖2c)，且在高分辨率層序格架內能夠更精確地刻畫每一期砂體的厚度和分布范圍。

2 疊前AVO檢測

AVO油氣檢測技術是利用疊前地震資料中反射波振幅與炮檢距變化關系，研究地下巖性變化并進行油氣預測和油氣富集帶圈定的一項技術[10-14]。

地震波進入地下不同的介質后，產生反射橫波、反射縱波、透射橫波、透射縱波，地震波的傳播符合Zoeppritz方程，通過代入不同的反射角，可從矩陣中解得反射系數。由于Zoeppritz方程非常復雜，許多學者對Zoeppritz方程進行研究并簡化，得到不同的近似公式，目前常用的有Shuey和Aki&Richards近似公式。

圖2 過M2，M35，LC3和B601井地質剖面

利用Aki&Richards公式可以導出阻抗屬性體、速度屬性體和彈性模量屬性體。其中阻抗屬性體包括：P波阻抗反射率、S波阻抗反射率；速度屬性體包括：P波速度反射率、S波速度反射率、密度反射率、偽泊松比、流體因子；彈性模量屬性體包括：拉梅常數相對變化、切變模量相對變化、切變模量反射率和QC因子[11-15]。

AVO油氣檢測的關鍵在于CRP道集的預處理和道集拉平。原始道集中，往往近偏、遠偏道集存在振幅假異常，會產生假AVO響應，需要切除，而且原始CRP道集同相軸在遠偏存在上翹或下拉現(xiàn)象，AVO檢測中也會出現(xiàn)假異常，因此，需要通過剩余速度分析，進行道集拉平，確保AVO響應真實可靠[16]。

通過原始道集預處理和正演道集研究表明：九上段含油薄層砂巖為Ⅳ類AVO響應(圖3)，為低阻抗含油砂巖；九下段含油凝灰質砂巖為Ⅰ類AVO響應，為高阻抗含油砂巖，AVO響應特征與該地區(qū)含油儲層的巖電特征吻合。

AVO屬性種類很多，不是每一種屬性都適合每一個地區(qū)，都有其適用條件和適用范圍，需要通過已知井的驗證，尋找適合該地區(qū)的AVO屬性，通過AVO屬性與已知井對比發(fā)現(xiàn)，流體因子[17-18]和P波速度反射率屬性在本地區(qū)對含油儲層響應敏感，可以用于該地區(qū)的油氣檢測。

圖3 AVO響應特征分析

以M35井為例，該井九佛堂組下段鉆遇3套油層，第一層試油為高產工業(yè)油流，第二層、第三層測井解釋為油層，未試油，3套油層頂界面均有較強的AVO異常響應，與井吻合較好(圖4)，且縱向分辨率較高。

圖4 過M35井流體因子剖面

然而研究發(fā)現(xiàn)，斷裂復雜、構造破碎以及開發(fā)區(qū)塊，AVO結果與已知鉆井吻合程度較低，分析其原因為：開發(fā)區(qū)在開采的過程中采用了儲層改造措施，同時開采多年，地下流體關系發(fā)生變化，地層局部微小坍塌，產生一些小裂縫，各向異性較強，斷裂復雜、構造破碎的地區(qū)，各向異性更強，而該地區(qū)的三維地震為2014年采集，所以AVO響應不明顯，但五十家子廟洼陷、馬北斜坡、小井子洼陷AVO效果較好。

綜上所述，研究AVO流體檢測時，需要弄清該地區(qū)的AVO響應類型、敏感屬性和適用條件及范圍，才能更加客觀地評價AVO屬性，更好地為勘探部署服務。

3 波阻抗反演與AVO屬性聯(lián)合應用

針對九上段薄層砂體，利用擬聲波波阻抗反演，預測薄層砂體展布特征，從本次研究結果來看，薄層砂體主要分布在B32井-M31一帶，以及M31井西側，雖然單層厚度薄，但縱向層數多且分布范圍廣，從薄層砂體的流體因子預測圖來看，M31井西側及北側為AVO響應異常區(qū)。綜合儲層預測及油氣檢測，M31井西側砂體發(fā)育，同時也是油氣的有利指向區(qū)，是下一步薄層砂體勘探的有利區(qū)(圖5)。

圖5 陸西凹陷馬北斜坡九上段薄層砂體屬性圖

針對九下段凝灰質砂巖，在層序格架內進行波阻抗反演，精細刻畫每一期砂體，然后沿所刻畫砂體提取AVO屬性平面圖，以五十家子廟洼陷為例，B601井周邊發(fā)育多期砂體，B601井與LC3井LSTⅢ砂體見良好油氣顯示，AVO異常響應明顯，而TSTⅡ砂體儲層物性差，解釋為干層，無AVO異常響應，預測結果與鉆井吻合良好。對B601井LST Ⅲ砂體進行刻畫，面積達到36.5 km2，再提取AVO屬性，發(fā)現(xiàn)LC3井區(qū)以及其西北部AVO異常明顯，是含油氣有利區(qū)，有利面積為16.8 km2(圖6)。

圖6 B601井區(qū)LSTⅢ砂體流體因子平面圖

而小井子洼陷，目前只完鉆1口井，且位于斜坡部位，勘探程度低，因此波阻抗反演多解性強，不確定性因素很多，主要利用AVO屬性分析，預測其含油氣情況，研究發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)多套砂體AVO異常明顯，有利面積近50 km2，勘探有利，有望獲得重大突破，但需要下一步鉆探予以證實。

4 結論與認識

(1)利用深側向電阻率曲線重構聲波時差，進行擬聲波波阻抗反演，能夠識別和刻畫九佛堂組上段薄層砂體，且在高分辨率層序界面約束下反演，預測效果更好。

(2)遼河外圍盆地九佛堂組上段薄層砂巖為Ⅳ類AVO異常，為低阻抗含油砂巖；九佛堂組下段凝灰質砂巖為Ⅰ類AVO異常，為高阻抗含油砂巖。流體因子屬性與P波速度反射率屬性在該地區(qū)應用效果較好，從適用范圍來看，AVO技術在陸西凹陷的五十家子廟洼陷、馬北斜坡和小井子洼陷效果較好，在馬家鋪高壘帶和包日溫都斷階帶效果較差。

(3)單一的儲層預測技術或AVO油氣檢測技術，都有一定的多解性，在勘探部署時，往往需要多種技術聯(lián)合應用，以提高鉆探成功率。

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編輯：吳官生

1673-8217(2015)06-0063-04

2015-07-29

裴家學，工程師，碩士，1981年生，2005年畢業(yè)于長江大學勘查技術與工程專業(yè)，現(xiàn)從事構造解釋、儲層預測以及勘探部署工作。

中國石油天然氣集團公司重大科技專項“遼河油田原油千萬噸持續(xù)穩(wěn)產關鍵技術研究-遼河灘海和外圍規(guī)模儲量發(fā)現(xiàn)關鍵技術及有利目標優(yōu)選研究”(2012E-3002)。

P631.445

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