疊前反演在西湖凹陷A構(gòu)造低滲氣層邊界識別中的應(yīng)用

疊前反演在西湖凹陷A構(gòu)造低滲氣層邊界識別中的應(yīng)用

鄒 瑋，張 雷，姜 勇，王 超

（中海石油（中國）有限公司上海分公司，上海 200030）

摘 要：西湖凹陷A構(gòu)造花港組儲(chǔ)層埋藏深，具有低孔滲和橫向變化快的特點(diǎn)。通過對構(gòu)造區(qū)已鉆井低滲氣層的巖石物理分析，研究了彈性參數(shù)與巖性、物性和含油氣的關(guān)系，優(yōu)選Vp/Vs作為低滲氣層識別的敏感參數(shù)，并針對構(gòu)造區(qū)開展疊前同步反演，結(jié)合Vp/Vs巖性反演和構(gòu)造解釋成果，精細(xì)合理地刻畫了低滲氣層的邊界，建立了一套有效的低滲氣層識別的技術(shù)系列。

關(guān)鍵詞：西湖凹陷；低滲儲(chǔ)層；疊前同步反演；氣層邊界

中圖分類號：P631.4+6

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2015.02.046

文章編號：1008-2336（2015）02-0046-04

收稿日期：2014-12-25；

作者簡介：第一鄒瑋，男，1980年生，碩士，工程師，2007年畢業(yè)于成都理工大學(xué)固體地球物專業(yè)，從事綜合地質(zhì)研究工作。E-mail：zouwei2@cnooc.com.cn。

改回日期：2015-03-02

Application of Pre-stack Inversion to Identification of the Boundary of Low Permeability Gas Reservoir in Xihu Sag

ZOU Wei, ZHANG Lei, JIANG Yong, WANG Chao

（Shanghai Branch of CNOOC Ltd., Shanghai 200030, China）

Abstract:The Huagang Fm. reservoir in Structure A in Xihu sag is characterized by deep burial depth, with low porosity and low permeability, and quick lateral variation. By analyzing the petrophysics of low permeability gas layers in drilled wells, the relationship between elastic parameter with lithology, and physical property with oil-gas bearing conditions has been studied. The parameter of Vp/Vs has been selected as the sensitive parameter to identify low-permeability gas reservoir, and pre-stack inversion has been conducted for the structural area. Combining with lithologic inversion of Vp/Vs and results of structural interpretation, the boundary of low permeability gas reservoir has been determinate, and a set of effective technology has been established for identification of the boundary of the low permeability gas reservoir.

Keywords:Xihu sag; low permeability reservoir; pre-stack inversion; boundary of gas reservoir

東海西湖凹陷是我國近海重要的油氣勘探地區(qū)，通過近年來的油氣勘探和技術(shù)攻關(guān)，在西湖凹陷不斷獲得重大突破。西湖凹陷總體上具有東西分帶、南北分塊、縱向上“斷陷—坳陷”雙層結(jié)構(gòu)的構(gòu)造特征。根據(jù)西湖凹陷的構(gòu)造格局、沉積特點(diǎn)、斷裂發(fā)育及油氣賦存狀態(tài)等特征，西湖凹陷自西向東可以分為西部斜坡帶、西部次凹、中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶、東部次凹和東部斷階帶[1]。本次研究區(qū)位于西部次凹A構(gòu)造，通過三維地震資料的精細(xì)構(gòu)造解釋，A構(gòu)造為低幅度背斜構(gòu)造，主要目的層為花港組和平湖組?；ǜ劢M為淺水環(huán)境下的三角洲沉積體系，砂體以三角洲水下分流河道砂體和河口壩砂體為主[2]，具有厚度大、分選好的特點(diǎn)，厚度一般在10～45 m。由于水下分流河道的遷移造成各井間砂層組砂體橫向變化較快。從A構(gòu)造已鉆井的鉆探情況來看，主要目的層花港組埋藏較深，普遍在3 700 m以下。受到壓實(shí)作用的影響，導(dǎo)致儲(chǔ)層致密化，物性條件較

差，氣層段巖心平均孔隙度為9.7%，平均滲透率為0.25×10-3μm2，屬于低滲砂巖儲(chǔ)層。低滲儲(chǔ)層獨(dú)特的巖石物理特征和地震響應(yīng)特征，使得氣層邊界刻畫難度較大。

針對A構(gòu)造低孔滲、儲(chǔ)層橫向變化快的特點(diǎn)，首先進(jìn)行巖石物理分析，尋找低滲儲(chǔ)層巖性、物性和含氣性等相對敏感的巖石彈性參數(shù)；其次在巖性反演剖面上，進(jìn)行儲(chǔ)層頂?shù)酌婢?xì)追蹤，刻畫儲(chǔ)層在縱向和橫向的分布特征；最后在儲(chǔ)層中識別含氣儲(chǔ)層，利用氣層獨(dú)特的巖石物理響應(yīng)特征，刻畫低滲氣層邊界。

1　巖石物理分析

巖石物理分析的任務(wù)是尋找各種彈性參數(shù)與儲(chǔ)層特性（巖性、物性等）之間的關(guān)系，它是彈性特征和儲(chǔ)層特性的橋梁和紐帶，是疊前地震研究中不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。從前人的大量巖石物理實(shí)驗(yàn)分析得知，縱波和橫波在含氣地層中有著各自不同的傳播規(guī)律：縱波在含氣地層中傳播速度變小，而橫波的傳播速度基本不受地層含氣的影響，綜合應(yīng)用縱波和橫波可大大提高天然氣氣層描述的精度，克服單一依靠縱波進(jìn)行儲(chǔ)層識別的多解性問題。

對A構(gòu)造三口井縱波阻抗、橫波阻抗、縱橫波速度比、密度等參數(shù)與泥質(zhì)含量的交匯分析，縱橫波速度比（以下簡稱Vp/Vs）是識別砂巖儲(chǔ)層區(qū)分度最高的參數(shù)。圖1為花港組縱波阻抗與Vp/ Vs的交匯圖，色標(biāo)為泥質(zhì)含量，藍(lán)色代表泥巖，黃色代表砂巖。從圖中可以看出，Vp/Vs能較好的區(qū)分砂、泥巖，低Vp/Vs指示為低GR值的砂巖儲(chǔ)層。

在儲(chǔ)層識別的基礎(chǔ)上，進(jìn)行氣層識別。圖2為花港組縱波阻抗與Vp/Vs的交匯圖，色標(biāo)為含水飽和度，紅色代表氣層，藍(lán)色代表非氣層，從交匯圖可以看到：氣層區(qū)Vp/Vs值相對非氣層區(qū)的Vp/Vs更低，Vp/Vs低于1.67則認(rèn)為含氣砂巖。

根據(jù)A構(gòu)造已鉆井巖石物理分析，Vp/Vs可較好地區(qū)分砂、泥巖，并且能在砂巖儲(chǔ)層中識別出氣層和非氣層，因此，利用Vp/Vs巖性反演數(shù)據(jù)體可進(jìn)行低滲氣層邊界的精細(xì)刻畫。

圖1　花港組Vp/Vs—縱波阻抗—泥質(zhì)含量交會(huì)圖

圖2　花港組Vp/Vs—縱波阻抗—含水飽和度交會(huì)圖

2　疊前AVA同步反演

疊前同步反演是利用不同炮檢距道集數(shù)據(jù)以及縱波、橫波、密度等測井資料聯(lián)合反演，得到與巖性、含氣性相關(guān)的多種彈性參數(shù)，是綜合判別儲(chǔ)層物性及含氣性的一種技術(shù)。

2.1 基本原理

疊前同步反演使用Zoeppritz方程[3]或其近似方程，利用疊前地震道集中不同偏移距地震道上豐富的振幅信息，計(jì)算相關(guān)的彈性參數(shù)。本文采用的方法是Hampson等人在2005年提出，基于Zoeppritz方程的Fatti近似。

為了便于疊前反演計(jì)算，F(xiàn)atti[4]將Zoeppritz方程近中縱波反射振幅，簡化為與縱、橫波阻抗以及密度的關(guān)系：

式中：α為地震波到反射界面的入射角度；c1、c2、c3為入射角系數(shù)；Rp、Rs、RD分別為反射界面上、下由縱波速度、橫波速度和密度差異形成的反射系數(shù)。

Hampson等[5]集合Buland和More的小反射近似理論[6]和Simmons等人的約束條件[7]，導(dǎo)出了疊前同步反演的關(guān)系式：

式中：α為地震波到反射界面的入射角度；c1、c2、c3為入射角系數(shù)；Wα為入射角α的地震子波；D為微分矩陣；Lp、Ls、LD分別為反射界面上、下縱波阻抗、橫波阻抗和密度的平均值的自然對數(shù)。

這樣，利用式（2），可以同步反演出縱波阻抗、橫波阻抗和密度。

2.2 技術(shù)路線和關(guān)鍵環(huán)節(jié)

疊前同步反演是不同偏移距地震道上的振幅信息、測井資料和構(gòu)造信息的聯(lián)合反演，因此保真保幅的地震資料品質(zhì)、子波提取、精確的井震標(biāo)定、合理的初始模型建立、適合的反演算法、反演結(jié)果的合理解釋都是做好反演的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。針對A構(gòu)造地質(zhì)條件及資料特點(diǎn)，采用疊前同步反演的技術(shù)路線如圖3所示，其關(guān)鍵環(huán)節(jié)有：基礎(chǔ)資料優(yōu)化處理、巖石物理分析、井震標(biāo)定、子波提取、低頻模型建立、關(guān)鍵參數(shù)實(shí)驗(yàn)和反演結(jié)果應(yīng)用。

圖3　疊前同步反演技術(shù)路線圖

通過疊前同步反演計(jì)算了多種屬性參數(shù)數(shù)據(jù)體（Vp/Vs、縱波阻抗、密度等）。圖4為反演結(jié)果Vp/Vs連井剖面，紅色的低Vp/Vs指示砂巖。通過對比分析，A構(gòu)造已鉆三口井A1、A2、A3井鉆遇的砂體與Vp/Vs都有良好的對應(yīng)關(guān)系。

圖4　A構(gòu)造Vp/Vs聯(lián)井剖面（測井曲線為伽馬）

3　應(yīng)用效果分析

近幾年，西湖凹陷低滲氣藏勘探開發(fā)取得了一系列重大突破，2012年在A構(gòu)造成功鉆探了A2、A3井，證實(shí)了A構(gòu)造地質(zhì)儲(chǔ)量巨大。但是由于受到水下分流河道的遷移和深埋壓實(shí)作用影響，主力儲(chǔ)層具有低孔滲和橫向變化快的特點(diǎn)。以H5儲(chǔ)層為例，A1井鉆遇儲(chǔ)層2.6 m，測井解釋為氣水同層，A2井鉆遇儲(chǔ)層30.9 m，測井解釋為氣層，經(jīng)鉆后測試獲得高產(chǎn)油氣流，A3井鉆遇儲(chǔ)層1.1 m，測井解釋為水層。從H5層頂面構(gòu)造圖分析，A1、A2井鉆至氣層高部位，A3井鉆至氣層較低部位，H5層為構(gòu)造+巖性氣藏。

如何刻畫H5層的氣層邊界是計(jì)算儲(chǔ)量的關(guān)鍵。首先，在巖石物理分析的基礎(chǔ)上，利用疊前同步反演計(jì)算了Vp/Vs和縱波阻抗等多種屬性數(shù)據(jù)體。從Vp/Vs聯(lián)井反演剖面看（圖4），紅色指示為低Vp/Vs值的砂巖，藍(lán)色指示為高Vp/Vs值的泥巖。從提取的H5層Vp/Vs屬性平面圖看（圖5），Vp/Vs異常形態(tài)呈明顯的多期水道展布，A2井位于水道主體部位，A1、A3井則偏離水道主體部位，從實(shí)鉆情況來看，A1井鉆遇儲(chǔ)層2.6 m，A2井鉆遇儲(chǔ)層30.9 m，A3井鉆遇儲(chǔ)層1.1 m，H5層的反演結(jié)果與三口井的鉆探情況具有良好的對應(yīng)關(guān)系。利用H5層Vp/Vs —縱波阻抗—含水飽

和度的三參數(shù)交匯分析可見，Vp/Vs值小于1.67指示為氣層（圖2），因此，將Vp/Vs值1.67作為H5層氣層識別的門檻值，在Vp/Vs屬性平面圖上圈定Vp/Vs值小于1.67的范圍（圖5紅色邊框內(nèi)所示），再疊合H5層的氣水界面等高線（圖5黑色線所示），即是H5層的氣層邊界（圖6紅色所示）。通過該邊界即可較準(zhǔn)確地圈定H5氣層的含氣面積，保證科學(xué)合理地評價(jià)H5氣層儲(chǔ)量規(guī)模。

圖5　A構(gòu)造H5層Vp/Vs屬性疊合圈閉圖

圖6　A構(gòu)造H5層氣層邊界圖

4　結(jié)論

（1）西湖凹陷A構(gòu)造主力儲(chǔ)層埋藏深，儲(chǔ)層物性致密，通過對三口井巖石物理分析，搞清了低孔滲儲(chǔ)層彈性參數(shù)與巖性和含油氣性的關(guān)系：Vp/ Vs能較好地識別巖性，Vp/Vs低值指示為砂巖；砂巖含氣后，Vp/Vs值更低，縱波阻抗值較高。低Vp/ Vs和高縱波阻抗可作為識別低滲儲(chǔ)層的參數(shù)組合。

（2）西湖凹陷A構(gòu)造主力儲(chǔ)層橫向變化快，通過巖石物理分析和疊前同步反演，確定了利用Vp/Vs設(shè)定氣層識別門檻值，有效合理地刻畫了低滲氣層邊界。

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