東海海域深層HG組低滲儲層“甜點”預(yù)測方法及應(yīng)用

李久娣,孫 莉,魏水建,賈躍瑋

(1.中國石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司,上海200120;2.中國石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院,北京100083)

東海海域深層HG組埋深大于3500m,發(fā)育三角洲沉積體系,儲層為典型的低孔低滲砂巖儲層[1-2],局部發(fā)育“甜點”儲層。相對陸上低滲氣藏開發(fā),海上低滲氣藏開發(fā)成本高、工藝技術(shù)限制多,有效落實“甜點”儲層分布,合理部署開發(fā)方案,在低滲氣藏經(jīng)濟高效開發(fā)方面顯得尤為關(guān)鍵。由于傳統(tǒng)的“甜點”儲層定義界限不明確,與差儲層及致密層地球物理響應(yīng)差異小,單一參數(shù)或方法敏感性差,預(yù)測精度低,因而“甜點”儲層表征困難。

世界上低孔低滲油氣田資源豐富,分布廣泛,在油氣資源中占有重要地位。我國近些年發(fā)現(xiàn)的低孔低滲油氣田越來越多,低滲透儲量在已發(fā)現(xiàn)儲量中占比大于30%[3-4]。因此,低滲氣藏在油氣勘探開發(fā)中占有十分重要的地位,在低孔低滲儲層中尋找相對優(yōu)質(zhì)“甜點”儲層是低滲致密氣藏勘探開發(fā)的重點和難點[5-6]。近年來擬阻抗反演技術(shù)、疊前反演技術(shù)在常規(guī)儲層及孔隙度等預(yù)測方面取得了較好的效果[7-9],利用疊前反演技術(shù)得到的擴展彈性阻抗、泊松阻抗以及泊松阻尼因子等屬性在常規(guī)儲層的流體檢測方面也取得了一定成效[10-12],但目前對于深層低孔低滲儲層中“甜點”儲層的預(yù)測方法技術(shù)相對較少[13-16],且應(yīng)用局限性明顯,“甜點”儲層地質(zhì)意義不明確,優(yōu)質(zhì)儲層多以單一孔隙度指標進行劃分,未考慮不同巖相孔滲關(guān)系的差異性,巖相和分類儲層預(yù)測參數(shù)相同,因而預(yù)測方法精度不高,多解性較強。

本文針對東海深層HG組的地質(zhì)特點,在“甜點”儲層主控因素分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合動態(tài)分析測試成果,建立分類儲層評價標準,定義“甜點”儲層界限。在研究過程中按照“控巖相、定優(yōu)儲、尋甜點”逐級控制的思路和方法開展“甜點”儲層地震預(yù)測:首先開展儲層巖石物理分析,研究儲層巖相及“甜點”儲層彈性參數(shù)敏感性,在多個彈性參數(shù)中找出vP/vS巖相敏感參數(shù)、縱波阻抗和體積模量優(yōu)質(zhì)儲層敏感參數(shù);然后通過疊前vP/vS反演落實儲層巖相展布,并對縱波阻抗及體積模量進行巖相過濾進而確定優(yōu)質(zhì)儲層展布;最后采用疊前AVO敏感屬性流體檢測技術(shù)預(yù)測含氣富集區(qū)帶,有效刻畫“甜點”儲層的展布,取得了較好的效果。

1 儲層特征及“甜點”儲層主控因素

1.1 儲層特征

巖心觀察和巖石薄片鑒定結(jié)果表明,深層HG組儲層巖性以細砂巖為主,其次為砂礫巖,含部分粉砂巖。巖石類型以巖屑長石砂巖為主,其次為長石巖屑砂巖。儲層空間類型主要是粒間溶孔,其次為鑄模孔及粒內(nèi)溶孔,少量原生粒間孔。根據(jù)實測樣品的統(tǒng)計分析,儲層孔隙度一般為2%～17%,平均為7.85%;滲透率為0.2～10.0mD,平均為3.65mD(1mD≈0.987×10-3μm2),以低孔-特低孔-低滲為主,局部發(fā)育“甜點儲層”。

1.2 “甜點”儲層主控因素

綜合分析沉積相、巖相和孔隙結(jié)構(gòu)等地質(zhì)因素認為本工區(qū)HG組沉積相、巖性、孔隙結(jié)構(gòu)對儲層物性的控制作用明顯。

1) 沉積微相控制著有利儲層發(fā)育與分布:厚層分流河道為有利微相,其它微相物性相對較差,同一分流河道微相中下部儲層物性好于中上部。

2) 巖性控制著儲集巖的物性:分選好的中細粒砂巖、含礫砂巖物性好,分選較差的砂礫巖及粒度較小的粉砂巖物性較差。

3) 孔隙結(jié)構(gòu)控制著儲集巖的滲透率:孔隙結(jié)構(gòu)受巖性、成巖作用等控制,對產(chǎn)能控制作用明顯,中小孔-中粗喉為高產(chǎn)的有利孔喉配置組合。

1.3 “甜點”儲層的界定

根據(jù)東海海上氣藏開發(fā)經(jīng)驗,測試無阻流量小于1.0×104m3的儲層一般難以獲得自然產(chǎn)能,測試無阻流量介于(1～50)×104m3的儲層可獲得自然產(chǎn)能,測試無阻流量介于(50～100)×104m3的為好儲層,測試無阻流量大于100×104m3的為優(yōu)質(zhì)儲層。以HG組實際測試層段試氣結(jié)果為約束,根據(jù)測試結(jié)果差異所反映的地質(zhì)及巖電參數(shù)界限,建立地質(zhì)-產(chǎn)能相結(jié)合的儲層綜合評價標準,將目的層儲層劃分為4種類型(表1),確定一、二類儲層為研究區(qū)優(yōu)質(zhì)儲層,“甜點”儲層為優(yōu)質(zhì)儲層中的高豐度含氣層段,主要位于主分流河道,巖性以中細砂巖為主,具有高孔(>9%)、高滲(>1.0mD)、大吼道半徑(>0.7μm)和高產(chǎn)特性(無阻流量>50×104m3)。

表1 深層HG組儲層綜合評價結(jié)果

注:φ為孔隙度,k為滲透率,Sg為含氣飽和度。1ft≈0.3048m,1mD≈0.987×10-3μm2。

2 “甜點”儲層地震預(yù)測

2.1 巖相敏感參數(shù)分析及預(yù)測

測井響應(yīng)特征分析的結(jié)果表明,HG組儲層巖性主要為砂巖,相對泥巖層表現(xiàn)為低密度、低聲波時差、低伽馬、相對高阻抗、低vP/vS特征。在測井響應(yīng)特征分析的基礎(chǔ)上,采用直方圖統(tǒng)計方法對砂泥巖測井參數(shù)的敏感性進行了分析。砂泥巖阻抗值分布范圍差異小,不同巖性在阻抗屬性上疊置嚴重,難以有效區(qū)分。相對阻抗屬性來說,vP/vS屬性對不同巖性的分異性相對明顯,泥巖、砂巖和砂礫巖在vP/vS直方圖上具有不同的峰值范圍,具有較好的分異性(圖1)。一般泥巖巖性對應(yīng)的vP/vS大于1.65,砂巖巖性對應(yīng)的vP/vS為1.58～1.65,砂礫巖巖性對應(yīng)的vP/vS小于1.58。

圖1 深層HG組不同巖性的縱波阻抗(a)和vP/vS(b)直方圖

2.2 優(yōu)質(zhì)儲層反演預(yù)測

研究區(qū)儲層非均質(zhì)性強,既有測試無阻流量大于50×104m3的“甜點”儲層,也有測試難以獲得產(chǎn)能的低滲儲層。產(chǎn)能較好的“甜點”儲層是物性相對好的優(yōu)質(zhì)儲層,因此,尋找優(yōu)質(zhì)儲層是研究“甜點”儲層的基礎(chǔ)。

對眾多彈性參數(shù)進行巖石物理分析,發(fā)現(xiàn)縱波阻抗和體積模量屬性對優(yōu)質(zhì)儲層反映較敏感,綜合利用這兩種屬性能較好地識別優(yōu)質(zhì)儲層。從不同類型儲層的縱波阻抗和體積模量的交會圖(圖2)可以看出,不同類型儲層分異明顯,深層優(yōu)質(zhì)儲層具有低阻抗和小體積模量特征,優(yōu)質(zhì)儲層縱波阻抗值一般小于11400g/cm3·m/s,體積模量一般小于28GPa。因此通過疊前彈性參數(shù)反演,利用體積模量參數(shù),結(jié)合縱波阻抗屬性能較好地表征優(yōu)質(zhì)儲層的分布。常規(guī)方法先通過疊后波阻抗反演預(yù)測巖性,再通過縱波阻抗和物性之間的關(guān)系反演求取物性參數(shù)數(shù)據(jù)體,進而進行優(yōu)質(zhì)儲層刻畫。而本文方法能夠減少多次反演過程中引入的近似誤差,極大提高了預(yù)測的精度,且回避了單一參數(shù)表征優(yōu)質(zhì)儲層的不合理性。

圖2 深層HG組不同類型儲層縱波阻抗和體積模量交會結(jié)果

2.3 疊前AVO敏感屬性含氣性檢測

AVO技術(shù)是通過研究地震反射振幅隨炮檢距(或入射角)變化而變化的規(guī)律,預(yù)測地層巖性和含油氣情況的一種方法,是開展流體信息分析的有效手段[17-19]。傳統(tǒng)AVO屬性包括截距P和梯度G,以及由P和G組合而成的多種屬性,其只適用于響應(yīng)特征單一的區(qū)域,對非均質(zhì)性較強的多AVO響應(yīng)類型區(qū)域難以取得理想預(yù)測效果。AVO技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展,特別是近年來諸如偽橫波反射系數(shù)、擬泊松比等衍生AVO屬性的發(fā)展和應(yīng)用,使得該技術(shù)在油氣勘探開發(fā)中處于不可替代的地位。

2.3.1 疊前AVO響應(yīng)分析

研究區(qū)目的層儲層埋藏深,物性相對致密,流體地震響應(yīng)敏感性弱,在開展AVO屬性分析之前,需要對含氣儲層AVO響應(yīng)類型做出判斷,從而優(yōu)選相應(yīng)的屬性進行分析。

通過時深精細標定,確定含氣儲層段對應(yīng)的地震反射同相軸,研究疊前偏移距道集的橫向變化規(guī)律。A井2700ms氣層段頂面井旁地震道為波峰反射同相軸(圖3a),隨入射角的增加振幅能量減弱,為Ⅰ類AVO響應(yīng)特征(圖3b);B井2840ms含氣水層段井旁地震道為波谷反射同相軸(圖3c),具有隨著入射角的增加振幅能量逐漸增強的特征,為Ⅲ類AVO響應(yīng)特征(圖3d);A井2980ms氣層段頂面井旁地震道為波峰反射同相軸(圖3e),隨入射角的增加振幅能量減弱,到遠入射角極性反轉(zhuǎn),為Ⅱ類AVO響應(yīng)特征(圖3f)。

上述研究表明,研究區(qū)儲層段AVO響應(yīng)特征復(fù)雜,發(fā)育多種AVO響應(yīng)類型氣藏,使得AVO截距與梯度含氣響應(yīng)在儲層段同時具有正、負兩種異常特征,依靠傳統(tǒng)截距、梯度的AVO屬性分析方法結(jié)果多解性較強,難以獲得準確的含氣性預(yù)測結(jié)果。

AVO流體因子屬性是一種基于巖層背景趨勢線偏移度判別含氣性特征的方法,可有效規(guī)避傳統(tǒng)AVO屬性的多解性問題。該屬性基于縱波與橫波速度的線性關(guān)系為:

vP=b+avS

(1)

式中:vP為縱波速度;vS為橫波速度;b為縱波速度與橫波速度線性關(guān)系式的截距;a為縱波速度與橫波速度線性關(guān)系式的斜率。利用縱波、橫波通過含流體儲層時的速度變化差異來判別含油氣的情況。對公式(1)求微分并除以vP可得到流體因子ΔF:

式中:ΔvP為縱波速度變化率;ΔvS為橫波速度變化率。公式(2)右端第1項為縱波速度的實際變化率,第2項為橫波速度對縱波速度比值與橫波速度變化率的乘積。由于縱波速度隨流體性質(zhì)差異而變化,而橫波速度在流體中不發(fā)生變化,當(dāng)?shù)卣鸩ù┻^含氣儲層時,由于縱波速度下降,而橫波速度不變,此時ΔF明顯偏離不含氣地層。

2.3.2 疊前AVO屬性含氣性檢測

通過疊前反演,得到研究區(qū)AVO流體因子屬性,對比實鉆井情況,兩口實鉆井的主力含氣層段與屬性異常有良好的對應(yīng)關(guān)系(圖4),氣層頂界具有強負流體因子屬性。A井主力氣層呈明顯的低值流體因子屬性異常。B井鉆遇的兩套氣水同層和水層對應(yīng)屬性的較大值(黃色和綠色條帶),顯示與鉆遇氣層的屬性差異明顯,反映流體因子屬性能夠滿足研究區(qū)含氣性的識別。

圖3 AVO響應(yīng)特征a A井井旁地震道集1; b A井Ⅰ類AVO特征; c B井井旁地震道集; d B井Ⅲ類AVO特征; e A井井旁地震道集2; f A井Ⅱ類AVO特征

圖4 疊前AVO流體因子屬性剖面

考慮到流體因子屬性預(yù)測方法無井資料的約束,存在一定的多解性,結(jié)合氣層和水層與流體因子屬性值較好的相關(guān)關(guān)系,通過AVO流體因子與含氣飽和度交會分析,輔助界定氣水的分異門檻值,進一步開展屬性分析,從而刻畫含氣儲層邊界。研究區(qū)含氣飽和度低于40%儲層段對應(yīng)著流體因子大于-4×105的高值區(qū)域;含氣飽和度大于40%時,流體因子屬性異常值均小于-4×105,且隨著含氣飽和度的增加,屬性值越來越小。據(jù)此可設(shè)定氣水分異門檻值為-4×105(圖5)。以目的層Y頂?shù)捉鐬闀r窗,以氣水流體因子屬性門檻值為依據(jù)可圈定含氣區(qū)帶范圍(圖6)。

對照目的層實鉆井信息驗證發(fā)現(xiàn),A井目的層鉆遇氣層,B井鉆遇為水層,預(yù)測結(jié)果與實鉆情況一致。

圖5 流體因子屬性與含氣飽和度交會結(jié)果

圖6 流體因子屬性預(yù)測有利富集區(qū)

3 應(yīng)用效果

根據(jù)深層X氣藏“甜點”儲層的界定,優(yōu)質(zhì)儲層主要以主分流河道砂巖相為主,物性較好,具有一定的產(chǎn)能,綜合前文所述方法預(yù)測結(jié)果,采用巖相預(yù)測-優(yōu)質(zhì)儲層預(yù)測-含氣性預(yù)測-“甜點”儲層刻畫逐級控制的研究思路,圈定X氣藏目的層Y的“甜點”儲層分布范圍(圖7,圖8,圖9)。通過開展疊前縱波阻抗及體積模量參數(shù)反演,并應(yīng)用疊前反演vP/vS彈性參數(shù)體對縱波阻抗和體積模量進行巖性過濾(按vP/vS取值1.58進行巖性過濾),可得到優(yōu)質(zhì)儲層預(yù)測成果(圖7,圖8),剖面中井曲線為伽馬測井曲線,紅色虛線標注層段為目的層Y。以目的層Y頂?shù)捉缑鏋闀r窗,以儲層巖石物理量板為依據(jù)提取優(yōu)質(zhì)儲層平面展布如圖9所示。圖9中,紅色區(qū)域為一類儲層分布區(qū),黃色區(qū)域為二類儲層分布區(qū),實線圈定的范圍為有利含氣區(qū),其中圖9a中B井以西地區(qū)儲層物性相對較好,但含氣性檢測為水層,揭示為非“甜點”區(qū)。預(yù)測結(jié)果顯示該氣藏“甜點”儲層主要分布在粉色線條圈定的紅、黃條帶分布區(qū)域。

圖7 疊前同時反演縱波阻抗反演剖面(巖相過濾)

圖8 疊前同時反演體積模量反演剖面(巖相過濾)

圖9 “甜點”儲層預(yù)測分布展示a 儲層平面分布; b 有效儲層平面分布

實鉆井資料揭示,A井在目的層顯示為一套厚度大于20m、孔隙度為9.1%的氣層,B井在目的層顯示為一套厚度大于30m、孔隙度為8.6%的水層,與預(yù)測結(jié)果吻合(表2)。

表2 實鉆井目的層儲層物性參數(shù)

4 結(jié)論

1) 東海海域深層“甜點”儲層的分布受巖相控制作用明顯,不同巖相儲層孔滲關(guān)系復(fù)雜。通過建立優(yōu)質(zhì)儲層與彈性參數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系,實現(xiàn)疊前縱波阻抗及體積模量雙參數(shù)對優(yōu)質(zhì)儲層的直接識別與預(yù)測,消除了傳統(tǒng)的通過單參數(shù)阻抗反演結(jié)合阻抗和孔隙度關(guān)系式反演物性參數(shù)預(yù)測優(yōu)質(zhì)儲層分布的復(fù)雜性和不確定性,提高了優(yōu)質(zhì)儲層識別精度。

2) 以地質(zhì)分析為指導(dǎo),結(jié)合動態(tài)測試結(jié)果,動靜結(jié)合建立儲層分類標準,采用“控巖相、定優(yōu)儲、尋甜點”逐級控制的思路和方法,提高了東海海域深層“甜點”儲層預(yù)測的合理性和可靠性,為科學(xué)高效開發(fā)低滲氣藏奠定了基礎(chǔ),也為類似地區(qū)低滲儲層“甜點”預(yù)測提供了借鑒。