川西致密砂巖氣藏“暗點”型河道砂巖識別方法

王 薦 ，段文燊，畢有益

1.中國石化西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院，四川 成都610041 2.中國石化西南油氣分公司，四川 成都610041

引言

川西拗陷東部斜坡帶（東坡）的沙溪廟組氣藏自上而下劃分為11 套砂組，整體以三角洲平原—前緣河道砂沉積為主，儲層為非均質性強的低孔低滲致密河道砂巖。氣藏內分流河道數量多達一百余條，沉積規(guī)律復雜，具有河道砂體儲層厚度薄（5～30 m），多旋回、多流向、多期次河道交錯疊置的特點[1-2]。前期研究證實，東坡沙溪廟組氣藏的砂巖縱波速度、密度等巖石物理參數大多數低于泥巖，從而砂巖與泥巖的波阻抗差異較大，地震響應特征以低頻強波谷反射為主，即通常所說的“亮點”反射特征[3]。通過地震資料連片處理，得到高品質的三維疊后地震資料，可以利用地震疊后振幅屬性對“亮點”河道砂巖的平面展布情況進行刻畫，取得了比較好的效果，在該氣藏發(fā)現了一批高產河道[4]。

自2012 年東坡沙溪廟氣藏進行規(guī)模開發(fā)以來，隨著“亮點”型河道砂巖逐步開發(fā)建產完畢，氣藏年新增產量逐年降低，整體呈衰減狀態(tài)。如何找到新的增儲建產陣地，是該氣藏面臨的巨大挑戰(zhàn)。近年來，發(fā)現一些鉆井在其非目標層系砂巖中鉆遇良好油氣顯示，并測試獲產。然而，通過對這些井開展井震標定后發(fā)現這些河道砂巖在常規(guī)地震剖面上振幅較弱，表現為非“亮點”反射特征；在振幅平面屬性上這些河道砂巖外形不清、連續(xù)性差、難以識別，可稱之為“暗點”型河道砂巖。在“亮點”型河道砂巖目標所剩無幾的情況下，“暗點”型河道砂巖有望成為東坡沙溪廟組氣藏下一步評價建產的新陣地，而如何有效識別刻畫出“暗點”型河道砂巖的平面展布情況成為關鍵。

1 “暗點”型河道砂巖地震響應特征形成機理研究

通過開展模型正演分析及疊前AVO 特征分析，來明確“暗點”型河道砂巖地震響應特征形成機理，為找到有效的“暗點”型河道砂巖的識別方法奠定基礎。

1.1 模型正演分析

圖1 A 井井震標定Fig.1 Well-seismic calibrate of Well A

依據東坡沙溪廟組砂巖和泥巖的速度參數[5]，固定河道砂體的速度不變（4 100 m/s），即砂體物性不變，考慮河道砂體的厚度變化，從5 m 到60 m（基本包含了該區(qū)域河道砂體厚度變化范圍），建立地質模型開展正演模擬，據此來研究河道砂體厚度變化所引起的地震響應特征變化（圖2a）。正演結果顯示，當河道厚度小于10 m 時，地震剖面上可形成弱反射振幅，即河道砂巖厚度薄可能是“暗點”型河道砂巖地震響應特征產生的原因（圖2b）。但經統計東坡沙溪廟組氣藏已鉆遇的“暗點”型河道砂巖厚度在15～30 m，按正演模擬分析結果，應該可以形成較強振幅的亮點反射，由此可以證明河道砂體厚度的大小并不是“暗點”型河道砂巖地震響應產生的主要因素。

圖2 在固定砂體速度時對不同厚度砂體的正演模擬Fig.2 Forward simulation of sand body with different thickness at fixed sand body velocity

接下來考慮另一種地質情況，固定河道砂體的厚度不變（20 m），河道砂體的速度變化（從3 900 m/s到4 450 m/s）[6]，建立地質模型開展正演模擬，據此研究河道砂體物性變化所引起的地震響應特征變化（圖3a）。通過正演模擬結果發(fā)現，河道砂體速度參數（物性）與背景泥巖差異越小，振幅能量越弱，即河道砂巖物性差可以產生“暗點”型河道砂巖地震響應特征（圖3b）。

圖3 在固定砂體厚度時對不同速度砂體的正演模擬Fig.3 Forward modeling of sand body at different velocities with fixed sand body thickness

圖4 A 井 層各類巖性波阻抗分布范圍Fig.4 The impedance distribution range of various lithologic waves inlayer of Well A

1.2 疊前道集AVO 特征分析

通過正演模擬分析，確定了“暗點”型河道地震響應特征形成的原因主要是砂體儲層物性差，這種中高阻抗的砂巖在疊后振幅剖面形成弱波峰或弱波谷響應，極易淹沒在同等阻抗級別的泥巖響應之中，難以識別[8]。通過疊后地震剖面始終無法解決河道的刻畫問題，為此，研究對象有必要從疊后資料轉移至疊前道集資料，對“暗點”型河道砂巖的疊前AVO 響應特征進行分析。

按砂巖與上覆介質的波阻抗差及上覆介質的特征，含氣砂體通常可大致分為3 類（圖5），它們的反射系數特征曲線各不相同[9]。其中，I 類和IIa類為物性稍差的中高阻抗砂體的反射系數曲線，下面通過疊前道集正演模擬來分析這兩種中高阻抗含氣砂體的AVO 響應特征[10]。

圖5 3 類含氣砂體的AVO 特征曲線Fig.5 AVO characteristic curves of three types of gas-bearing sand bodies

I 類高阻抗含氣砂巖：這類含氣砂巖相對上覆巖石有較高的波阻抗，往往是經受了中等到高等壓實、固結作用的成熟巖石[11]。由此類砂巖正演模擬的道集可知，在法線入射時有較高的正反射系數，表現為強波峰反射，隨著入射角的增大，波峰反射逐漸減弱，當入射角足夠大時，在道集上可以看到由波峰變化到波谷的極性的反轉現象（圖6）。此類疊前道集經過疊加后，由于極性的反轉，能量相互抵消，使得在疊后剖面呈現弱振幅反射特征。

圖6 I 類含氣砂體的正演道Fig.6 Forward model set of Class I gas-bearing sand body

IIa類近零波阻抗差含氣砂巖：這類砂巖與上覆介質具有幾乎相同的波阻抗，這類砂巖一般是在中等壓實、固結作用下形成的[12]。由此類砂巖正演模擬的道集可知，在法線入射時反射系數趨近于零，表現為弱波峰反射特征，同樣隨著入射角的增大，波峰反射逐漸減弱直至發(fā)生極性反轉變化為波谷反射，隨著入射角度的進一步加大，波谷振幅出現進一步增強的現象（圖7）[13]。此類疊前道集經過疊加后，同樣由于極性反轉現象的存在，導致疊加時同相軸產生相互抵消的現象，在疊后剖面上同樣呈現弱振幅特征。

圖7 IIa 類含氣砂體的正演道集Fig.7 Forward model set of Class IIa gas-bearing sand body

圖8 A 井井旁道集AVO 特征分析Fig.8 Analysis of the AVO characteristics of the gathers next to Well A

理論模型正演和實際資料分析證實，東坡沙溪廟組氣藏“暗點”型河道地震響應特征形成的機理是：“暗點”型河道砂巖物性較差，屬于I 類或IIa類含氣砂巖，在疊前道集資料上形成了隨著入射角增大發(fā)生極性反轉的AVO 響應特征，導致地震反射振幅較弱，且與圍巖地震反射振幅能量差異較小，難以識別[15]。

2 “暗點”型河道刻畫方法及應用效果

2.1 優(yōu)勢入射角部分疊加技術

通過以上研究證實，“暗點”型河道砂巖具有I類、IIa類兩種AVO 響應特征，這兩類含氣砂巖的反射系數隨入射角的變化趨勢是相同的，都呈現單調遞減的趨勢，即隨入射角的增大，反射系數向負的方向變化，同時也呈現出隨著入射角增大，波谷反射增強的特征。為減小疊前道集疊加時波峰、波谷相抵消的影響，可以采用優(yōu)勢入射角部分疊加技術，來提高疊加剖面的質量。具體方法為：通過對東坡沙溪廟組氣藏“暗點”型河道砂巖疊前道集分析，確定入射角在20°以上的道集有波谷反射較強的特征，為優(yōu)勢入射角度域。由此可以采用優(yōu)勢入射角道集部分疊加技術，來提高疊后振幅能量強調，及河道砂巖的辨識度，從而實現對“暗點”型河道砂巖的刻畫[16-18]。

圖9 過A 井 層全疊加地震剖面與優(yōu)勢入射角疊加剖面對比Fig.9 Comparison was made between the seismic profile and the superimposed profile of dominant incidence angle of layer in Well A

圖10 層常規(guī)地震資料平面屬性與優(yōu)勢入射角部分疊加地震資料平面屬性Fig.10 Attributes of layer conventional seismic data partially superimposed with dominant incident angle

2.2 東坡沙溪廟組“暗點”型河道識別應用效果分析

圖11 C 井區(qū)層河道刻畫平面圖與過井優(yōu)勢入射角疊加剖面Fig.11 Plan of channel characterization oflayer in Well C Area superimposed profile with dominant incidence angle of well passing

圖12 C井層砂體綜合柱狀圖Fig.12 Comprehensive histogram of layer in Well C

3 結論

（1）模型正演確認了儲層物性差是東坡沙溪廟組氣藏“暗點”型河道形成弱反射特征的主要因素。通過對中高阻抗含氣砂體的正演道集分析，明確了“暗點”型河道為I 類或IIa類含氣砂體，其疊前道集存在極性反轉現象，成為“暗點”型河道形成的直接原因。

（2）針對“暗點”型河道識別難點，通過優(yōu)勢入射角部分疊加技術，減小全疊加時波峰、波谷相抵消的影響，突出了“暗點”型河道的響應特征，實現了“暗點”型河道砂巖外形的準確刻畫。在該方法的支撐下，部署的C 井獲得成功，證實了該方法的可行性和有效性。