吳大奎 張本全 戴勇 程緒彬 朱心萬歐陽誠 徐明華 鄭淑芬 唐龍遜

1.川慶鉆探工程公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院 2.西南石油大學

地震資料氣水識別方法及其應(yīng)用

吳大奎1張本全1戴勇1程緒彬1朱心萬1歐陽誠1徐明華1鄭淑芬1唐龍遜2

1.川慶鉆探工程公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院 2.西南石油大學

有效預(yù)測儲層中流體的性質(zhì)對油氣勘探具有十分重要的意義。2008年之前研究了基于地震縱波勘探資料的泊松比氣水預(yù)測方法，初步應(yīng)用取得了一定效果，之后進一步完善了預(yù)測方法，又開展了廣泛的應(yīng)用研究，先后對川渝地區(qū)、蘇里格地區(qū)多個構(gòu)造的不同砂巖儲層，以及川渝地區(qū)和國外的多個碳酸鹽巖儲層進行了預(yù)測，取得的認識和成果主要有：①儲層測井泊松比在不同儲層中具有穩(wěn)定規(guī)律，對不同類型的儲層具有一致性的判識模式，即含氣儲層泊松比低、含水儲層泊松比較高，致密層或非儲層泊松比更高；②所形成的預(yù)測方法能有效地識別氣、氣水及同含氣水，預(yù)測結(jié)果符合率均較高，且分布規(guī)律與地質(zhì)認識基本一致。以四川盆地為主的5個典型實例應(yīng)用結(jié)果表明，該方法具有推廣應(yīng)用價值。

泊松比 地震資料 天然氣 水 識別 方法 應(yīng)用 四川盆地

1 氣水識別原理簡介

地下介質(zhì)（包括巖層和流體）具有不同泊松比值，國內(nèi)外學者在20世紀70年代對泊松比與巖性、流體的關(guān)系進行了大量研究。漢密爾頓、格里哥里等得到了泊松比與巖石孔隙中流體性質(zhì)關(guān)系的最有價值的結(jié)果有：①未固結(jié)的淺層鹽水飽和沉積巖往往具有很高的泊松比（大于0.4），這實際上與泥頁巖相近；②泊松比往往隨孔隙度的減小及沉積物的固結(jié)而減??；③高孔隙度的鹽水飽和砂巖往往具有較高泊松比（0.3～0.4），這是砂巖含水飽和的情況；④氣飽和高孔隙砂巖往往具有低泊松比，可能低到0.1。這說明含氣層泊松比很低，含水層泊松比明顯增高，致密層更高。更多的研究成果還表明［1－3］：泥頁巖層泊松比高于砂巖層，碳酸鹽巖地層與砂泥巖層相似。碳酸鹽巖和砂泥巖地層中，含氣與含水的泊松比均有一個分界線，砂巖地層差異更明顯，石灰?guī)r地層差異略小，但都能分辨出氣水?？梢杂檬疽鈭D（圖1）說明儲層泊松比的普遍規(guī)律。

圖1 不同儲層泊松比分布示意圖

2 氣水識別模式

基于研究和實際應(yīng)用成果，可建立儲層氣水識別的基本模式，現(xiàn)以砂泥巖地層為例（圖2）。

圖2表明，泊松比最低對應(yīng)氣；泊松比次低對應(yīng)氣水；泊松比中等對應(yīng)水；泊松比中高對應(yīng)砂巖致密層；泊松比很高對應(yīng)泥巖層。模式中泊松比值的大小具有相對性，即在不同儲層中，其值的分布范圍及劃分界限可能有所不同。碳酸鹽巖地層（石灰?guī)r及白云巖為主）具有相似的模式，只是巖性和泊松比值大小有區(qū)別。

圖2 砂泥巖地層氣水識別模式圖

3 泊松比測井資料與儲層關(guān)系

圖3為四川盆地wd8井測井綜合解釋圖。該圖直觀展示出泊松比曲線與巖性、流體具有明顯的對應(yīng)關(guān)系，且與前人研究結(jié)論完全一致。

圖4為國內(nèi)外某些地區(qū)儲層泊松比測井資料與流體對應(yīng)關(guān)系統(tǒng)計圖。從圖中可見，盡管地區(qū)不同，儲層類型不同，但氣水關(guān)系始終具有一致特點，即低泊松比對應(yīng)含氣，中泊松比對應(yīng)同含氣水，中高泊松比對應(yīng)含水，高泊松比對應(yīng)巖層。與前人研究成果都是一致的，只是具體儲層情況有分布范圍的差別。這也說明泊松比這些特點是由儲層及流體的物理性質(zhì)決定的，這種明確的關(guān)系確保了應(yīng)用泊松比進行流體識別的可靠性。

圖3 wd8井儲層段綜合解釋與泊松比關(guān)系圖

4 應(yīng)用實例研究

圖4 不同地區(qū)泊松比與流體對應(yīng)關(guān)系統(tǒng)計圖

以下針對不同儲層類型、不同地區(qū)列舉5個典型實例，從地震資料氣水預(yù)測分布規(guī)律和鉆井結(jié)果進行對比研究。研究方法步驟為：①根據(jù)地震資料情況確定研究范圍；②將研究范圍內(nèi)所有陣列聲波測井曲線轉(zhuǎn)換為泊松比曲線；③對可靠的泊松比曲線統(tǒng)計儲層及非儲層泊松比分布情況，并建立氣水識別模式；④測井、地震聯(lián)合泊松比反演并生成泊松比反演數(shù)據(jù)；⑤目的層泊松比數(shù)據(jù)統(tǒng)計并進行預(yù)測分析。

4.1 s5構(gòu)造盒8段砂巖儲層氣水預(yù)測

目的層為砂巖儲層，與泥巖交互，砂巖單層厚度介于3～15m，非均質(zhì)性強。圖5中白虛線為等高線，構(gòu)造總體呈東高西低趨勢，中部有2個低幅向斜。鉆遇氣水與構(gòu)造高低沒有對應(yīng)關(guān)系?？碧介_發(fā)中期多口井產(chǎn)水。后應(yīng)用泊松比預(yù)測結(jié)果進行驗證，產(chǎn)水井基本上位于預(yù)測的較高泊松比區(qū)域。圖中暖色調(diào)部分為含氣區(qū)，藍色區(qū)域為含水區(qū)。后期井位部署以該圖為依據(jù)，確定的井位避開預(yù)測含水區(qū)域，取得了較好效果。預(yù)測的總體規(guī)律與鉆井結(jié)果基本一致，單井符合率達到75%。

圖5 s5構(gòu)造盒8段砂巖儲層氣水分布預(yù)測圖

4.2 guangan構(gòu)造須四段砂巖儲層氣水預(yù)測

圖6 guangan構(gòu)造須四段砂巖儲層氣水分布預(yù)測圖

儲層為上三疊統(tǒng)須家河組四段砂巖。圖6中等高線東南部為高部位，向西北部變低，從圖可見，產(chǎn)水井、氣井與構(gòu)造沒有明確對應(yīng)關(guān)系，即高、低部位都可能含水、含氣。圖中紅色和黃色區(qū)域為預(yù)測的含氣區(qū)，綠色為過渡區(qū)（即同含氣水區(qū)），藍色為含水區(qū)或非儲層（干井）區(qū)，共3個區(qū)。預(yù)測圖展示出，5口產(chǎn)水井都位于含水或處于與同含氣水區(qū)的邊界；5口純氣井有3口位于預(yù)測的含氣部位，2口處于氣水區(qū)，基本吻合；5口同含氣水井有3口處于邊界，另外2口處于含水、干井區(qū)，也基本吻合。總體而言，預(yù)測的氣水分布情況與鉆遇氣水情況較好對應(yīng)，印證了該構(gòu)造氣水分布的無規(guī)律性。

4.3 xc構(gòu)造三疊系砂巖儲層氣水預(yù)測

圖7為該砂巖儲層氣水分布預(yù)測圖。白色虛線為構(gòu)造等高線，為由西南向東北傾沒的鼻狀構(gòu)造。其預(yù)測的儲層（含水、氣）分布總體上呈北東—南西向的三角洲分布（黃點線范圍內(nèi)），與該區(qū)實際沉積相一致。含氣分布與構(gòu)造分布有一定對應(yīng)關(guān)系，即在構(gòu)造軸部三角洲分布區(qū)以產(chǎn)氣為主，而在南部即構(gòu)造翼部區(qū)主要產(chǎn)水。這些特點反映出，含氣、水分布與構(gòu)造位置和砂巖分布均有關(guān)系。

圖7 xc構(gòu)造三疊系砂巖儲層氣水分布預(yù)測圖

4.4 jls構(gòu)造珍珠沖組礫巖儲層氣水預(yù)測

圖8為預(yù)測的含氣分布預(yù)測圖，藍色虛線為通過氣水預(yù)測解釋的一組三角洲砂體暨含氣性分布情況，符合該構(gòu)造沉積相特點，其中紅色、黃色為預(yù)測的含氣部分，白色點線帶文字框為箭頭所指位置的鉆井含氣情況，一般產(chǎn)氣量大于1×104m3／d的井基本上都位于預(yù)測的含氣區(qū)，小于1×104m3／d的井一般位于預(yù)測的含氣可能性差的部位或邊界上。其中6口高產(chǎn)井（產(chǎn)氣量大于5×104m3／d，綠框所示）有5口位于預(yù)測的最有利含氣部位（泊松比最低）。此外，含氣分布與構(gòu)造有一定的關(guān)系，即在構(gòu)造頂部（白色虛線為構(gòu)造等高線，中部為高點）為高產(chǎn)氣部位，但又不完全對應(yīng)，在構(gòu)造東南翼還大片含氣，由兩個三角洲疊置而成，反映與砂體分布有關(guān)。

圖8 jls構(gòu)造珍珠沖組儲層含氣分布預(yù)測圖

含水分布預(yù)測圖也表明：預(yù)測的含水分布與構(gòu)造關(guān)系明顯，在主體構(gòu)造翼部，含水呈有規(guī)律的帶狀分布，與構(gòu)造等高線基本一致。近期開始產(chǎn)水的3口井靠近該區(qū)上傾方向，應(yīng)為下部地層水上竄的表征，另1口產(chǎn)水井雖位于該帶狀區(qū)域下傾方向，但也很靠近該區(qū)?？梢婎A(yù)測的氣水分布情況規(guī)律性強，具有邊底水特點，且與鉆井含水情況基本吻合。

4.5 lg構(gòu)造二疊系生物礁儲層氣水預(yù)測

圖9為lg構(gòu)造二疊系生物礁儲層氣水分布預(yù)測圖。該圖展示，構(gòu)造中部北東南西向有一明顯分界線，西南（左下半部）為臺地相沉積區(qū)，西北部為海槽，中間為臺緣。預(yù)測臺地為含水及差儲層區(qū)，中間為臺緣部位，為預(yù)測的含氣帶，東北部為海槽，預(yù)測出大片含氣區(qū)。該構(gòu)造儲層段鉆探大量井位，前期在臺緣部位取得較好效果，高產(chǎn)井較多（黃色、綠色文字框所示），但后來鉆遇大量氣水井或水井（綠色或藍色文字框所示），尤其在臺地部位部署的井位基本上為干井或水井（白色或藍色文字框所示），獲氣井很少。氣水預(yù)測結(jié)果與實鉆結(jié)果基本吻合。預(yù)測還表明，該區(qū)海槽部位還有大片含氣區(qū)，但該區(qū)僅有l(wèi)g10井鉆達目的層，且不產(chǎn)氣，雖然該井預(yù)測與實鉆吻合，但沒有更多的井來證實，且該區(qū)儲層情況還存在認識上的爭議，要靠將來的實鉆進一步驗證。

5 結(jié)束語

兩年來，已在國內(nèi)外不同地區(qū)10余個構(gòu)造近22 000km2三維地震和超過13 000km二維地震資料應(yīng)用所研究的方法，均展示了泊松比氣水識別的有效性，主要表現(xiàn)在：預(yù)測的氣水分布規(guī)律與地質(zhì)認識基本一致，單井符合率較高，均超過75%，有的超過90%。

圖9 lg構(gòu)造生物礁儲層氣水分布預(yù)測圖

這些應(yīng)用也進一步證明，泊松比是儲層及流體的一種物理本性，不管哪一類儲層，不管什么地方，只要物理性質(zhì)一致，其泊松比與流體的關(guān)系就是一致的。這種穩(wěn)定的規(guī)律，有助于利用泊松比預(yù)測流體分布。

筆者主要在縱波勘探的疊加資料上應(yīng)用，凡在縱波勘探疊加資料上利用縱橫波速度比、泊松比進行氣水預(yù)測的方法都屬于作者所在企業(yè)的專利保護范圍。

致謝：感謝為方法應(yīng)用研究提供資料以及共同合作的所有單位及個人。

［1］吳大奎，戴勇，鄭淑芬，等.疊后地震資料氣水識別研究與應(yīng)用［J］.天然氣工業(yè)，2008，28（11）：38－41.

［2］吳大奎，李亞林，伍志明，等.地震、測井資料聯(lián)合反演的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法研究［J］.天然氣工業(yè)，2004，24（3）：55－57.

［3］吳大奎.錄井、測井、地震聯(lián)合反演氣水預(yù)測方法應(yīng)用研究［R］.成都：川慶鉆探工程公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院，2009.

2011－10－10 編輯 韓曉渝）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2011.12.008

Wu Dakui，senior engineer，born in 1963，has long been engaged in research of seismic exploration methods and software editing.Add：No.3，Sec.1，F(xiàn)uqing Rd.，Chengdu，Sichuan 610051，P.R.China

Tel：＋86－28－8601 5630 E－mail：wudk＿sc＠cnpc.com.cn

Seismic identification methods for gas and water layers and their application

Wu Dakui1，Zhang Benquan1，Dai Yong1，Cheng Xubin1，Zhu Xinwan1，Ou Yangcheng1，Xu Minghua1，Zheng Shufen1，Tang Longxun2
（1.Geological Exploration and Development Research Institute，Chuanqing Drilling Engineering Co.，Ltd.，CNPC，Chengdu，Sichuan 610051，China；2.Southwest Petroleum University，Chengdu，Sichuan 610051，

China）

NATUR.GAS IND.VOLUME31，ISSUE12，pp.54－58，12／25／2011.（ISSN1000－0976；In Chinese）

Accurate identification of fluids in reservoirs is of great significance to hydrocarbon exploration.Methods of identifying gas and water layers with Poisson＇s ratios based on P－waves were developed before 2008.Their preliminary results of application are satisfactory.After that，the innovative prediction methods and extensive application studies have been used to predict several sandstone reservoirs in Sichuan，Chongqing and Sulige areas as well as several carbonate reservoirs in Sichuan and Chongqing areas and even some areas in foreign countries.The following understandings are obtained.First，logging Poisson＇s ratios of reservoirs show stable patterns of variation in different reservoirs，i.e.the Poisson ratio of a gas layer is relatively low，while that of a water layer is relatively high，and that of tight reservoirs and／or non－reservoirs is even higher.Second，the prediction methods can effectively recognize layers with gas or water or both.The prediction results match well with the real data.Five typical case studies confirm their values of popularization and application.

Poisson ratio，seismic data，natural gas，water，identification，method，application，Sichuan Basin

吳大奎，1963年生，高級工程師，碩士，本刊第七屆編委會委員；長期從事地震勘探方法研究及軟件編制工作，發(fā)表論文20余篇。地址：（610051）四川省成都市府青路一段3號。電話：（028）86015630。E－mail：wudk＿sc＠cnpc.com.cn

吳大奎等.地震資料氣水識別方法及其應(yīng)用.天然氣工業(yè)，2011，31（12）：54－58.

10.3787／j.issn.1000－0976.2011.11.008