揣媛媛，周東紅，呂丁友，王明臣，余宏忠，王 軍

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452）

疊前同步反演技術(shù)在渤海海域QHD29－2區(qū)塊油氣預(yù)測中的應(yīng)用

揣媛媛，周東紅，呂丁友，王明臣，余宏忠，王 軍

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452）

針對渤海海域QHD29－2區(qū)塊主要含油氣層段埋深大、地震資料縱向分辨率低，采用疊前AVO同步反演技術(shù)對該區(qū)塊進(jìn)行儲層預(yù)測.通過精細(xì)的巖石物理分析，選取反映目的層段巖性和流體敏感的彈性參數(shù)進(jìn)行交會分析.結(jié)果表明：泊松阻抗（PI）屬性為目標(biāo)區(qū)巖性敏感彈性參數(shù)；拉梅常數(shù)為最敏感流體彈性參數(shù)，能夠有效判別儲層的流體性質(zhì).在此基礎(chǔ)上進(jìn)行疊前AVO同步反演，預(yù)測QHD29－2區(qū)塊東營組三段流體的展布范圍，預(yù)測結(jié)果與評價(jià)井D井實(shí)鉆情況吻合，證實(shí)該反演方法具有實(shí)用性和有效性.

巖石物理分析；疊前AVO同步反演；泊松阻抗；拉梅常數(shù)；儲層預(yù)測；含油氣性

0 引言

隨著油氣勘探研究的不斷深入，海上油氣勘探由構(gòu)造勘探逐漸轉(zhuǎn)入巖性油氣藏勘探階段，疊前反演作為開展巖性勘探的有效手段，正逐漸替代常規(guī)的疊后反演成為油氣儲層預(yù)測中不可缺少的技術(shù)［1］.疊前同步反演以Zoeppritz方程和不同巖性條件下巖性參數(shù)的異常變化為基礎(chǔ)，在縱波速度、橫波速度和密度模型約束下，對CRP道集進(jìn)行反演，求取巖性和含油氣性相關(guān)的敏感彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體，是目前巖性勘探中實(shí)際應(yīng)用效果最好的疊前反演技術(shù)之一［2－5］.

渤海海域QHD29－2區(qū)塊主要含油氣層段是一個(gè)構(gòu)造—巖性復(fù)合圈閉.由于埋深大、地震資料縱向分辨率低，主要目的層段砂泥巖沒有確定的波阻抗對應(yīng)關(guān)系，利用常規(guī)疊后波阻抗反演等技術(shù)難以有效預(yù)測儲層及其含油氣性.為此，引入泊松阻抗（PI）地震屬性［6－7］對目標(biāo)區(qū)塊進(jìn)行儲層預(yù)測.Quakenbush M等［8－9］率先提出泊松阻抗屬性的概念.由于泊松阻抗將泊松比和密度兩者的識別特性相結(jié)合，可以解決單一屬性無法識別目標(biāo)的問題，因此比其他地震屬性具有更高的分辨能力.孫喜新等［10－12］率先將泊松阻抗屬性應(yīng)用于平湖砂巖氣藏的檢測中，提高了平湖組下部水砂巖和氣砂巖的分辨能力.在中深層低分辨率的復(fù)雜地質(zhì)條件下，目前應(yīng)用泊松阻抗屬性還沒有取得良好應(yīng)用效果.

筆者針對渤海海域QHD29－2區(qū)塊復(fù)雜的地球物理?xiàng)l件，在常規(guī)彈性參數(shù)識別含油氣性較差的情況下，利用地震道集資料推導(dǎo)出PI屬性，以PI屬性分析及拉梅常數(shù)為主要參數(shù)對QHD29－2區(qū)塊進(jìn)行儲層描述及含油氣性預(yù)測，成功地預(yù)測QHD29－2區(qū)塊東三段油氣分布范圍，有效地指導(dǎo)評價(jià)井位部署，提高隱蔽油氣藏勘探的成功率.

1 區(qū)域概況

渤海海域QHD29－2構(gòu)造位于石臼坨凸起東傾末端北側(cè)邊界大斷層下降盤（見圖1）.該構(gòu)造東營組是由凸起北側(cè)雁行排列的邊界斷層所夾持和地層超覆共同形成的構(gòu)造—巖性復(fù)合圈閉.工區(qū)內(nèi)已鉆井3口，在東營組獲得工業(yè)油氣流.由于目的層埋深大，達(dá)到3 000～3 500m，地震資料縱向分辨率低，主頻為25Hz，可分辨地層厚度為50m左右.目的層段砂體中只有2套厚度超過20m，其余大多不到10m.同時(shí)，目的層段砂泥巖沒有清晰地反射界面，QHD29－2－A井上126m的含油氣層段在地震剖面上表現(xiàn)為一低頻強(qiáng)振幅波峰（見圖2）.利用常規(guī)疊后反演和地震屬性分析等技術(shù)較難有效預(yù)測構(gòu)造區(qū)儲層和流體的展布特征，給井位部署評價(jià)帶來困難.文中采用疊前AVO同步反演技術(shù)對渤海海域QHD29－2區(qū)塊進(jìn)行儲層預(yù)測和含油氣性檢測.

圖1 渤海海域QHD29－2區(qū)域位置

2 巖石物理屬性交會分析

通過巖石物理分析，選取反映目的層段巖性和流體敏感的彈性參數(shù)進(jìn)行交會分析，以確定最敏感彈性參數(shù)及其閾值.通過對QHD29－2－A、B、C井測井曲線與彈性參數(shù)響應(yīng)特征對比，砂巖具有拉梅常數(shù)、泊松比和縱橫波速度比低的特征，油氣層的彈性參數(shù)值相比含水砂巖更低.通過對多種敏感彈性參數(shù)交會分析，PI屬性是識別目的層段儲層巖性的最敏感參數(shù).

2.1 泊松阻抗屬性

在多數(shù)情況下，含水砂巖與含油氣砂巖沿縱波阻抗（AI）和橫波阻抗（SI）軸線投影的異常能量團(tuán)常常疊合在一起難以分辨，給油藏描述帶來困難.Quakenbusk M（2006年）提出泊松阻抗屬性的概念及其計(jì)算方法.泊松阻抗（PI）可以看成泊松比和密度的函數(shù).只要利用縱波阻抗（AI）和橫波阻抗（SI）及泊松阻抗（PI）三者的特殊交會方式，換一個(gè)角度再進(jìn)行投影，可很好地識別各種不同的地層巖性和流體性質(zhì).這種旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度后得到的新坐標(biāo)，被定義為泊松阻抗（PI）.

數(shù)學(xué)上，坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)是一種線性變換［13－15］.通過反演確定AI和SI后，PI與AI和SI的線性關(guān)系為

式中：c為常數(shù)，決定坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的角度取決于旋轉(zhuǎn)后的PI能最有效地識別不同巖性和流體.單獨(dú)的AI或者SI不能完整識別含油氣砂巖、含水砂巖和泥巖，而將坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)一定角度后進(jìn)行投影，可以很好地進(jìn)行識別.PI屬性即為將縱波阻抗與橫波阻抗的交會圖進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)旋轉(zhuǎn)后的計(jì)算結(jié)果.

由于AI＝vpρ，SI＝vsρ，式（1）也可表示為

式中：vp為縱波速度；vs為橫波速度；ρ為密度；vσ為泊松速度，vσ＝（vp－cvs）.當(dāng)vs相對于vp增加時(shí)，v和σ（泊松比）均降低.因此，vσ和σ都可以反映巖石本身的特性.PI被定義為泊松速度與密度的乘積，泊松速度與地震波的縱、橫波速度（或泊松比）有關(guān).因此，PI屬性綜合了泊松比和密度2種屬性的特點(diǎn)，在檢測氣砂巖方面有其獨(dú)特優(yōu)勢.

2.2 敏感彈性參數(shù)

圖2 油氣層地震反射特征

敏感彈性參數(shù)交會分析是進(jìn)行疊前反演的基礎(chǔ).通過各種測井曲線和彈性參數(shù)的交會分析，區(qū)分油氣層、水層的地震—測井響應(yīng)特征，確定本區(qū)巖性、物性和流體敏感彈性參數(shù)組合，進(jìn)而確定疊前同步反演能否起到評價(jià)儲層巖性、物性和檢測油氣層的作用，為后續(xù)巖性物性流體解釋提供定量標(biāo)準(zhǔn).

為此，利用QHD29－2構(gòu)造區(qū)已鉆A、B、C井的測井資料，進(jìn)行儲層敏感彈性參數(shù)分析.對巖性敏感彈性參數(shù)PI屬性、流體敏感彈性參數(shù)拉梅常數(shù)、泊松比、縱橫波速度比4個(gè)參數(shù)進(jìn)行交會分析，交會圖上能夠準(zhǔn)確地識別巖性、流體敏感參數(shù)的閾值，對儲層的巖性和含油氣性進(jìn)行有效預(yù)測，較好地識別儲層巖性和流體性質(zhì).A井彈性參數(shù)交會分析結(jié)果見圖3，其中λ為拉梅常數(shù)，天藍(lán)色代表含氣砂巖；深藍(lán)色代表含油砂巖或油水同層；褐色代表泥巖.由圖3分析得出巖石物理特征：（1）研究區(qū)目的層段中，砂巖與油氣層均具備縱、橫波速度比低、泊松比低和拉梅常數(shù)低的特征.砂巖的PI屬性低；油氣層的彈性參數(shù)特征相比砂巖更低.（2）巖性敏感彈性參數(shù)有泊松阻抗和密度等，其中以泊松阻抗最為敏感.（3）PI屬性在區(qū)分地層巖性時(shí)顯示出優(yōu)勢，利用單一PI屬性可很好地區(qū)分砂巖和泥巖.PI屬性對含油氣砂巖和含水砂巖區(qū)分的效果不理想.（4）流體敏感彈性參數(shù)為拉梅常數(shù)、泊松比、縱橫波速度比，其中最敏感流體彈性參數(shù)為拉梅常數(shù).

圖3 QHD29－2－A井彈性參數(shù)交會分析

3 疊前AVO同步反演

疊前同步反演就是利用地震數(shù)據(jù)疊前道集，在層位數(shù)據(jù)、井?dāng)?shù)據(jù)及地質(zhì)模式約束下完成縱橫波阻抗和密度的聯(lián)合反演，得到縱橫波速度和密度，根據(jù)所得結(jié)果與巖石彈性參數(shù)之間的理論關(guān)系，通過數(shù)學(xué)運(yùn)算得到泊松比（σ）、剪切模量（μ）、拉梅常數(shù)（λ）等多種彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體［16－18］.疊前AVO同步反演流程見圖4.

3.1 超道集及角道集選取

為加強(qiáng)疊前地震道集信噪比，同時(shí)相對較好地保留疊前道集信息，采用5×5密度進(jìn)行超道集疊加.選取超道集后，進(jìn)行角道集的轉(zhuǎn)換.通過角道集對比，目的層段最大有效角度較小，最大的為23°，大部分地區(qū)在18°左右.由于角度范圍窄，采用全部有效角度進(jìn)行反演.

3.2 地震子波提取

地震子波是從每口井的井旁地震道提取的地震子波，采用橋式合成地震記錄對目的儲層進(jìn)行精確的時(shí)深標(biāo)定，得到的綜合地震子波保證AVO類型與模型相一致.

3.3 反演參數(shù)選取

通過控制反演與井和地震道的相關(guān)度，進(jìn)行多次參數(shù)試驗(yàn)，最終參數(shù)選取采樣間隔為1ms，迭代次數(shù)為100次.

圖4 疊前AVO同步反演流程

4 反演效果分析

4.1 儲層分布特征

針對反演得到的PI數(shù)據(jù)體參照時(shí)深標(biāo)定提取時(shí)窗內(nèi)PI的平均中值屬性，參照PI閾值，得到過構(gòu)造3口井每一個(gè)油氣組的儲層分布范圍.反演得到的PI剖面能夠清楚地反映目的層段儲層分布，特別是含氣層.過A井PI數(shù)據(jù)體的十字剖面見圖5和圖6.根據(jù)在巖石物理交會分析中得到的PI閾值進(jìn)行判斷，黃色—紫紅色為砂巖發(fā)育區(qū)，高于閾值的綠色—藍(lán)色代表泥巖或砂巖不發(fā)育.反演結(jié)果與Ⅰ油氣組A井鉆遇的24.6m氣層吻合，其他油氣組5.3m氣層、18.3m油層和3.4m油層以砂組的形式體現(xiàn).

圖5 過A井南北向主測線PI剖面

圖6 過A井東西向聯(lián)絡(luò)測線PI剖面

為分析構(gòu)造內(nèi)儲層空間分布狀況，從PI屬性體中提取油氣層段PI平面分布特征.QHD29－2構(gòu)造Ⅰ油氣組預(yù)測儲層分布見圖7，其中D井為驗(yàn)證井.通過對比分析，Ⅰ油氣組在C井和A井之間發(fā)生尖滅，反演預(yù)測的砂巖分布范圍與測井解釋結(jié)果吻合，其中：A井位于含氣區(qū)，C井無含油氣顯示.結(jié)合時(shí)窗內(nèi)PI屬性的采樣點(diǎn)數(shù)、采樣間隔以及油組平均速度等參數(shù)，估算儲層厚度（見圖8）.在Ⅰ油氣組，A井砂巖厚度為24m，B井為26m，C井在Ⅰ油氣組砂巖不發(fā)育.經(jīng)過與已知井對比，儲層分布與儲層厚度預(yù)測結(jié)果與鉆井吻合.同時(shí)，預(yù)測D井鉆遇Ⅰ油氣組砂巖厚度為26m.

圖7 Ⅰ油氣組PI屬性平面分布

圖8 Ⅰ油氣組砂巖厚度平面分布

4.2 流體展布特征

利用反演得到的流體敏感彈性參數(shù)拉梅常數(shù)、縱橫波速比和泊松比數(shù)據(jù)體，根據(jù)各屬性預(yù)測的最大概率含油氣邊界對應(yīng)數(shù)值，刻畫含油氣邊界.A、B、C井鉆遇Ⅰ油氣組拉梅常數(shù)屬性平面展布見圖9（紅色線區(qū)域內(nèi)為預(yù)測油氣分布最有利區(qū)）.由圖9可以看出，目的層段含油氣儲層發(fā)育.在A、B、C井均有氣層發(fā)育，井點(diǎn)處反演的含油氣儲層與測井解釋結(jié)果一致.Ⅰ油氣組在A和C井之間發(fā)生尖滅，A井的Ⅰ油氣組含氣，而在C井無含油氣顯示，與鉆井資料一致，說明拉梅常數(shù)屬性能很好地反映構(gòu)造區(qū)油氣展布情況.在此基礎(chǔ)上，預(yù)測D井在目的層段鉆遇油層的可能性最大，鉆遇氣層概率較低，鉆遇水層的可能性很小.經(jīng)實(shí)鉆證實(shí)，D井在東營組三段鉆遇一套28.1m的油層，與反演結(jié)果吻合.

圖9 Ⅰ油氣組預(yù)測油氣分布范圍

5 結(jié)論

（1）疊前AVO同步反演技術(shù)利用地震道集資料推導(dǎo)出泊松阻抗PI屬性，以PI屬性分析及拉梅常數(shù)為主要參數(shù)對渤海海域QHD29－2區(qū)塊進(jìn)行儲層描述及含油氣性預(yù)測.在中深層地震資料分辨率較低的條件下，反演結(jié)果理想，有效地指導(dǎo)評價(jià)井部署，提高了隱蔽油氣藏勘探的成功率.

（2）在渤海海域中深層地層，由于深部深度膠結(jié)的砂（礫）巖油氣儲層與非儲層的密度和泊松比的差異較小，單獨(dú)利用一種屬性難以準(zhǔn)確地進(jìn)行油氣層判別，多種屬性組合方法更有效.PI屬性在QHD29－2構(gòu)造儲層識別中的成功應(yīng)用，為渤海同等類型的儲層研究提供了一種實(shí)用可行的方法，有推廣應(yīng)用價(jià)值.

［1］ 殷八斤，曾灝，楊在巖.AVO技術(shù)的理論與實(shí)踐［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1995.

［2］ Connolly P.Elastic impedance［J］.The Leading Edge，1999，18（4）：438－452.

［3］ Whitecombe D N，Connolly P A，Reagan R L，etal.Extended elastic impedance for fluid and lithology prediction［J］.Geophysies，2002，67（1）：63－67.

［4］ 李愛山，印興耀，張繁昌，等.疊前AVA多參數(shù)同步反演技術(shù)在含氣儲層預(yù)測中的應(yīng)用［J］.石油物探，2007，46（1）：64－68.

［5］ 高建榮，滕吉文，李明，等.AVO流體反演理論與實(shí)踐［J］.石油勘探與開發(fā)，2006，33（5）：558－561.

［6］ 王云專，李素華，朱倫，等.基于AVO正演模擬的泊松比反演［J］.大慶石油學(xué)報(bào)學(xué)報(bào)，2006，30（1）：7－10.

［7］ 管路平.地震疊前反演與直接烴類指示的探討［J］.石油物探，2008，47（3）：228－234.

［8］ Quakenbush M，Shang B，Tuttle C.Poisson impedance［J］.The Leading Edge，2006，25（2）：128－138.

［9］ 曹誼.一種新的地震屬性——泊松阻抗［J］.油氣地球物理，2009，7（2）：50－53.

［10］ 孫喜新.泊松阻抗及其在平湖砂巖氣藏檢測中的應(yīng)用［J］.石油地球物理勘探，2008，43（6）：699－703.

［11］ 陳學(xué)國，徐仁，穆星.相對泊松比分析技術(shù)在平湖地區(qū)中深層砂巖氣藏檢測中的應(yīng)用［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2007，14（1）：63－65.

［12］ 劉偉，曹思遠(yuǎn).基于地震資料的三種巖性流體預(yù)測方法對比分析［J］.地球物理學(xué)進(jìn)展，2008，23（6）：1918－1923.

［13］ 楊文采.地球物理反演理論和方法［M］.北京：地質(zhì)出版社，1997.

［14］ 伊萬順，陳緒清，徐海，等.疊前道集地層約束反演技術(shù)在砂礫巖儲層預(yù)測中的應(yīng)用［J］.大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，33（2）：27－29.

［15］ 李錄明.多波AVA及巖性預(yù)測［J］.石油地球物理勘探，1996，31（4）：190－204.

［16］ 張永江，軒義華，秦成崗.巖石物理分析在番禺天然氣區(qū)含氣性研究中的應(yīng)用［J］.石油物探，2010，49（4）：407－414.

［17］ 王云專，余杰，趙洪波，等.利用AVO效應(yīng)反演泊松比和儲層厚度［J］.大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，25（4）：1－3.

［18］ 寧忠華，賀振華，黃德濟(jì).基于地震資料的高靈敏度流體因子［J］.石油物探，2006，45（3）：239－242.

Application of pre－stack simultaneous inversion technique in the hydrocarbon detection of QHD29－2area in Bohai Sea／2012，36（3）：8－12

CHUAI Yuan－yuan，ZHOU Dong－h(huán)ong，LV Ding－you，WANG Ming－chen，YU Hong－zhong，WANG Jun
（Tianjin Branch of CNOOC Ltd.，Tianjin300452，China）

The main targetin the QHD29－2area in Bohai Sea was buried deeply with low－resolution data.Then the pre－stack simultaneous inversion method was used to identify reservoir and its fluid properties.Based on detailed analysis on the petrophysical characteristics，we carried outdetailed cross－plotanalysis of differentelastic parameters from well logs in the main target.The resultshows thatPI attribute can recognize the main reservoir of QHD29－2area and Lambda attribute can predictthe fluid properties.A good application effects was achieved by using this method to the distribution range of fluid in the 3rd member of Dongying Formation in QHD29－2area.Actual drilling of QHD29－2－D well designed according to the method in the paper consistentwith the inversion results.And itis proved thatthe practicality and efficiency of hydrocarbon detection can be achieved with this method.

petrophysics；pre－stack simultaneous inversion；poisson impedance；λ；reservoir prediction；hydrocarbon detection

book=8,ebook=54

P631.8；TE122.1

A

1000－1891（2012）03－0008－06

2012－02－15；編輯：陸雅玲

國家科技重大專項(xiàng)（2008ZX05023－002）

揣媛媛（1981－），女，博士研究生，工程師，主要從事地球物理解釋與儲層方面的研究.