王保才，劉　軍，陳　黎,賈曉靜

(1.中國石化西北油田分公司 勘探開發(fā)研究院，新疆 烏魯木齊 830011；2.中國石化西北油田分公司 塔河油田采油二廠，新疆 輪臺 841604)

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疊前密度反演技術(shù)在順南地區(qū)碳酸鹽巖儲層預(yù)測中的應(yīng)用

王保才1，劉軍1，陳黎2,賈曉靜1

(1.中國石化西北油田分公司 勘探開發(fā)研究院，新疆 烏魯木齊 830011；2.中國石化西北油田分公司 塔河油田采油二廠，新疆 輪臺 841604)

順南地區(qū)是塔里木盆地天然氣勘探有利區(qū)，為了提高油氣勘探成效，利用疊前地震反演技術(shù)在該區(qū)開展碳酸鹽巖儲層預(yù)測的探索性研究。首先，利用工區(qū)鉆井、測井、測試、巖芯等資料開展測井曲線質(zhì)量分析及標(biāo)準(zhǔn)化工作，提高測井曲線的可靠性；然后，通過開展多井儲層彈性參數(shù)的敏感性分析，認(rèn)為密度參數(shù)對該區(qū)儲層識別較為敏感；最后，進(jìn)行疊前彈性參數(shù)反演剖面與已鉆井儲層信息的對比分析，確定疊前密度反演與鉆井吻合度最高，提高了儲層在縱向上的預(yù)測精度。

碳酸鹽巖；疊前地震反演；彈性參數(shù)；儲層預(yù)測

1　引　言

20世紀(jì)70年代Ostrander[1]在“亮點”型含油氣砂巖識別中提出了反射系數(shù)隨入射角變化的AVO(Amplitude Versus Offset)技術(shù)，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，該技術(shù)已發(fā)展成為地震勘探中非常重要的烴類檢測方法。國內(nèi)外眾多學(xué)者通過對Zoeppritz方程進(jìn)行近似推導(dǎo)，將AVO屬性與巖石物理特征聯(lián)系起來，由彈性波阻抗反演數(shù)據(jù)體可獲得縱、橫波阻抗，縱、橫波速度，縱、橫波速度比，密度和泊松比等多種彈性參數(shù)，比疊后反演具有明顯的優(yōu)越性，能更可靠地揭示地下儲層的展布情況和孔、滲物性及含油氣性[2-7]。

順南地區(qū)位于T盆地中部，鄰近M生烴坳陷，現(xiàn)今的早古生界碳酸鹽巖地層為向西北傾沒的單斜構(gòu)造形態(tài)。目前，W4井在鷹山組下段、W5井在蓬萊壩組分別獲得了重大天然氣突破，證實了順南地區(qū)中下奧陶統(tǒng)層系天然氣勘探的前景廣闊?，F(xiàn)有鉆井、地震、地質(zhì)資料揭示，該區(qū)儲層具有類型復(fù)雜，地震響應(yīng)特征不清，縱向位置預(yù)測不準(zhǔn)的特點，常規(guī)疊后技術(shù)不能滿足儲層精細(xì)預(yù)測的需要。針對以上難點，本文利用疊前反演預(yù)測技術(shù)對碳酸鹽巖縫洞型儲層進(jìn)行預(yù)測。

2　疊前彈性參數(shù)反演理論基礎(chǔ)

疊前彈性參數(shù)反演技術(shù)是AVO反演方法的一種，它通過Zoeppritz方程近似式將疊前時間偏移的CRP道集數(shù)據(jù)和速度數(shù)據(jù)直接反演得到不同的彈性參數(shù)反射率。

Zoeppritz方程有許多不同的近似公式，它們可以反演出不同的彈性參數(shù)。如Zoeppritz方程的Gray F.D.公式[8]為

(1)

其中：VS(m/s)為橫波速度；VP(m/s)為縱波速度；θ(°)為入射角；K(GPa)為體積模量；μ(GPa)為剪切模量；ρ(g/cm3)為密度。該公式可直接反演K、μ和ρ三個彈性參數(shù)反射率。Zoeppritz方程的Fatti波阻抗近似式[9]為

(2)

其中：IP(g/cc·m/s)為縱波阻抗；IS(g/cc·m/s)為橫波阻抗。該公式可直接反演IP、IS和ρ三個彈性參數(shù)反射率。

疊前彈性直接反演技術(shù)具有以下特點：對CRP道集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，自動剔出不合理的道集數(shù)據(jù)；利用所有正常的CRP道集數(shù)據(jù)參與反演；使用不同的Zoeppritz方程近似式直接反演不同的彈性參數(shù)組合；反演結(jié)果信噪比高、穩(wěn)定性及可靠性強(qiáng)。

3　疊前地震反演技術(shù)應(yīng)用實例

綜合順南地區(qū)已有的鉆井資料、測井資料、測試資料及巖心、薄片資料進(jìn)行分析，認(rèn)為該區(qū)奧陶系碳酸鹽巖地層垂向上主要發(fā)育三套儲層，從上到下依次為：一間房組—鷹山組頂部灰?guī)r儲層的儲集空間類型分為裂縫、弱溶蝕孔，儲層整體上以未填充的或半充填的裂縫為主；鷹山組上段儲層的儲集空間類型分為裂縫—孔隙型、裂縫-孔洞型、裂縫型，W4井鉆遇鷹山組上段大型縫洞體，孔洞及裂縫發(fā)育；鷹山組下段儲層的儲集空間類型主要為裂縫—孔隙型、裂縫—孔洞型[10]。

中—下奧陶統(tǒng)地層為高速的致密碳酸鹽巖，上覆地層多為相對低速的泥巖、灰質(zhì)泥巖，上下地層的速度差異引起較大的阻抗差，形成兩谷夾一峰的連續(xù)強(qiáng)反射結(jié)構(gòu)，一間房組儲層引起的地震響應(yīng)被淹沒，不易識別；碳酸鹽巖內(nèi)幕儲層地震響應(yīng)特征多為串珠狀、短板狀等[11,12]，但儲層的縱向位置不好預(yù)測。

3.1測井曲線質(zhì)量分析及標(biāo)準(zhǔn)化

測井曲線的質(zhì)量制約著巖石物理性質(zhì)的分析精度，對反演結(jié)果也有著非常重要的影響，因此對測井曲線質(zhì)量進(jìn)行分析顯得尤為重要。根據(jù)井分析來看，順南地區(qū)已鉆井G2井、W1井、W2井、W3井、W4井和W5井無明顯擴(kuò)徑現(xiàn)象，密度及聲波曲線變化穩(wěn)定，曲線質(zhì)量較高，滿足巖石物理分析需求。G1井在鷹山組下段和蓬萊壩組有明顯擴(kuò)徑現(xiàn)象，密度和聲波速度變化范圍較大，密度在1.8～2.8 g/cm3，測井曲線不能直接用于巖石物理分析。G2井縱、橫波速度的相關(guān)性最差，相關(guān)系數(shù)為0.04；W5井縱、橫波速度相關(guān)系數(shù)為0.6；W1井縱、橫波速度相關(guān)系數(shù)為0.65，整體上W1井橫波資料可靠性最高。

通常以研究區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定的巖性段(通常取泥巖段)為標(biāo)志層，選定標(biāo)志層內(nèi)測井曲線的平均值作為基準(zhǔn)值對各井進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理[13]。本次研究選取的標(biāo)志層為上奧陶統(tǒng)底部較純的泥巖，全區(qū)穩(wěn)定分布，從泥巖密度和聲波值的分布范圍可以看出各井的值域分布范圍差異較大；經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理之后，各井曲線明顯分布在一個值域范圍內(nèi)，且多呈正態(tài)分布，標(biāo)準(zhǔn)化處理后的曲線滿足巖石物理分析要求，如圖1所示。

3.2儲層彈性參數(shù)敏感性分析

通過對儲層樣本的彈性參數(shù)進(jìn)行分析，識別對儲層敏感的彈性參數(shù)。W5井的碳酸鹽巖儲層具有低密度、低速度和低波阻抗的特征，非儲層致密層密度值高、波阻抗呈高值。圖2為多口鉆井不同彈性參數(shù)與深度交會圖。由圖2可知，密度參數(shù)對儲層與非儲層的識別最敏感，相互界限清楚，儲層與非儲層的界限檻值為2.67 g/cm3，密度小于檻值的碳酸鹽巖為儲層，密度大于檻值的碳酸鹽巖為致密層。

基于上述儲層彈性參數(shù)分析結(jié)論，進(jìn)行了疊前密度反演試驗，過W5井和W4井的疊前密度反演剖面如圖3所示，圖3中紅—黃色標(biāo)所指示的地層為低密度異常的范圍。同一巖性下，密度值越低，代表儲層越發(fā)育(鉆井較少，暫不考慮充填因素)；鋸齒狀黑色線是根據(jù)測井資料、鉆井資料、測試資料解釋出的儲層線，長線表示Ⅰ或Ⅱ類儲層，短線代表Ⅲ類儲層。對儲層線及反演剖面進(jìn)行標(biāo)定，發(fā)現(xiàn)密度反演剖面中紅黃色區(qū)對應(yīng)優(yōu)質(zhì)儲層區(qū)，綠色代表Ⅲ類儲層區(qū)。結(jié)合儲層精細(xì)標(biāo)定確定碳酸鹽巖優(yōu)質(zhì)儲層與Ⅲ類儲層的檻值為2.64 g/cm3。因碳酸鹽巖儲層受壓實作用影響較小，且下部地層缺乏儲層樣本，所以對下部儲層的預(yù)測采用與上部相同的檻值識別。

圖1　G1、G2、G3、W1、W2、W3、W4、W5井泥巖段密度分布Fig.1　The density distribution map of shale segment of G1、G2、G3、W1、W2、W3、W4、W5 well

圖2　多口鉆井不同彈性參數(shù)與深度交會圖Fig.2　Multi-port drilling crossplot of different elastic parameters and its depth

3.3碳酸鹽巖儲層疊前反演預(yù)測

根據(jù)巖石物理分析和疊前密度反演質(zhì)量分析得出的認(rèn)識，本節(jié)將利用密度反演數(shù)據(jù)體預(yù)測研究區(qū)具有低密度異常的儲層的分布范圍。從圖3可以看出，疊前密度反演剖面中奧陶系碳酸鹽巖地層中存在3層儲層，分別為一間房組底部—鷹山組頂部儲層、鷹山組上段儲層、鷹山組下段儲層。

在一間房組—鷹山組頂部，W5井鉆井結(jié)果顯示儲層發(fā)育，一間房組測井解釋Ⅱ類儲層17 m/3層，Ⅲ類儲層96 m/7層，鷹山組頂部解釋Ⅱ類儲層21m/3層，Ⅲ類儲層24m/5層，大致對應(yīng)密度剖

面中T75地震反射波上15 ms～下30 ms的范圍，如圖4(a)所示。由圖4(a)可知，W5井的測井、測試標(biāo)定結(jié)果與密度反演的低密度段相對應(yīng)，所以紅黃色區(qū)代表的低密度為有利儲層發(fā)育區(qū)，剖面上呈連續(xù)狀、大范圍分布。W4井在該段鉆井及測井解釋儲層較差，與密度反演剖面預(yù)測的差儲層結(jié)果一致。一間房組—鷹山組頂部儲層分布面積廣，儲層發(fā)育帶呈北北東向的條帶狀展布，與該區(qū)主要斷裂構(gòu)造帶發(fā)育方向一致[14]，重點發(fā)育在研究區(qū)的西南部。并且研究區(qū)內(nèi)儲層發(fā)育區(qū)與小的褶曲變形區(qū)較為吻合，對應(yīng)裂縫型儲層及裂縫孔隙型儲層，是較為有利的勘探層系。

在鷹山組上段，W4井鉆遇大型縫洞體，發(fā)生放空漏失，大致對應(yīng)密度剖面中T75-1地震反射波下0～50 ms范圍，如圖4(b)所示。由圖4(b)可知，剖面中低密度區(qū)較少，呈斷續(xù)的珠狀或短板狀分布，密度剖面中低密度區(qū)對應(yīng)W4井鉆探的優(yōu)質(zhì)儲層。鷹山組上段儲層主要呈星點狀分布，有利儲層較少且分布不均勻。W5井在鷹山組上段鉆遇儲層較差，與反演結(jié)果一致。研究區(qū)縫洞型儲層發(fā)育區(qū)與加里東中期—海西早期活動的斷裂帶具有一定的較好的關(guān)系[15]，儲層可能沿斷裂帶受熱液溶蝕改造。

在鷹山組下段，W5井鉆遇的“串珠狀”響應(yīng)特征儲層獲得了重大的天然氣突破，大致對應(yīng)密度剖面中T76地震反射波下20ms～下150ms范圍，如圖4(c)所示。由圖4(c)可知，密度按剖面中紅色、黃色對應(yīng)的低密度區(qū)，對應(yīng)W5井鉆遇的好儲層。鷹山組下段儲層主要呈星點狀分布，規(guī)模儲層個數(shù)為12個(圖中紅黃色區(qū)域)。研究區(qū)縫洞型儲層發(fā)育位置小斷層及微裂縫較為發(fā)育，儲層可能受加里東中期大氣淡水巖溶控制，及后期熱液溶蝕改造[16]。

與前期疊后儲層預(yù)測結(jié)果進(jìn)行對比之后認(rèn)為，密度反演對“串珠狀”響應(yīng)特征的儲層預(yù)測具有一定的優(yōu)勢。地震剖面中，“串珠狀”反射一般由多個波峰與波谷組成[17]，儲層的發(fā)育位置難以確定；而在密度反演剖面中，低密度區(qū)對應(yīng)儲層發(fā)育部位，提高了儲層預(yù)測的縱向精度，W4井和W5井也驗證了其準(zhǔn)確性。最新部署的W7井和W401井在一間房組及鷹山組頂部也獲得了良好的油氣顯示，點火成功，其中W7井中途測試獲得了工業(yè)油氣流，該區(qū)鉆井成功率不斷提高。

4　結(jié)　 語

研究區(qū)位于順南地區(qū)，地表為高大沙丘，且地下碳酸鹽巖目的層埋深大，該區(qū)地震資料信噪比較低，利用疊后儲層預(yù)測方法在縱向上對儲層識別精度低。通過開展多井儲層彈性參數(shù)的敏感性分析，認(rèn)為密度是識別該區(qū)儲層的敏感參數(shù)，通過疊前密度反演發(fā)現(xiàn)結(jié)果與鉆井吻合度最高，能識別一間房組薄儲層和鷹山組‘串珠狀’儲層在縱向上發(fā)育的位置，雖然該區(qū)的疊前儲層預(yù)測取得了較好的成果，但后續(xù)還需通過鉆井進(jìn)行驗證及約束，不斷提高疊前儲層預(yù)測技術(shù)在該區(qū)的適用性。

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The Application of Pre-stack Seismic Inversion Technology to the Carbonate Reservoir Prediction in the Shunnan Area

Wang Baocai1，Liu Jun1， Chen Li2，Jia Xiaojing1

(1.ResearchInstituteofExploration&Development,NorthwestOilfieldCompanyofSinopec,UrumqiXinjiang830011,China；2.No.2TaheProductionPlant，NorthwestOilfieldCompanyofSinopec,LuntaiXinjiang841604,China)

Shunnan is the favorable area for gas exploration of Tarim basin. To improve the efficiency of oil and gas exploration, we use pre-stack seismic inversion technique in the region to carry out exploratory research on carbonate reservoir prediction. First of all, working area drilling, logging, testing and core data are used for logging curve analysis and quality standardization work, which can improve the reliability of logging curve. Secondly, by conducting multiple well reservoir elastic parameter sensitivity analysis, the density parameters are thought to be rather sensitive to the reservoir identification. Pre-stack elastic parameters inversion profiles and drilling reservoir have been analyzed comparatively, which proves the density of pre-stack inversion is highly consistent with actual drilling and improves the vertical accuracy of reservoir prediction.

carbonate rock; pre-stack seismic inversion; elastic parameter; reservoir prediction

1672—7940(2016)04—0508—05

10.3969/j.issn.1672-7940.2016.04.018

王保才(1965-)，男，高級工程師，主要從事油氣勘探、地震資料綜合解釋等方面的工作。E-mail:wbc3721@163.com

P631.4

A

2015-12-05