賈躍瑋， 王 丹， 魏水建， 張廣權(quán)

(中國石化 石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

金山氣田致密砂巖儲(chǔ)層含氣性疊前地震預(yù)測方法研究

賈躍瑋， 王 丹， 魏水建， 張廣權(quán)

(中國石化 石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

松遼盆地金山氣田致密砂巖儲(chǔ)層物性較差、流體地震響應(yīng)特征弱，儲(chǔ)層含氣性有效識(shí)別和預(yù)測是精細(xì)勘探開發(fā)的關(guān)鍵。基于疊前地震道集提高品質(zhì)處理及入射角道集疊加處理，開展致密砂巖含氣儲(chǔ)層AVO響應(yīng)特征分析，優(yōu)選流體因子屬性定性預(yù)測含氣儲(chǔ)層展布范圍；基于致密砂巖含氣儲(chǔ)層巖石物理交會(huì)分析，尋找含氣性敏感彈性參數(shù)，優(yōu)選縱橫波速度比參數(shù)開展疊前反演刻畫含氣儲(chǔ)層展布規(guī)律，實(shí)現(xiàn)致密砂巖儲(chǔ)層含氣性的定量預(yù)測。實(shí)際應(yīng)用研究表明，預(yù)測結(jié)果與實(shí)鉆井符合率較高，對其他地區(qū)致密砂巖儲(chǔ)層含氣性預(yù)測研究具有借鑒意義。

致密砂巖； AVO； 流體因子； 疊前地震反演

0 引言

含氣致密砂巖儲(chǔ)層蘊(yùn)藏的資源量極為豐富，是我國天然氣資源勘探開發(fā)的一個(gè)重要領(lǐng)域和研究熱點(diǎn)[1-2]。致密砂巖儲(chǔ)層通常呈低孔低滲致密特征，儲(chǔ)層含氣地球物理響應(yīng)特征難覓，流體預(yù)測研究難度極大。自20世紀(jì)90年代以來，國內(nèi)、外地球物理學(xué)者針對致密砂巖儲(chǔ)層含氣性預(yù)測做了大量的研究工作，并逐步形成了多種實(shí)用的技術(shù)方法。如基于疊加地震資料的振幅類、頻率類地震屬性預(yù)測含油氣信息[3]；基于瞬時(shí)譜分析技術(shù)預(yù)測致密砂巖含氣性特征[4]；基于含氣特征曲線重構(gòu)技術(shù)的疊后反演預(yù)測含氣儲(chǔ)層[5]。以上基于疊后地震資料開展預(yù)測研究的方法計(jì)算參數(shù)較為單一且多解性較強(qiáng)，對低豐度致密儲(chǔ)層含氣信息預(yù)測精度較低。進(jìn)入21世紀(jì)以來，對致密砂巖儲(chǔ)層含氣性的預(yù)測主要立足于疊前地震資料，從疊前AVO地震屬性分析及疊前彈性波阻抗反演[6-7]角度開展含氣性預(yù)測研究。AVO分析與疊前彈性參數(shù)反演技術(shù)，主要基于疊前反射波屬性隨偏移距或入射角的變化特征來預(yù)測致密儲(chǔ)層的含油氣，其運(yùn)算結(jié)果參數(shù)均是與流體信息密切相關(guān)的彈性參數(shù)，功破了致密砂巖儲(chǔ)層與圍巖波阻抗差異小，單一疊后屬性分析難以進(jìn)行有效儲(chǔ)層預(yù)測的難題，是用于預(yù)測致密砂巖儲(chǔ)層含氣性分布特征的有效方法[8-9]。

筆者以金山氣田沙河子組致密砂巖儲(chǔ)層為例，探討基于疊前地震資料的致密砂巖儲(chǔ)層含氣性預(yù)測研究方法。金山氣田位于松遼盆地梨樹斷陷東部斜坡帶南端的金山構(gòu)造帶內(nèi)，為西斷東超的箕狀盆地。區(qū)內(nèi)多口實(shí)鉆井測試顯示沙河子組獲得工業(yè)氣流，常規(guī)測試日產(chǎn)氣最高達(dá)20 000 m3左右，具有較好的開發(fā)前景。但金山氣田沙河子組儲(chǔ)層孔隙度平均值為5.9%, 滲透率平均值為1.74 mD，屬低孔、低滲致密砂巖儲(chǔ)層，砂泥巖薄層交互疊置且縱向沉積厚度大，沉積環(huán)境復(fù)雜，儲(chǔ)層含氣性預(yù)測及評價(jià)難度大。針對致密砂巖含氣儲(chǔ)層地質(zhì)及地震響應(yīng)特征，基于含氣層AVO響應(yīng)分析，采用疊前AVO流體因子屬性定性預(yù)測含氣儲(chǔ)層邊界范圍；基于巖石物理分析，優(yōu)選疊前縱橫波速度比反演，定量預(yù)測含氣儲(chǔ)層空間展布特征，形成基于疊前地震資料的“定性識(shí)別”與“定量刻畫”相結(jié)合的致密砂巖含氣性預(yù)測方法，有效預(yù)測了含氣儲(chǔ)層空間展布特征。

1 地震道集質(zhì)量控制及角道集疊加

金山氣田原始地震資料經(jīng)疊前時(shí)間偏移處理后的偏移距道集質(zhì)量較差(圖1(a))，有效地層反射信息中夾雜著嚴(yán)重的線性噪音，深部地層能量衰減嚴(yán)重，且目的層遠(yuǎn)炮檢距同相軸未被拉平，易造成AVO假象，嚴(yán)重制約著AVO屬性分析及疊前反演研究。為提高道集的品質(zhì)，開展道集同相軸拉平處理、全三維噪音去除處理以及深部反射波振幅能量補(bǔ)償處理。通過一系列有針對性的疊前地震資料預(yù)處理，提升了地震偏移距道集資料信噪比并消除了AVO假象(圖1(b)，使其能更好地滿足疊前AVO分析和疊前反演的需要。

在進(jìn)行AVO屬性計(jì)算及疊前反演之前，需將疊前CRP道集向角度道集轉(zhuǎn)換。通過開展CRP道集與入射角度信息的疊加分析，基于目的層高質(zhì)量有效反射波選擇標(biāo)準(zhǔn)，采用如下角度疊加處理方案：小角度(5°～15°)、中角度(15°～25°)和大角度(25°～35°)。該方案既保留了目的層的AVO特征，又有效規(guī)避了劣質(zhì)地震反射信息，為疊前地震含氣性預(yù)測研究打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2 流體因子定性預(yù)測含氣儲(chǔ)層邊界

2.1 疊前AVO響應(yīng)分析

金山氣田沙河子組主力氣層段儲(chǔ)層相對致密且非均質(zhì)性強(qiáng)，流體地震響應(yīng)敏感性弱，需要剖析主力氣層AVO響應(yīng)特征，確定氣層段AVO響應(yīng)類型，為疊前AVO屬性優(yōu)選奠定基礎(chǔ)。首先針對疊前偏移距道集，分析地震反射波振幅隨偏移距變化特征。由圖2可知，地震偏移距道集反射波同相軸平直且信噪比較高，說明資料品質(zhì)符合AVO響應(yīng)特征分析的要求。L602井旁偏移距道集含氣儲(chǔ)層段為波峰反射，且反射能量隨偏移距的增大而逐漸減弱，對照AVO類型標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)屬于典型的Ⅰ類AVO響應(yīng)。同時(shí)對照角度疊加道集開展分析，通過分析振幅隨不同疊加角度的變化來判斷AVO響應(yīng)類型。由圖3可知，L602井沙河子組含氣儲(chǔ)層段對應(yīng)的分角度疊加道集振幅為紅色波峰反射，儲(chǔ)層速度大于上覆蓋層速度，振幅隨入射角度增大而減小，具有AVO暗點(diǎn)特征。AVO特征的本質(zhì)是介質(zhì)的各種因素造成速度的變化形成的，由于研究目的層段埋深較大，砂巖固結(jié)程度較高，孔隙度較小，導(dǎo)致砂巖波阻抗大于泥巖，從而導(dǎo)致含氣儲(chǔ)層段呈現(xiàn)暗點(diǎn)現(xiàn)象。通過對疊前偏移距道集及入射角疊加道集分析，可確定研究區(qū)氣層段為Ⅰ類AVO響應(yīng)特征，可依據(jù)此類含氣響應(yīng)模式提取AVO屬性進(jìn)行含氣性預(yù)測。

圖1 疊前CRP道集處理Fig.1 Prestack CRP gathers process(a)原始道集;(b)處理后道集

圖2 AVO響應(yīng)特征Fig.2 AVO response features(a)L602井旁地震道集;(b)L602井Ⅰ類AVO特征

2.2 流體因子屬性儲(chǔ)層含氣性識(shí)別研究

疊前地震AVO屬性是開展流體信息分析的有效手段，其技術(shù)核心是通過從疊前地震數(shù)據(jù)中提取數(shù)學(xué)物理數(shù)學(xué)參數(shù)，并建立特定參數(shù)隨入射角的變化[10]。常規(guī)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，但此類傳統(tǒng)AVO屬性適用于淺層高豐度氣藏，對非均質(zhì)性較強(qiáng)的致密低飽和度儲(chǔ)層難以取得理想預(yù)測效果。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屬性多解性問題。該屬性基于縱波與橫波速度的線性關(guān)系，利用縱波、橫波通過含流體儲(chǔ)層時(shí)的速度變化差異，來判別油氣的發(fā)育情況。對Vp=a+bVs式求微分并除以Vp可得到流體因子：

(1)

(2)

式中: σ為泊松比，Rp0為法向入射的反射系數(shù)，θ為不同地震波入射角度。

圖4 沙一段流體因子屬性平面分布圖Fig.4 Fluid fractor attribute map of Sha 1 formation

應(yīng)用流體因子屬性對金山氣田沙一段開展含氣儲(chǔ)層識(shí)別研究，沙一段有利含氣區(qū)主要位于J1與J1-2井南北向條帶、L6-5、L6-4井及L602井周邊北西向展布區(qū)域，研究區(qū)南部含氣性較差(圖4)。通過對比實(shí)鉆情況，氣井基本落在低流體因子異常的暖色調(diào)區(qū)域，含氣性預(yù)測結(jié)果吻合較好，符合率達(dá)到73%?；诹黧w因子屬性分析可基本圈定目的層含氣區(qū)域，實(shí)現(xiàn)了定性預(yù)測含氣邊界范圍。由于流體因子屬性方法沒有井資料約束，難以消除巖性界面引起的強(qiáng)振幅對結(jié)果的影響，存在一定的多解性，需要進(jìn)一步開展疊前反演定量刻畫含氣儲(chǔ)層特征。

3 縱橫波速度比反演定量預(yù)測含氣儲(chǔ)層

3.1 巖石物理含氣性敏感參數(shù)分析

不同地區(qū)的彈性參數(shù)對巖性與流體的敏感度不盡相同，識(shí)別巖性與檢測流體的能力也有差異。因此，尋找對油氣敏感的彈性參數(shù)及參數(shù)的組合形式，是流體識(shí)別及儲(chǔ)層預(yù)測的關(guān)鍵。巖石物理特征分析表明(圖5)，聲波時(shí)差難以有效區(qū)分流體信息，對砂巖儲(chǔ)層含氣性的識(shí)別困難，說明依賴波阻抗疊后反演的預(yù)測方法難以有效刻畫含氣性特征。由于縱波在傳播時(shí)受巖層骨架及流體地綜合影響，在流體中傳播時(shí)速度明顯降低，橫波僅受巖層骨架影響，不受流體性質(zhì)而改變[11]，因此Vp/Vs具有較好的儲(chǔ)層含氣性敏感性。研究表明，金山氣田沙河子組Vp/Vs可有效區(qū)分不同儲(chǔ)層流體類型：干層的Vp/Vs大于1.65，水層介于1.6與1.65之間，含氣儲(chǔ)層低于1.6。因此本次儲(chǔ)層預(yù)測主要采用疊前彈性參數(shù)反演技術(shù)，通過反演求取Vp/Vs參數(shù)定量預(yù)測含氣信息。

圖5 巖石物理流體判別模板Fig.5 Rock physics fluid discriminant template

3.2 縱橫波速度比疊前反演含氣性預(yù)測

盡管體育傳播中的媒介奇觀是由大眾媒體鋪陳的，但這也離不開對體育這種天生具有傳播特質(zhì)事物的認(rèn)識(shí)。體育即媒介，體育以一種媒介的狀態(tài)生存著，這一理論源于20世紀(jì)70年代的美國。

彈性阻抗是由Connolly[12]首次提出的。這一物理參數(shù)概念的提出拓寬了地震反演研究領(lǐng)域，為疊前彈性波阻抗反演方法奠定了基礎(chǔ)。與疊后波阻抗反演方法所不同的是，疊前彈性阻抗反演可以獲得縱橫波速度比、泊松比、拉梅系數(shù)等多種彈性參數(shù)[13-15]。這些參數(shù)對儲(chǔ)層及流體信息更為敏感，極大豐富了儲(chǔ)層含油氣性預(yù)測手段，有效降低了單一參數(shù)的地球物理多解性問題。對疊前彈性阻抗的求解是基于對Zoeppritz矩陣方程的近似式研究基礎(chǔ)之上的，當(dāng)入射角為時(shí)的彈性阻抗為式(3)、式(4)。

(3)

(4)

式中:下標(biāo)1、2分別表示界面上、下介質(zhì)；Vp為縱波速度；Vs為橫波速度；ρ為密度?；诳v波速度、橫波速度及密度測井?dāng)?shù)據(jù)，利用以上公式求解三個(gè)不同角度的彈性阻抗體，從而可求得縱橫波速度比等多種彈性參數(shù)。圖6為金山氣田疊前Vp/Vs反演連井剖面。紅黃色對應(yīng)的是含氣層段低值區(qū)，藍(lán)-灰色代表的是非儲(chǔ)層高值區(qū)，含氣層段呈條帶狀橫向展布，且縱向上呈多層儲(chǔ)層疊置，與實(shí)鉆井含氣層段(井軌旁跡黃色方塊代表含氣層段)吻合，說明反演成果基本可靠。

基于以上所述Vp/Vs的含氣儲(chǔ)層截至值為1.6，進(jìn)一步提取金山氣田沙一段縱橫波速度比小于1.6的時(shí)間域累積數(shù)據(jù)，通過與速度譜乘積形成沙一段含氣儲(chǔ)層厚度圖(圖7)。從圖7可以看出：含氣儲(chǔ)層厚度分布情況與流體因子屬性預(yù)測含氣邊界范圍基本相符，整體上金山氣田沙一段含氣區(qū)域局限在局部幾個(gè)塊狀地區(qū)，其中厚層有利含氣區(qū)主要分布在西部金1井南北向條帶、中部L6、L6-4井周邊以及東部L602井以北地區(qū)，南部地區(qū)含氣性顯示微弱；大部分氣井位于預(yù)測氣層較厚的紅黃色區(qū)域，且預(yù)測厚度與實(shí)鉆情況基本相符，干井均位于氣層厚度較差的藍(lán)色條帶內(nèi)，統(tǒng)計(jì)預(yù)測氣層厚度符合率達(dá)到84%。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1)基于疊前偏移距道集及分角度疊加道集分析含氣儲(chǔ)層段AVO響應(yīng)特征，確定含氣層段AVO響應(yīng)類型是開展疊前地震屬性優(yōu)選含氣性預(yù)測的基礎(chǔ)。

2)AVO流體因子屬性可有效識(shí)別致密砂巖儲(chǔ)層中的氣層信息，通過檢測流體因子含氣異常響應(yīng)信息，可預(yù)測含氣儲(chǔ)層相帶展布規(guī)律。

圖7 沙一段Vp/Vs反演含氣儲(chǔ)層厚度圖Fig.7 Vp/Vs inversion gas reservoir thickness of Sha 1 formation

3)縱橫波速度比具備識(shí)別金山氣田致密砂巖儲(chǔ)層流體類型的能力，通過疊前彈性參數(shù)反演獲取縱橫波速度比可定量識(shí)別含氣儲(chǔ)層，與流體因子屬性進(jìn)行對比研究，可揭示致密砂巖含氣儲(chǔ)層展布特征。

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Studyofpre-stackseismicpredictionontight-sandreservoirgas-bearingofJinshangasfield

JIA Yuewei, WANG Dan, WEI Shuijian, ZHANG Guangquan

(SINOPEC Petroleum Exploration & Production Research Institute, Beijing 100083, China)

The physical property and fluid seismic response features of tight sand reservoir of Jinshan gas field are very poor. Effective identification and prediction on reservoir gas-bearing is a key for detailed exploration and production. Based on pre-stack seismic gather quality improved processing and incidence stack processing, the tight-sand gas-bearing AVO response feature are analyzed. The fluid factor attribute is seleceted to qualitatively predict gas-bearing distribution area. Based on the rock physics cross-plot analysis of tight sand gas-bearing reservoir, the hydrocarbon sensitive elastic parameters are selected. The Vp/Vs ratio, which is acquired through pre-stack inversion, can depict gas-bearing reservoir boundary. The quantitative prediction of tight sand gas-bearing can be researched through all above methods. The practical application reveals that the prediction results have high coincidence rate with drilled wells. This study can be used as a reference to other tight sand reservoir gas-bearing prediction research.

tight sand; AVO; fluid factor; pre-stack seismic inversion

P 631.4

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2017.05.07

2016-09-30 改回日期： 2017-03-15

國家科技重大專項(xiàng)(20162X05017005)

賈躍瑋(1983-)，男，碩士，主要從事油氣藏地球物理描述研究工作， E-mail：jyw109@126.com。

1001-1749(2017)05-0626-06