馬良濤，范廷恩，許學(xué)良，董建華，蔡文濤

(1.中海油研究總院有限責(zé)任公司，北京 100028； 2.中國石油集團(tuán)測井有限公司 青海分公司，青海 茫崖 816400)

0 引言

基于地震資料對儲層含流體特征進(jìn)行描述有助于提高鉆井成功率、降低鉆井成本，對油氣藏勘探與開發(fā)具有重要意義。目前，依據(jù)地震數(shù)據(jù)類型，油氣檢測技術(shù)可分為疊前和疊后油氣檢測技術(shù)兩類。疊前油氣檢測技術(shù)主要是基于AVO理論，利用測井資料和地震道集進(jìn)行疊前流體參數(shù)反演，如縱橫波速度比、泊松比等[1-9]，該方法計算工作量大、周期長[10-13]；疊后油氣檢測集輸主要基于“亮點(diǎn)”或吸收衰減理論，利用地震波穿過含油氣儲層后振幅、頻率、相位發(fā)生異常變化的特性來檢測流體，此類方法計算工作量小、周期短[11-13]?！傲咙c(diǎn)”技術(shù)利用儲層含油氣后地震振幅增強(qiáng)這一現(xiàn)象來對儲層油氣進(jìn)行檢測，該技術(shù)被廣泛應(yīng)用于氣層檢測；基于吸收衰減理論的油氣檢測技術(shù)主要基于儲層含流體后地震頻率降低這一特性，即當(dāng)?shù)卣鸩ù┻^含油氣儲層時，地震頻率發(fā)生衰減，且低頻能量衰減幅度較小，高頻能量衰減幅度大，在頻譜上表現(xiàn)為 “低頻增強(qiáng)，高頻衰減”的現(xiàn)象[13]?；诖?，Castagna 等提出分頻能量衰減技術(shù)，并闡述了如何利用譜分解結(jié)果來檢測流體[14-16]。目前，這些方法在碎屑巖儲層中得到廣泛應(yīng)用，并取得了較好的應(yīng)用效果[17-21]。

B油氣田處于開發(fā)初期階段，目前，僅Well-3井在Block-1塊的構(gòu)造高部位鉆遇氣層，其余鉆遇井為油層或水層。油氣邊界的準(zhǔn)確判斷，油田范圍內(nèi)是否還有其他含氣儲層，其平面如何展布是下一步油田開發(fā)井位部署與優(yōu)化、油氣儲量準(zhǔn)確計算的關(guān)鍵。

針對研究區(qū)氣層鉆遇資料少的情況，為降低含氣儲層預(yù)測風(fēng)險，本文以油田H30河流—湖泊三角洲沉積儲層為目標(biāo)，采用分頻能量衰減、AVO分析及疊前參數(shù)反演的方法，結(jié)合已知鉆井資料，多技術(shù)方法結(jié)果相互印證，開展油田含氣儲層檢測研究，進(jìn)而落實(shí)目標(biāo)區(qū)含氣儲層平面分布，指導(dǎo)后期的井位部署與優(yōu)化及開發(fā)方案編制。

1 地質(zhì)特征

B油氣田構(gòu)造上為多條斷層夾持而成的楔狀斷塊，南、北部以NE向斷層為邊界(F1、F2)，西部以近SN向斷層為界(F3)，內(nèi)部發(fā)育多條次級斷層，其中，近EW向斷層(f1)將目標(biāo)區(qū)劃分為Block-1、Block-2南北兩個斷塊(圖1)。目標(biāo)區(qū)發(fā)育H30、H27U、H25、H17四套中新統(tǒng)河流—湖泊三角洲沉積儲層，地層自NE向SW方向傾斜，傾角3°左右。

圖1 目標(biāo)區(qū)H30構(gòu)造特征Fig.1 H30 structure map in study area

2 基于地震波衰減特性檢測含氣性

地震波吸收衰減是指地震波在地下介質(zhì)傳播中總能量的損失。研究表明，當(dāng)儲集層中含氣時，地震波頻率出現(xiàn)衰減的特征，其中，低頻能量衰減幅度較小，高頻能量衰減幅度大，在頻譜上表現(xiàn)為低頻能量相對增強(qiáng)，高頻能量相對減弱，整體呈現(xiàn)“低頻共振，高頻衰減”的特征[22-26]。

2.1 目標(biāo)區(qū)氣層頻譜特征

目標(biāo)區(qū)儲層為深水濁積水道沉積，儲層內(nèi)油氣空間分布受巖性和構(gòu)造聯(lián)合控制，為巖性—構(gòu)造油氣藏。Well-2井位于構(gòu)造低部位，在目的層共鉆遇3套儲層(H30、H27U和H25)，其中，H30、H27U為油層，H25為水層；Well-3井位于構(gòu)造高部位，共鉆遇3套儲層(H30、H27U和H25)，其中，H30、H27U為氣層，H25為油層(圖2)。

圖2 Well-2井與Well-3井鉆遇儲層流體性質(zhì)Fig.2 Reservoir flow quality in Well-2 and Well-3

含不同流體儲層段的地震頻譜特征曲線表明(圖3)，當(dāng)儲層為含氣儲層時，受地層吸收作用的影響，地震頻譜在10～35 Hz范圍內(nèi)出現(xiàn)低頻能量增強(qiáng)，在35～70 Hz范圍內(nèi)出現(xiàn)高頻能量衰減的特征，且高頻衰減的幅度遠(yuǎn)大于低頻增強(qiáng)的幅度；當(dāng)儲層為含油儲層和含水儲層，地震頻率衰減的幅度遠(yuǎn)小于含氣儲層。因此，可根據(jù)地震頻譜各頻率成分的能量衰減特征分析儲層的流體性質(zhì)。

圖3 不同流體儲層段地震頻譜特征Fig.3 Characteristics of seismic data frequency spectrum for reservoirs including different flow

2.2 儲層含氣性檢測結(jié)果

采用廣義S變換對地震資料進(jìn)行頻譜分解，將地震資料由時間域轉(zhuǎn)換到頻率域，以獲取單頻地震數(shù)據(jù)，進(jìn)而分析目的層段地震波頻率成分變化特征。圖4a、4b分別為40 Hz和120 Hz的單頻地震數(shù)據(jù)連井剖面。

分析結(jié)果表明，Well-1井鉆遇的含氣儲層與Well-3鉆遇的含氣儲層對應(yīng)40 Hz低頻能量剖面中的紅色強(qiáng)能量區(qū)域，為地震波穿過含氣儲層時低頻能量增強(qiáng)的結(jié)果(圖4a圓圈處)，而在120 Hz高頻能量剖面中，兩口井所鉆遇的含氣儲層則對應(yīng)藍(lán)色低能量區(qū)，為地震波穿過含氣儲層發(fā)生高頻衰減的結(jié)果(圖4b圓圈處)。而Well-1、Well-2、Well-3井所鉆遇的油層和水層未出現(xiàn)明顯的“低頻衰減、高頻增強(qiáng)”的特征。

為突出含氣層段地震波的衰減特性，將低頻能量剖面與高頻能量剖面做差， 得到能量衰減剖面(圖4c)。衰減剖面中黃色—紅色區(qū)域代表高能量區(qū)，對應(yīng)高衰減異常段，指示含氣儲層。與井上鉆遇結(jié)果對比分析表明，Well-1井和Well-3鉆遇的含氣儲層位置對應(yīng)衰減剖面中的高衰減異常區(qū)；而Well-1井、Well-2井、Well-3鉆遇的含油儲層及含水儲層位置則對應(yīng)衰減剖面中的低衰減異常區(qū)。含氣儲層檢測結(jié)果與Well-1、2、3三口已鉆井吻合，驗(yàn)證了該方法進(jìn)行含氣儲層檢測的可靠性。

3 基于AVO分析技術(shù)檢測含氣性

AVO現(xiàn)象(振幅隨偏移距變化)是由地震反射上、下界面巖性及流體差異引起的，主要表現(xiàn)為當(dāng)儲層含氣后，地震反射正振幅隨炮檢距增大會出現(xiàn)明顯增強(qiáng)的特征[27-29]。

3.1 AVO類型分析

以鉆遇含氣儲層的Well-3井為例， 采用主頻為25 Hz的雷克子波制作AVO正演模型，分析目標(biāo)區(qū)含氣儲層AVO類型。結(jié)果表明，隨著偏移距逐漸增大，含氣、含油砂巖地震振幅逐漸增強(qiáng)，但含氣砂巖增強(qiáng)幅度遠(yuǎn)大于含油砂巖；含水砂巖振幅隨偏移距的增大而減小(圖5)。根據(jù)AVO異常分類標(biāo)準(zhǔn)，目標(biāo)區(qū)含氣儲層為Ⅲ類AVO異常。

a—低頻能量剖面;b—高頻能量剖面;c—衰減能量剖面a—low-frequency energy section;b—high-frequency energy section;c—attenuation section圖4 Well-1-Well-2-Well-3過井分頻能量剖面Fig.4 Frequency energy section across Well-1-Well-2-Well-3

圖5 Well-3井儲層AVO分析Fig.5 Classification map of AVO analysis in Well-3

3.2 油氣檢測

H30層部分角度疊加地震數(shù)據(jù)反射特征表明，在Well-3井附近，由近道部分疊加數(shù)據(jù)到遠(yuǎn)道部分疊加數(shù)據(jù)，地震振幅逐漸增強(qiáng)(圖6)；同時，分別提取近、中、遠(yuǎn)部分角度疊加數(shù)據(jù)H30層均方根地震屬性，進(jìn)而確定目標(biāo)區(qū)含氣儲層邊界(圖7)。結(jié)果表明，由近道到遠(yuǎn)道，Block-1區(qū)域Well-3井處地震均方根振幅逐漸增強(qiáng)。根據(jù)AVO正演分析結(jié)果，可以判定Well-3井所鉆遇儲層為含氣儲層，油氣檢測結(jié)果與實(shí)鉆結(jié)果吻合，進(jìn)而可基于該方法預(yù)測Block-1區(qū)域內(nèi)含氣儲層邊界。

4 基于疊前反演參數(shù)檢測含氣

巖石物理分析從測井資料出發(fā)，綜合地質(zhì)、測井及地震資料，分析測井揭示的油氣特征和對應(yīng)的地球物理響應(yīng)規(guī)律，為儲層、物性、流體預(yù)測提供依據(jù)。通過巖石物理分析明確含氣儲層敏感參數(shù)，并開展疊前參數(shù)反演，進(jìn)而基于反演結(jié)果識別含氣儲層的方法在油田已得到廣泛應(yīng)用[30-40]。

a—近道地震數(shù)據(jù);b—中道地震數(shù)據(jù);c—遠(yuǎn)道地震數(shù)據(jù)a—near trace seismic data;b—middle trace seismic data;c—far trace seismic data圖6 H30層部分角度疊加地震數(shù)據(jù)反射特征Fig.6 Seismic reflection characteristic of pre-stack seismic for H30

a—基于近道地震數(shù)據(jù)；b—基于中道地震數(shù)據(jù)；c—基于遠(yuǎn)道地震數(shù)據(jù)a—based on near trace seismic data；b—based on middle trace seismic data；c—based on far trace seismic data圖7 H30層部分角度疊加地震數(shù)據(jù)均方根振幅變化特征Fig.7 RMS amplitude variation characteristic of pre-stack seismic for H30

4.1 儲層巖石物理分析

目標(biāo)區(qū)內(nèi)儲集砂巖具有低速、低密的測井響應(yīng)特征，隨著泥質(zhì)成分增加，砂巖逐漸向泥巖轉(zhuǎn)變，其自然伽馬升高，聲波時差降低。不同地震彈性參數(shù)對儲層孔隙流體發(fā)生變化時所表現(xiàn)的敏感程度不同。為提高含氣性檢測的精度，選取縱橫波速度比、縱波阻抗、泊松比、拉梅系數(shù)等各種地震彈性參數(shù)開展巖石物理交會分析，進(jìn)而篩選出含氣砂巖敏感彈性參數(shù)。

圖8為Well-3井拉梅系數(shù)(λ)、泊松比(σ)、縱橫波速度比(vp/vs)、縱波阻抗(Ip)等各種彈性參數(shù)交會圖，圖中紅色為含氣砂巖、綠色為含水砂巖/含油砂巖、棕色為泥巖。結(jié)果表明，拉梅系數(shù)、泊松比、縱橫波速度比對含氣砂巖的響應(yīng)較剪切模量敏感，其中，泊松比區(qū)分含氣砂巖的效果最好。含氣砂巖的泊松比范圍為0.25～0.35、含水/含油砂巖為0.35～0.41、泥巖則大于0.41。

圖8 Well-3井不同巖性彈性參數(shù)交會Fig.8 Different lithology elastic parameters crossplot of Well-3

4.2 油氣檢測結(jié)果分析

基于巖石物理分析結(jié)果，對目標(biāo)區(qū)開展疊前彈性參數(shù)泊松比反演。圖9為過Well-3、Well-4井連井泊松比反演剖面，其中紅色為低泊松比，代表含氣砂巖；黃色為泊松比中等，代表含油砂巖；藍(lán)色為高泊松比，代表泥巖，反演結(jié)果與井上鉆遇結(jié)果一致。

圖9 過Well-3 和Well-4泊松比反演連井剖面Fig.9 Poisson’s ratio profile across Well-4 and Well-3

在此基礎(chǔ)上，基于疊前反演泊松比數(shù)據(jù)提取H30層地震屬性(圖10)，圖中Well-3位于泊松比紅色區(qū)域(低值區(qū))，為含氣區(qū)； 而Well-4井位于泊松比黃色區(qū)域(高值區(qū))，為非含氣區(qū)，油氣檢測結(jié)果與實(shí)鉆井吻合。因此，可依據(jù)疊前反演泊松比數(shù)據(jù)預(yù)測Block-1區(qū)域含氣儲層邊界。

圖10 H30疊前反演泊松比平面特征Fig.10 Plane map of pre-stack seismic inversion Poisson's ratio in H30

5 成果應(yīng)用

5.1 Block-1含氣儲層邊界落實(shí)

通過采用分頻能量衰減技術(shù)、AVO分析技術(shù)及疊前參數(shù)反演技術(shù)相結(jié)合，并與實(shí)鉆井相互印證的方法，可明確油田區(qū)Block-1斷塊內(nèi)含氣儲層平面展布，進(jìn)而落實(shí)該區(qū)塊內(nèi)含氣儲層邊界。分析結(jié)果表明(圖11)，Block-1的含氣儲層主要分布于f2和邊界斷層F1所夾持?jǐn)鄩K的高部位，向下傾的Well-4井方向則為含油儲層，油氣邊界位于635 m附近，這與Well-3井實(shí)鉆結(jié)果一致。

5.2 Block-2儲層含氣平面展布預(yù)測

分析表明，位于Block-2斷塊的M區(qū)域在疊前角度疊加數(shù)據(jù)和疊前反演泊松比數(shù)據(jù)上與Block-1斷塊含氣儲層具有相似的特征，主要表現(xiàn)為：

1)隨偏移距的增大，M區(qū)域內(nèi)地震振幅逐漸增強(qiáng)(圖7)；

2)M區(qū)域疊前反演泊松比位于代表含氣儲層的紅色低值區(qū)(圖10)。

由此，基于AVO分析結(jié)果和疊前參數(shù)反演數(shù)據(jù)可預(yù)測Block-2內(nèi)含氣儲層的平面展布范圍，其含氣儲層邊界位于715 m附近(圖11)。

圖11 目標(biāo)區(qū)含氣儲層平面展布Fig.11 Plane map of gas distribution for H30 reservoir in the study area

6 結(jié)論

1)目標(biāo)區(qū)含氣儲層具有：①低頻相對增強(qiáng)、高頻衰減的頻譜特征；②隨偏移距增大，地震振幅逐漸增大的Ⅲ類AVO特征；③低拉梅系數(shù)、低泊松比、低縱橫波速度比的巖石物理特征。

2)為提高資料缺乏地區(qū)油氣儲層預(yù)測精度，規(guī)避預(yù)測的多解性，有必要采用分頻能量衰減技術(shù)、AVO分析技術(shù)及疊前參數(shù)反演等多技術(shù)相結(jié)合的方法，結(jié)合實(shí)際鉆遇情況，相互論證，進(jìn)而降低含氣儲層預(yù)測風(fēng)險。