波阻抗反演与AVO技术在陆西凹陷勘探中的应用

裴家学

(中国石油辽河油田分公司勘探开发研究院，辽宁盘锦 124010)

波阻抗反演与AVO技术在陆西凹陷勘探中的应用

裴家学

(中国石油辽河油田分公司勘探开发研究院，辽宁盘锦 124010)

陆西凹陷为辽河外围盆地中生代残留型凹陷，砂泥岩阻抗差异小，储层横向变化快，预测难度大，流体关系复杂。由于单一的储层预测技术多解性强，因此首先利用叠后层序格架内波阻抗反演识别和描述九佛堂组上段薄层砂体和九佛堂组下段凝灰质砂体，然后再利用叠前AVO流体检测技术对所描述的砂体进行AVO流体检测，预测不同类型储集层的含油气有利区。该结果不仅为陆西凹陷的勘探部署提供了重要依据，同时对辽河外围其它凹陷的勘探具有重要指导意义。

陆西凹陷；波阻抗反演；层序地层；拟声波阻抗反演；AVO技术；流体因子

陆西凹陷位于内蒙古自治区通辽市和赤峰市境内，是开鲁盆地内的一个次级构造单元，它是在海西期褶皱基底上发育的中生代残留型凹陷[1]，面积约800 km2，是辽河外围盆地诸多凹陷中勘探程度最高、勘探开发效果最好的凹陷。近几年,该地区勘探虽然有“点”的突破，但整体成功率较低，勘探面临着诸多困难，主要原因是现阶段所面临的勘探对象九佛堂组上段为薄层砂岩储层，且砂泥岩阻抗差异小，储层横向变化快，九佛堂组下段为凝灰质砂岩，储层物性差，优质储层预测难度大，其次该地区流体关系复杂。为了解决勘探瓶颈，在陆西凹陷开展了波阻抗反演和AVO流体检测研究。近年来，这两项技术在国内外应用非常广泛且非常成熟，在井位部署中发着重要作用。而本次研究是将这两项技术联合应用，首先利用叠后波阻抗反演预测砂体，然后针对所预测的砂体开展叠前AVO流体检测，预测所识别砂体的含油气情况，进一步提高钻探成功率。

1 叠后波阻抗反演识别和刻画砂体

砂体预测的方法很多，最常见且最实用的方法是叠后波阻抗反演[2]，在反演的过程中必须以地质理念为指导，其预测效果的关键在于特征曲线的选择[3]与初始模型的建立[4-5]。

1.1 特征曲线选择

在储层预测中，不同的岩性、以及同一岩性在不同的沉积环境中，其敏感曲线不同，一般情况下，AC、RT、GR曲线对砂岩储层响应敏感，RT、GR曲线对火山岩储层响应敏感，但不是绝对的，在储层预测之前需要进行敏感性分析,寻找特征曲线。

在陆西地区，九佛堂组下段凝灰质砂岩，以及陡坡带砂砾岩体，声波时差和密度曲线能够较好地区分，因此常规波阻抗反演能够识别凝灰质砂岩和陡坡带砂砾岩体。但是九佛堂组上段大段泥岩或油页岩夹薄砂体，单层砂体厚度为2～30 m，平均孔隙度为22%，储层物性较好，油气显示多为油斑、油浸，其速度与上下围岩差异较小，密度值甚至低于上下围岩，因此常规波阻抗反演难以识别。通过曲线敏感性分析，深侧向电阻率曲线对该地区九佛堂组上段薄层砂体响应敏感，于是利用电阻率曲线重构声波时差，进行拟声波反演[6]。从反演结果来看(图1)，分辨率较高，能够识别和刻画薄层砂岩，但是，如果单层砂体厚度小于10 m，厚度预测上还是存在一定误差。

因此，在砂体预测中，特征曲线的选择非常重要，只有选择正确的特征曲线进行储层预测，才能达到真正区分和识别不同储层的目的。研究结果表明，陆西凹陷九下段凝灰质砂岩和陡坡带砂砾岩的特征曲线为声波时差，九上段薄砂岩的特征曲线为深侧向电阻率。

1.2 高分辨率层序约束地质建模

波阻抗反演低频模型的建立是在地震地质层位的控制下进行的，高分辨率层序地层学与地震反演技术的有机结合，优点在于能够建立地震反演所需要的高精度初始模型[7]，层位越多，模型越精细，反演结果横向、纵向分辨率越高，且不同沉积旋回的薄层、薄互层不会串在一起。因此在研究中需要细化层序单元，通过对陆西凹陷的构造演化、古气候、古生物、地震轴终止关系、岩电组合特征等综合研究[8-10]，将目的层九佛堂组划分为一完整三级层序，九佛堂组下段划分为低位体系域和水进体系域，九佛堂组上段划分为高位体系域。并在体系域内细分层序单元，分别将LST、TST、HST细分为三个、两个、四个准层序组，且对每个准层序组顶底界面进行标定、追踪，用于精细地质建模。

图1 过B32井拟声波波阻抗反演剖面

在研究中，还可针对实际问题，根据目的层所在位置，选择分层段反演，更加突出目的层。例如，M35井区，主要目的层为LSTⅢ期和TSTⅠ、Ⅱ期砂体，在砂体预测中，由于受LST第Ⅰ、Ⅱ期高阻抗火山碎屑岩的影响，TSTⅡ期砂体难以识别，且连续性较差，LSTⅢ期砂体受火山岩模型的影响，预测厚度和范围扩大，准确性降低(图2b)。于是只利用LST第Ⅲ期准层序组以及TSTⅠ期、Ⅱ期两个准层序组界面进行建模(图2a)，约束反演，分辨率较以层位约束反演有较大提高，能够识别出每一期砂体(图2c)，且在高分辨率层序格架内能够更精确地刻画每一期砂体的厚度和分布范围。

2 叠前AVO检测

AVO油气检测技术是利用叠前地震资料中反射波振幅与炮检距变化关系，研究地下岩性变化并进行油气预测和油气富集带圈定的一项技术[10-14]。

地震波进入地下不同的介质后，产生反射横波、反射纵波、透射横波、透射纵波，地震波的传播符合Zoeppritz方程，通过代入不同的反射角，可从矩阵中解得反射系数。由于Zoeppritz方程非常复杂，许多学者对Zoeppritz方程进行研究并简化，得到不同的近似公式，目前常用的有Shuey和Aki&Richards近似公式。

图2 过M2，M35，LC3和B601井地质剖面

利用Aki&Richards公式可以导出阻抗属性体、速度属性体和弹性模量属性体。其中阻抗属性体包括：P波阻抗反射率、S波阻抗反射率；速度属性体包括：P波速度反射率、S波速度反射率、密度反射率、伪泊松比、流体因子；弹性模量属性体包括：拉梅常数相对变化、切变模量相对变化、切变模量反射率和QC因子[11-15]。

AVO油气检测的关键在于CRP道集的预处理和道集拉平。原始道集中，往往近偏、远偏道集存在振幅假异常，会产生假AVO响应，需要切除，而且原始CRP道集同相轴在远偏存在上翘或下拉现象，AVO检测中也会出现假异常，因此，需要通过剩余速度分析，进行道集拉平，确保AVO响应真实可靠[16]。

通过原始道集预处理和正演道集研究表明：九上段含油薄层砂岩为Ⅳ类AVO响应(图3)，为低阻抗含油砂岩；九下段含油凝灰质砂岩为Ⅰ类AVO响应，为高阻抗含油砂岩，AVO响应特征与该地区含油储层的岩电特征吻合。

AVO属性种类很多，不是每一种属性都适合每一个地区，都有其适用条件和适用范围，需要通过已知井的验证，寻找适合该地区的AVO属性，通过AVO属性与已知井对比发现，流体因子[17-18]和P波速度反射率属性在本地区对含油储层响应敏感，可以用于该地区的油气检测。

图3 AVO响应特征分析

以M35井为例，该井九佛堂组下段钻遇3套油层，第一层试油为高产工业油流，第二层、第三层测井解释为油层，未试油，3套油层顶界面均有较强的AVO异常响应，与井吻合较好(图4)，且纵向分辨率较高。

图4 过M35井流体因子剖面

然而研究发现，断裂复杂、构造破碎以及开发区块，AVO结果与已知钻井吻合程度较低，分析其原因为：开发区在开采的过程中采用了储层改造措施，同时开采多年，地下流体关系发生变化，地层局部微小坍塌，产生一些小裂缝，各向异性较强，断裂复杂、构造破碎的地区，各向异性更强，而该地区的三维地震为2014年采集，所以AVO响应不明显，但五十家子庙洼陷、马北斜坡、小井子洼陷AVO效果较好。

综上所述，研究AVO流体检测时，需要弄清该地区的AVO响应类型、敏感属性和适用条件及范围，才能更加客观地评价AVO属性，更好地为勘探部署服务。

3 波阻抗反演与AVO属性联合应用

针对九上段薄层砂体，利用拟声波波阻抗反演，预测薄层砂体展布特征，从本次研究结果来看，薄层砂体主要分布在B32井-M31一带，以及M31井西侧，虽然单层厚度薄，但纵向层数多且分布范围广，从薄层砂体的流体因子预测图来看，M31井西侧及北侧为AVO响应异常区。综合储层预测及油气检测，M31井西侧砂体发育，同时也是油气的有利指向区，是下一步薄层砂体勘探的有利区(图5)。

图5 陆西凹陷马北斜坡九上段薄层砂体属性图

针对九下段凝灰质砂岩，在层序格架内进行波阻抗反演，精细刻画每一期砂体，然后沿所刻画砂体提取AVO属性平面图，以五十家子庙洼陷为例，B601井周边发育多期砂体，B601井与LC3井LSTⅢ砂体见良好油气显示，AVO异常响应明显，而TSTⅡ砂体储层物性差，解释为干层，无AVO异常响应，预测结果与钻井吻合良好。对B601井LST Ⅲ砂体进行刻画，面积达到36.5 km2，再提取AVO属性，发现LC3井区以及其西北部AVO异常明显，是含油气有利区，有利面积为16.8 km2(图6)。

图6 B601井区LSTⅢ砂体流体因子平面图

而小井子洼陷，目前只完钻1口井，且位于斜坡部位，勘探程度低，因此波阻抗反演多解性强，不确定性因素很多，主要利用AVO属性分析，预测其含油气情况，研究发现，该地区多套砂体AVO异常明显，有利面积近50 km2，勘探有利，有望获得重大突破，但需要下一步钻探予以证实。

4 结论与认识

(1)利用深侧向电阻率曲线重构声波时差，进行拟声波波阻抗反演，能够识别和刻画九佛堂组上段薄层砂体，且在高分辨率层序界面约束下反演，预测效果更好。

(2)辽河外围盆地九佛堂组上段薄层砂岩为Ⅳ类AVO异常，为低阻抗含油砂岩；九佛堂组下段凝灰质砂岩为Ⅰ类AVO异常，为高阻抗含油砂岩。流体因子属性与P波速度反射率属性在该地区应用效果较好，从适用范围来看，AVO技术在陆西凹陷的五十家子庙洼陷、马北斜坡和小井子洼陷效果较好，在马家铺高垒带和包日温都断阶带效果较差。

(3)单一的储层预测技术或AVO油气检测技术，都有一定的多解性，在勘探部署时，往往需要多种技术联合应用，以提高钻探成功率。

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编辑：吴官生

1673-8217(2015)06-0063-04

2015-07-29

裴家学，工程师，硕士，1981年生，2005年毕业于长江大学勘查技术与工程专业，现从事构造解释、储层预测以及勘探部署工作。

中国石油天然气集团公司重大科技专项“辽河油田原油千万吨持续稳产关键技术研究-辽河滩海和外围规模储量发现关键技术及有利目标优选研究”(2012E-3002)。

P631.445

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