叠前反演在西湖凹陷A构造低渗气层边界识别中的应用

叠前反演在西湖凹陷A构造低渗气层边界识别中的应用

邹 玮，张 雷，姜 勇，王 超

（中海石油（中国）有限公司上海分公司，上海 200030）

摘 要：西湖凹陷A构造花港组储层埋藏深，具有低孔渗和横向变化快的特点。通过对构造区已钻井低渗气层的岩石物理分析，研究了弹性参数与岩性、物性和含油气的关系，优选Vp/Vs作为低渗气层识别的敏感参数，并针对构造区开展叠前同步反演，结合Vp/Vs岩性反演和构造解释成果，精细合理地刻画了低渗气层的边界，建立了一套有效的低渗气层识别的技术系列。

关键词：西湖凹陷；低渗储层；叠前同步反演；气层边界

中图分类号：P631.4+6

文献标识码：A

DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2015.02.046

文章编号：1008-2336（2015）02-0046-04

收稿日期：2014-12-25；

作者简介：第一邹玮，男，1980年生，硕士，工程师，2007年毕业于成都理工大学固体地球物专业，从事综合地质研究工作。E-mail：zouwei2@cnooc.com.cn。

改回日期：2015-03-02

Application of Pre-stack Inversion to Identification of the Boundary of Low Permeability Gas Reservoir in Xihu Sag

ZOU Wei, ZHANG Lei, JIANG Yong, WANG Chao

（Shanghai Branch of CNOOC Ltd., Shanghai 200030, China）

Abstract:The Huagang Fm. reservoir in Structure A in Xihu sag is characterized by deep burial depth, with low porosity and low permeability, and quick lateral variation. By analyzing the petrophysics of low permeability gas layers in drilled wells, the relationship between elastic parameter with lithology, and physical property with oil-gas bearing conditions has been studied. The parameter of Vp/Vs has been selected as the sensitive parameter to identify low-permeability gas reservoir, and pre-stack inversion has been conducted for the structural area. Combining with lithologic inversion of Vp/Vs and results of structural interpretation, the boundary of low permeability gas reservoir has been determinate, and a set of effective technology has been established for identification of the boundary of the low permeability gas reservoir.

Keywords:Xihu sag; low permeability reservoir; pre-stack inversion; boundary of gas reservoir

东海西湖凹陷是我国近海重要的油气勘探地区，通过近年来的油气勘探和技术攻关，在西湖凹陷不断获得重大突破。西湖凹陷总体上具有东西分带、南北分块、纵向上“断陷—坳陷”双层结构的构造特征。根据西湖凹陷的构造格局、沉积特点、断裂发育及油气赋存状态等特征，西湖凹陷自西向东可以分为西部斜坡带、西部次凹、中央反转构造带、东部次凹和东部断阶带[1]。本次研究区位于西部次凹A构造，通过三维地震资料的精细构造解释，A构造为低幅度背斜构造，主要目的层为花港组和平湖组。花港组为浅水环境下的三角洲沉积体系，砂体以三角洲水下分流河道砂体和河口坝砂体为主[2]，具有厚度大、分选好的特点，厚度一般在10～45 m。由于水下分流河道的迁移造成各井间砂层组砂体横向变化较快。从A构造已钻井的钻探情况来看，主要目的层花港组埋藏较深，普遍在3 700 m以下。受到压实作用的影响，导致储层致密化，物性条件较

差，气层段岩心平均孔隙度为9.7%，平均渗透率为0.25×10-3μm2，属于低渗砂岩储层。低渗储层独特的岩石物理特征和地震响应特征，使得气层边界刻画难度较大。

针对A构造低孔渗、储层横向变化快的特点，首先进行岩石物理分析，寻找低渗储层岩性、物性和含气性等相对敏感的岩石弹性参数；其次在岩性反演剖面上，进行储层顶底面精细追踪，刻画储层在纵向和横向的分布特征；最后在储层中识别含气储层，利用气层独特的岩石物理响应特征，刻画低渗气层边界。

1　岩石物理分析

岩石物理分析的任务是寻找各种弹性参数与储层特性（岩性、物性等）之间的关系，它是弹性特征和储层特性的桥梁和纽带，是叠前地震研究中不可或缺的关键环节。从前人的大量岩石物理实验分析得知，纵波和横波在含气地层中有着各自不同的传播规律：纵波在含气地层中传播速度变小，而横波的传播速度基本不受地层含气的影响，综合应用纵波和横波可大大提高天然气气层描述的精度，克服单一依靠纵波进行储层识别的多解性问题。

对A构造三口井纵波阻抗、横波阻抗、纵横波速度比、密度等参数与泥质含量的交汇分析，纵横波速度比（以下简称Vp/Vs）是识别砂岩储层区分度最高的参数。图1为花港组纵波阻抗与Vp/ Vs的交汇图，色标为泥质含量，蓝色代表泥岩，黄色代表砂岩。从图中可以看出，Vp/Vs能较好的区分砂、泥岩，低Vp/Vs指示为低GR值的砂岩储层。

在储层识别的基础上，进行气层识别。图2为花港组纵波阻抗与Vp/Vs的交汇图，色标为含水饱和度，红色代表气层，蓝色代表非气层，从交汇图可以看到：气层区Vp/Vs值相对非气层区的Vp/Vs更低，Vp/Vs低于1.67则认为含气砂岩。

根据A构造已钻井岩石物理分析，Vp/Vs可较好地区分砂、泥岩，并且能在砂岩储层中识别出气层和非气层，因此，利用Vp/Vs岩性反演数据体可进行低渗气层边界的精细刻画。

图1　花港组Vp/Vs—纵波阻抗—泥质含量交会图

图2　花港组Vp/Vs—纵波阻抗—含水饱和度交会图

2　叠前AVA同步反演

叠前同步反演是利用不同炮检距道集数据以及纵波、横波、密度等测井资料联合反演，得到与岩性、含气性相关的多种弹性参数，是综合判别储层物性及含气性的一种技术。

2.1 基本原理

叠前同步反演使用Zoeppritz方程[3]或其近似方程，利用叠前地震道集中不同偏移距地震道上丰富的振幅信息，计算相关的弹性参数。本文采用的方法是Hampson等人在2005年提出，基于Zoeppritz方程的Fatti近似。

为了便于叠前反演计算，Fatti[4]将Zoeppritz方程近中纵波反射振幅，简化为与纵、横波阻抗以及密度的关系：

式中：α为地震波到反射界面的入射角度；c1、c2、c3为入射角系数；Rp、Rs、RD分别为反射界面上、下由纵波速度、横波速度和密度差异形成的反射系数。

Hampson等[5]集合Buland和More的小反射近似理论[6]和Simmons等人的约束条件[7]，导出了叠前同步反演的关系式：

式中：α为地震波到反射界面的入射角度；c1、c2、c3为入射角系数；Wα为入射角α的地震子波；D为微分矩阵；Lp、Ls、LD分别为反射界面上、下纵波阻抗、横波阻抗和密度的平均值的自然对数。

这样，利用式（2），可以同步反演出纵波阻抗、横波阻抗和密度。

2.2 技术路线和关键环节

叠前同步反演是不同偏移距地震道上的振幅信息、测井资料和构造信息的联合反演，因此保真保幅的地震资料品质、子波提取、精确的井震标定、合理的初始模型建立、适合的反演算法、反演结果的合理解释都是做好反演的关键环节。针对A构造地质条件及资料特点，采用叠前同步反演的技术路线如图3所示，其关键环节有：基础资料优化处理、岩石物理分析、井震标定、子波提取、低频模型建立、关键参数实验和反演结果应用。

图3　叠前同步反演技术路线图

通过叠前同步反演计算了多种属性参数数据体（Vp/Vs、纵波阻抗、密度等）。图4为反演结果Vp/Vs连井剖面，红色的低Vp/Vs指示砂岩。通过对比分析，A构造已钻三口井A1、A2、A3井钻遇的砂体与Vp/Vs都有良好的对应关系。

图4　A构造Vp/Vs联井剖面（测井曲线为伽马）

3　应用效果分析

近几年，西湖凹陷低渗气藏勘探开发取得了一系列重大突破，2012年在A构造成功钻探了A2、A3井，证实了A构造地质储量巨大。但是由于受到水下分流河道的迁移和深埋压实作用影响，主力储层具有低孔渗和横向变化快的特点。以H5储层为例，A1井钻遇储层2.6 m，测井解释为气水同层，A2井钻遇储层30.9 m，测井解释为气层，经钻后测试获得高产油气流，A3井钻遇储层1.1 m，测井解释为水层。从H5层顶面构造图分析，A1、A2井钻至气层高部位，A3井钻至气层较低部位，H5层为构造+岩性气藏。

如何刻画H5层的气层边界是计算储量的关键。首先，在岩石物理分析的基础上，利用叠前同步反演计算了Vp/Vs和纵波阻抗等多种属性数据体。从Vp/Vs联井反演剖面看（图4），红色指示为低Vp/Vs值的砂岩，蓝色指示为高Vp/Vs值的泥岩。从提取的H5层Vp/Vs属性平面图看（图5），Vp/Vs异常形态呈明显的多期水道展布，A2井位于水道主体部位，A1、A3井则偏离水道主体部位，从实钻情况来看，A1井钻遇储层2.6 m，A2井钻遇储层30.9 m，A3井钻遇储层1.1 m，H5层的反演结果与三口井的钻探情况具有良好的对应关系。利用H5层Vp/Vs —纵波阻抗—含水饱

和度的三参数交汇分析可见，Vp/Vs值小于1.67指示为气层（图2），因此，将Vp/Vs值1.67作为H5层气层识别的门槛值，在Vp/Vs属性平面图上圈定Vp/Vs值小于1.67的范围（图5红色边框内所示），再叠合H5层的气水界面等高线（图5黑色线所示），即是H5层的气层边界（图6红色所示）。通过该边界即可较准确地圈定H5气层的含气面积，保证科学合理地评价H5气层储量规模。

图5　A构造H5层Vp/Vs属性叠合圈闭图

图6　A构造H5层气层边界图

4　结论

（1）西湖凹陷A构造主力储层埋藏深，储层物性致密，通过对三口井岩石物理分析，搞清了低孔渗储层弹性参数与岩性和含油气性的关系：Vp/ Vs能较好地识别岩性，Vp/Vs低值指示为砂岩；砂岩含气后，Vp/Vs值更低，纵波阻抗值较高。低Vp/ Vs和高纵波阻抗可作为识别低渗储层的参数组合。

（2）西湖凹陷A构造主力储层横向变化快，通过岩石物理分析和叠前同步反演，确定了利用Vp/Vs设定气层识别门槛值，有效合理地刻画了低渗气层边界。

参考文献：

[1] 陈志勇，葛和平．西湖凹陷反转构造与油气聚集[J]．中国海上油气（地质），2003，17（1）：20-24．

[2] 胡明毅，柯岭，梁建设．西湖凹陷花港组沉积相特征及相模式[J]．石油天然气学报，2010，32（5）：1-5．

[3] ZOEPPRITZ K，ERDBEBENWELLEN V B. Über Reflexion and durchgang seismischer wellen duch unstetigkeitsflachen[J]. Gottinger Nachr，1919，17（1）： 66-84.

[4] FATTI J L，SMITH G C，VAIL P J，et al. Detection of gas in sandstone reservoirs using AVO analysis： a 3D Seismic Case History Using the Geostack Technique[J]. Geophysics，1994，59 （9）： 1362-1376.

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[6] BULAND A，MORE H. Bayesian linearized AVO inversion[J]. Geophysics，2003，68（1）： 185-198.

[7] SIMMONS J L，BACKUS M M. Waveform-based AVO inversion and AVO prediction-error[J]，Geophysics，1996，61（6）： 1575-1588.