西湖凹陷W构造钻井非均质储层识别可行性分析

刘明阳，张大海，刘 苗，周兴海，李 倩

（中国石油化工股份有限公司上海海洋油气分公司勘探开发研究院，上海 200120）



西湖凹陷W构造钻井非均质储层识别可行性分析

刘明阳，张大海，刘 苗，周兴海，李 倩

（中国石油化工股份有限公司上海海洋油气分公司勘探开发研究院，上海 200120）

摘 要：西湖凹陷W构造的主要目的层花港组砂体横向变化快，埋藏深，属于低孔低渗储层。通过对构造区内已钻井的岩石物理分析确定：低纵横波速度比可以指示砂岩储层；低纵横波速度比、高泊松阻尼因子可以指示高含气储层。通过构造区已钻井测井数据的AVO正反演研究可知：纵横波速度比、泊松阻尼因子双参数分析可以有效区分低孔低渗储层和特低孔低渗储层；且子波频率越高，准确度越高。

关键词：AVO正演；非均质性；低孔低渗储层；储层识别；泊松阻尼因子

1 研究背景

东海西湖凹陷是我国近海重要的油气勘探区块，根据构造、沉积等特征，西湖凹陷自西向东可分为西部斜坡带、西部次凹带、中央反转构造带、东部次凹带和东部断阶带［1］，目前已发现多个油气田和含油气构造。W构造位于西湖凹陷三潭区带中北部，斜坡带向凹陷中心的过渡带，主要目的层为花港组。花港组发育河流—湖泊—三角洲沉积体系，其中花港组上段为三角洲前缘沉积，下段为三角洲平原沉积，水下分流河道发育，砂体横向变化快。

目前研究区已钻遇五口井：X1井～X5井，完钻井深最深达到5 300 m，储层埋深在4 300 m左右，共解释了H3、H5、H6、H7、H8、H9六套油气层，主要目的层为H3、H5储层。表1统计了五口已钻井H3储层砂体的厚度、孔隙度、渗透率，表2统计了X1井、X5井H5储层砂体的厚度、孔隙度、渗透率。受压实作用的影响，储层孔隙度、渗透率都比较低，整体致密。

表1 W构造已钻井H3储层砂体厚度、孔隙度、渗透率统计

表2 W构造已钻井H5储层砂体厚度、孔隙度、渗透率统计

根据实际钻井数据：在X1井H3储层内部，随着深度增加，钻遇不同的沉积微相，岩性为细砂岩、含砾细砂岩、夹砂砾岩、中砂岩。

图1为X1井岩心、壁心、测井数据的统计，由图可知：储层整体致密，随深度增加，孔隙度、渗透率均呈减小趋势，上下差别不大；全井段分析，H3储层物性条件相对较好。

图1 X1井岩心、壁心、测井孔隙度、渗透率特征

图2为X1井H3储层段岩心的实测孔隙度、渗透率分布。由图可知：H3岩心实测孔隙度分布范围为5% ～ 11.7%，平均值8%，垂向上差异不大；而实测渗透率在4 320 ～ 4 330 m之间均值为0.799×10-3μm2，在4 330 ～ 4 340 m之间均值为9.308×10-3μm2，上下差异较大，显示H3单套储层内部非均质性强。

图2 X1井H3储层段实测孔隙度、渗透率特征

结合测井解释与勘探成果：确定了以下岩性划分标准：泥岩：Vsh＞30%；特低孔特低渗储层：0.2≤per≤0.5且φ≥7%；低孔低渗储层：per ＞0.5且φ＞7.2%；干层：per＜0.2且φ＜7%。其中：Vsh为泥质质量分数；per为渗透率；φ为孔隙度。

通过前面分析可以发现：构造区内目的层埋深大，储层整体致密，低孔低渗储层与特低孔特低渗储层差异小，识别难度大；垂向上，H3单套储层内上部与下部之间物性特征差别比较大，非均质性强，地震属性的敏感性区分难度大。

针对构造区目的层特征，主要研究内容为：确定岩性、物性、含气性的敏感性参数；单套储层内部低孔低渗储层与特低孔低渗储层的识别。

2 岩石物理分析

岩石物理分析技术是联系地震弹性参数（速度、阻抗、振幅等）与储层特性（孔隙度、渗透率、饱和度等）的桥梁，通过弹性参数的交会分析可以确定岩性敏感性参数，进一步可以确定孔隙度、渗透率高的有利储层，是地震反演可行性分析中不可或缺的部分。

首先，研究弹性参数的岩性特征，图3为X1井纵波阻抗与纵横波速度比的交会图，色标为泥质含量（红色表示泥质含量高，为泥岩；蓝色代表泥质含量低，为砂岩），从图中可以看出，纵横波速度比可以较好的区分砂岩、泥岩，识别储层。

图3 X1井弹性参数岩性分析

其次，对弹性参数的物性分析。此处主要用到了泊松阻尼因子［2］。泊松阻尼因子PDF（Poisson Dampening Factor）是纵波阻抗、横波阻抗的函数：

式中：Ip为纵波阻抗，Is为横波阻抗。

泊松阻尼因子越大，表明油气丰度高或者储层物性条件好［3］。

图4为X1井泊松阻尼因子与纵横波速度比的交会图，色标分别代表孔隙度（蓝色表示孔隙度低，红色表示孔隙度高），交会分析可知泊松阻尼因子大值对应的孔隙度也比较大，反映储层物性条件好。

图4 X1井弹性参数物性分析

最后，在储层识别、物性分析的基础上，对储层的含气性进行分析。图5为泊松阻尼因子与纵横波速度比的交会图，色标为含气饱和度（红色表示含气饱和度高，蓝色表示含气饱和度低），分析可知，泊松阻尼因子越大、纵横波速度比越低的位置，对应的含气饱和度越高，划定截止值，当PDF＞0.12和Vp/Vs＜1.65时含气饱和度在40%左右，为有利储层。

图5 X1井弹性参数含油气分析

3 叠前AVA同步反演原理及技术路线

叠前反演充分利用了叠前道集中的振幅信息，通过反演得到速度、密度、流体因子等弹性参数，提高了储层预测的精度［4-5］。叠前反演的基本原理为：当平面波以非法向入射到介质分界面时，在界面上会产生四种波：反射PP波、反射SV波、透射PP波、透射SV波，可以用全Zoeppritz方程［6］精确地描述平面波入射介质分界面时反射系数、透射系数与界面上下介质参数之间的关系。但是由于完全Zoeppritz方程的非直观性，在实际应用中更多的是其线性近似方程［7］，如公式（2）所示。这些近似方程形式简洁，物理意义明确，是进行AVO反演、AVO交汇图分析、烃类检测的基础。

式中：θ为入射角；Rpp（θ）当入射角为θ时的纵波反射系数；Vp为反射界面上下纵波速度和的平均数；Vs为反射界面上下横波速度和的平均数；ρ为反射界面上下密度和的平均数；ΔVp、ΔVs、Δρ分别为界面上下地层纵波速度、横波速度、密度之差。

通过对工区资料分析，结合叠前反演的基本原理，确定了如下技术路线，如图6所示。主要的技术环节有：岩石物理分析，基于测井数据的道集正演，子波提取，低频模型的建立，反演参数实验，储层识别。

图6 叠前AVA同步反演技术路线

4 应用效果分析

以X1井为例，输入的井曲线：纵波时差、横波时差、密度。表3展示了目的层H3储层的解释结果，H3储层上部（4 278.1 ～ 4 364.7 m）的孔隙度均值在7.8%左右，渗透率在0.75×10-3μm2左右，属于低孔低渗储层；H3储层下部（4 364.7 ～ 4 416.4 m）的孔隙度均值在7.4%左右，渗透率在0.4×10-3μm2左右，属于特低孔低渗储层。

表3 X1井H3储层物性及测井解释结果

研究区目的层埋深在4 300 m左右，考虑到地震子波能量衰减，首先选取主频为20 Hz的子波，正演角度范围为0 ～ 45°（图7）。在4 360 m有微弱反射轴，其对应的纵波阻抗上并没有奇异值，属于正常反射；提高子波频率到30 Hz时（图8），4 360 m反射轴加强，根据解释成果，该轴是低孔低渗储层与特低孔低渗储层的分界面。

图7 X1井AVO正演记录（0 ～ 45°，子波主频20 Hz）

依据岩石物理分析的结果，联合泊松阻尼因子和纵横波速度比对H3储层非均质性进行识别。

图9为子波频率为20 Hz时的反演结果，从左到右依次为：孔隙度、渗透率、含气饱和度、泊松阻尼因子、纵横波速度比。由图可知，在泊松阻尼因子相对较大的位置，对应的孔隙度、渗透率都比较大，根据岩石物理分析划定的截止值PDF＞0.12且Vp/ Vs＜1.65，可以识别出两套气层，其含气饱和度都在25%以上，厚度分别为90 m（4 280 ～ 4 370 m）、30 m（4 380 ～ 4 410 m），与解释结果基本一致。图10中提高子波频率到30 Hz，同样利用双参数的截止值PDF＞0.12且Vp/ Vs＜1.65，可以识别的第一套气层厚度为70 m （4 290 ～ 4 360 m），对应的含气饱和度在40%以上，相较于子波频率为20 Hz时，分辨率有所提高，同样的对低孔低渗储层和特低孔低渗储层识别的准确度也提高。

图8 X1井AVO正演记录（0 ～ 45°，子波主频30 Hz）

图9 X1井反演结果（子波频率20 Hz）

图10 X1井反演结果（子波频率30 Hz）

4.1 不确定性分析

地震反演是由地震数据求地下弹性参数的过程，由于环境、仪器、测井误差等等因素的影响，其结果具有高度的不唯一性。本文主要研究了基于测井数据正反演的储层非均质性识别方法，如果测井数据误差较大，就会增加反演结果的多解性，进而增加储层识别的不确定性。

4.2 结论

研究区目的层储层埋深比较大，通过钻井岩石物理分析可知：利用纵横波速度比，可以区分砂泥岩，纵横波速度比低值指示砂岩；联合应用泊松阻尼因子与纵横波速度比可以识别物性比较好、含气饱和度比较高的储层。在实际应用中，泊松阻尼因子与纵横波速度比双参数分析可以有效识别低孔低渗储层与特低孔低渗储层，且正反演子波频率越高，识别越准确。

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］MAZUMDARP P. Poisson Dampening Factor ［J］. The Leading Edge， 2007，26（7）： 850-852.

［3］高伟义，林贵康，李城堡，等.泊松阻尼因子在平湖地区储层流体检测中的应用——一种定量地震解释的新方法［J］. 中国石油勘探，2013（2）：50-53.

［4］高伟义.平湖油气田储层及含油气预测及应用［J］.海洋石油，2003，23（增刊）：7-12.

［5］姜勇，张磊，邹伟，等.西湖凹陷B构造水下分流河道预测技术及应用［J］. 海洋石油，2015， 35（2）：35-39.

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

［7］SHUEY R T. A simplification of the Zoeppritz equations［J］. Geophysics， 1985， 50（4）： 609-614.

中图分类号：P631.4

文献标识码：A

DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2016.02.019

文章编号：1008-2336（2016）02-0019-06

收稿日期：2015-08-18；改回日期：2016-01-27

第一作者简介：刘明阳，女，1987生，硕士，2014年毕业于中国石油大学（北京）地球探测与信息技术专业，从事地震反演研究工作。E-mail：liumy.shhy@sinopec.com。

Identifcation of the Heterogeneous Reservoirs in Structure W in Xihu Sag

LIU Mingyang， ZHANG Dahai， LIU Miao， ZHOU Xinghai， LI Qian
（Institute of Exploration and Development， SINOPEC Shanghai Offshore Oil & Gas Company， Shanghai 200120， China）

Abstract：The sandstone reservoir of Huagang Formation in Structure W in Xihu Sag is characterized by deep burial depth， lateral alteration in lithology， and classifed as the low porosity and low permeability reservoir. The analysis of the petrophysical properties in the wells drilled in this area shows that low P-S wave velocity ratio indicates the existence of sandstone reservoirs， low P-S wave velocity ratio and high Poisson dampening factor may indicate high possibility of gas bearing reservoir. Based on the study of AVO modeling and inversion on logging data， it can be concluded that the comprehensive analysis of P-S wave velocity ratio and Poisson damping factor can be used to effectively distinguish low porosity-low permeability reservoir and ultra-low porosity-low permeability reservoir. In addition， the higher accuracy can be expected with the increase of the wavelet frequency.

Keywords：AVO modeling； heterogeneity； low porosity and low permeability reservoir； reservoir identifcation； Poisson dampening factor