基于叠前同时反演的致密砂岩储层预测方法——以宋站-汪家屯地区为例

许金双

(中石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江 大庆 163712)

徐家围子断陷下白垩统沙河子组(K1sh)致密砂砾岩气作为大庆油田致密气的主要研究对象，是深层天然气提交探明储量后的重点接替领域[1]。宋站-汪家屯地区位于徐家围子断陷北部宋站低凸起的南面，为徐西大断裂和徐东大断裂夹持的三级构造，构造形态东北高、西南低，K1sh表现为西部断陷沉降中心厚，向东部抬升减薄的斜坡带，其K1sh埋藏相对较浅(顶面埋深-2500～-3800m)，地层厚度较大，储层发育，孔隙度在整个断陷最高，是致密气储量的主要贡献区。前人对徐家围子断陷K1sh的研究主要以烃源岩预测、资源评价为主[2～4]，K1sh的储层特征及识别手段还比较单一。为此，笔者在前人研究的基础上，将相控模型下的叠前同时反演技术应用于宋站-汪家屯地区K1sh致密砂岩气的储层预测，取得了较好的应用效果。

1 研究思路及技术流程

图1 K1sh致密气储层叠前同时反演预测流程

宋站-汪家屯地区K1sh构造复杂，厚度变化快，断裂发育；砂砾岩体向湖盆中心延伸，与泥岩指状交互，自生自储，储层分布特征不明确；储层以砾岩、砂岩为主，物性差，平均孔隙度4.3%，渗透率大部分小于0.1mD，平均0.28mD，总体上属于低孔、低渗储层，具有典型致密气特征。综合研究区的地质特点和地震资料，在地震精细构造解释、测井综合评价、岩石物理分析的基础上，利用地震属性分析、地震相、叠后测井反演技术预测K1sh致密砂岩的沉积特征，开展了基于精细沉积模型的叠前同时反演技术的研究，其技术流程如图1所示。

2 精细构造解释

研究区K1sh构造复杂，断裂发育，受火山扰动影响较大，因此精细构造解释是储层精准预测的基础，而层序界面的识别则是精细构造解释的重点[5，6]。通过钻井、测井曲线、泥沙比曲线、小波变换和地震时频分析等资料的综合应用，在单井层序划分的基础上，建立连井层序对比[7，8]。结合地震层序界面强振幅底界、削截、下超等特征，SQ1表现为中-弱振幅、楔状杂乱反射特征，连续性差，分布于断陷中部；SQ2为中-强振幅、楔状充填反射特征，连续性中等-差，分布范围扩大，东部斜坡上也有发育；SQ3为断陷边部弱振幅、楔状反射特征，断陷中部中振幅、席状反射特征，连续性中等-好，分布范围最大；SQ4为断陷边部弱振幅、楔状反射特征，断陷中部中-强振幅、低频、席状反射特征，连续性中等-好。受火山扰动等影响，地震反射轴不连续，小断层较多且不易识别，可以通过最大曲率、相干体、地层倾角等属性来识别断层。

3 地震相识别

地震相是由特定地震反射参数所限定的三维空间中的地震反射单元，是特定沉积相或地质体的地震响应[9]。利用地震相研究沉积相的总体思路是：①基于多体的属性提取与优化，以精确的层位解释为基础，联合利用叠前偏移地震体、三瞬地震体、相空间处理的若干地震体、叠前反演纵横波阻抗体等多种数据体，通过数学降维和计算优化，结合井的情况，从中优选出能较好反映地质沉积特征的相对敏感的地震属性参数；②在地质模式相控指导思想下，通过上述地震属性数据的平面图示，反复调整值域色彩，分析其平面变化规律，使其相似值域的外形轮廓能够反映沉积亚相的平面变化，其间通过各类属性与断层的叠置显示，尽可能排除由断层引起的属性异常条带，从而为沉积微相的客观、准确分析奠定基础；③通过对井的分析，单井相校正局部属性含义，减少局部与井不符合的属性显示误导，结合砂地比的平面变化，综合分析沉积亚相及其主要河道沉积微相的平面变化。

4 岩性及储层预测

4.1 叠前同时反演原理

叠前同时反演是基于贝叶斯原理建立的最佳弹性参数分布模型，通过 AVO(振幅随偏移距的变化) 信息约束进行弹性参数反演，保持了纵波阻抗、横波阻抗和密度反演结果的一致性，对地下地质体及流体的预测达到了最佳效果[10]。利用不同角道集数据、层位数据、测井数据的同步反演，直接得到纵波阻抗、横波阻抗和密度；同时，由于充分利用了叠前道集的 AVO 信息，道集质量要求较高。相对于弹性阻抗反演，叠前同时反演耗时较多、效率较低，但其应用效果更好[11，12]。叠前同时反演技术在反演过程中建立了纵波阻抗、横波阻抗与密度之间符合地质规律的相互约束关系，其结果有效降低了单纯纵波阻抗反演预测储层的多解性，增强了反演结果的稳定性和可靠性[13]。

4.2 岩石物理敏感因子分析

岩石物理敏感因子分析的任务是要寻找各种弹性参数与储层特性(岩性、物性、含油气性) 之间的关系，它是弹性参数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[14，15]。

研究区内钻遇K1sh的井有12口，其中ss4井、ss5井、ss9H井、ss102井、w905井有偶极子声波测井资料，在测井环境校正的基础上，开展系统的岩石物理研究，以确定K1sh岩性及储层岩石物理参数。K1sh岩性较为复杂，细分出每种岩性难度很大，为了便于储层预测和井位部署，将对井位部署较为有利的砂砾岩、粗砂岩、中砂岩和细砂岩统称为砂岩类，而泥岩、煤、泥质粉砂岩和粉砂质泥岩统称为泥岩类。对工区内6口井的纵波速度(vp)、横波速度(vs)和密度(ρ)资料进行统计分析(图2)，K1sh致密砂岩具有高纵波阻抗(Zp)、高横波阻抗(Zs)、高弹性模量(E)特征。在识别岩性的基础上，通过流体敏感参数分析，vp、泊松比(υ)以及流体因子(λρ)(λ为拉梅系数，ρ为密度)对致密砂岩有效储层具备良好的识别能力(图3)。

图2 K1sh岩性识别图版

图3 K1sh有效储层识别图版

图4 K1sh不同层序储层预测厚度图

4.3 岩性预测

由于地震资料缺少低频信息，在进行绝对波阻抗反演时，需要利用井资料补充低频信息。因此，利用井的低频数据和层位数据建立叠前反演的低频模型，控制反演过程中的波阻抗趋势，实现绝对波阻抗反演。在地质模型建立过程中，考虑了多种沉积模式(超覆、退覆、剥蚀和尖灭等)约束，利用地震分形技术和地震波形相干技术内插方法，建造出复杂储层的初始地质模型，该模型完全保留了储层构造、沉积和地层学特征(地震波形变化)在横向上的变化特征。

叠前同时反演是以地震频带为主，基于地震道的反演方法。反演结果的分辨率、信噪比以及可靠程度完全依赖于地震资料自身的品质。从研究区的叠前同时反演过井剖面看，其分辨率要低于地质统计学的结果，但由于叠前同时反演的结果更忠实于地震响应，井的信息参与较少，所以较地质统计学更为可靠。但单一的反演结果都无法满足现阶段K1sh致密气井位部署的需求，故将叠前同时反演和地质统计学反演的结果进行融合，各取其长。

结合地质统计学反演得到的自然伽马反演体，通过自然伽马和纵、横波速度比双参数共同约束砂体的展布特征，最小砂体预测厚度达到15m，砂体的连续性更强，预测更加精确。在xx1井，小层砂体预测厚度15m，实测厚度为12m，极大地提高了砂体的纵向分辨率。预测结果表明，研究区砂岩主要发育于工区西侧，横向上整体呈西厚东薄的趋势。

对不同层序而言，砂岩的分布特征也略有不同：SQ2砂岩主要分布在ss3井区，厚度可达400m；SQ3砂岩主要分布在ss102和ss5井区，砂岩厚度在50～400m，砂地比呈现西北高，东南低的趋势；SQ4砂岩主要分布在工区西部，砂岩厚度在50～400m。

4.4 储层预测

在区分岩性的基础上，通过岩石物理敏感弹性参数分析的结果和υ、vp、λρ反演预测了各个层序的有效储层分布图(图4)，可以看出，SQ2储层分布范围较局限，主要位于ss3井区；SQ3储层分布范围同样比较局限，主要位于ss3井、ss5井区附近；相比SQ2、SQ3，SQ4储层分布范围广、厚度大，主要发育在ss5井与ss1井之间的中间条带，总体呈中间厚、向两侧逐渐减薄的趋势。

5 结论

1)徐家围子断陷深层K1sh埋藏深，压实作用造成岩性物理属性差异小，受上覆营城组火山岩喷发的影响，使得K1sh层序界面追踪解释困难，通过细分层序对沙河子组进行精细构造解释，是储层精确预测的基础。通过单井层序划分和井震联合对比，K1sh可划分为4个三级层序。

2)由于徐家围子断陷K1sh砂泥薄互层、多层叠置的特点，地震资料构造解释的精细程度直接影响叠前反演的结果。

3)运用基于模型下的叠前同时反演技术，在相控储层预测的基础上，按照不同层序砂砾岩的岩石物理特征，采用横波速度和纵波速度反演来区分砂砾岩岩性，是预测砂砾岩岩性的有效手段，在识别岩性的基础上，进行密度反演预测各个层序的储层发育区。

4)根据储层预测成果，在ss1井区部署了ss9h水平井，在ss4井区部署了ss12h水平井，均获得工业产能，上述两口水平井的成功再次证实了储层预测结果的可靠性，为该区域井位部署和储量计算提供了有利技术支持。