基于海底电缆资料道集优化的低渗储层预测方法*——以北部湾盆地涠洲A油田流沙港组为例

顾霜霜 周家雄 隋 波 马光克 蒋 成 李轶彬

(中海石油(中国)有限公司湛江分公司 广东湛江 524023)

1 问题的提出

近年来随着南海北部湾盆地油气勘探开发进程的深入，油田开发重心逐渐转向更为复杂的中深层低孔低渗储层。然而，受地震资料品质、复杂构造、储层非均质性等多因素影响，面向油田开发的低渗储层精细描述面临许多难点和挑战。以往储层预测研究主要基于海上拖缆地震资料，由于是窄方位数据采集[1]，中、远道覆盖不均匀，严重制约了中深层地震资料品质和成像效果，同时沿主测线方向易出现条带状采集脚印而掩盖真实的振幅异常[2]，导致储层预测效果不甚理想。近年来我国近海完成了多个区块的海底电缆(OBC)三维地震采集，获得了高精度的多波多分量地震数据，在海上油气勘探开发中发挥了重要作用。相比于拖缆地震资料，海底电缆地震资料主要具有以下优势：①采集时电缆沉放于海底，可提高数据采集质量，资料信噪比更高；②具有明显宽方位特点，更有利于研究振幅随炮检距和方位角度变化，陡倾角成像效果更好且具有较高的振幅保真度[3]；③可实现多分量采集，记录纵波和转换横波用于油气检测；④水陆检数据合并处理可减小电缆鬼波的影响，提高资料分辨率，有利于岩性砂体解释和储层预测；⑤更适宜进行油藏地震监测[4]。

北部湾盆地涠西南凹陷南部缓坡带涠洲油田群的中深层储层多为陆相沉积，具有厚度薄、夹层多、平面相变快的特点，储层预测及砂体刻画难度大[5]。涠洲A油田始新统流沙港组一段、三段均为扇三角洲沉积，储层厚度在纵向及平面上变化大，非均质性强，多为低孔低渗储层，局部发育甜点。但是，涠洲A油田流沙港组低渗储层水下分流河道展布如何，有利储层分布在哪里，属性暗点区域是否存在较大风险,弄清这些问题对开发井(尤其是水平井)部署至关重要，迫切需要在开发井井网部署和优化阶段提高储层预测精度。然而，该油田区已有的拖缆地震资料在流沙港组分辨率偏低，且有效储层与干层、泥岩之间岩石物理特征差异小(图1)，给储层预测带来了不确定性。

针对上述问题，本文以提高研究区中深层低孔低渗储层预测精度为目标，提出了基于海底电缆道集优化的低渗储层预测方法，一方面有针对性地集成宽方位海底电缆资料采集与道集优化关键技术，提升地震资料品质；另一方面基于坐标旋转联合双参数定量预测出油田区有利储层分布及物性变化，有效指导开发井优化部署和实施，并取得了良好效果。

图1 涠洲A油田流沙港组纵波阻抗特征Fig .1 P-wave impedance of Liushagang Formation in Weizhou A oilfield

2 基于海底电缆资料的道集优化

2.1 目标采集优化

针对涠洲A油田岩性圈闭发育、断裂复杂的特点和拓宽地震资料频带提高分辨率的需求，利用已钻井和已有的拖缆地震资料统计地球物理参数并建立模型，以射线追踪和波动方程照明为手段，对观测系统[6-7]属性参数进行定量化分析和优化。综合考虑地质需求和经济性，OBC资料采集最终优化设计采用12缆4 km的正交片状观测系统，覆盖次数12横×16纵，面元12.5 m×12.5 m，缆间距400 m，主体区域加密到200 m采集以提高覆盖次数，通过将观测系统横纵比[8]增大到0.595以上来获取宽方位数据，以提高资料信噪比。同时根据正演模拟的结果，在重点研究区创新性地设计延长炮线的宽方位采集(将炮线延长至12 800 m，横纵比提高到0.878)，主要目的层能量分布得到明显提升(图2)，更有利于断层与地层岩性变化的识别。

基于目标采集处理优化得到的研究区OBC资料覆盖次数高，频带拓宽、主频提高，低频成分更为丰富(表1)，可有效提高分辨率，更有利于开展叠前储层预测。研究区OBC叠前CRP(共反射点)道集分辨率提升，与上下层之间能量强度更为均衡，且叠前反演可用有效角度增大(图3)；同时，OBC叠加剖面分辨率明显提高，能更清楚地反映地层横向变化，流一段沉积扇体形态、砂体接触关系更为清晰，流二段泥岩特征更显著，流三段地层识别、小断层成像和分辨率也得到改善(图4)。

图2 涠洲A油田未延长炮线与延长炮线观测系统目的层能量分布对比Fig .2 The target layer energy distribution comparison between conventional and extended shot line observation systems in Weizhou A oilfield表1 涠洲A油田海上拖缆和海底电缆地震资料参数对比Table 1 Parameters comparison between towed streamer and OBC seismic data in Weizhou A oilfield

采集方式部分采集参数对比CRP道集频率参数对比/Hz电缆长度/m缆间距/m最大炮检距/m覆盖次数流一段流三段频宽主频频宽主频海上拖缆4050100417540.510～55286～3215海底电缆6000400100001926～72346～4520

图3 涠洲A油田海上拖缆和海底电缆叠前CRP道集剖面对比Fig .3 Comparison of pre-stack CRP gathers profiles between towed streamer and OBC seismic data in Weizhou A oilfield

图4 涠洲A油田海上拖缆和海底电缆叠后纯波剖面对比Fig .4 Comparison of post-stack trace gathers profiles between towed streamer and OBC seismic data in Weizhou A oilfield

2.2 以储层预测为导向的CRP道集优化

道集质量决定着反演结果的可信度及效果。本文设计采集的研究区OBC地震资料相比于常规的拖缆资料有一定改善，为进一步减弱非储层因素对AVO特征的影响，保证叠前反演的可靠性，在储层预测前对叠前道集进行优化处理也十分关键。

常规的CRP道集优化处理主要针对去随机噪声、道集拉平、去剩余多次波、振幅补偿等，无固定模式，须根据实际地震资料的特点选择合适的组合。通过分析和测试，研究区地震资料原始道集主要存在随机噪声、部分道集不平、频率异常等问题会影响反演的精度，因此优化选择的组合技术为：①结合带通滤波和拉东变换，去除异常频率噪声并一定程度压制随机噪音，提高资料信噪比；②针对特定区域应用无速度剩余时差校正技术[9]，通过计算相关时窗内不同地震道与参考道的相关系数，求取时移量并进行平滑校正，值得注意的是应用该技术过程中须通过叠加剖面进行严格质控。相对于研究区地震资料原始道集，优化处理后的角度道集品质有一定提升(图5)，处理后道集的截距与梯度值与正演模型差异更小，二者AVO特征更为接近，说明优化处理结果可为后续叠前反演提供更可靠的基础。

图5 涠洲A油田叠前CRP道集优化效果Fig .5 Pre-stack trace gathers optimization processing effects in Weizhou A oilfield

3 双参数联合预测有利储层

3.1 基于坐标旋转的有效储层定量分析

不同岩性的弹性参数范围常常存在一定程度的重叠，这给岩性识别带来了困难[10]。通过岩石物理分析，研究区流一段低渗储层主要表现为高速度、低密度、相对高阻抗、高剪切模量、低纵横波速度比、低λ/μ的特征，拉梅系数、体积模量、λρ、μρ等参数均不能明显反映岩性及流体的变化特征(其中λ、μ、ρ分别为拉梅系数、剪切模量、密度)。寻找到两个对岩性相对敏感的参数，基本可以区分研究区流沙港组砂泥岩，但仍存在部分重叠(图6)，其中纵横波速度比对有效储层区分度约为68.1%，泊松阻抗对有效储层区分度约为78.9%。泊松阻抗最早由Quakenbush[11]等提出，认为对纵、横波阻抗交会图进行坐标旋转可以更好地区分岩性，它包含了泊松比和密度的识别特性，其实质上是消除了纵波阻抗与横波阻抗的泥岩背景趋势，突出砂岩阻抗异常[12]。

图6 涠洲A油田流沙港组岩性敏感参数特征Fig .6 Characteristics of lithological sensitive parameters of Liushagang Formation of Weizhou A oilfield

分析认为,研究区流沙港组低渗储层油层与水层基本叠置，流体预测难度极大，而有效储层与干层、泥岩部分叠置，识别度偏低，因此仍须进一步优化参数，以提高有效储层预测精度。通过全区统计分析发现，纵横波速比小于1.85且泊松阻抗小于1 300[(m/s)(g/cm3)]时约89.2%为有效储层(图7)，相对于单一参数预测精度有一定提升。借鉴坐标旋转的思路寻找出最优角度，将二维参数归一化后降至一维最优参数(图8)，定义为有利储层指示属性Asand为

图7 涠洲A油田流沙港组有利储层指示属性Fig .7 Favorable reservoir indicating attribute for Liushagang Formation in Weizhou A oilfield Asand=(Vp/Vs)cosα+PIsinα

(1)

式(1)中：Vp、Vs为纵波和横波速度；PI为泊松阻抗；α为坐标旋转前后X、X′轴之间的夹角，(°)。

通过与物性参数的分析,有利储层指示属性与孔隙度间存在良好的负相关关系，相关性约为0.858(图9)，即属性值越低指示储层物性越好，以此可指导后续有利储层定量预测。

3.2 有效储层甜点预测

基于以上的定量分析，最终通过叠前同步反演获取的参数体计算得到研究区有利储层指示属性体。叠前同步反演理论上是基于Zoeppritz方程的Fatti波阻抗近似式[13]及其改进式[14]，去除子波调谐作用后获得敏感属性体，用于储层岩性和流体类型的定量预测[15]。在实际应用过程中，首先基于已知井岩石物理分析建立各变量之间的关系，同时在反演过程中通过预白化定义噪音项增加反演求解的稳定性，另外不同角度提取子波可适当补偿部分叠加数据体之间振幅、频率和相位差异，可使反演结果更加稳定和准确。从研究区同一位置的反演剖面对比可明显看出，基于OBC资料反演的属性与井钻遇情况吻合更好、分辨率提高，泥岩隔层清晰(图10)，更有利于识别出该井区3套含油砂体的空间展布，也进一步说明了前述道集及参数优化的合理性。

图8 坐标旋转计算原理示意图Fig .8 Principle diagram of coordinate rotation calculation

图9 涠洲A油田流沙港组有利储层指示属性与孔隙度交会图Fig .9 Cross plot of favorable reservoir indicating attribute and porosity of Liushagang Formation in Weizhou A oilfield

图10 基于海上拖缆和海底电缆地震的涠洲A油田有利储层指示属性反演剖面对比Fig .10 Comparison of favorable reservoir indicating attribute inversion profiles based on towed streamer and on OBC seismic data in Weizhou A oilfield

低渗油藏开发中的储层物性对开发井产能影响很大，在有效储层预测基础上须进一步预测储层物性参数以指示甜点，指导开发方案设计及钻井。在高质量反演的基础上应用多属性融合技术预测孔隙度的空间分布，其原理是将原始地震体和弹性参数反演体作为内部及外部属性，与目标曲线进行匹配分析，通过步聪递归法[16]确定最优属性组合和长度算子，亦可利用神经网络方法预测出目标属性，其过程须进行严格的交叉验证和曲线质控。而研究区目的层渗透率依据岩心分析的孔渗关系转换得到，即

K=0.052 8e0.349 3φ

(2)

式(2)中:φ为孔隙度，%；K为渗透率，mD。

依据本文方法预测的研究区目的层孔隙度与测井孔隙度吻合情况良好(图11)，可为后续油藏分析提供参考。

图11 基于多属性融合的涠洲A油田有利储层孔隙度预测剖面Fig .11 Favorable reservoir porosity prediction profile based on multi-attribute fusion in Weizhou A oilfield

4 应用效果

在定量分析及反演属性刻画出有利储层的垂向分布的基础上，统计时间厚度结合速度分析可获得有利储层厚度平面分布，同时结合孔隙度、渗透率等物性参数的预测结果可指导油田开发井钻探。在研究区A井区流沙港组Ⅰ油组，探井A3和A5井钻遇油层、A7井钻遇水层，含油区平均孔隙度约14.9%，平均渗透率约8.7 mD。该井区流沙港组有利储层预测结果与已知井符合良好，储层厚度吻合率大于90%，渗透率吻合率大于75%(图12、表2)。

图12 涠洲A油田A井区流沙港组有利储层预测平面图Fig .12 Thickness and permeability prediction of favorable reservoir of Liushagang Formation in A well area，Weizhou A oilfield表2 涠洲A油田A井区探井流沙港组储层预测符合率Table 2 Liushagang Formation reservoir prediction coincidence rate of exploratory wells in A well area，Weizhou A oilfield

井名储层厚度渗透率实钻/m预测/m符合率/%实钻/mD预测/mD符合率/%A744.141.995.022.419.285.7A326.228.890.113.114.291.6A518.919.596.84.305.3076.7

储层预测成果结合物源分析认为，该井区有利储层呈现由南至北厚度减薄、物性变差的特征，北面断块河道砂体储层甜点主要位于A3井附近，向西储层变差的风险较大。基于以上认识，将3口开发井向东面有利区域优化，并设计利用A14H、A15H两口水平井末端落实西面风险区域储层是否发育(图12)。

优化后的3口水平井均在预测的有利储层区域顺利入砂，其中A16H井水平段共钻遇290.8 m厚油层，A14H、A15H井末端在西面风险区域均未钻遇有效储层，与钻前储层预测认识一致。同时水平井入砂点渗透率符合率均大于75%(表3)，也进一步验证了本文研究成果的可靠性。此后，基于本文研究成果共完成研究区油田开发方案中6个井区的有利储层预测，共指导14口开发井优化和钻探，应用效果良好，再次证实了基于海底电缆资料优化的双参数联合定量预测有利储层分布的方法可行性。

表3 涠洲A油田A井区开发井流沙港组 储层渗透率预测符合率Table 3 Liushagang Formation reservoir permeability prediction coincidence rate of development wells in A well area， Weizhou A oilfield

5 结论

1) 基于目标采集处理优化获取宽频宽方位的海底电缆地震资料，资料品质相比于常规的拖缆资料有大幅提升，同时结合以储层预测为导向的叠前道集优化技术组合，能够为中深层储层预测研究提供更优的资料基础。

2) 联合纵横波速度比、泊松阻抗双参数寻找到有利储层指示属性，能适当减少单参数的不确定性并有效提高低渗储层预测精度，并通过叠前同步反演和多属性融合定量预测出储层厚度和物性分布，能够指导开发井优化，有效规避储层风险。

3) 针对海上油田区开发阶段越来越精细的油藏描述要求，提高地震资料品质和优化参数是低渗储层预测的关键，仍须进一步探索。