西湖凹陷X气田构造储层精细分析研究

刘晓晖，刘江，毛云新，涂齐催，陈易周，汪文基，王伟

中海石油(中国)有限公司上海分公司研究院，上海 200335

海上油气田的开发具有高风险、高投资和高回报的特点，东海西湖凹陷的多个油气田由于构造和储层的横向变化较快，开发效果不理想。基于不同阶段的精细地质和油藏研究，可以一定程度地增加开发效果和经济效益，但效果有限。应用地球物理的多种手段，精细落实构造高点和幅度，预测储层的横向变化，寻找到“甜点”发育区，是增加开发效益最重要的方法[1，2]。时深转换是地质与地球物理联系的桥梁，其准确与否直接影响到目的层深度的精度，影响最终的勘探开发效果[3-9]。由于地震速度横向变化快，使得常规常速成图方法难以得到准确的深度构造。为此，笔者针对地震速度横向变化快的问题，采用层约束速度建模的方法掌握速度的空间变化趋势和规律，建立了反映实际地质情况的时深转换关系；对于地震资料品质不高、地震资料分辨率低，含油砂体难以确定的问题，通过地震正演模型对比分析，基本确定了厚砂体中泥岩隔夹层的厚度；对于储层砂体横向分布变化较大，薄层砂体难以刻画的问题，采用地震正演模拟和实钻井砂体厚度关系拟合，确定了薄层砂体的厚度分布图。

1 研究区概况

图1 西湖凹陷构造单元划分及研究区位置Fig.1 The division of structural units and location of study area in Xihu Sag

东海西湖凹陷为陆缘裂谷盆地，其经历了古新世-始新世断陷裂谷期、渐新世-中新世坳陷期以及上新世至今区域沉降3个主要地质历史阶段和瓯江运动、玉泉运动和龙井运动等多期次构造运动。西湖凹陷自西往东可划分为西部斜坡带、西次凹、中央反转构造带、东次凹和东部断阶带5个构造单元(见图1)。X气田发育在西湖凹陷西部斜坡带中北段，东临三潭深凹，西靠海礁隆起。X气田所处的平湖大断裂是平湖构造带的边界断裂，总体呈近南西-北东向雁列状展布，延伸长度近百公里，断距达数百米，为长期活动的同生断层，其中P气田、X气田处断距最大，在P气田、X气田处平湖大断裂下降盘形成了深部(始新世)逆牵引构造、断鼻断块构造和浅部的(渐新世-中新世)挤压背斜-断背斜叠合成的复合型构造，因此造成X气田和P气田相似的构造背景和圈闭特征，构造背景优越，圈闭类型好。X气田主要目的层为H4和H6层，其中H4层为薄油层，H6层为厚砂体顶部油层，砂层渗透率较高，物性较好。X气田下部平湖组P6、P7和P10均为主要含气层，同相轴连续，且无断层分布。

2 存在问题

图2 研究区已钻井时深关系拟合曲线图Fig.2 Fitting curve of drilled time-depth relationship in the study area

图3 研究区沉积相图Fig.3 Sedimentary facies map of the study area

2.1 地震速度横向变化快

X气田E井区钻前南北部构造有较多实钻井，通过相邻气田实钻井的速度分析可以看出，从北向南存在明显的速度变化，具体表现为从北向南地震速度逐渐增大(见图2)，速度横向变化快。

2.2 含油砂体范围难以确定

X气田H6层发育大套砂岩，为多套砂体的叠置，砂体厚度大，全区发育稳定，但内部叠置样式复杂。从已钻井分析，H6层主要有H6-1和H6-2两套砂体，H6-1砂体在X气田D井区钻遇油层，且该井区3口井都有油层钻遇，从现有构造研究结果分析，H6-1构造不能闭合，而在X气田南部的E井区该层位不存在油层。因此从成藏角度推断，南部必然存在岩性边界，该岩性边界是确定H6-1砂体油层储量规模最重要的因素，而该岩性边界尚未确定。

2.3 薄层砂体难以刻画

X气田主要目的层始新统平湖组为主力烃源岩层，以泥岩为主，夹杂粉砂岩、砂岩并含有大量的煤系地层，是一套以潮坪、潮汐改造为主的三角洲或河口湾沉积体[10,11]。研究区各井在横向上岩性变化较快，距离很近的两口井在该目的层有着不同的沉积相(见图3)。由于沉积相的复杂变化导致岩性变化较为剧烈。X气田的H4层发生了规模中等的湖泛期，沉积了湖侵和高位域的薄层砂体，为典型的泥包砂沉积，砂体存在明显的横向变化，H4层薄层砂体难以刻画。

3 解决方法

3.1 层约束速度建模确定深度构造

通常，对于地质情况稳定、地层厚度均匀、速度横向变换不大的地区，可以通过单(多)井VSP(垂直地震剖面)标定时深关系拟合法得到各井的时深关系并进行时深转换，该方法是最简单、最直接的，转换的结果也较为可靠。但是，对于研究区地质条件复杂，地震速度横向变化较快，构造难以确定的情况，上述方法不适用。为此，笔者采用层约束速度建模的方法来解决时深转换问题。

层约束速度建模时深转换的具体思路是：首先，应用解释层位和断层建立地层构造模型，用以控制速度的整体趋势；然后，将标定好的时深关系结合速度场沿构造模型进行外推，生成三维空间速度场；再次，应用实钻井标定得到的速度对速度场进行校正，得到准确的速度场；最后，提取建立速度场的沿层平均速度，将时间域网格与提取的平均速度网格相乘，得到深度域网格，经过井点校后得到精确的深度域网格。层约束速度建模法建立的速度场，不但考虑了速度在横向上的变化趋势，也考虑了速度在纵向上的合理变化，且经过了井点校正，得到的结果误差较小。

应用层约束速度建模法与传统的时深转换方法(VSP速度拟合法和常速剥层法)对E井的构造时间域地震数据、解释层位和断层进行了时深转换。对比E井VSP速度拟合法与层约束速度建模法转换深度域的H6层构造图(见图4)发现，测井综合解释结果是E井H6层油水界面在2890m左右，VSP速度拟合法转换深度构造图H6层在2890m，已经超过构造溢出点，与成藏规律相矛盾；层约束速度建模法转换深度域构造图H6层在2890m，未超过构造溢出点。通过对比E井3种时深转换方法结果(见表1)发现，与实钻深度相比，VSP速度拟合法预测深度误差较大，常速剥层法也存在一定累积误差，层约束速度建模法的误差最小。综合认为层约束速度建模建立的速度场时深转换结果更符合地下实际情况。

表1 E井3种时深转换方法结果对比

3.2 厚储层地震正演模型对比分析及泥岩隔夹层的确定

厚砂层的隔夹层研究是剖析厚层砂体的重要手段，也是后期砂体构型研究的重要依据[11]。辫状河储层往往是多期单砂体叠加连片分布的厚砂体，如何分辨隔夹层难度较大[12]。前人应用Gabor变换的反褶积技术提高了地震资料的主频和有效频带范围，结合地质模型可以得到厚度与振幅的关系式[13]。对于超厚储层，应用谱反演储层描述方法，可以实现对超厚储层的刻画[14]。

图5 H6-1与H6-2砂体地震剖面特征Fig.5 The seismic profile characteristics of H6-1 and H6-2 sand bodies

X气田H6层发育多期叠置砂体，砂体厚度60～90m，砂体分区分布，且砂体内部叠置样式复杂，顶部泥岩层发育稳定，泥岩厚度22～24m，形成稳定的盖层分布，具有很好的可对比性。从已钻井分析，H6层有H6-1和H6-2两套砂体，且属于不同的含油气系统，如何准确确定两套砂体的分布和泥岩隔夹层是否存在成为后续井位研究的关键。从现有的常规地震资料(见图5)分析可以看出，北部D井钻遇的H6-1砂体，砂体顶面对应一套中频连续强振幅波谷反射，从地震剖面特征可以看出砂体向南延伸尖灭消失；E井钻遇的H6-2砂体顶面对应一套中高频连续弱振幅波谷反射。从地震剖面可以看出两套波谷反射之间夹有一套波峰反射。由于北部D井H6-1层构造图油层边界线无法闭合，因此推测H6-1砂体向南延伸尖灭，且与H6-2砂体之间存在泥岩隔夹层，从而形成两套油水系统。笔者建立了正演模型来验证隔夹层的存在性。当H6-1砂体和H6-2砂体之间无隔层相连接时，正相位波峰很弱，与现有地震剖面特征不同；当H6-1砂体和H6-2砂体之间存在泥岩夹层时，正相位波峰反射较强，且下部的波谷反射亦较明显，与现有地震剖面形态相似。为此，笔者推断H6-1砂体和H6-2砂体之间存在泥岩隔夹层，且泥岩隔夹层顶面对应波峰发射。

图6 泥岩隔夹层不存在与泥岩隔夹层存在的地震正演模型对比Fig.6 Comparison of seismic forward modeling with and without mudstone interlayer

3.3 地震正演预测薄层砂体厚度

图7 H4层不同薄层砂体厚度对应的地震正演模型对比Fig.7 Comparison of seismic forward modeling for different thin layer sand body thicknesse in H4 layer

随着油气勘探开发的深入，薄储层预测已经成为油气勘探开发的难点[15]，对薄储层的预测要求更加精确。但是，砂岩薄层一般横向变化快、地震资料分辨率低，薄层砂体厚度预测较为困难[16-19]。笔者以地震波相对振幅与砂体厚度关系曲线为理论基础，通过VSP测井结果与合成地震记录相结合的方法准确标定层位，分析地震波振幅与砂体厚度间的关系，再利用统计学的方法，拟合出地震波振幅与砂体厚度的关系式，实现薄层砂体的定量化预测，为薄层砂体空间展布提供了可靠的技术依据[20]。由于地震资料分辨能力有限，当砂体厚度小于1/4波长时，上下两个界面的子波旁瓣相互叠加在一起，地震反射剖面同相轴不能分离开来；当砂体厚度小于1/8波长时，地震反射同相轴振幅急剧变弱，甚至会出现极性反转，此时要根据研究区内实钻井信息，并结合地震正演模型与实际地震相应特征，综合分析判断储层横向变化的地震表征。

X气田H4层为油层，发生了规模中等的湖泛期，沉积了湖侵和高位域的薄层砂体，为典型的泥包砂沉积，从实钻井发现，整个组段泥岩厚度约40m，薄砂岩位于泥岩中，可以发育岩性油气藏。H4层砂体厚度2.4～10.7m，平均厚度7.3m，砂地比为0.05～0.29，平均0.17，呈迷宫状分布，为大套的泥包砂沉积，砂体存在明显的横向变化，现有钻井钻遇的砂体虽薄，但均有油层成藏，表现为受岩性控制的特点。笔者通过建立地震正演模型，发现薄层砂体的厚度与反射振幅存在一定的关系(见图7)。应用研究区H4层实钻井资料，拟合出H4层地震振幅与薄层砂体厚度的关系式：

Y=-0.000000267029X2-0.002573387561X+0.895097293599

式中：X为地震振幅；Y为薄层砂体厚度，m。

图8 H4层砂体预测平面图 图9 H4层薄层砂体厚度图Fig.8 Prediction plan of H4 sand body Fig.9 Thickness map of H4 thin layer sand body

图10 M井与D井、E井速度横向变化趋势图Fig.10 Lateral velocity variation trend diagram of well M,well D and well E

利用上述关系式，将地震振幅转换为厚度信息，从而预测薄层砂体的横向分布。笔者根据砂体预测平面图(见图8)结合区域地质认识，勾绘出H4层薄层砂体厚度图(见图9)。实钻井证实，地震振幅越大，薄层砂体厚度越大，该位置实钻井的薄层砂体厚度越大，该结果与钻前认识基本一致。

4 实钻分析

利用上述研究成果，2021年在E井区北部钻探M井。实钻结果证实，研究区自北向南存在较大的横向速度变化，M井随着与E井距离的接近，速度逐渐变大，与钻前预测一致(见图10)。采用本次速度模型时深转换得到的预测深度与砂体顶面的实钻深度差别较小(见表2)，且成功钻遇薄油层，实钻薄油层厚度与预测厚度基本一致(见表3)，M井成功钻遇H6-1和H6-2厚砂体，且两套砂体之间存在泥岩隔夹层，与钻前预测基本一致。

5 结论

表2 M井实钻深度与预测深度对比表

表3 M井H4层实钻薄砂体厚度与预测厚度对比表

1)西湖凹陷X气田地震速度横向变化快，单井VSP速度拟合法和常速剥层法都无法得到准确的深度，应用层约束速度建模法能够得到较为准确的深度，可以反映地下真实的构造形态。

2)由现有常规地震资料可知，预测H6-1砂体与H6-2砂体之间存在泥岩隔夹层，通过地震正演模型分析确定了泥岩隔夹层的存在。

3)对于西湖凹陷砂体横向变化快的薄层砂体储层，通过地震正演分析了薄层砂体厚度与地震振幅的对应关系，并对H4层地震振幅与实钻薄层砂体厚度进行拟合，得到了H4层相对准确的薄层砂体厚度图。经实钻井证实，预测的H4层薄层砂体厚度与实钻薄层砂体厚度基本一致。该方法对西湖凹陷X气田储层横向变化快的薄层砂体厚度预测具有很好的借鉴意义。