地震多參數(shù)反演技術(shù)在巖性圈閉識(shí)別中的應(yīng)用——以B區(qū)塊飛仙關(guān)組二段為例

鄭園新 （中石化江漢油田分公司物探研究院，湖北 武漢430035）

B區(qū)塊位于川中平緩褶皺帶，處于川東北通南巴構(gòu)造帶西南、南秦嶺米蒼山推覆構(gòu)造南緣。該區(qū)下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組 （T1f）海相地層整體埋藏較深，構(gòu)造變形弱，地層產(chǎn)狀平緩。鉆井、古地貌及地震相分析研究表明，研究區(qū)西南部廣泛沉積臺(tái)地邊緣淺灘，局部高部位區(qū)發(fā)育弱暴露鮞灘儲(chǔ)層，東北角為臺(tái)地邊緣斜坡沉積。目前完鉆井中B27井、B204井在飛仙關(guān)組二段 （T1f2）獲工業(yè)氣流，表明該區(qū)T1f2勘探潛力較大。平面上T1f2臺(tái)地邊緣淺灘儲(chǔ)層由西南向東北方向遷移，具有分布面積廣、厚度薄、非均質(zhì)性強(qiáng)的特點(diǎn)，采用地震屬性分析及波阻抗反演等常規(guī)手段刻畫儲(chǔ)層非常困難，巖性圈閉落實(shí)難度大。為此，筆者深入開展井約束地震多參數(shù)反演研究，精細(xì)識(shí)別T1f2巖性圈閉，為該區(qū)儲(chǔ)量探明奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 儲(chǔ)層特征分析

T1f2儲(chǔ)層巖性以亮晶鮞?；?guī)r及亮晶鮞粒含白云質(zhì)灰?guī)r為主，少量亮晶鮞粒白云巖及粉細(xì)晶白云巖，其中亮晶鮞粒含白云質(zhì)灰?guī)r儲(chǔ)層儲(chǔ)集性相對(duì)較好。據(jù)巖心樣品統(tǒng)計(jì)分析，T1f2為中低孔、低滲儲(chǔ)層，最大孔隙度16．27%，最小0．99%，平均3．48%，滲透率為0．0021～1340．284mD，平均0．0223mD。儲(chǔ)層孔滲相關(guān)性較好，儲(chǔ)集空間類型以孔隙型、裂縫－孔隙型為主，裂縫的發(fā)育對(duì)中低孔儲(chǔ)層具有良好的改善作用。巖石物理統(tǒng)計(jì)表明，T1f2儲(chǔ)層速度主要集中在5400～6100m／s，當(dāng)儲(chǔ)層含流體時(shí)速度降低，含氣儲(chǔ)層速度最低，圍巖速度一般大于6000m／s；儲(chǔ)層密度在2．60～2．70g／cm3之間，比圍巖稍低。

2 疊后地震多參數(shù)反演及效果

2．1 T1f2 儲(chǔ)層識(shí)別方法

巖石物理分析是地震反演開展前的基礎(chǔ)性研究工作，目的是通過大量的敏感參數(shù)交會(huì)分析，找到識(shí)別儲(chǔ)層的最佳方法。T1f2優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層具有低縱波阻抗 （（12500～15500）×100g／ （s·cm2））、低自然伽馬（8～19API）的特征，但物性稍差的Ⅲ類儲(chǔ)層與圍巖在縱波阻抗－自然伽馬交會(huì)圖上重疊較多（圖1），所以采用常規(guī)波阻抗和自然伽馬交會(huì)難以區(qū)分Ⅲ類儲(chǔ)層與圍巖。

為了更好地識(shí)別儲(chǔ)層，經(jīng)反復(fù)對(duì)比試驗(yàn)，采用對(duì)儲(chǔ)層反映最為敏感的孔隙度曲線重構(gòu)聲波曲線，開展擬聲波阻抗反演，該方法的優(yōu)勢在于能突出高速圍巖背景下儲(chǔ)層的低速特征。由于與孔隙度有較好相關(guān)性，重構(gòu)的擬聲波曲線在儲(chǔ)層段明顯高值，能放大儲(chǔ)層的低速異常特征，從而凸顯儲(chǔ)層。從擬聲波阻抗－孔隙度交會(huì)圖 （圖2）看，孔隙度大于2%的儲(chǔ)層擬聲波阻抗值明顯小于23500×100g／ （s·cm2），可以通過擬聲波阻抗反演來識(shí)別有效儲(chǔ)層。

圖1 B區(qū)塊T1f2 波阻抗－自然伽馬交會(huì)圖

圖2 B區(qū)塊T1f2 擬聲波阻抗－孔隙度交會(huì)圖

2．2 儲(chǔ)層精細(xì)標(biāo)定及地震響應(yīng)特征分析

制作高精度的合成記錄及合理估算井旁道子波是反演質(zhì)量的可靠保證。B204井和B223井在研究區(qū)西北、西南部T1f2分別鉆遇弱暴露鮞灘儲(chǔ)層及鮞灘儲(chǔ)層，利用這2口典型井的合成記錄開展了儲(chǔ)層精細(xì)標(biāo)定。圖3中B204井沉積古地貌較高，在T1f2上部發(fā)育白云石化的弱暴露鮞灘儲(chǔ)層，低速、較連續(xù)、含氣性好的儲(chǔ)層與下伏致密灰?guī)r圍巖有較大波阻抗差，形成中－強(qiáng)波峰反射，儲(chǔ)層為明顯的 “亮點(diǎn)”反射特征；工區(qū)南部的B223井相對(duì)B204井古地貌稍低為鮞粒灘沉積，厚度大、物性好的儲(chǔ)層在T1f2下部形成連續(xù)的中－弱振幅波峰反射。

圖3 B204井、B223井T1f2 儲(chǔ)層精細(xì)標(biāo)定

2．3 擬聲波反演及效果

眾所周知，地震資料對(duì)于測井資料而言缺乏低頻和高頻成分。通過地震反演計(jì)算得到的波阻抗的中頻成分由于地震資料的約束具有較高的可信度，低頻和高頻成分卻只能通過井資料插值得到，而波阻抗低頻能量反映沉積現(xiàn)象的背景趨勢，是控制沉積相帶或地質(zhì)體縱橫向宏觀展布的關(guān)鍵，所以井資料插值得到的低頻模型在反演過程中極其重要。目前的初始低頻模型建立方法一般采用在地震層位控制下井的外推內(nèi)插技術(shù)。平面上井間采用反距離加權(quán)，而縱向時(shí)間上一般采用平行頂層、平行底層或平行于頂?shù)祝ㄉ稀⑾聦涌刂频缺壤齼?nèi)插）3種方式。上述建模方式實(shí)際上并不能真實(shí)反映地層的巖性變化規(guī)律，鑒于此，中石化江漢油田分公司物探研究院在自主研發(fā)的BCI反演軟件系統(tǒng)基礎(chǔ)上，研究相控建模方法（采用地震波形約束下的插值技術(shù)），在研究區(qū)取得了成功，反演結(jié)果和地質(zhì)沉積規(guī)律符合較好，效果顯著。

在相控低頻建模及常規(guī)波阻抗反演基礎(chǔ)上，利用重構(gòu)的聲波曲線約束開展了擬聲波反演。圖4中常規(guī)波阻抗反演剖面分辨率雖高，但各井間儲(chǔ)層速度差異大、非均質(zhì)性強(qiáng)，難以直接從剖面上分辨儲(chǔ)層；而擬聲波反演剖面則壓制圍巖、凸顯儲(chǔ)層，儲(chǔ)層的厚度、相對(duì)物性與井符合較好。盡管擬聲波反演優(yōu)勢明顯，但仍不能精細(xì)識(shí)別T1f2鮞粒灘巖性圈閉。巖性圈閉與儲(chǔ)層的物性密切相關(guān)，因此還必須利用孔隙度的約束來輔助圈閉的落實(shí)。

圖4 B27井－B204井－B205井連井?dāng)M聲波反演剖面 （a）及常規(guī)波阻抗反演剖面 （b）

2．4 孔隙度反演及效果

孔隙度反演采用先去泥質(zhì)再利用Wyllie時(shí)間平均方程的計(jì)算方法：①選擇符合研究區(qū)地質(zhì)規(guī)律的波阻抗數(shù)據(jù)體；②在波阻抗數(shù)據(jù)體基礎(chǔ)上，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法反演自然伽馬數(shù)據(jù)體；③在去除泥質(zhì)的波阻抗體基礎(chǔ)上計(jì)算孔隙度體。

BCI軟件孔隙度的計(jì)算原理是基于Wyllie公式的，在一定條件下，可以假設(shè)地震波通過1m 地層的時(shí)間t為地震波通過該地層各種介質(zhì)成分 （骨架、基質(zhì)、孔隙等）的時(shí)間ti的總和：

式中：i為地層介質(zhì)成分類型序號(hào)；N 為地層中介質(zhì)成分類型總數(shù)。ti可以由第i種介質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)與該介質(zhì)的慢度的乘積表示：

同樣，密度ρ滿足如下關(guān)系：

式中：si為慢度，速度的倒數(shù)，即聲波時(shí)差，s／m；ρi 為第i種介質(zhì)的密度，g／cm3；φi 為第i種介質(zhì)體積分?jǐn)?shù)，1。

所有介質(zhì)體積分?jǐn)?shù)之和為1：

而波阻抗等于密度與速度的乘積，即密度除以1m 地層通過的時(shí)間t：式中：Z 為波阻抗，100g／ （s·cm2）。

從孔隙度反演剖面 （圖5）看，B204井儲(chǔ)層物性最好，B27井、B205井次之。這3口井T1f2儲(chǔ)層連通，物性較好，B205井東部向斜坡方向，儲(chǔ)層厚度變薄，物性逐漸變差，對(duì)巖性圈閉的精細(xì)識(shí)別有很好的輔助作用。

圖5 B27井－B204井－B205井連井孔隙度剖面圖

3 儲(chǔ)層定量預(yù)測及效果

在上述擬聲波阻抗、孔隙度反演的基礎(chǔ)上，利用統(tǒng)計(jì)的門檻值交會(huì)，計(jì)算出僅保留有效儲(chǔ)層的T1f2孔隙度體。該孔隙度連井剖面及平面圖 （圖6）均清楚顯示，B27－B204－B205井區(qū)為一個(gè)整體的獨(dú)立巖性圈閉，且邊界清晰可辨，該圈閉整體呈東西向展布。依據(jù)該方法，在研究區(qū)共精細(xì)識(shí)別出10個(gè)T1f2巖性圈閉，勘探實(shí)踐結(jié)果表明，根據(jù)儲(chǔ)層體計(jì)算的圈閉儲(chǔ)層預(yù)測厚度與鉆探結(jié)果符合度較高，儲(chǔ)層預(yù)測厚度最大誤差僅－0．70m，預(yù)測精度較高 （表1）。

圖6 B27井區(qū)T1f2 巖性圈閉儲(chǔ)層厚度預(yù)測平面圖

4 結(jié)論

表1 B27井區(qū)T1f2 巖性圈閉儲(chǔ)層厚度預(yù)測誤差統(tǒng)計(jì)表

通過在B 區(qū)塊開展地震多參數(shù)反演方法研究，針對(duì)T1f2臺(tái)地邊緣淺灘薄儲(chǔ)層預(yù)測及圈閉識(shí)別取得了極大突破。

1）鮞灘儲(chǔ)層預(yù)測及圈閉識(shí)別難度較大，經(jīng)反復(fù)對(duì)比試驗(yàn)，利用擬聲波阻抗反演結(jié)合孔隙度反演的方法進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測及圈閉識(shí)別，取得了較好效果。

2）在該次研究成果的基礎(chǔ)上，共落實(shí)T1f2巖性圈閉10個(gè)，其中B27－B204－B205井區(qū)T1f2鮞灘巖性圈閉探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量252．72×108m3，氣田儲(chǔ)量規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大。

［1］馬永生，郭旭升，凡睿．川東北普光氣田飛仙關(guān)組鮞灘儲(chǔ)集層預(yù)測 ［J］．石油勘探與開發(fā)，2005，32 （4）：60～64．

［2］郭彤樓．川東北地區(qū)飛仙關(guān)組鮞灘儲(chǔ)層成巖作用 ［J］．石油與天然氣地質(zhì)，2010，31 （5）：620～631．

［3］劉小平，楊曉蘭，曾忠玉，等．多參數(shù)聯(lián)合反演在火成巖儲(chǔ)集體預(yù)測中的應(yīng)用 ［J］．石油地球物理勘探，2007，42 （1）：44～49．

［4］王童奎，趙寶銀，戴曉峰，等．疊前多屬性概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反演儲(chǔ)層孔隙度 ［J］．物探化探計(jì)算技術(shù)，2013，35 （2）：162～167．