金湖凹陷戴南組砂巖敏感彈性參數(shù)分析

楊玉峰，毛寧波 （長(zhǎng)江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院，湖北 武漢430100）

金湖凹陷地層巖性主要為砂巖、泥巖，局部地區(qū)可見到灰?guī)r、輝綠巖、玄武巖。其中古近系戴南組（E2d）發(fā)育比較齊全，具有下段細(xì)、黑，上段粗、紅的特點(diǎn)，厚約100～1000m，以龍崗工區(qū)沉積最厚，為E2d沉降中心。E2d可分為戴一段（E2d1）和戴二段（E2d2），與下伏阜寧組不整合接觸，由深凹至斜坡，地層逐漸超覆于不整合面之上，其下部地層逐漸變薄直至尖滅。該次研究的工區(qū)有2塊（三河工區(qū)和龍崗工區(qū)），分別位于金湖凹陷南北2個(gè)不同的斷陷帶內(nèi)，即三河次凹和龍崗次凹內(nèi)。

巖石物理分析技術(shù)是了解地下巖石聲波響應(yīng)的最有效途徑，它有效地將地震勘探與巖石物理研究緊密結(jié)合，定量地描述砂泥巖之間的關(guān)系［1］。在隱蔽油氣藏勘探成為熱點(diǎn)的今天，進(jìn)行地震疊前或疊后反演研究顯得格外重要，而該研究又是建立在精細(xì)的巖石物理分析的基礎(chǔ)之上的［2，3］。為此，筆者對(duì)三河工區(qū)和龍崗工區(qū)的重點(diǎn)井進(jìn)行了巖石物理統(tǒng)計(jì)分析，制作了不同巖性縱波速度、密度、波阻抗頻率直方圖及各種交會(huì)圖，對(duì)三河工區(qū)和龍崗工區(qū)的巖石彈性參數(shù)敏感性進(jìn)行了詳細(xì)的分析對(duì)比。

1 巖石物理分析的主要方法

巖石物理參數(shù)分析的基本任務(wù)之一是尋找并建立各種彈性參數(shù)與儲(chǔ)層特性（巖性及物性）之間的關(guān)系，作為儲(chǔ)層特性與巖石物理參數(shù)之間的橋梁，它是疊前地震研究的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。巖石物理研究主要以測(cè)井資料為基礎(chǔ)，利用巖石物理參數(shù)揭示砂巖儲(chǔ)層特征，確定相關(guān)的敏感彈性參數(shù)，繼而進(jìn)一步確定儲(chǔ)層的地震特征［4］。主要有單參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析和多參數(shù)交會(huì)分析2種方法［5～8］。

單參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析即對(duì)各種測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)用頻率直方圖進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，如砂巖、泥巖的縱波阻抗大部分疊置，則表示縱波阻抗難以區(qū)分砂巖和泥巖，說(shuō)明了難以利用波阻抗反演進(jìn)行有效儲(chǔ)層預(yù)測(cè)［9］；反之，則說(shuō)明利用波阻抗反演能夠有效地預(yù)測(cè)儲(chǔ)層。

多參數(shù)交會(huì)分析即對(duì)目的層段的各種巖石物理參數(shù)進(jìn)行分巖性的交會(huì)分析。交會(huì)分析技術(shù)為各種巖石物理參數(shù)的分析提供了便利的操作手段，已經(jīng)成為儲(chǔ)層描述的重要分析技術(shù)和工具。通過(guò)交會(huì)分析不僅可以用來(lái)研究各種參數(shù)之間的相互關(guān)系，還可以非常直觀明了地發(fā)現(xiàn)異常點(diǎn)［9］。

2 砂巖敏感彈性參數(shù)分析

如果已知縱波速度、橫波速度和密度，就可以根據(jù)三者與彈性參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系來(lái)計(jì)算各種彈性參數(shù)。利用多口井的縱波速度、橫波速度和密度等測(cè)井資料，可分別計(jì)算拉梅系數(shù)、剪切模量、泊松比、體積模量、彈性模量、縱橫波速度比等多個(gè)常用巖石物理彈性參數(shù)，且泊松比、縱橫波速度比、剪切模量、拉梅系數(shù)和拉梅系數(shù)／剪切模量等參數(shù)在有利儲(chǔ)層段存在著比較明顯的異常特征［9］。但是，由于金湖凹陷缺乏地震橫波資料，所以無(wú)法準(zhǔn)確地得到除縱波速度、密度和縱波阻抗以外的其他彈性參數(shù)，因此該次研究主要圍繞縱波速度、密度和縱波阻抗等3個(gè)參數(shù)展開。

2.1 三河工區(qū)和龍崗工區(qū)巖石物理特征分析

2.1.1 三河工區(qū)

為了較為全面地了解整個(gè)工區(qū)的巖石物理參數(shù)對(duì)識(shí)別砂泥巖的敏感性大小，針對(duì)三河工區(qū)16口井的目的層段E2d，分別選擇縱波速度（vp）、密度（ρ）和縱波阻抗（Zp）作單井、全區(qū)分亞段及分區(qū)分亞段的頻率直方圖，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，整體上工區(qū)的砂巖表現(xiàn)為高速度、低密度、高波阻抗，而泥巖則表現(xiàn)為低速度、高密度、低波阻抗；但是，個(gè)別井的某個(gè)別巖石物理參數(shù)則出現(xiàn)相反的情況，如G3井的砂巖密度大于泥巖（見圖1）。

圖1 三河工區(qū)G3井巖石物理分析圖

對(duì)三河工區(qū)SX13井E2d的各種巖石物理參數(shù)進(jìn)行分巖性的交會(huì)分析，包括對(duì)重要的巖石物理參數(shù)自然伽馬（qAPI）、vp、ρ及Zp作單井、全區(qū)分亞段及分區(qū)分亞段兩兩交會(huì)，作單井vp、ρ及Zp隨深度的變化交會(huì)圖等。交會(huì)圖顯示結(jié)果與直方圖分析結(jié)果類似，除某些井的vp、ρ及Zp難以分砂泥巖外，整體上砂巖都表現(xiàn)為高速，且qAPI能很好地區(qū)分砂泥巖（圖2）；而與深度的交會(huì)則能較為直觀地反映vp、ρ及Zp在縱向上的分布范圍。

圖2 三河工區(qū)SX13井巖石物理分析圖

根據(jù)三河工區(qū)的地層分布及井在工區(qū)的分布情況，可將三河工區(qū)分為3塊：崔字井區(qū)、高字井區(qū)、石港斷裂帶。通過(guò)直方圖與交會(huì)圖分析得到三河工區(qū)3個(gè)區(qū)塊E2d各亞段的巖石物理情況可知：從崔字井區(qū)到高字井區(qū)再到石港斷裂帶，其巖石彈性參數(shù)vp、Zp依次增大，ρ也有所增加，但是不如vp、Zp變化明顯。從不同區(qū)塊E2d各亞段的巖石物理參數(shù)區(qū)分砂泥巖的情況來(lái)看，崔字井區(qū)E2與E2的vp、ρ、Zp區(qū)分砂泥巖的能力較差，砂泥巖區(qū)分困難。高字井區(qū)E2砂巖vp大于泥巖vp，砂巖ρ小于泥巖ρ，可以較好地區(qū)分砂泥巖，而Zp不能區(qū)分砂泥巖；E2砂巖vp大于泥巖vp，砂巖ρ小于泥巖ρ，而砂泥巖Zp重疊比較嚴(yán)重。石港斷裂帶E2砂巖vp、Zp都大于泥巖，能較好地區(qū)分砂泥巖，而ρ區(qū)分砂泥巖的能力較弱；E2砂巖Zp大于泥巖Zp，而vp、ρ重疊嚴(yán)重；戴一段3亞段（E2）砂巖vp大于泥巖vp。

綜上所述，在三河工區(qū)ρ區(qū)分巖性的能力更強(qiáng)，vp次之，Zp區(qū)分巖性相對(duì)困難。

2.1.2 龍崗工區(qū)

龍崗工區(qū)同三河工區(qū)一樣，也缺乏橫波測(cè)井資料，只能得到vp、ρ及Zp等3種巖石物理參數(shù)。對(duì)龍崗工區(qū)的14口井的目的層E2d分別選擇vp、ρ及Zp作單井、全區(qū)分亞段及分區(qū)分亞段頻率直方圖及交會(huì)圖。以同樣的方法來(lái)統(tǒng)計(jì)和分析龍崗工區(qū)的巖石物理參數(shù)的分布情況，得到了與三河工區(qū)一致的結(jié)果，即識(shí)別巖性的敏感性從大到小依次是ρ、vp、Zp。

2.2 三河工區(qū)與龍崗工區(qū)對(duì)比分析

通過(guò)對(duì)三河工區(qū)和龍崗工區(qū)的巖石物理統(tǒng)計(jì)分析，得到如下認(rèn)識(shí)：在三河工區(qū)和龍崗工區(qū)，ρ、vp對(duì)砂泥巖具有一定的區(qū)分度（砂巖ρ小于泥巖ρ，砂巖vp大于泥巖vp），其中ρ對(duì)巖性的區(qū)分比較敏感，vp次之，而Zp在整個(gè)研究區(qū)E2d1中區(qū)分巖性的能力較弱，但在局部地區(qū)對(duì)砂泥巖也有一定的區(qū)分能力。雖然三河工區(qū)和龍崗工區(qū)在巖石彈性參數(shù)區(qū)分巖性方面有一定的共性，但是2個(gè)工區(qū)的巖石彈性參數(shù)也存在一定的差異，筆者對(duì)三河工區(qū)和龍崗工區(qū)的巖石彈性參數(shù)進(jìn)行了全工區(qū)分亞段統(tǒng)計(jì)（見表1）。從表1中可以看到：龍崗工區(qū)的vp、ρ及Zp整體上都要大于三河工區(qū)，并且ρ和vp在三河工區(qū)能更好地區(qū)分巖性。

表1 三河、龍崗工區(qū)全區(qū)分亞段彈性參數(shù)分布范圍統(tǒng)計(jì)表

3 結(jié)論與建議

1）在三河工區(qū)和龍崗工區(qū)，密度對(duì)巖性的區(qū)分比較敏感，縱波速度次之，而縱波阻抗只是在局部地區(qū)對(duì)巖性有一定的區(qū)分能力，表現(xiàn)為砂巖波阻抗整體上大于泥巖波阻抗。這表明在疊后波阻抗反演結(jié)果解釋過(guò)程中應(yīng)該解釋為：砂巖相對(duì)高波阻抗，泥巖相對(duì)低波阻抗。并且在三河工區(qū)的反演效果比龍崗工區(qū)要好。

2）研究區(qū)的巖石物理信息主要來(lái)源于測(cè)井資料，由于橫波資料的缺乏，很多巖石物理參數(shù)的敏感性分析難以有效進(jìn)行，建議在該區(qū)進(jìn)行橫波測(cè)井。另外如果資料允許，建議進(jìn)行疊前的聯(lián)合反演，有利于巖性的區(qū)分及隱蔽圈閉的識(shí)別。

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