西湖凹陷W構(gòu)造鉆井非均質(zhì)儲(chǔ)層識(shí)別可行性分析

劉明陽，張大海，劉 苗，周興海，李 倩

（中國(guó)石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司勘探開發(fā)研究院，上海 200120）

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西湖凹陷W構(gòu)造鉆井非均質(zhì)儲(chǔ)層識(shí)別可行性分析

劉明陽，張大海，劉 苗，周興海，李 倩

（中國(guó)石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司勘探開發(fā)研究院，上海 200120）

摘 要：西湖凹陷W構(gòu)造的主要目的層花港組砂體橫向變化快，埋藏深，屬于低孔低滲儲(chǔ)層。通過對(duì)構(gòu)造區(qū)內(nèi)已鉆井的巖石物理分析確定：低縱橫波速度比可以指示砂巖儲(chǔ)層；低縱橫波速度比、高泊松阻尼因子可以指示高含氣儲(chǔ)層。通過構(gòu)造區(qū)已鉆井測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的AVO正反演研究可知：縱橫波速度比、泊松阻尼因子雙參數(shù)分析可以有效區(qū)分低孔低滲儲(chǔ)層和特低孔低滲儲(chǔ)層；且子波頻率越高，準(zhǔn)確度越高。

關(guān)鍵詞：AVO正演；非均質(zhì)性；低孔低滲儲(chǔ)層；儲(chǔ)層識(shí)別；泊松阻尼因子

1 研究背景

東海西湖凹陷是我國(guó)近海重要的油氣勘探區(qū)塊，根據(jù)構(gòu)造、沉積等特征，西湖凹陷自西向東可分為西部斜坡帶、西部次凹帶、中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶、東部次凹帶和東部斷階帶［1］，目前已發(fā)現(xiàn)多個(gè)油氣田和含油氣構(gòu)造。W構(gòu)造位于西湖凹陷三潭區(qū)帶中北部，斜坡帶向凹陷中心的過渡帶，主要目的層為花港組?；ǜ劢M發(fā)育河流—湖泊—三角洲沉積體系，其中花港組上段為三角洲前緣沉積，下段為三角洲平原沉積，水下分流河道發(fā)育，砂體橫向變化快。

目前研究區(qū)已鉆遇五口井：X1井～X5井，完鉆井深最深達(dá)到5 300 m，儲(chǔ)層埋深在4 300 m左右，共解釋了H3、H5、H6、H7、H8、H9六套油氣層，主要目的層為H3、H5儲(chǔ)層。表1統(tǒng)計(jì)了五口已鉆井H3儲(chǔ)層砂體的厚度、孔隙度、滲透率，表2統(tǒng)計(jì)了X1井、X5井H5儲(chǔ)層砂體的厚度、孔隙度、滲透率。受壓實(shí)作用的影響，儲(chǔ)層孔隙度、滲透率都比較低，整體致密。

表1 W構(gòu)造已鉆井H3儲(chǔ)層砂體厚度、孔隙度、滲透率統(tǒng)計(jì)

表2 W構(gòu)造已鉆井H5儲(chǔ)層砂體厚度、孔隙度、滲透率統(tǒng)計(jì)

根據(jù)實(shí)際鉆井?dāng)?shù)據(jù)：在X1井H3儲(chǔ)層內(nèi)部，隨著深度增加，鉆遇不同的沉積微相，巖性為細(xì)砂巖、含礫細(xì)砂巖、夾砂礫巖、中砂巖。

圖1為X1井巖心、壁心、測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，由圖可知：儲(chǔ)層整體致密，隨深度增加，孔隙度、滲透率均呈減小趨勢(shì)，上下差別不大；全井段分析，H3儲(chǔ)層物性條件相對(duì)較好。

圖1 X1井巖心、壁心、測(cè)井孔隙度、滲透率特征

圖2為X1井H3儲(chǔ)層段巖心的實(shí)測(cè)孔隙度、滲透率分布。由圖可知：H3巖心實(shí)測(cè)孔隙度分布范圍為5% ～ 11.7%，平均值8%，垂向上差異不大；而實(shí)測(cè)滲透率在4 320 ～ 4 330 m之間均值為0.799×10-3μm2，在4 330 ～ 4 340 m之間均值為9.308×10-3μm2，上下差異較大，顯示H3單套儲(chǔ)層內(nèi)部非均質(zhì)性強(qiáng)。

圖2 X1井H3儲(chǔ)層段實(shí)測(cè)孔隙度、滲透率特征

結(jié)合測(cè)井解釋與勘探成果：確定了以下巖性劃分標(biāo)準(zhǔn)：泥巖：Vsh＞30%；特低孔特低滲儲(chǔ)層：0.2≤per≤0.5且φ≥7%；低孔低滲儲(chǔ)層：per ＞0.5且φ＞7.2%；干層：per＜0.2且φ＜7%。其中：Vsh為泥質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)；per為滲透率；φ為孔隙度。

通過前面分析可以發(fā)現(xiàn)：構(gòu)造區(qū)內(nèi)目的層埋深大，儲(chǔ)層整體致密，低孔低滲儲(chǔ)層與特低孔特低滲儲(chǔ)層差異小，識(shí)別難度大；垂向上，H3單套儲(chǔ)層內(nèi)上部與下部之間物性特征差別比較大，非均質(zhì)性強(qiáng)，地震屬性的敏感性區(qū)分難度大。

針對(duì)構(gòu)造區(qū)目的層特征，主要研究?jī)?nèi)容為：確定巖性、物性、含氣性的敏感性參數(shù)；單套儲(chǔ)層內(nèi)部低孔低滲儲(chǔ)層與特低孔低滲儲(chǔ)層的識(shí)別。

2 巖石物理分析

巖石物理分析技術(shù)是聯(lián)系地震彈性參數(shù)（速度、阻抗、振幅等）與儲(chǔ)層特性（孔隙度、滲透率、飽和度等）的橋梁，通過彈性參數(shù)的交會(huì)分析可以確定巖性敏感性參數(shù)，進(jìn)一步可以確定孔隙度、滲透率高的有利儲(chǔ)層，是地震反演可行性分析中不可或缺的部分。

首先，研究彈性參數(shù)的巖性特征，圖3為X1井縱波阻抗與縱橫波速度比的交會(huì)圖，色標(biāo)為泥質(zhì)含量（紅色表示泥質(zhì)含量高，為泥巖；藍(lán)色代表泥質(zhì)含量低，為砂巖），從圖中可以看出，縱橫波速度比可以較好的區(qū)分砂巖、泥巖，識(shí)別儲(chǔ)層。

圖3 X1井彈性參數(shù)巖性分析

其次，對(duì)彈性參數(shù)的物性分析。此處主要用到了泊松阻尼因子［2］。泊松阻尼因子PDF（Poisson Dampening Factor）是縱波阻抗、橫波阻抗的函數(shù)：

式中：Ip為縱波阻抗，Is為橫波阻抗。

泊松阻尼因子越大，表明油氣豐度高或者儲(chǔ)層物性條件好［3］。

圖4為X1井泊松阻尼因子與縱橫波速度比的交會(huì)圖，色標(biāo)分別代表孔隙度（藍(lán)色表示孔隙度低，紅色表示孔隙度高），交會(huì)分析可知泊松阻尼因子大值對(duì)應(yīng)的孔隙度也比較大，反映儲(chǔ)層物性條件好。

圖4 X1井彈性參數(shù)物性分析

最后，在儲(chǔ)層識(shí)別、物性分析的基礎(chǔ)上，對(duì)儲(chǔ)層的含氣性進(jìn)行分析。圖5為泊松阻尼因子與縱橫波速度比的交會(huì)圖，色標(biāo)為含氣飽和度（紅色表示含氣飽和度高，藍(lán)色表示含氣飽和度低），分析可知，泊松阻尼因子越大、縱橫波速度比越低的位置，對(duì)應(yīng)的含氣飽和度越高，劃定截止值，當(dāng)PDF＞0.12和Vp/Vs＜1.65時(shí)含氣飽和度在40%左右，為有利儲(chǔ)層。

圖5 X1井彈性參數(shù)含油氣分析

3 疊前AVA同步反演原理及技術(shù)路線

疊前反演充分利用了疊前道集中的振幅信息，通過反演得到速度、密度、流體因子等彈性參數(shù)，提高了儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的精度［4-5］。疊前反演的基本原理為：當(dāng)平面波以非法向入射到介質(zhì)分界面時(shí)，在界面上會(huì)產(chǎn)生四種波：反射PP波、反射SV波、透射PP波、透射SV波，可以用全Zoeppritz方程［6］精確地描述平面波入射介質(zhì)分界面時(shí)反射系數(shù)、透射系數(shù)與界面上下介質(zhì)參數(shù)之間的關(guān)系。但是由于完全Zoeppritz方程的非直觀性，在實(shí)際應(yīng)用中更多的是其線性近似方程［7］，如公式（2）所示。這些近似方程形式簡(jiǎn)潔，物理意義明確，是進(jìn)行AVO反演、AVO交匯圖分析、烴類檢測(cè)的基礎(chǔ)。

式中：θ為入射角；Rpp（θ）當(dāng)入射角為θ時(shí)的縱波反射系數(shù)；Vp為反射界面上下縱波速度和的平均數(shù)；Vs為反射界面上下橫波速度和的平均數(shù)；ρ為反射界面上下密度和的平均數(shù)；ΔVp、ΔVs、Δρ分別為界面上下地層縱波速度、橫波速度、密度之差。

通過對(duì)工區(qū)資料分析，結(jié)合疊前反演的基本原理，確定了如下技術(shù)路線，如圖6所示。主要的技術(shù)環(huán)節(jié)有：巖石物理分析，基于測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的道集正演，子波提取，低頻模型的建立，反演參數(shù)實(shí)驗(yàn)，儲(chǔ)層識(shí)別。

圖6 疊前AVA同步反演技術(shù)路線

4 應(yīng)用效果分析

以X1井為例，輸入的井曲線：縱波時(shí)差、橫波時(shí)差、密度。表3展示了目的層H3儲(chǔ)層的解釋結(jié)果，H3儲(chǔ)層上部（4 278.1 ～ 4 364.7 m）的孔隙度均值在7.8%左右，滲透率在0.75×10-3μm2左右，屬于低孔低滲儲(chǔ)層；H3儲(chǔ)層下部（4 364.7 ～ 4 416.4 m）的孔隙度均值在7.4%左右，滲透率在0.4×10-3μm2左右，屬于特低孔低滲儲(chǔ)層。

表3 X1井H3儲(chǔ)層物性及測(cè)井解釋結(jié)果

研究區(qū)目的層埋深在4 300 m左右，考慮到地震子波能量衰減，首先選取主頻為20 Hz的子波，正演角度范圍為0 ～ 45°（圖7）。在4 360 m有微弱反射軸，其對(duì)應(yīng)的縱波阻抗上并沒有奇異值，屬于正常反射；提高子波頻率到30 Hz時(shí)（圖8），4 360 m反射軸加強(qiáng)，根據(jù)解釋成果，該軸是低孔低滲儲(chǔ)層與特低孔低滲儲(chǔ)層的分界面。

圖7 X1井AVO正演記錄（0 ～ 45°，子波主頻20 Hz）

依據(jù)巖石物理分析的結(jié)果，聯(lián)合泊松阻尼因子和縱橫波速度比對(duì)H3儲(chǔ)層非均質(zhì)性進(jìn)行識(shí)別。

圖9為子波頻率為20 Hz時(shí)的反演結(jié)果，從左到右依次為：孔隙度、滲透率、含氣飽和度、泊松阻尼因子、縱橫波速度比。由圖可知，在泊松阻尼因子相對(duì)較大的位置，對(duì)應(yīng)的孔隙度、滲透率都比較大，根據(jù)巖石物理分析劃定的截止值PDF＞0.12且Vp/ Vs＜1.65，可以識(shí)別出兩套氣層，其含氣飽和度都在25%以上，厚度分別為90 m（4 280 ～ 4 370 m）、30 m（4 380 ～ 4 410 m），與解釋結(jié)果基本一致。圖10中提高子波頻率到30 Hz，同樣利用雙參數(shù)的截止值PDF＞0.12且Vp/ Vs＜1.65，可以識(shí)別的第一套氣層厚度為70 m （4 290 ～ 4 360 m），對(duì)應(yīng)的含氣飽和度在40%以上，相較于子波頻率為20 Hz時(shí)，分辨率有所提高，同樣的對(duì)低孔低滲儲(chǔ)層和特低孔低滲儲(chǔ)層識(shí)別的準(zhǔn)確度也提高。

圖8 X1井AVO正演記錄（0 ～ 45°，子波主頻30 Hz）

圖9 X1井反演結(jié)果（子波頻率20 Hz）

圖10 X1井反演結(jié)果（子波頻率30 Hz）

4.1 不確定性分析

地震反演是由地震數(shù)據(jù)求地下彈性參數(shù)的過程，由于環(huán)境、儀器、測(cè)井誤差等等因素的影響，其結(jié)果具有高度的不唯一性。本文主要研究了基于測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)正反演的儲(chǔ)層非均質(zhì)性識(shí)別方法，如果測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)誤差較大，就會(huì)增加反演結(jié)果的多解性，進(jìn)而增加儲(chǔ)層識(shí)別的不確定性。

4.2 結(jié)論

研究區(qū)目的層儲(chǔ)層埋深比較大，通過鉆井巖石物理分析可知：利用縱橫波速度比，可以區(qū)分砂泥巖，縱橫波速度比低值指示砂巖；聯(lián)合應(yīng)用泊松阻尼因子與縱橫波速度比可以識(shí)別物性比較好、含氣飽和度比較高的儲(chǔ)層。在實(shí)際應(yīng)用中，泊松阻尼因子與縱橫波速度比雙參數(shù)分析可以有效識(shí)別低孔低滲儲(chǔ)層與特低孔低滲儲(chǔ)層，且正反演子波頻率越高，識(shí)別越準(zhǔn)確。

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中圖分類號(hào)：P631.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2016.02.019

文章編號(hào)：1008-2336（2016）02-0019-06

收稿日期：2015-08-18；改回日期：2016-01-27

第一作者簡(jiǎn)介：劉明陽，女，1987生，碩士，2014年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（北京）地球探測(cè)與信息技術(shù)專業(yè)，從事地震反演研究工作。E-mail：liumy.shhy@sinopec.com。

Identifcation of the Heterogeneous Reservoirs in Structure W in Xihu Sag

LIU Mingyang， ZHANG Dahai， LIU Miao， ZHOU Xinghai， LI Qian
（Institute of Exploration and Development， SINOPEC Shanghai Offshore Oil & Gas Company， Shanghai 200120， China）

Abstract：The sandstone reservoir of Huagang Formation in Structure W in Xihu Sag is characterized by deep burial depth， lateral alteration in lithology， and classifed as the low porosity and low permeability reservoir. The analysis of the petrophysical properties in the wells drilled in this area shows that low P-S wave velocity ratio indicates the existence of sandstone reservoirs， low P-S wave velocity ratio and high Poisson dampening factor may indicate high possibility of gas bearing reservoir. Based on the study of AVO modeling and inversion on logging data， it can be concluded that the comprehensive analysis of P-S wave velocity ratio and Poisson damping factor can be used to effectively distinguish low porosity-low permeability reservoir and ultra-low porosity-low permeability reservoir. In addition， the higher accuracy can be expected with the increase of the wavelet frequency.

Keywords：AVO modeling； heterogeneity； low porosity and low permeability reservoir； reservoir identifcation； Poisson dampening factor