陸西凹陷特殊儲層地震預測方法探討

郭彥民，裴家學，賴鵬，冉波，宮振超，殷敬紅

（中國石油遼河油田分公司勘探開發(fā)研究院，遼寧 盤錦 124010）

陸西凹陷特殊儲層地震預測方法探討

郭彥民，裴家學，賴鵬，冉波，宮振超，殷敬紅

（中國石油遼河油田分公司勘探開發(fā)研究院，遼寧 盤錦 124010）

陸西凹陷為中生代凹陷，儲層類型多樣，除常規(guī)砂巖儲層之外，鉆井還揭示了薄層砂巖、凝灰質(zhì)砂巖和火山巖3類特殊儲層?，F(xiàn)階段3類特殊儲層均取得較好勘探效果，已成為主要勘探對象。但是利用常規(guī)儲層預測技術(shù)難以準確識別和描述，嚴重制約該地區(qū)的進一步勘探部署和評價研究。基于此，針對不同類型儲層的特點、預測難點及對油氣成藏的控制因素，采用不同的儲層預測技術(shù)進行研究。采用擬聲波波阻抗反演技術(shù)識別九佛堂組上段的薄層砂巖并刻畫其空間展布，利用疊前彈性參數(shù)反演技術(shù)預測九佛堂組下段凝灰質(zhì)砂巖的“甜點”區(qū)，通過疊前、疊后聯(lián)合裂縫預測技術(shù)檢測火山巖裂縫發(fā)育密度及方向。預測結(jié)果與實際鉆探結(jié)果吻合良好，并指出了有利勘探區(qū)，為下步勘探部署提供重要依據(jù)。

擬聲波反演；泊松比；HSV；AVAZ；裂縫預測

0　引言

陸西凹陷位于松遼盆地西南緣、大興安嶺東南側(cè)，是在海西期褶皺基底上發(fā)育起來的中生代盆地。該凹陷是遼河外圍開魯盆地中勘探開發(fā)效果最好的凹陷，勘探面積約800 km2，其地層自下而上依次為白堊系下統(tǒng)義縣組、九佛堂組（分為下段和上段）、沙海組和阜新組［1］。該凹陷北部地區(qū)為東陡西緩、東斷西超的單斷箕狀凹陷，南部地區(qū)為兩洼夾一隆的構(gòu)造格局。陡坡帶發(fā)育大型扇三角洲、近岸水下扇沉積，且發(fā)育多個有利構(gòu)造，構(gòu)造與有利相帶匹配關系良好，已發(fā)現(xiàn)的油藏主要位于陡坡帶。隨著勘探的深入，陡坡帶構(gòu)造油藏以及常規(guī)砂巖巖性油藏勘探程度很高，勘探難度越來越大。近幾年的勘探實踐中，在薄層砂巖、凝灰質(zhì)砂巖和火山巖等特殊儲層領域均獲得高產(chǎn)工業(yè)油流，取得了“點”的突破，但受地震響應特征和巖性組合特征等各種因素影響，上述儲層通過常規(guī)儲層預測技術(shù)難以識別和描述。為準確描述上述特殊儲層的空間分布、優(yōu)質(zhì)儲層“甜點”區(qū)，評價優(yōu)選鉆探目標，本文針對不同類型的特殊儲層探索了相應的預測技術(shù)方法。

1　不同類型儲層劃分

1.1薄層砂巖儲層

陸西凹陷馬北斜坡佛堂組上段（九上段）以油頁巖沉積為主，并發(fā)育多期辮狀河三角洲前緣薄層砂體，單層厚度在2～30 m，見油浸、油斑顯示，平均孔隙度為24.3%、滲透率為18.8×10-3μm2，為中孔低滲儲層，物性較好。由于受成巖作用和壓實作用影響，九上段薄層砂巖速度與上下圍巖差異小，且密度值低于上下圍巖，導致地震反射、聲波時差及阻抗無異常響應，因此常規(guī)的波阻抗反演難以識別。

1.2凝灰質(zhì)砂巖儲層

凝灰質(zhì)砂巖儲層在陸西凹陷佛堂組下段（九下段）普遍發(fā)育，其特殊性在于：沉積時期凝灰質(zhì)成分伴隨著碎屑顆粒沉積下來，充填占位孔隙結(jié)構(gòu)，使儲層物性降低；在后期的成巖演化階段，受應力改造和酸性流體的溶蝕作用，先前占位的凝灰質(zhì)成分會釋放部分孔隙，改善儲層物性。因此，九下段凝灰質(zhì)砂巖儲層整體物性差，普遍為低孔、低—特低滲儲層，但也存在“甜點”。例如馬家鋪高壘帶，平均孔隙度為19.2%、滲透率為14.6×10-3μm2，屬于中孔、低滲儲層，儲層物性較好。

1.3火山巖儲層

火山巖也是本地區(qū)主要儲集體，目前鉆井揭示義縣組以火山巖為主，局部地區(qū)有少量沉積巖夾層，巖性復雜，見基性玄武巖、中性安山巖、酸性粗安巖和各種中間性過渡型火山巖，其中每一期次旋回頂部氣孔、裂縫發(fā)育，儲層物性最好。九佛堂沉積時期，火山活動較弱，局部以裂隙式噴發(fā)，如該凹陷的M35—M31一帶，鉆遇的巖性為中性安山巖，孔隙空間類型主要為原生氣孔、溶蝕孔和裂縫，具有一定的儲集性能［2］。在火山巖勘探中，M31井試油日產(chǎn)油127 m3，取得重大突破，同時也進一步證明在該地區(qū)進行火山巖勘探具有良好的勘探前景和巨大的勘探潛力。

2　儲層分類預測方法

不同的儲層都有其預測難點以及需要研究的關鍵問題。分析認為：對于九上段的薄層砂巖，關鍵在于砂巖的識別和刻畫；對于九下段凝灰質(zhì)砂巖，關鍵在于“甜點”預測；對于火山巖，關鍵在于裂縫預測。

2.1預測九上段薄層砂巖分布

常規(guī)的聲波時差和波阻抗特征難以識別九上段薄層砂巖，通過測井曲線進行敏感性分析發(fā)現(xiàn)，深側(cè)向電阻率（Rt）對該地區(qū)薄層砂巖具有很好地響應特征，Rt大于9 Ω·m為砂巖，Rt小于9 Ω·m為泥巖。

基于儲層特征重構(gòu)的思想，建立聲波時差曲線與電阻率曲線的多種交會關系，通過分布最優(yōu)回歸算法來確定排列順序。重構(gòu)聲波時差與原始聲波時差趨勢、數(shù)量級一致，保持了地層的速度趨勢，而且在薄層砂巖段具備電阻率曲線特征，反映了巖性信息，從重構(gòu)曲線看，能夠滿足薄層砂體的預測要求。再利用重構(gòu)聲波時差進行擬聲波反演，很好地識別了九上段薄層砂體［3］（見圖1）。利用三維可視化技術(shù)和三維立體雕刻技術(shù)，在B32井及其西側(cè)一共刻畫薄層砂體6個，疊合面積為38 km2。

2.2預測九下段凝灰質(zhì)砂巖甜點區(qū)

研究表明，縱波阻抗與泊松比交會分析指示，高阻抗、低泊松比與好的凝灰質(zhì)砂巖儲層對應良好，說明低泊松比對優(yōu)質(zhì)凝灰質(zhì)砂巖儲層具有一定的識別能力，可以用于凝灰質(zhì)砂巖的甜點區(qū)預測。

利用CRP道集進行分角度疊加，得到近道、中道、遠道疊加數(shù)據(jù)體，分別進行標定并提取相應的子波；再利用縱波曲線、橫波曲線和密度曲線建模，建立相應的低頻模型；結(jié)合近道、中道、遠道地震數(shù)據(jù)體以及相應的子波進行反演，生成縱波阻抗、橫波阻抗，并最終計算出泊松比數(shù)據(jù)體。

利用縱波阻抗刻畫凝灰質(zhì)砂巖的平面分布，再針對所預測的凝灰質(zhì)砂巖提取泊松比屬性圖，預測其“甜點”區(qū)。LC3井在九下段鉆遇的凝灰質(zhì)砂巖，儲層物性較好，錄井見油斑、油浸顯示，試油獲工業(yè)油流。從預測的泊松比平面分布來看，LC3井位于“甜點”區(qū)，預測結(jié)果與實鉆結(jié)果吻合，該套凝灰質(zhì)砂巖的東北部也為低泊松比的“甜點”區(qū)，是評價部署的有利區(qū)（見圖2）。而在陸西凹陷的五十家子廟洼陷、馬北斜坡以及小井子洼陷內(nèi)多套凝灰質(zhì)砂巖儲層為低泊松比值，為優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育區(qū)，是下一步凝灰質(zhì)砂巖勘探的重點區(qū)帶。

2.3預測火山巖裂縫發(fā)育區(qū)

該地區(qū)九下段局部發(fā)育火山巖，義縣組火山巖廣覆式發(fā)育，因此，對于九下段的火山巖，首先需要對巖體進行平面預測。九下段火山巖地震反射特征為低頻、連續(xù)、中強振幅，測井曲線為高電阻、高密度、低時差，因此利用多屬性RGB融合與波阻抗反演能夠識別和刻畫火山巖的分布［3］。對于火山巖儲層，裂縫的發(fā)育程度是其成藏的關鍵，裂縫對于火山巖油氣儲層的貢獻通常表現(xiàn)在2個方面：裂縫為油氣儲存提供儲集空間；裂縫能夠起到溝通氣孔、溶蝕孔的作用，提高儲層滲透率。因此，火山巖儲層裂縫的準確識別、描述和定量預測是有效開發(fā)裂縫性儲層的關鍵［4-6］。針對火山巖儲層，裂縫預測方法很多，主要有地質(zhì)類比法、成像測井、地震預測、DFN模型裂縫建模和古構(gòu)造應力場數(shù)值模擬預測［7］。在眾多方法中，地震預測最常見，而且預測空間覆蓋廣、探測深度大，更適合勘探評價研究，地震裂縫預測技術(shù)又分為疊后預測和疊前預測。

2.3.1疊后多屬性HSV融合裂縫預測

HSV融合方法屬于一種顏色變換的融合方法，HSV顏色變換是把標準的RGB圖像變換到色度、飽和度和亮度圖像，其流程是對多光譜影像3個波段使用HSV顏色正變換為H，S，V三幅圖像，然后利用高分辨率影像代替H圖像，最后對H，S，V圖像實施HSV顏色變換的逆變換得到的融合圖像［8-9］。

針對火山巖儲層，提取了振幅、平均瞬時頻率和相干屬性，振幅屬性反映反射波強弱，用于地層巖性相變分析；平均瞬時頻率用于檢測頻率吸收情況，可檢測含氣層、識別小斷層、裂縫帶等吸收系數(shù)大的地層；地震相干是對相鄰地震道之間地震屬性（如波形、振幅、頻率和相位）相似程度的測量，其目的是突出那些不相干的地震數(shù)據(jù)［10］，在地層巖性發(fā)生突變或出現(xiàn)斷層、裂縫時，地震道之間的相關性發(fā)生突變，對于火山巖而言，可以用于裂縫預測。該地區(qū)火山巖裂縫發(fā)育，表現(xiàn)為弱振幅、低頻率和低相干。將振幅、頻率、相干屬性進行HSV融合，振幅屬性定義為H，平均瞬時頻率定義為S，相干定義為V，得到最終的融合圖像。從九下段火山巖多屬性HSV融合圖可以看出（見圖3），分辨率基本沒有變化，但色彩信息更加豐富，利于斷裂的識別與分析，藍色虛框內(nèi)裂縫發(fā)育，但發(fā)育程度有所差異，M31井區(qū)和M35井東側(cè)裂縫更為發(fā)育。

2.3.2疊前各向異性裂縫預測

疊后多屬性融合技術(shù)能夠很好地識別斷裂和一些大的裂縫，對于中小裂縫的預測難度大，同時疊后屬性在計算的過程中采用的是純波或成果數(shù)據(jù)，該地震數(shù)據(jù)經(jīng)過全方位或分方位疊加處理，雖然提高了地震數(shù)據(jù)信噪比，但卻丟失了方位信息，因此無法識別裂縫的方向。為了準確識別微小裂縫及裂縫方向，需要利用疊前全方位道集進行各向異性裂縫預測，目前常用的預測方法為AVAZ（振幅隨方位角變化）反演［11-13］。

AVAZ反演的基礎是保真保幅的全方位道集，在偏移處理時，應用幾何擴散校正能夠得到高質(zhì)量的保幅數(shù)據(jù)，但由于不規(guī)則的野外采集會在偏移道集中產(chǎn)生振幅假象，可以利用偏移最小化這些假象并得到真實的振幅，如果偏移不能成功處理這個問題，可采用照明道集進行振幅均衡。AVAZ反演的關鍵是道集的拉平處理，道集同相軸不平，預測的裂縫方向不準確。

從該區(qū)預測結(jié)果來看，M31井區(qū)裂縫發(fā)育。通過對M31-X3井成像測井分析以及巖心觀察，該地區(qū)1 180～1 190 m裂縫傾角以69～89°高角度裂縫為主，傾向以170～195°為主，對應裂縫走向為110°左右，預測結(jié)果也為110°左右，與實際鉆探情況吻合［14-15］。

從九下段火山巖裂縫發(fā)育情況來看，M31井區(qū)以及M35井東西兩側(cè)裂縫非常發(fā)育，與疊后裂縫預測結(jié)果具有很好的一致性，通過與已知井的對比，疊前預測結(jié)果更準確、更精細。

對于義縣組火山巖，M2塊及其西側(cè)是裂縫主要發(fā)育區(qū)，M34塊和B32井南側(cè)裂縫密度也較大，M31井區(qū)局部裂縫發(fā)育，但范圍小。義縣組裂縫發(fā)育與構(gòu)造運動和九佛堂時期巖漿活動有關，在構(gòu)造運動和后期火山活動雙重影響下，一方面建造了良好的構(gòu)造背景條件，另一方面產(chǎn)生大量的裂縫，改善了火山巖的儲集性能；該地區(qū)火山巖裂縫方向以NW向為主，而生烴中心位于工區(qū)的東南部，利于油氣的疏導，因此，M2塊及其西側(cè)是義縣組火山巖勘探的有利區(qū)。

3　結(jié)論

1）陸西凹陷發(fā)育3類特殊儲層，分別為九上段薄層砂巖儲層、九下段凝灰質(zhì)砂巖儲層和九下段以及義縣組火山巖儲層。

2）利用擬聲波波阻抗反演能夠識別和刻畫九上段薄層砂巖的分布特征；疊前彈性參數(shù)反演能夠預測九下段凝灰質(zhì)砂巖儲層的“甜點”區(qū)；利用疊后多屬性HSV融合技術(shù)宏觀預測火山巖的裂縫發(fā)育區(qū)，疊前AVAZ反演預測裂縫密度與方向，疊前與疊后預測結(jié)果具有較好的一致性，與已知鉆探結(jié)果吻合良好，且疊前預測更加精細。

3）儲層預測的基礎是地震資料品質(zhì)、鉆井、測井、分析化驗等基礎資料，成敗關鍵是技術(shù)方法的選擇，只有將二者有機地結(jié)合起來，才能真正解決實際地質(zhì)問題。

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（編輯楊會朋）

Seismic prediction of special reservoirs in Luxi Depression

GUO Yanmin，PEI Jiaxue，LAI Peng，RAN Bo，GONG Zhengchao，YIN Jinghong
（Research Institute of Exploration and Development，Liaohe Oilfield Company，PetroChina，Panjin 124010，China）

Luxi Depression is a Mesozoic Depression which has developed various types of reservoirs.In addition to conventional sandstone reservoir，drilling also reveals three special reservoirs，thin layer sandstone，tuff sandstone and volcanic rock.These three special reservoirs have become the major exploration subjects based on the favorable exploration results.However，due to the difficulties in accurately identifying and describing special reservoirs，conventional reservoir prediction technique seriously restricts exploration deployment and evaluation research in this area.Therefore，different reservoir prediction methods are established according to the features and the prediction difficulties of each reservoir，as well as hydrocarbon accumulation controlling factors. To be exactly，pseudo acoustic wave impedance inversion technique is used to identify thin layer sandstone，the Upper Member of Jiufotang Formation，and depict its spatial distribution.Pre-stack elastic parameter inversion technique is introduced to predict the rich area of tuff sandstone reservoir in the Lower Member of Jiufotang Formation.Moreover，the pre-stack and post-stack fracture prediction technique is taken to detect fracture density and azimuth of volcanic rock.The predictions coincide with the actual drilling results，which pointoutthe favorable exploration area and provide importantbasis for nextexploration deployment.

pseudo acoustic inversion；Poisson′s ratio；HSV；AVAZ；fracture prediction

中國石油天然氣集團公司重大科技專項“遼河油田原油千萬噸持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)關鍵技術(shù)研究——遼河灘海和外圍規(guī)模儲量發(fā)現(xiàn)關鍵技術(shù)及有利目標優(yōu)選研究”（2012E-3002）

TE132.1+4；P631

A

10.6056/dkyqt201604010

2015-10-01；改回日期：2016-05-12。

郭彥民，男，1970年生，高級工程師，碩士，1993年畢業(yè)于石油大學（華東）勘查地球物理專業(yè)，2002年畢業(yè)于大連理工大學計算機應用技術(shù)專業(yè)，現(xiàn)在主要從事特殊儲層預測及油氣勘探部署研究。E-mail：94478821@qq.com。

引用格式：郭彥民，裴家學，賴鵬，等.陸西凹陷特殊儲層地震預測方法探討［J］.斷塊油氣田，2016，23（4）：451-454.

GUO Yanmin，PEI Jiaxue，LAI Peng，et al.Seismic prediction of special reservoirs in Luxi Depression［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2016，23 （4）：451-454.