AVO技術(shù)在杭錦旗錦58井區(qū)致密碎屑巖儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

曹紹賀，陳敘安

(中國(guó)石化華北油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，河南鄭州 450006)

AVO技術(shù)在杭錦旗錦58井區(qū)致密碎屑巖儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

曹紹賀，陳敘安

(中國(guó)石化華北油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，河南鄭州 450006)

杭錦旗錦58井區(qū)主要目的層屬于低孔、低滲致密碎屑巖儲(chǔ)層，氣層分布不均勻，且縱波阻抗疊置，常規(guī)的疊后儲(chǔ)層及含氣性預(yù)測(cè)方法難以有效滿足勘探開(kāi)發(fā)需求。在測(cè)井及地質(zhì)資料綜合分析的基礎(chǔ)上，充分利用疊前CRP道集中的偏移距信息，通過(guò)對(duì)典型單井進(jìn)行AVO特征分析，優(yōu)選氣層發(fā)育的敏感AVO屬性，從而定性刻畫(huà)氣層發(fā)育的有利區(qū)；同時(shí)開(kāi)展橫波預(yù)測(cè)及多參數(shù)巖石物理分析，通過(guò)疊前彈性參數(shù)反演實(shí)現(xiàn)定量預(yù)測(cè)儲(chǔ)層含氣性。結(jié)合已鉆井分析驗(yàn)證，AVO技術(shù)在該區(qū)取得了良好的應(yīng)用效果，有效降低了疊后預(yù)測(cè)方法的多解性，進(jìn)一步提高了含氣性預(yù)測(cè)的精度。

杭錦旗錦58井區(qū)；疊前道集；AVO屬性分析；疊前反演；含氣性預(yù)測(cè)

1 概述

杭錦旗錦58井區(qū)下石盒子組為沖積扇平原辮狀河沉積特征，主要目的層盒1段砂體普遍發(fā)育，砂巖平均孔隙度10%，平均滲透率0.87×10-3μm2；盒3段砂體較薄且橫向變化較快，砂巖平均孔隙度7.7%，平均滲透率0.39×10-3μm2，屬于低孔隙度、特低滲透率致密碎屑巖儲(chǔ)層。

由于研究區(qū)儲(chǔ)層橫向變化大，氣層非均質(zhì)性強(qiáng)且縱波阻抗疊置，因此常規(guī)的疊后儲(chǔ)層及含氣性預(yù)測(cè)方法多解性較強(qiáng)，難以有效刻畫(huà)有利儲(chǔ)層的空間展布特征。主要目的層盒1段砂巖較厚，儲(chǔ)層相對(duì)發(fā)育，研究重點(diǎn)在于尋找氣層發(fā)育的相對(duì)富集區(qū)。盒3段砂體較薄，儲(chǔ)層橫向變化快，非均質(zhì)性強(qiáng)，因此儲(chǔ)層及含氣性預(yù)測(cè)成為主要難題。根據(jù)目前的研究認(rèn)識(shí)，解決問(wèn)題的關(guān)鍵是如何在相對(duì)致密的砂巖中尋找相對(duì)高孔滲的儲(chǔ)層(即有效儲(chǔ)層)。

常規(guī)的疊后儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法損失了跟偏移距有關(guān)的信息，降低了解決縱波阻抗疊置的致密低滲儲(chǔ)層預(yù)測(cè)問(wèn)題的能力，導(dǎo)致儲(chǔ)層預(yù)測(cè)結(jié)果不確定性較強(qiáng)。針對(duì)不同的儲(chǔ)層特征，本文充分利用疊前CRP道集信息，總結(jié)有效儲(chǔ)層的AVO響應(yīng)特征，進(jìn)而明確了主要目的層的敏感AVO屬性，同時(shí)結(jié)合疊前彈性參數(shù)反演實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)層含氣性的定量預(yù)測(cè)，最終成功刻畫(huà)了有效儲(chǔ)層的空間展布特征，為進(jìn)一步提高鉆井成功率打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 基本理論

AVO分析是在疊前道集上分析振幅隨偏移距變化的規(guī)律，以此來(lái)判斷巖性和檢測(cè)油氣的一種方法。它充分利用了疊前的各種信息，部分避免了縱波阻抗疊置儲(chǔ)層的巖性解釋陷阱。在測(cè)井巖石物理分析確定儲(chǔ)層敏感參數(shù)的前提下，利用疊前AVO屬性分析和疊前同步反演技術(shù)提取儲(chǔ)層的彈性參數(shù)，有利于綜合判別儲(chǔ)層的物性和含氣性，進(jìn)而提高儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度和鉆井成功率[1-2]。

AVO技術(shù)的理論基礎(chǔ)主要在于兩個(gè)方面：Zoeppritz方程和不同巖性條件下巖性參數(shù)的異常變化。AVO分析的基礎(chǔ)是反射透射理論，精確的Zoeppritz方程表述了平面波反射系數(shù)與入射角的關(guān)系，全面考慮了平面縱波和橫波入射在水平界面兩側(cè)產(chǎn)生的縱橫波反射和透射能量之間的關(guān)系，但它過(guò)于復(fù)雜，很難直接分析介質(zhì)參數(shù)對(duì)振幅系數(shù)的影響。AVO近似公式是進(jìn)行屬性分析、疊前彈性參數(shù)反演、巖性預(yù)測(cè)和烴類(lèi)檢測(cè)的基礎(chǔ)。本文采用的是Aki&Richards近似表達(dá)式[3-5]：

RPP=A+Bsin2θ+Ctan2θsin2θ

上述公式強(qiáng)調(diào)的是巖性參數(shù)變化量Δρ/ρ、ΔVp/Vp、ΔVs/Vs常用于定性巖性分析，其中A為截距屬性，它是真正的零偏移距剖面，反映垂直入射反射振幅隨反射系數(shù)的變化；B為梯度屬性，它是振幅隨偏移距的變化率，反映地層含油氣性的橫向變化[6]。

疊前彈性參數(shù)反演主要是利用縱橫波在不同巖石骨架成分和含不同流體成分的巖石中的不同響應(yīng)特征及規(guī)律來(lái)區(qū)分儲(chǔ)層與非儲(chǔ)層。通常含氣砂巖的縱波速度會(huì)明顯降低，而橫波速度幾乎不變或略有上升，這樣就導(dǎo)致了含氣砂巖有較低的縱橫波速度比。

根據(jù)地震波反射和透射理論，振幅系數(shù)隨入射角變化與分界面兩側(cè)介質(zhì)的地震參數(shù)有關(guān)，不同的巖性參數(shù)組合，振幅系數(shù)隨入射角變化的特征不同，這種變化本身隱含了巖性參數(shù)及流體的信息，利用這種關(guān)系可以直接反演巖石的密度、縱波速度和橫波速度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)層含氣性的定量預(yù)測(cè)[7-10]。

3 應(yīng)用效果分析

AVO分析的基礎(chǔ)是建立在采樣數(shù)據(jù)的振幅與反射系數(shù)成正比關(guān)系的基礎(chǔ)之上，任何與炮檢距有關(guān)的錯(cuò)誤振幅信息都會(huì)引起巖性分析、反演和解釋上的多解性，為了保證振幅關(guān)系不受畸變，就必須消除其他因素對(duì)振幅的影響，恢復(fù)和保持采樣數(shù)據(jù)的原始振幅值的相對(duì)關(guān)系，使其相對(duì)變化僅與反射系數(shù)單一因素有關(guān)。

圖1為錦58井區(qū)原始CRP道集，從圖中可以看出，原始道集數(shù)據(jù)信噪比較低，主要目的層反射波形雜亂，相位一致性較差，并存在局部動(dòng)校不足現(xiàn)象，這些噪音和干擾勢(shì)必影響目的層AVO特征分析，因此需要針對(duì)疊前道集進(jìn)行一系列解釋性處理工作。處理原則：既要提高數(shù)據(jù)的信噪比，又要保持振幅的相對(duì)關(guān)系[11-12]。本文針對(duì)原始CRP道集進(jìn)行了帶通濾波、保邊濾波等保幅去噪處理，最后通過(guò)超道集疊加進(jìn)一步壓制噪聲。圖2 為處理后的道集，從圖中可以看出CRP道集信噪比得到一定的提高，振幅相對(duì)關(guān)系更加明確，AVO特征更明顯，更有利于下一步的巖性分析及含氣性預(yù)測(cè)。

圖1 錦58井區(qū)原始疊前CRP道集

圖2 錦58井區(qū)處理后疊前CRP道集

AVO屬性分析首先從單井出發(fā)，通過(guò)總結(jié)已知井的AVO響應(yīng)特征，進(jìn)一步明確氣層發(fā)育的敏感屬性。圖3為錦58井區(qū)盒1段典型單井AVO特征分析，從圖中可以看出，盒1段砂巖含氣后表現(xiàn)為較強(qiáng)的AVO負(fù)梯度響應(yīng)特征，且含氣性越好，相應(yīng)的反射振幅值(截距)也越大，結(jié)合實(shí)鉆井分析認(rèn)為盒1段AVO截距×梯度屬性能較好地揭示儲(chǔ)層的含氣性。圖4為錦58井區(qū)盒3段典型單井AVO特征分析，由于盒3段砂體較薄，AVO特征主要表現(xiàn)為明顯的負(fù)梯度響應(yīng)特征，且含氣性越好，AVO負(fù)梯度值越大。

通過(guò)單井AVO特征分析明確了氣層發(fā)育的敏感屬性，利用AVO近似公式對(duì)CRP道集提取AVO屬性體，并分別對(duì)盒1及盒3段有效儲(chǔ)層進(jìn)行了平面刻畫(huà)。圖5為錦58井區(qū)盒1段截距×梯度屬性平面圖，從圖中可以看出，截距×梯度正值越大，含氣性越好，與單井AVO分析結(jié)果一致，暖色區(qū)域較好地反映了研究區(qū)盒1段含氣富集區(qū)，與地質(zhì)認(rèn)識(shí)相符。經(jīng)驗(yàn)證，該屬性與鉆井符合率達(dá)82%。圖6為錦58井區(qū)盒3段AVO負(fù)梯度屬性平面分布圖，從圖中可以看出，盒3段窄河道特征比較明顯，呈交錯(cuò)分布的形態(tài)，AVO負(fù)梯度屬性較好地刻畫(huà)了儲(chǔ)層的含氣有利區(qū)，通過(guò)驗(yàn)證，鉆井符合率為81%。綜上所述，疊前AVO屬性對(duì)研究區(qū)致密低滲儲(chǔ)層的含氣性有較好的預(yù)測(cè)性，平面展布揭示了盒1及盒3段含氣富集區(qū)，為下一步勘探開(kāi)發(fā)及井位部署提供了可靠的依據(jù)[13]。

圖3 錦58井區(qū)盒1段典型井AVO特征分析

圖4 錦58井區(qū)盒3段典型井AVO特征分析

圖5 錦58井區(qū)盒1段AVO截距×梯度屬性

圖6 錦58井區(qū)盒1段AVO負(fù)梯度屬性

AVO屬性分析充分利用了地震資料的疊前信息，實(shí)現(xiàn)了含氣性的定性預(yù)測(cè)，但是不能很好地利用測(cè)井信息，為進(jìn)一步提高含氣性預(yù)測(cè)的精度，實(shí)現(xiàn)有效儲(chǔ)層的定量化預(yù)測(cè)。本文開(kāi)展了疊前彈性參數(shù)反演研究工作，通過(guò)反演可以同時(shí)得到縱波速度、橫波速度、密度、泊松比等諸多巖石物性參數(shù)，進(jìn)而提高利用反演技術(shù)進(jìn)行儲(chǔ)層和含氣性預(yù)測(cè)的能力。

橫波速度是巖石物理分析的重要參數(shù)，在疊前反演中更是必不可少的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。但在實(shí)際生產(chǎn)中，往往缺乏橫波速度信息，而實(shí)測(cè)橫波數(shù)據(jù)受各種因素影響，在某些層段不準(zhǔn)確，需要校正，因此橫波資料估算意義較大[14]。本文采用優(yōu)化的Xu-White公式來(lái)估算橫波，實(shí)踐證明估算橫波與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相關(guān)性較高，預(yù)測(cè)效果較好。通過(guò)自然伽馬與縱橫波速度比及縱波阻抗與泊松比交會(huì)圖表明，縱橫波速度比及泊松比對(duì)氣層具有較好的區(qū)分性。分析認(rèn)為氣層的縱橫波速度比小于1.63，泊松比小于0.18，巖石物理分析為下一步疊前彈性參數(shù)反演及有效儲(chǔ)層解釋提供了基礎(chǔ)和依據(jù)。

在巖石物理分析明確氣層敏感參數(shù)及門(mén)檻值的基礎(chǔ)上，對(duì)主要目的層進(jìn)行了CRP道集的部分疊加，根據(jù)偏移距分為四個(gè)疊加數(shù)據(jù)體，部分疊加的地震資料在相位方面有較好的一致性，主要目的層AVO特征清晰，保證了地震數(shù)據(jù)的信息量及反演信噪比的需求。通過(guò)對(duì)主要目的層進(jìn)行精細(xì)的層位標(biāo)定并分別提取不同偏移距的子波，對(duì)不同的疊加數(shù)據(jù)體采用相應(yīng)的子波來(lái)進(jìn)行反演，可避免子波隨偏移距的變化而造成的誤差。反演過(guò)程中采用井控速度場(chǎng)進(jìn)行角道集轉(zhuǎn)換，通過(guò)疊前同步反演得到縱橫波速度比、密度、泊松比、剪切模量等數(shù)據(jù)體，再對(duì)多種彈性參數(shù)綜合分析，最終判別儲(chǔ)層物性和含氣性。

圖7為過(guò)研究區(qū)典型單井的疊前縱橫波速度比反演剖面，可以看出，縱橫波速度比小于1.63的區(qū)域較好地揭示了儲(chǔ)層的含氣性，與實(shí)鉆效果一致，從剖面中可以看出井間橫向預(yù)測(cè)能力較強(qiáng)。結(jié)合巖石物理分析結(jié)果，分別對(duì)盒1段與盒3段儲(chǔ)層含氣性展布特征進(jìn)行了平面刻畫(huà)，從圖8中可以看出，錦58井區(qū)盒1段含氣有利區(qū)呈近南北向分布，且含氣性最好的區(qū)域集中在中北部，通過(guò)對(duì)研究區(qū)完鉆井進(jìn)行驗(yàn)證，縱橫波速度比反演與實(shí)鉆井符合率為84%。圖9為盒3段縱橫波速度比反演平面圖，可以看出錦58井區(qū)盒3段含氣有利區(qū)呈窄條帶分布趨勢(shì)，總體為近北西南東向展布，與AVO負(fù)梯度屬性有較好的一致性，經(jīng)驗(yàn)證，鉆井符合率為82%。通過(guò)疊前彈性參數(shù)反演，進(jìn)一步提高了研究區(qū)主要目的層的含氣性預(yù)測(cè)精度，較好地解決了致密碎屑巖儲(chǔ)層的含氣性預(yù)測(cè)難題，為勘探開(kāi)發(fā)井位部署及有利區(qū)優(yōu)選提供了有力的技術(shù)支撐。

圖7 錦58井區(qū)縱橫波速度比反演剖面

圖8 錦58井區(qū)盒1段縱橫波速度比反演平面

圖9 錦58井區(qū)盒3段縱橫波速度比反演平面

4 結(jié)論

通過(guò)研究及實(shí)踐證明，AVO屬性分析結(jié)合疊前彈性參數(shù)反演技術(shù)能較好地解決了杭錦旗錦58井區(qū)致密、低滲且縱波阻抗疊置的碎屑巖儲(chǔ)層含氣性預(yù)測(cè)難題。疊前儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)一步提高了研究區(qū)巖性識(shí)別及含氣性預(yù)測(cè)的精度，為勘探開(kāi)發(fā)選區(qū)評(píng)價(jià)及提高鉆井成功率提供了有力的技術(shù)支撐。 (1)通過(guò)單井AVO特征分析，優(yōu)選敏感AVO屬性，研究認(rèn)為盒1段AVO截距×梯度屬性及盒3段AVO負(fù)梯度屬性能較好地預(yù)測(cè)儲(chǔ)層含氣富集區(qū)。

(2)疊前彈性參數(shù)反演實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)層含氣性的定量預(yù)測(cè)，通過(guò)疊前反演同時(shí)得到縱橫波速度比、泊松比及密度等數(shù)據(jù)體，結(jié)合巖石物理分析及實(shí)鉆效果分析，縱橫波速度比能較好地揭示錦58井區(qū)盒1及盒3段氣層的分布規(guī)律。

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編輯：趙川喜

1673-8217(2017)02-0053-05

2016-09-26

曹紹賀，碩士，1984年生，2009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(zhuān)業(yè)，主要從事三維地震資料解釋、儲(chǔ)層及含氣性預(yù)測(cè)研究工作。

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)“鄂爾多斯盆地北緣低豐度致密低滲氣藏開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目(2016ZX05048-002)。

P631.445

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