基于OVT域資料的低滲透砂礫巖儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)

王斌，尹路，陳永波，滕團(tuán)余，李得滋

隨著準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷斜坡區(qū)在瑪北和瑪西地區(qū)下三疊統(tǒng)百口泉組（T1b）油氣勘探的突破，針對(duì)環(huán)瑪湖凹陷斜坡區(qū)百口泉組砂礫巖儲(chǔ)集層的研究成為熱點(diǎn)[1-2]。已鉆井的資料證實(shí)，研究區(qū)內(nèi)目的層埋深大，特別是瑪東地區(qū)，埋深在4 000～5 000 m；有利的沉積相帶為扇三角洲前緣亞相，砂層縱向疊置嚴(yán)重，“甜點(diǎn)”儲(chǔ)集層厚度較小，一般為10～15 m[3]。僅利用常規(guī)地震資料進(jìn)行疊前彈性參數(shù)反演，難以區(qū)分儲(chǔ)集層和非儲(chǔ)集層。為有效識(shí)別該區(qū)地震相帶邊界和優(yōu)質(zhì)砂礫巖儲(chǔ)集層，自2013年開始，在研究區(qū)實(shí)施了高密度寬方位地震資料采集。利用面向?qū)挿轿坏卣鹂碧降母叨颂幚砑夹g(shù)，能獲取炮檢距和方位角信息的疊前地震道集[4]，而這種資料需要采用特殊的處理技術(shù)，即OVT域處理技術(shù)。

OVT（Offset vector tile）通常翻譯成“炮檢距向量片技術(shù)”，最早由Vermeer在研究采集其研究區(qū)的最小數(shù)據(jù)集表達(dá)時(shí)提出[5-6]。由于原始OVT域道集的質(zhì)量受不穩(wěn)定能量、不均衡密度和較低的信噪比影響，其質(zhì)量并不穩(wěn)定，因此，為了充分發(fā)揮高密度寬方位地震勘探技術(shù)在儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)中的效能，滿足瑪湖凹陷百口泉組油氣勘探的需求，通過對(duì)OVT域資料評(píng)價(jià)、預(yù)處理、動(dòng)態(tài)分析和優(yōu)勢(shì)道集疊加等一系列處理后，建立了一套基于OVT域道集的疊前儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)方法。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于瑪湖凹陷瑪東地區(qū)，主體位于夏鹽凸起和達(dá)巴松凸起上（圖1）。二疊紀(jì)至侏羅紀(jì)早期，瑪湖凹陷一直是盆地的沉降中心之一，沉積了巨厚的陸源碎屑巖。目的層下三疊統(tǒng)百口泉組埋藏深度為4 000～5 000 m，主要為灰綠色砂礫巖、含礫砂巖，夾灰色、綠灰色泥巖和砂質(zhì)泥巖。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置

研究區(qū)三維地震資料源于2014年部署的高密度寬方位地震資料，采用正交觀測(cè)系統(tǒng)，面元為25 m×25 m，覆蓋次數(shù)為264，橫縱比為0.79.三維地震勘探面積408 km2，研究區(qū)內(nèi)已鉆探井有9口，目的層為百口泉組。

為了提高研究區(qū)“甜點(diǎn)”儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)的精度，并充分發(fā)揮OVT域資料的優(yōu)勢(shì)，在研究區(qū)的“甜點(diǎn)”儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)中采用如圖2所示的疊前彈性參數(shù)反演流程。

圖2 研究區(qū)“甜點(diǎn)”儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)流程

2 優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層成因

研究區(qū)三疊系百口泉組沉積相類型為扇三角洲相，以扇三角洲前緣亞相為主，主要發(fā)育河口壩和水下分流河道等微相；扇三角洲前緣亞相較扇三角洲平原亞相遠(yuǎn)離物源，儲(chǔ)集層顆粒淘洗更為充分，儲(chǔ)集層物性更好，是有利的儲(chǔ)集相帶。水下分流河道砂礫巖與河口壩砂巖結(jié)構(gòu)較好，是目前百口泉組儲(chǔ)集層的主要巖石類型[7]。研究區(qū)儲(chǔ)集層的物性與其次生溶蝕孔隙的數(shù)量密切相關(guān)，而次生溶蝕孔隙的形成則主要由成巖溶蝕作用導(dǎo)致。因此，沉積相和成巖相是百口泉組優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層的2個(gè)主要控制因素[8-9]。

2.1 扇三角洲前緣亞相是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層形成的物質(zhì)基礎(chǔ)

瑪東地區(qū)百口泉組儲(chǔ)集層中，次生溶蝕孔隙類型主要為顆粒長(zhǎng)石及巖屑內(nèi)長(zhǎng)石溶孔。根據(jù)儲(chǔ)集層巖石成分統(tǒng)計(jì)，扇三角洲平原亞相中長(zhǎng)石的平均含量較低，為5.0%，而前緣亞相儲(chǔ)集層中長(zhǎng)石顆粒平均含量較高，為14.0%；扇三角洲平原亞相中雜基的平均含量為5.2%，而前緣亞相中雜基的平均含量為2.9%，因此平原亞相的雜基含量明顯高于前緣亞相。雜基含量高，易于壓實(shí)減孔，同時(shí)在中成巖階段不利于長(zhǎng)石溶蝕作用的持續(xù)發(fā)生。

壓汞資料顯示，百口泉組儲(chǔ)集層平均分選系數(shù)為1.64，平均變異系數(shù)為0.14，最大孔喉半徑為0.77 μm，孔喉體積比為1.67.總體來(lái)看，儲(chǔ)集層屬細(xì)喉—微細(xì)喉類儲(chǔ)集層。但不同相帶儲(chǔ)集層的結(jié)構(gòu)有所不同，對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)集層孔隙也存在差異。扇三角洲前緣砂礫巖儲(chǔ)集層結(jié)構(gòu)最好，對(duì)應(yīng)儲(chǔ)集層物性也最好；其次為扇三角洲前緣河口壩砂巖相；扇三角洲平原辮狀河道砂礫巖儲(chǔ)集層結(jié)構(gòu)最差，對(duì)應(yīng)物性也最差。水下分流河道砂礫巖具有較低的排驅(qū)壓力（0.71 MPa），平均毛細(xì)管半徑為0.26 μm，但孔喉分選性差，非均質(zhì)性強(qiáng)；河口壩砂巖排驅(qū)壓力相對(duì)較高（1.12 MPa），平均毛細(xì)管半徑為0.25 μm，但孔喉分選性較水下分流河道好；扇三角洲平原砂礫巖具有較高的排驅(qū)壓力（1.43 MPa），平均毛細(xì)管半徑為0.12 μm，孔喉分選性差，非均質(zhì)性強(qiáng)。從儲(chǔ)集層結(jié)構(gòu)看，前緣亞相的儲(chǔ)集層結(jié)構(gòu)明顯好于平原亞相，有利于溶蝕作用的發(fā)生。

2.2 溶蝕作用是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層的主要發(fā)育機(jī)制

在前緣亞相儲(chǔ)集層中，長(zhǎng)石的溶解是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層發(fā)育的主要控制作用。油氣的侵位與黏土成巖演化也能導(dǎo)致酸性成巖環(huán)境的形成?，敄|地區(qū)百口泉組存在2期油氣充注，分別是風(fēng)城組在早侏羅世的成熟油和早白堊世的高熟油充注，2次油氣侵位為長(zhǎng)石溶蝕提供了酸性成巖環(huán)境。此外，酸性成巖環(huán)境中長(zhǎng)石發(fā)生溶解需要滿足80～140℃的地溫條件，該溫度條件對(duì)應(yīng)的成巖階段主要為中成巖階段，這與中成巖階段長(zhǎng)石的溶蝕具有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此，瑪東斜坡區(qū)百口泉組長(zhǎng)石溶蝕主要發(fā)生在早白堊世的晚期高熟油侵位階段，這就決定了“甜點(diǎn)”儲(chǔ)集層主要發(fā)育在酸性流體的優(yōu)勢(shì)運(yùn)移通道上。

3 道集分析與處理

3.1 原始OVT域道集分析

原始OVT域道集的質(zhì)量是不穩(wěn)定的，如不穩(wěn)定的能量、不均衡的密度和較低的信噪比。對(duì)OVT域道集進(jìn)行部分疊加，可提高道集質(zhì)量及信噪比[10-11]。

通過OVT域道集動(dòng)態(tài)分析技術(shù)，可選取適當(dāng)?shù)牡兰B加參數(shù)，以改善成像質(zhì)量。此外，OVT域道集動(dòng)態(tài)分析和疊加，可在滿足地質(zhì)目標(biāo)分析精度的前提下，減小OVT域道集的數(shù)據(jù)量，提高OVT域道集地震屬性分析的效率。

道集的動(dòng)態(tài)分析，主要利用了基于各向異性介質(zhì)理論的地震道集疊加成像技術(shù)。各向異性介質(zhì)的縱波反射系數(shù)的近似公式，是入射角和測(cè)線方位角的函數(shù)[12-14]：

式中 C11，C13，C33，C44，C55——各向異性參數(shù)，無(wú)量綱；

γ=(C55-C44)/2C44；

θ——入射角，（°）；

φS——裂縫走向的方位角，（°）；

φ——測(cè)線方位角，（°）；

α——垂直入射縱波速度，m/s；

β——垂直入射橫波速度，m/s；

ρ——密度，g/cm3.

當(dāng)入射角較小時(shí)，（1）式可簡(jiǎn)化為

式中 A=(1/2)(ΔZ/Z)；

因此，在直角坐標(biāo)系中波形起伏不大的余弦曲線，在極坐標(biāo)系中會(huì)近似為橢圓。

利用基于模板的地質(zhì)目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的地震道集疊加成像技術(shù)，即根據(jù)儲(chǔ)集層特征，選擇不同的疊前道集疊加模板，增強(qiáng)“甜點(diǎn)”儲(chǔ)集層的主要特征，提高疊前地震資料的信噪比。所謂疊加模板是一種炮檢距（入射角）-方位角動(dòng)態(tài)選擇工具，同時(shí)也是一種OVT域道集的炮檢距與方位角聯(lián)合分析工具。分區(qū)疊加成像是指根據(jù)地質(zhì)條件的不同將一個(gè)工區(qū)劃分為兩個(gè)或多個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域采用不同的疊加模板。圖3就是利用動(dòng)態(tài)分析技術(shù)在研究區(qū)能夠識(shí)別“甜點(diǎn)”儲(chǔ)集層特征的優(yōu)勢(shì)道集，圖中色標(biāo)表示優(yōu)勢(shì)道集的方位角角度，即在該區(qū)域的優(yōu)勢(shì)方位角區(qū)間。從圖3中可知，在研究區(qū)的東部和西部，優(yōu)勢(shì)方位角大于120°；在北部和南部，優(yōu)勢(shì)方位角為60°～120°；而中部的優(yōu)勢(shì)方位角小于60°，因此將研究區(qū)分為5個(gè)區(qū)域，在不同區(qū)域采用不同的疊加參數(shù)，對(duì)地震道集做疊加處理。

圖3 研究區(qū)百口泉組OVT域資料優(yōu)勢(shì)方位角平面分布

3.2 OVT域疊前道集預(yù)處理

首先分析疊前共反射點(diǎn)（CRP）道集的質(zhì)量，根據(jù)資料情況進(jìn)行CRP道集的優(yōu)化處理，基于巖性預(yù)測(cè)的CRP道集優(yōu)化處理內(nèi)容包括5個(gè)方面：與炮檢距有關(guān)的吸收補(bǔ)償、動(dòng)校拉伸校正、紡錘狀反射校正、道集不平校正以及去噪和提頻處理。在基于巖性預(yù)測(cè)的CRP道集優(yōu)化處理中，重點(diǎn)是與炮檢距有關(guān)的吸收補(bǔ)償（針對(duì)保真度）和大角度道集的剩余時(shí)差校正（針對(duì)寬角度）處理，而基礎(chǔ)內(nèi)容是提高信噪比和分辨率的處理。典型的基于巖性預(yù)測(cè)的CRP道集優(yōu)化處理流程是“去噪—吸收補(bǔ)償—提頻—拉平校正”[15]。

與正演道集和原始道集對(duì)比，優(yōu)化處理后的道集質(zhì)量明顯提升，信噪比得到明顯提高，能量關(guān)系與正演道集有較好的對(duì)比性（圖4）。

圖4 過D13井正演道集(a)、原始道集(b)和處理后道集(c)對(duì)比

4 應(yīng)用效果分析

4.1 “甜點(diǎn)”儲(chǔ)集層敏感參數(shù)優(yōu)選

根據(jù)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層成因和研究區(qū)鉆井儲(chǔ)集層物性及儲(chǔ)集層結(jié)構(gòu)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，對(duì)儲(chǔ)集層進(jìn)行了分類。儲(chǔ)集層主要為扇三角洲前緣水下分流河道砂礫巖及河口壩砂巖，“甜點(diǎn)”孔隙度大于10%，一般儲(chǔ)集層孔隙度為8%～10%.非儲(chǔ)集層主要為湖相泥巖和扇三角洲平原亞相及前緣亞相的部分致密砂礫巖，孔隙度小于8%.

基于研究區(qū)儲(chǔ)集層的特殊性，通過巖石物理測(cè)試，明確了低滲透砂礫巖的巖石物理特征。研究區(qū)低滲透砂礫巖受到孔隙超壓和塑性碎屑含量的影響，與常規(guī)砂巖相比，具有低縱橫波速度、高縱橫波速度比、各向異性強(qiáng)和高動(dòng)靜態(tài)彈性模量比的特點(diǎn)，將彈性參數(shù)與孔隙度做交會(huì)圖，經(jīng)分析和優(yōu)選，縱橫波速度比與儲(chǔ)集層“甜點(diǎn)”相關(guān)性較好。因此，選定縱橫波速度比為研究區(qū)“甜點(diǎn)”儲(chǔ)集層的敏感屬性。縱橫波速度比與孔隙度具有反相關(guān)關(guān)系，即孔隙度高的樣品具有較低的縱橫波速度比?！疤瘘c(diǎn)”儲(chǔ)集層的孔隙度大于10%，縱橫波速度比小于1.78（圖5）。

圖5 研究區(qū)縱橫波速度比與孔隙度交會(huì)圖

在此基礎(chǔ)上，通過研究區(qū)內(nèi)測(cè)井曲線的交會(huì)，進(jìn)一步證實(shí)了縱橫波速度比能較好地識(shí)別儲(chǔ)集層“甜點(diǎn)”。圖6為縱橫波速度比與縱波波阻抗的巖石物理解釋模板，散點(diǎn)為已鉆井提供的資料點(diǎn)。用鉆井資料驗(yàn)證模板準(zhǔn)確與否，兩者相近說(shuō)明該巖石物理模板準(zhǔn)確可行。

圖6 研究區(qū)疊前敏感參數(shù)優(yōu)選

4.2 基于OVT域資料的疊前反演結(jié)果分析

從反演得到不同入射角下的彈性阻抗體出發(fā)，可計(jì)算出縱、橫波速度和密度等基本巖性參數(shù)。最后根據(jù)各巖性參數(shù)間的相互關(guān)系，可計(jì)算得到拉梅常數(shù)、剪切模量、泊松比等能直接反映巖性特征的參數(shù)[16]。

圖7為研究區(qū)疊前縱橫波速度比反演平面圖，圖中紅黃色為應(yīng)用圖6中巖石物理定量解釋模板解釋的“甜點(diǎn)”儲(chǔ)集層發(fā)育區(qū)。預(yù)測(cè)研究區(qū)內(nèi)“甜點(diǎn)”儲(chǔ)集層發(fā)育區(qū)面積近140 km2，從圖7可以看出，研究區(qū)西北部有望成為下一步井位部署的接替區(qū)域。針對(duì)百口泉組整體部署，多口井分步試驗(yàn)。其中D15井獲得高產(chǎn)油氣流，日產(chǎn)油32.3 m3.

圖7 研究區(qū)疊前彈性參數(shù)反演平面分布

4.3 應(yīng)用效果對(duì)比

分別利用常規(guī)三維地震資料與基于OVT域資料進(jìn)行疊前彈性參數(shù)反演，基于OVT域資料的疊前彈性參數(shù)反演的分辨率較高，能更好地識(shí)別低滲透砂礫巖中的儲(chǔ)集層“甜點(diǎn)”（圖8）。

圖8 不同資料疊前彈性參數(shù)反演的效果對(duì)比

5 結(jié)論

（1）OVT技術(shù)的出現(xiàn)為高精度疊前地震解釋提供了有效途徑，其豐富的炮檢距和方位角信息，提高了復(fù)雜巖性油氣藏的“甜點(diǎn)”儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)精度。

（2）沉積相和成巖相是瑪東地區(qū)百口泉組優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層的2個(gè)主要控制因素，扇三角洲前緣亞相是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，成巖溶蝕作用是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層的主要發(fā)育機(jī)制。

（3）利用動(dòng)態(tài)分析和部分疊加處理的OVT資料，提高了疊前儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)的精度，該技術(shù)在類似地區(qū)有很好的推廣應(yīng)用前景。

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