東方A氣田海底扇非均質(zhì)性儲(chǔ)層精細(xì)刻畫研究

覃利娟 晁彩霞 李 雷 王 玉 漆 智 周 偉

(中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司， 廣東 湛江 524057)

鶯歌海盆地東方A區(qū)高溫高壓氣藏屬于淺海背景海底扇沉積，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)。開(kāi)發(fā)前期氣井資料少，地震資料品質(zhì)有限，儲(chǔ)層研究精度不夠。鄰區(qū)相同層位相似氣藏的先期試驗(yàn)開(kāi)發(fā)中，也逐步發(fā)現(xiàn)了海底扇儲(chǔ)層砂體分布復(fù)雜、氣水模式矛盾等問(wèn)題。為有效規(guī)避地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，提高開(kāi)發(fā)井鉆井成功率，有必要對(duì)氣藏含氣砂體進(jìn)行地震精細(xì)解釋、地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)，精細(xì)刻畫單砂體分布、砂體邊界及砂體連通性。

1 地質(zhì)背景

東方A氣田位于南海北部大陸架西區(qū)的鶯歌海盆地內(nèi)，處于鶯歌海盆地中央泥底辟背斜構(gòu)造帶的西翼。為單斜巖性構(gòu)造，向東超覆在背斜構(gòu)造上，地層傾角2°～4°。區(qū)內(nèi)無(wú)斷層發(fā)育，總面積超過(guò)100 km2。目的層為新近系中新統(tǒng)黃流組一段，其中主要包含H1Ⅰa、H1Ⅱb2套含氣砂體，氣層厚度6～60 m，儲(chǔ)層物性好，為中孔中滲儲(chǔ)層。該氣藏為高溫高壓巖性氣藏，原始地層壓力大于50 MPa，地層溫度大于150 ℃。黃流組沉積時(shí)期構(gòu)造活動(dòng)較弱，鶯歌海盆地屬于淺海背景陸架內(nèi)盆地，發(fā)育不規(guī)則洼地和鏈狀洼地。研究區(qū)為水退期藍(lán)江物源三角洲沉積物在鶯西斜坡的坡折帶滑塌至盆地底部形成的海底扇沉積。由于受古地形、沉積期次、物源供給、水動(dòng)力等因素的影響，研究區(qū)內(nèi)不同位置沉積砂體厚薄不一，儲(chǔ)層砂體的大小、分布及相互間的疊置樣式、連通關(guān)系復(fù)雜，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)。

2 砂體刻畫技術(shù)

配合東方A氣田整體開(kāi)發(fā)方案的實(shí)施，在氣田范圍內(nèi)針對(duì)目的層采集了高密度地震資料。新采集的高密度資料顯示，地震主頻在31.5 Hz左右，有效頻帶8～55 Hz，分辨率約為26 m。相對(duì)于老資料而言，頻帶寬度增大，保幅性好，低頻成分增強(qiáng)，砂體橫向邊界更加清晰，為開(kāi)展砂體刻畫奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.1 相位轉(zhuǎn)換

在零相位地震數(shù)據(jù)中，地層界面對(duì)應(yīng)于波峰或波谷，地層的巖性與地震相位之間不存在確定性對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過(guò)-90°相位轉(zhuǎn)換可使地層界面對(duì)應(yīng)于零相位，地震道能更好地模擬測(cè)井波阻抗，地震相位具有了地層意義[1-4]。-90°相位轉(zhuǎn)換針對(duì)目標(biāo)將其原始子波轉(zhuǎn)換為90°反對(duì)稱子波，將地震反射波主瓣提到薄層中心，建立地震同相軸與薄層砂體之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系[5-6]。根據(jù)相位轉(zhuǎn)換原理，當(dāng)砂巖厚度在λ4、λ2左右時(shí)，90°相位子波合成地震記錄上砂巖層與波谷對(duì)應(yīng)(見(jiàn)圖1)。因此，當(dāng)砂巖厚度與λ4、λ2接近時(shí)，砂巖整體與波峰或波谷對(duì)應(yīng)，砂巖頂?shù)孜挥诘卣鹆阆辔唬绑w解釋更加直觀。

圖1 相位轉(zhuǎn)換技術(shù)原理

東方A區(qū)地震主頻為31.5～35.0 Hz，地震分辨率為22～30 m。黃流組一段H1Ⅰa砂體內(nèi)部單砂體平均厚度在23 m左右，接近原始地震數(shù)據(jù)體的λ4。運(yùn)用Geoscope軟件進(jìn)行多井初始相位角分析，發(fā)現(xiàn)平均初始相位角為-1.4°。據(jù)此，對(duì)原始地震數(shù)據(jù)體進(jìn)行-88.6°相位轉(zhuǎn)換。相位轉(zhuǎn)換以后，同相軸的連續(xù)性、振幅、內(nèi)部結(jié)構(gòu)均會(huì)發(fā)生一定的變化。

2.2 分頻解釋

不同頻率的地震信號(hào)對(duì)各種尺度地質(zhì)體的敏感度不同。因此，在刻畫特定地質(zhì)體厚度變化和描述地質(zhì)體橫向不連續(xù)性時(shí)，可在頻率域內(nèi)對(duì)每個(gè)頻率所對(duì)應(yīng)的振幅進(jìn)行分析，排除時(shí)間域內(nèi)不同頻率成分的相互干擾，最大限度地突出薄層響應(yīng)，使薄層成像清晰[5-7]。這樣，不僅可以提高縱向分辨率，而且可以突出地層的橫向變化和邊界點(diǎn)，有利于對(duì)儲(chǔ)層的識(shí)別和追蹤。東方A氣田黃流組一段，主頻約35 Hz，頻寬15～65 Hz。在其頻寬范圍內(nèi)，每隔10 Hz提取一個(gè)數(shù)據(jù)體。對(duì)比低、高頻地震剖面，可以看出，由于H1Ⅱb砂體較厚，隨著頻率的增加，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)得到細(xì)化，原來(lái)是一個(gè)同相軸，現(xiàn)在變成了2個(gè)或多個(gè)同相軸。

3 儲(chǔ)層砂體精細(xì)刻畫

3.1 單砂體刻畫

黃流組淺海海底扇沉積發(fā)育侵蝕水道、水道、水道側(cè)緣、朵體等微相，不同期次水道、朵體砂體相互疊置或者獨(dú)立。鑒于東方A區(qū)井點(diǎn)相對(duì)稀疏，充分利用高密度三維地震偏移剖面橫向分辨率較高的特點(diǎn)，運(yùn)用相位轉(zhuǎn)換、分頻解釋等技術(shù)，對(duì)原始地震數(shù)據(jù)體進(jìn)行處理。參考地震屬性，在相位剖面、偏移剖面、波阻抗剖面上，進(jìn)行單砂體邊界解釋；結(jié)合正演技術(shù)和地震反演方法，對(duì)單砂體的疊置連通關(guān)系進(jìn)行分析。

H1Ⅰa砂體主要為非限定性朵體沉積，局部發(fā)育侵蝕水道，平面分布范圍廣，但砂巖厚度整體較薄(侵蝕水道部位的砂體厚度相對(duì)較大)，且受后期水道侵蝕切割和朵體側(cè)向遷移的影響，砂體平面分隔性強(qiáng)。在-90°相位轉(zhuǎn)換剖面上，H1Ⅰa砂體對(duì)應(yīng)波谷(紅軸)，泥巖對(duì)應(yīng)波峰(黑軸)，砂體頂?shù)状蟾艑?duì)應(yīng)振幅過(guò)零點(diǎn)處。本次研究，在相位轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上進(jìn)行單砂體解釋。砂體邊界的解釋原則為削蝕尖滅、同相軸轉(zhuǎn)彎、同相軸錯(cuò)斷、相位消失、振幅能量變化等。借助相位轉(zhuǎn)換剖面、相對(duì)聲波阻抗剖面、均方根振幅剖面，依據(jù)砂體尖滅或疊置原則，對(duì)單砂體邊界進(jìn)行精細(xì)刻畫(見(jiàn)圖2)，共識(shí)別了13個(gè)單砂體。

H1Ⅱb砂體以多期復(fù)合水道沉積為主，隔夾層發(fā)育，地震剖面為多軸顯示，振幅變化較大。在高頻剖面上內(nèi)部特征得到細(xì)化，A-6井、A-3井證實(shí)內(nèi)部發(fā)育一套穩(wěn)定的泥巖隔夾層。根據(jù)儲(chǔ)層內(nèi)部隔夾層展布及沉積期次，結(jié)合分頻剖面泥巖隔層分布，將開(kāi)發(fā)區(qū)域的H1Ⅱb砂體在縱向上分割成H1Ⅱb上、H1Ⅱb下2套砂體(見(jiàn)圖3)。這樣分割，有助于進(jìn)行砂體內(nèi)部精細(xì)刻畫。

3.2 砂體連通性分析

研究區(qū)的井距大、井點(diǎn)資料較少，而海底扇沉積體系非均質(zhì)性很強(qiáng)，砂巖密度等地質(zhì)統(tǒng)計(jì)方法不能反映各井砂體橫向連通性。因此，在充分利用地震資料的井間信息基礎(chǔ)上，主要通過(guò)地震精細(xì)解釋、正演模擬、反演驗(yàn)證進(jìn)行砂體疊置關(guān)系和連通性分析。

正演模擬方面，按砂體整體連通、斷開(kāi)、氣水界面、砂體疊置、泥巖夾層等5種情況設(shè)計(jì)正演模型(見(jiàn)圖4)，根據(jù)砂體厚度選擇合適的厚度區(qū)間范圍。結(jié)果顯示，砂體疊置解釋方案和泥巖夾層方案具有最大可能性，由此推測(cè)此處砂體極可能連通。

圖2 H1Ⅰa的單砂體邊界解釋圖

圖3 H1Ⅱb砂體精細(xì)解釋地震剖面圖

利用高密度地震資料的寬頻處理結(jié)果，進(jìn)行寬頻地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演。相對(duì)于常規(guī)反演，寬頻反演的優(yōu)勢(shì)明顯，地震資料分辨率更高，低頻模型建立更容易，反演精度更高[8-9]，而地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演是將疊前同時(shí)反演技術(shù)和隨機(jī)模擬技術(shù)相結(jié)合的全新隨機(jī)反演算法。寬頻地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演能集成地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演與寬頻反演的高分辨率優(yōu)勢(shì)，尤其是在薄儲(chǔ)層及薄夾層上的預(yù)測(cè)精度更高[10]，有助于對(duì)砂體展布及接觸關(guān)系的精細(xì)刻畫。對(duì)比寬頻地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演與常規(guī)確定性反演、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演及寬頻反演的結(jié)果(見(jiàn)圖5)，可以看出，地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演與寬頻反演分辨率更高，其反演結(jié)果都能較好描述儲(chǔ)層展布，而寬頻地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演結(jié)果，剖面砂體邊界更加清晰，分辨率最高。反演結(jié)果顯示，砂體為疊置連通關(guān)系。

圖4 氣田砂體接觸關(guān)系正演模型

圖5 儲(chǔ)層預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)比

4 結(jié) 論

(1) 根據(jù)黃流組一段H1Ⅰa、H1Ⅱb含氣砂體內(nèi)部的單砂體平均厚度，考慮高密度三維地震資料的分辨率，對(duì)砂體內(nèi)部進(jìn)行精細(xì)刻畫，-90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)適合應(yīng)用于H1Ⅰa氣組，地震分頻解釋技術(shù)適合應(yīng)用于H1Ⅱb氣組。

(2) 砂體精細(xì)刻畫后，H1Ⅰa砂體平面可識(shí)別出13個(gè)單砂體；正演模擬和反演驗(yàn)證結(jié)果顯示，部分單砂體呈疊置連通關(guān)系。H1Ⅱb砂體縱向上，可解釋成上下2套砂體，中間隔夾層發(fā)育。

(3) 根據(jù)砂體精細(xì)化解釋結(jié)果，東方A氣田整體開(kāi)發(fā)方案部署的開(kāi)發(fā)井，有9口井存在儲(chǔ)層發(fā)育不連續(xù)的風(fēng)險(xiǎn)，有3口定向井存在見(jiàn)水的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在實(shí)踐中優(yōu)化了井位，將其調(diào)整至儲(chǔ)層發(fā)育穩(wěn)定區(qū)域；同時(shí)優(yōu)化了井型，將定向井變?yōu)樗骄?。通過(guò)優(yōu)化井位和井型，有效降低了開(kāi)發(fā)井儲(chǔ)層不連續(xù)和見(jiàn)水的風(fēng)險(xiǎn)，提升了鉆井成功率。