基于疊前道集的致密砂巖儲(chǔ)層含氣性預(yù)測(cè)方法

曹紹賀

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

AVO作為一種含氣砂巖的異常地球物理現(xiàn)象，最早是由Ostrander在20世紀(jì)80年代初發(fā)現(xiàn)，在實(shí)際應(yīng)用中利用共中心點(diǎn)資料，研究實(shí)際縱波反射振幅隨炮檢距的變化規(guī)律，并根據(jù)在一定的地質(zhì)條件下含氣砂巖的反射振幅隨炮檢距增加而增加這一特征直接尋找氣田[1]。隨著地震勘探技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，AVO技術(shù)已成為當(dāng)前含氣性檢測(cè)的主要技術(shù)，在油氣儲(chǔ)層預(yù)測(cè)和解釋中發(fā)揮了重要的作用。

近幾十年來，AVO技術(shù)在含氣性檢測(cè)方面發(fā)揮了重要作用，但也存在很多問題，由于AVO技術(shù)的精度很大程度上依賴于地震資料的品質(zhì)，要求地震數(shù)據(jù)保幅且具有較高的信噪比。然而實(shí)際地震資料常存在一些異常因素導(dǎo)致AVO解釋出現(xiàn)陷阱。本文從疊前CRP道集的優(yōu)化處理出發(fā)，盡量消除非地質(zhì)因素引起的振幅異常。另外，橫波資料在疊前反演中起著至關(guān)重要的作用，而在實(shí)際生產(chǎn)中，橫波資料較少，本文采用巖石物理建模法求取橫波，得到可靠的橫波數(shù)據(jù)，為彈性參數(shù)反演提供了較好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1 方法原理

1.1 巖石物理分析方法

疊前地震屬性分析的目的是識(shí)別巖性和烴類，而巖石物理是連接地震數(shù)據(jù)與儲(chǔ)層參數(shù)的橋梁，因此需要對(duì)反映巖石物理學(xué)特征的相關(guān)彈性參數(shù)進(jìn)行深刻的理解和認(rèn)識(shí)。

λ是流體的體積模量，剪切模量μ常被稱為剛性模量。在地震資料的儲(chǔ)層描述及流體預(yù)測(cè)過程中，常用λρ（孔隙流體指示因子）和μρ（巖性指示因子）來描述巖性及孔隙流體的性質(zhì)。對(duì)于那些在地震剖面上不易識(shí)別的巖性和流體，利用λρ-μρ交匯分析法比較有效[2]。

基于疊前地震資料進(jìn)行儲(chǔ)層及流體預(yù)測(cè)的角度考慮，巖石物理分析工作主要分為三個(gè)步驟：（1）對(duì)測(cè)井曲線進(jìn)行環(huán)境校正及標(biāo)準(zhǔn)化處理，消除測(cè)井過程中井眼擴(kuò)徑以及不同年代測(cè)井造成的數(shù)據(jù)誤差等因素，得到比較真實(shí)可靠的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)；（2）開展巖石物理建模工作進(jìn)行橫波估算，為流體替代、正演模擬及彈性參數(shù)反演打下數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；（3）巖石物理可行性分析，通過直方圖和交會(huì)圖等手段明確儲(chǔ)層與非儲(chǔ)層的彈性參數(shù)差異，篩選出對(duì)巖性和流體敏感的彈性參數(shù)。根據(jù)巖石物理分析的結(jié)果確定研究區(qū)應(yīng)用疊前地震反演技術(shù)的可行性、敏感參數(shù)及識(shí)別方法。

1.2 疊前彈性參數(shù)反演

疊前彈性參數(shù)反演綜合利用疊前地震資料、測(cè)井資料和構(gòu)造、地質(zhì)認(rèn)識(shí)等，通過反演算法得到縱、橫波速度、密度等數(shù)據(jù)體，進(jìn)而可根據(jù)彈性波反射理論，得到需要的彈性參數(shù)，如泊松比，拉梅常數(shù)，剪切模量，流體因子等，從而為儲(chǔ)層的巖性、物性及流體描述提供更多的敏感參數(shù)，提高對(duì)儲(chǔ)層描述的精度[3]。

疊前彈性參數(shù)反演的具體步驟為：（1）從疊前道集中提取特定入射角資料，得到不同角度道集的疊加數(shù)據(jù)體；（2）通過精細(xì)的時(shí)深標(biāo)定得到每個(gè)角度道集對(duì)應(yīng)的子波；（3）利用縱橫波速度和密度測(cè)井資料結(jié)合構(gòu)造解釋成果建立精細(xì)的地層格架，作為疊前反演的約束背景；（4）通過使用Aki&Richards方程，利用約束稀疏脈沖反演算法進(jìn)行多個(gè)角道集同時(shí)反演，得到縱波阻抗、橫波阻抗、縱橫波速度比及密度等數(shù)據(jù)體，利用巖石物理關(guān)系式可以計(jì)算得到泊松比、λρ、μρ等彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體；（5）對(duì)疊前同時(shí)反演的數(shù)據(jù)體進(jìn)行解釋。綜合巖石物理分析結(jié)果對(duì)反演結(jié)果進(jìn)行解釋，有效區(qū)分巖性、物性和含氣、含水等不同流體的儲(chǔ)層。并利用三維可視化技術(shù)對(duì)流體的平面及空間分布進(jìn)行預(yù)測(cè)[4]。

疊前彈性參數(shù)同時(shí)反演實(shí)際上是一種基于地震道的反演方法，其反演結(jié)果更能反應(yīng)地震數(shù)據(jù)本身的空間變化特征，加上測(cè)井資料與地質(zhì)資料的共同約束，可確保反演結(jié)果的穩(wěn)定性，反演得到的多參數(shù)信息大大提高了儲(chǔ)層描述和流體識(shí)別的精度[5]。

2 實(shí)際應(yīng)用

杭錦旗十里加汗區(qū)帶錦72井區(qū)屬于沖積平原辮狀河沉積相，下石盒子組盒1段儲(chǔ)層為低孔低滲的致密砂巖儲(chǔ)層，從生產(chǎn)數(shù)據(jù)來看，該區(qū)產(chǎn)能測(cè)試差異較大，氣水關(guān)系較復(fù)雜。研究區(qū)自然伽馬能較好的區(qū)分砂泥巖，而縱波阻抗部分疊置，砂巖含氣后縱波阻抗降低。從測(cè)井解釋結(jié)果來看，好的氣層聲波時(shí)差較高，分布在 240 μs/m～265 μs/m，差氣層、氣水層與圍巖巖石物理差異較小，因此疊后儲(chǔ)層預(yù)測(cè)多解性較強(qiáng)。為了進(jìn)一步提高儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的精度，在研究區(qū)應(yīng)用基于疊前地震資料的儲(chǔ)層及含氣性預(yù)測(cè)方法，取得了較好的效果。

2.1 巖石物理可行性分析

通過巖石物理建模預(yù)測(cè)橫波，在建立巖石體積模型的基礎(chǔ)上，利用Xu-White巖石物理模型預(yù)測(cè)橫波。在得到橫波速度的基礎(chǔ)上，通過交會(huì)圖分析（見圖1）明確研究區(qū)敏感彈性參數(shù)，其中色標(biāo)代表含氣飽和度，暖色為高值（含氣飽和度>35%）。從圖1中可以看出，研究區(qū)縱波阻抗很難區(qū)分巖性及儲(chǔ)層的含氣性，而縱橫波速度比對(duì)巖性區(qū)分較好，但對(duì)含氣性不敏感，Vp/Vs（縱橫波速度比）值小于1.62代表砂巖；λρ（拉梅系數(shù)*密度）能較好的區(qū)分好氣層，λρ值小于2×107代表氣層。

2.2 地震資料優(yōu)化處理

本文列舉的杭錦旗區(qū)塊錦72井區(qū)經(jīng)過疊前時(shí)間偏移處理后輸出的CRP道集中除了有效反射和隨機(jī)噪聲外，仍然存在多次波，另外遠(yuǎn)偏移距同相軸存在未拉平的現(xiàn)象，針對(duì)以上資料特點(diǎn)，本文對(duì)CRP道集進(jìn)行了隨機(jī)噪聲衰減、多次波去除及道集拉平的優(yōu)化處理，最后通過超道集疊加進(jìn)一步提高資料信噪比。對(duì)比處理前、后CRP道集的AVO特征（見圖2），可以看出優(yōu)化處理后道集信噪比得到提高，AVO特征更加明顯，更有利于疊前AVO屬性分析及彈性參數(shù)反演。

2.3 疊前彈性參數(shù)反演

AVO屬性體能夠?qū)?chǔ)層進(jìn)行定性含氣性預(yù)測(cè)，它反映的是界面特征，而彈性參數(shù)反演能夠較好的刻畫儲(chǔ)層的內(nèi)部特征，通過疊前同時(shí)反演得到縱橫波速度比、密度等彈性參數(shù)體，從而實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層的定量預(yù)測(cè)。本文在道集優(yōu)化的基礎(chǔ)上，對(duì)研究區(qū)CRP道集進(jìn)行角度道集的轉(zhuǎn)換，通過精細(xì)層位標(biāo)定提取每個(gè)部分疊加體的角度子波，利用測(cè)井資料建立低頻模型進(jìn)行約束，通過約束稀疏脈沖算法進(jìn)行同步反演，得到縱波阻抗、橫波阻抗、縱橫波速度比、密度等數(shù)據(jù)體。

研究區(qū)過A-B井的連井剖面（見圖3），其中A井鉆遇盒1段砂體35 m，氣層12 m，測(cè)試無阻流量9×104m3/d；B井鉆遇盒1段砂體25 m，氣層0.5 m。綜合前述巖石物理分析結(jié)果對(duì)反演剖面進(jìn)行解釋，上剖面為縱橫波速度比，暖色值小于1.62，代表砂巖發(fā)育，A井和B井盒1段砂體都表現(xiàn)為低值。下剖面為λρ反演剖面，暖色值小于2×103，代表氣層發(fā)育，圖中A井鉆遇高產(chǎn)氣層，λρ為低值，而B井氣層較差，λρ為高值。結(jié)合鉆井分析可以看出，縱橫波速度比能較好的區(qū)分砂泥巖，而λρ更能反映儲(chǔ)層的含氣性。結(jié)合巖石物理分析結(jié)果提取彈性參數(shù)反演平面圖（見圖4），暖色為λρ<2×103，從平面上可以看出 λρ低值反映的氣層發(fā)育的有利區(qū)位于研究區(qū)中部及東部，氣層橫向變化快，非均質(zhì)性強(qiáng)，與鉆井結(jié)果和地質(zhì)認(rèn)識(shí)相符。

3 結(jié)論

圖2 錦72井區(qū)CRP道集優(yōu)化處理效果對(duì)比

圖3 研究區(qū)疊前彈性參數(shù)反演剖面圖

（1）高品質(zhì)的疊前地震數(shù)據(jù)是進(jìn)行儲(chǔ)層及流體預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)，在疊前道集優(yōu)化處理過程中應(yīng)注意既要提高數(shù)據(jù)的信噪比又要保證振幅的相對(duì)關(guān)系不改變，這樣可以減少反演結(jié)果描述儲(chǔ)層的多解性。

（2）巖石物理分析是進(jìn)行儲(chǔ)層及流體預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)和依據(jù)，通過大量巖石物理分析明確研究區(qū)儲(chǔ)層及含氣性敏感參數(shù)，分析認(rèn)為研究區(qū)縱橫波速度比能較好的區(qū)分砂泥巖，而拉梅系數(shù)*密度（λρ）對(duì)氣層發(fā)育更敏感。

（3）在典型巖石物理模型正演和道集處理的基礎(chǔ)上，應(yīng)用AVO屬性分析結(jié)合疊前彈性參數(shù)反演能夠有效識(shí)別研究區(qū)低阻抗含氣砂巖，從而提高利用地震資料識(shí)別巖性及流體的能力。

圖4 研究區(qū)彈性參數(shù)反演平面圖（λρ）