西湖凹陷平湖組深層巖性圈閉刻畫(huà)方法研究——以孔南地區(qū)為例

劉婷婷，蔣 涔

（中國(guó)石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，上海 200120）

西湖凹陷孔南地區(qū)位于保俶斜坡的北端（圖1），其主要勘探目的層中上始新統(tǒng)平湖組系有障壁海岸的淺水近岸沉積體系，由潮控三角洲沉積體系、瀉湖/潮道體系交互構(gòu)成受海平面升降控制的垂向演化沉積序列。因此，自西北向東南展布三角洲前緣河道，以及自東南向西南、西北高部位方向巖性尖滅的潮道砂體，進(jìn)一步被同生斷層復(fù)雜化，形成一系列縱向疊合、橫向受斷層切割連片的復(fù)合圈閉群（圖2）。該地區(qū)主要目的層在4000 m左右，埋深大，物性差，地震資料品質(zhì)低，給儲(chǔ)層識(shí)別造成困難。傳統(tǒng)地震振幅屬性和疊后反演不能有效識(shí)別砂巖[1-2]。因此，本次研究首先進(jìn)行基礎(chǔ)資料優(yōu)化，包括測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)泥巖垮塌校正、一致化處理；其次進(jìn)行巖石物理分析優(yōu)選巖性敏感參數(shù)[3-5]；最后，通過(guò)疊前同時(shí)反演[6-8]分析砂體展布范圍，刻畫(huà)巖性圈閉[9-10]。反演結(jié)果與已鉆井吻合率高，驗(yàn)證了該預(yù)測(cè)方法及流程的有效性。

圖1 西湖凹陷孔南地區(qū)區(qū)域位置圖Fig.1 Regional location map of Kongnan area in Xihu Sag

圖2 孔南地區(qū)P8砂頂構(gòu)造圖Fig.2 Structure map of P8 sand top in Kongnan area

1 測(cè)井資料評(píng)價(jià)及巖石物理分析

每種測(cè)井曲線都不可避免地要受到井眼和鉆井液等環(huán)境因素及泥巖垮塌的影響，在井眼嚴(yán)重垮塌的情形下，測(cè)井曲線出現(xiàn)了嚴(yán)重的失真，已無(wú)法用環(huán)境矯正法消除井眼的影響，測(cè)井曲線反映的已不完全是地層的真實(shí)響應(yīng)。本次研究，在分析GR、中子和密度、聲波的關(guān)系后，通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法學(xué)習(xí)未垮塌段曲線特征，校正泥巖垮塌段密度和聲波曲線（圖3）。通過(guò)聲波時(shí)差和密度交會(huì)圖（圖4、圖5）分析，可以看出校正后曲線可反映地層真實(shí)信息。

本次研究選擇kb井作為標(biāo)準(zhǔn)井，采用4 000 m以下地層作為標(biāo)準(zhǔn)層進(jìn)行一致化處理，處理后各井的彈性曲線分布概型一致（圖6）。

在測(cè)井曲線評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行目的層巖石物理分析（圖7），可以看出，該地區(qū)砂巖和泥巖的縱波阻抗疊置嚴(yán)重，疊后反演不能識(shí)別砂體，本次研究擬通過(guò)疊前同時(shí)反演和縱橫波速度比 （Vp/Vs）最小屬性值刻畫(huà)砂體展布。

2 砂層定量解釋

疊后約束稀疏脈沖反演是建立在零偏移距褶積模型基礎(chǔ)上的，疊前同時(shí)反演建立在AVO技術(shù)即描述反射系數(shù)隨入射角及地層巖性參數(shù)變化關(guān)系的Zoeppritz方程基礎(chǔ)上的。疊前同時(shí)反演技術(shù)（圖8）主要是利用不同部分偏移距疊加數(shù)據(jù)體來(lái)描述AVO效應(yīng)，同時(shí)考慮了不同部分疊加數(shù)據(jù)子波的差異性，因此獲得AVO界面上下的巖石彈性參數(shù)數(shù)據(jù)。疊前同時(shí)反演的主要關(guān)鍵點(diǎn)在于求解非線性方程中目標(biāo)函數(shù)的設(shè)立。Zoeppritz方程可以簡(jiǎn)化為R(θ)=A+Bsin2(θ)。

利用疊后波阻抗反演和彈性阻抗反演，只能得到波阻抗或彈性阻抗的信息，不能直接求取縱波速度、橫波速度和密度這3個(gè)基本的彈性參數(shù)。因此，本次研究采用疊前同時(shí)反演方法進(jìn)行砂體刻畫(huà)，疊前同時(shí)反演是基于地震反射波振幅與不同入射角反射系數(shù)有關(guān)的理論，利用多個(gè)（至少3個(gè)）不同角度的部分疊加地震數(shù)據(jù)體來(lái)同時(shí)（或同步）直接反演各種彈性參數(shù)，如縱波阻抗、橫波阻抗、密度和泊松比等，進(jìn)而預(yù)測(cè)儲(chǔ)層巖性。

通過(guò)子波標(biāo)定、建立低頻模型、提取分角度疊加地震體子波進(jìn)行確定性反演。本次儲(chǔ)層定量解釋在巖石物理分析的基礎(chǔ)上，利用縱橫波速度比進(jìn)行砂、泥巖區(qū)分，研究認(rèn)為縱橫波速度比小于1.7為砂巖，在反演得到的縱橫波速度比體 （圖9）上進(jìn)行砂巖的識(shí)別，反演結(jié)果與鉆井GR曲線吻合率較高，反演結(jié)果可靠。

圖3 測(cè)井曲線泥巖垮塌校正前后對(duì)比（左：k1井；右：kb井）Fig.3 Comparison of logging curves before and after mudstone collapse correction (left:Well k1; right:Well kb)

2.1 P8砂體分析

綜合利用地震波形反射特征和疊前同時(shí)反演的成果，對(duì)砂體進(jìn)行解釋追蹤。結(jié)合古地貌可知，P8層前緣分支河道遷移改道頻繁，河道總體沿地貌低洼帶向東南延伸，砂體在低洼處富集，往西南高部位方向巖性尖滅，西北側(cè)受斷層封堵，形成構(gòu)造巖性復(fù)合圈閉。從反映巖性的Vp/Vs反演剖面上看（圖9），P8砂體頂面特征、分布范圍比較清楚，低Vp/Vs特征能夠明顯地將砂體和泥巖區(qū)分開(kāi)，能夠較為清晰地刻畫(huà)出砂體的空間展布，再結(jié)合鉆井沉積相特征，可以描述巖相的空間分布（圖10(a)、圖10(b)、圖10(c)）。

從kb、k1以及ka的連井對(duì)比（圖10(c)）上看，作為等時(shí)對(duì)比的連井剖面上，kb井P8表現(xiàn)出清楚的進(jìn)積層序（向上變粗），且頂部砂體厚16.8 m，具分流河道特征。而下游方向（向k1、ka方向看）上，并沒(méi)有演變成沉積趨細(xì)的前緣相，反而出現(xiàn)水道特征強(qiáng)于上游kb井的變化。k1、ka的P8厚度分別為23.5 m和23.3 m，砂體底部侵蝕面清晰，GR呈鐘形特征。顯然，下游兩口鉆井的變化具有潮汐改造特征，表現(xiàn)為潮汐分流水道。

圖4 k1井聲波與密度交會(huì)圖 （左：校正前；右：校正后）Fig.4 Cross plot of acoustic wave and density in Well k1(left:before correction; right:after correction)

圖5 kb井聲波與密度交會(huì)圖 （左：校正前；右：校正后）Fig.5 The cross plot of acoustic wave and density in Well kb(left:before correction; right:after correction)

圖6 孔南井區(qū)密度曲線一致化處理前后對(duì)比Fig.6 Comparison of density curves in Kongnan well area before and after unification treatment

圖7 孔南井區(qū)平湖組巖石物理分析圖Fig.7 Petrophysical analysis of Pinghu Formation in Kongnan well area

圖8 Zoeppritz方程原理Fig.8 The principle of Zoeppritz equation

如果將鉆井所揭示的地質(zhì)特征進(jìn)一步投射到反演以及地震剖面上，可以看到自西北向東南方向的分流河道分叉跡象。圖10（a）有三角洲前緣朵葉的透鏡體特征，圖10（b）具有上游向下游砂體分叉且?jiàn)A層增多的特征。因?yàn)槌毕脑鞆?qiáng)烈，因此，砂體的平面展布上在平行物源方向上帶狀特征不明顯，相反，在東南方向上，砂體呈現(xiàn)良好的橫向連續(xù)性。井震結(jié)合可以立體地刻畫(huà)出P8所代表的潮控三角洲特征。

圖9 疊前反演連井Vp/Vs剖面圖Fig.9 Vp/Vs profile of prestack inversion with well-connected wells

圖10（a） 過(guò)k1井北東走向地震和反演剖面Fig.10（a） NE trending seismic and inversion profile across Well k1

圖10（b） P8 砂層尖滅點(diǎn)刻畫(huà)(b)Fig.10（b） P8 sand layer vanishing point characterization (b)

2.2 P6砂體分析

同理，kb井區(qū)P6砂頂對(duì)應(yīng)弱波峰，地震剖面上向西南方向可追蹤（圖11(a)）；平面上，河道砂體的帶狀特征清晰可辨（圖11（b）），砂體往西南方向高部位因?yàn)榉至骱拥劳Ｖ够顒?dòng)而尖滅，西北側(cè)斷層封擋，形成構(gòu)造-巖性氣藏。

圖10（c） P8連井沉積層序?qū)Ρ葓DFig.10（c） Comparison of sedimentary sequence of P8 in multi wells

圖11（a） 過(guò)kb井北東走向地震和反演剖面Fig.11（a） NE-trending seismic and inversion profile through Well kb

圖11（b） P6 砂層尖滅點(diǎn)刻畫(huà)Fig.11（b） Depiction of the vanishing point of the P6 sand layer

從kb、k1以及ka的連井對(duì)比（圖11（c））上看，作為等時(shí)對(duì)比的連井剖面上，kb、k1井P6均具有進(jìn)積層序的跡象（向上變粗），且頂部砂體厚分別為16.5 m和11.9 m，呈鐘型GR特征，具分流河道特征。而下游方向（向ka方向看）上，ka迅速演變成沉積更細(xì)的前緣相，河道成因的砂體沒(méi)有出現(xiàn)。

相較于P8砂體，P6沒(méi)有出現(xiàn)強(qiáng)烈的潮汐改造特征。如果將鉆井所揭示的地質(zhì)特征進(jìn)一步投射到反演以及地震剖面上，可以看到自北向南方向的寬闊的分流河道跡象。圖11（a）中井區(qū)位置就有三角洲前緣朵葉的透鏡體特征，井震結(jié)合可以立體地刻畫(huà)出P6 所代表的三角洲特征。

圖11（c） P6連井沉積層序?qū)Ρ葓DFig.11（c） Comparison of sedimentary sequence of P6 in multi wells

3 結(jié)論

（1）在基礎(chǔ)資料質(zhì)控和巖石物理分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)疊前反演Vp/Vs屬性和波形特征，識(shí)別砂體橫向展布特征，預(yù)測(cè)結(jié)果與鉆井對(duì)比吻合度較高，這樣的砂體識(shí)別技術(shù)可以提高勘探成功概率。

（2）借助鉆井資料精細(xì)分析，能提高地震資料地質(zhì)解釋的可信度。因此，涉及到砂體分布特征的單井層序沉積相研究是必不可少的基礎(chǔ)工作。

（3）由于地震道集資料品質(zhì)對(duì)精細(xì)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)影響較大，建議開(kāi)展處理-解釋一體化工作以提升資料品質(zhì)。在薄層識(shí)別方面，可結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)反演等方法進(jìn)行砂體刻畫(huà)。