油藏地球物理技術(shù)在東海C 區(qū)塊開發(fā)中的應(yīng)用

孫 莉，劉 舒，雷 蕾

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

油藏地球物理技術(shù)源于20 世紀(jì)70 年代末，隨著油氣田開發(fā)與開采的需要而興起[1-3]。孟爾盛、Pennington 等認(rèn)為油藏地球物理包括“開發(fā)”和“開采”地球物理[4]，目前陸上油藏地球物理技術(shù)通過大力發(fā)展資料采集特色技術(shù)，如高精度三維地震技術(shù)、井筒地震技術(shù)、多波多分量地震技術(shù)和四維地震技術(shù)，使得地球物理技術(shù)在提高儲(chǔ)量動(dòng)用和采收率方面發(fā)揮了積極的作用[5-9]。本文研究的東海C 區(qū)塊主要是利用常規(guī)地震資料，根據(jù)開發(fā)不同時(shí)期的井資料和開發(fā)目標(biāo)不同，通過地震資料目標(biāo)處理、地震正反演技術(shù)、疊后與疊前地震屬性和含氣性預(yù)測等技術(shù)方法的優(yōu)選和組合，形成開發(fā)初期以“儲(chǔ)層預(yù)測和含油氣評價(jià)為目標(biāo)”的油藏評價(jià)技術(shù)和開發(fā)中期以“儲(chǔ)層非均質(zhì)解剖和剩余油氣分布研究為目標(biāo)”的儲(chǔ)層表征技術(shù)，挖潛區(qū)塊潛力，提高整體開發(fā)效果。

C 區(qū)塊為三維地震覆蓋區(qū)，總體為一背斜構(gòu)造，主力含油氣層系為Ht 層，為開發(fā)動(dòng)用的主力層系，開發(fā)效果好壞直接影響區(qū)塊的經(jīng)濟(jì)性，已有的4 口開發(fā)井初期生產(chǎn)情況較好，但部分井出水較快，采出程度低，開采效果不理想。提高Ht 層的采收率以及尋找新的開發(fā)層位是改善區(qū)塊整體開發(fā)效果的關(guān)鍵。利用研究區(qū)有限的鉆井資料，在井震特征精細(xì)分析的基礎(chǔ)上，以地質(zhì)模式為指導(dǎo)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)為約束，通過巖石物理分析、地震正演、疊后疊前地震屬性以及油藏精細(xì)描述等方法，以拓寬開發(fā)層系和提高Ht 層采收率為目的的油藏地球物理技術(shù)，既實(shí)現(xiàn)了C 區(qū)塊淺層新層系Y 層探明新儲(chǔ)量以及有效開發(fā)動(dòng)用，也明確了主力層系Ht 剩余油分布和挖潛方向，有效改善了C區(qū)塊的開發(fā)效果。

1 油氣藏潛力評價(jià)技術(shù)

C 區(qū)塊Y 層系的油氣藏評價(jià)技術(shù)是針對無井評價(jià)區(qū)塊，通過借鑒鄰區(qū)資料，在成藏模式的指導(dǎo)下，采用流體替換、含氣性預(yù)測等油藏地球物理技術(shù)開展?jié)摿υu價(jià)，采用的地球物理技術(shù)本文將其歸屬于開發(fā)地球物理技術(shù)。C 區(qū)塊Y 層整體上為一背斜構(gòu)造，受兩條東西向斷層分割為北中南三塊（圖1），已鉆3 口探井主要位于北塊和南塊，3 口井揭示Y 層儲(chǔ)層發(fā)育，有油跡油斑顯示，但測試僅見少量油析出，未獲工業(yè)油氣流。但常規(guī)地震剖面上多處具有強(qiáng)反射特征（亮點(diǎn)），尤其是中塊多個(gè)層位出現(xiàn)強(qiáng)反射特征，且范圍與構(gòu)造具有一定的關(guān)系，但無井鉆探，強(qiáng)反射的形成原因不清。從成藏條件分析，中塊為兩條斷層夾持的背斜，構(gòu)造形態(tài)好，Y 層圈閉形成時(shí)期早于排烴期，多期斷層及砂體可形成較好的油氣輸導(dǎo)體系，中塊具有較好的成藏條件。因此，需重點(diǎn)對強(qiáng)反射的形成機(jī)制及與含氣性的關(guān)系進(jìn)行研究，為后續(xù)開發(fā)評價(jià)部署提供依據(jù)。

圖1 C 區(qū)塊Y 層頂面深度構(gòu)造圖及過井地震地質(zhì)解釋剖面Fig.1 Depth structure of Y top surface in Block C and cross-well seismic interpretation section

1.1 AVO 分析技術(shù)

地震亮點(diǎn)直接油氣檢測技術(shù)始于20 世紀(jì)70 年代[10-11]，在油氣勘探中取得了一定的應(yīng)用效果，也認(rèn)識到真假亮點(diǎn)的存在，亮點(diǎn)強(qiáng)反射形成的原因不僅與地層含氣性有關(guān)，也與特殊巖性有關(guān)。近年通過不少學(xué)者的不斷研究和完善，利用反射系數(shù)隨入射角變化識別亮點(diǎn)型含氣砂巖的直接油氣檢測技術(shù)，不僅減少了真假亮點(diǎn)的不確定性，提高其烴類檢測能力，也使得該技術(shù)在勘探開發(fā)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。研究區(qū)鉆井資料少，利用AVO 分析技術(shù)研究強(qiáng)振幅形成原因及地質(zhì)屬性，有效指導(dǎo)了區(qū)塊的潛力評價(jià)。

1.1.1 AVO 基本理論

AVO 分析是基于疊前道集的振幅分析技術(shù)，理論基礎(chǔ)是非垂直入射理論，界面反射系數(shù)與入射角和界面上、下巖石物理性質(zhì)有關(guān)，計(jì)算公式主要是采用Zoeppritz 方程和其簡化公式，其中Shuey 的簡化近似式最為常用[12]，假設(shè)條件是入射角小于30°時(shí)，入射角與反射系數(shù)的關(guān)系為：

式中：R(θ)為反射系數(shù)；P為垂直入射時(shí)P波反射系數(shù)（AVO 截距），其大小與上下地層的縱波阻抗差異相關(guān)；G為反射系數(shù)變化率（AVO 斜率），反映上下層泊松比的變化；θ為入射角和透射角的平均值，不同入射角的反射系數(shù)與sin2θ具有線性關(guān)系。P和G兩個(gè)屬性能夠反映振幅隨炮檢距的變化特征，目前主要按照Castagna 等[13]的4 類AVO 特征，根據(jù)P、G特征進(jìn)行巖石物性和含氣性的分析，其中埋深淺、物性好一般為Ⅲ類，主要為低阻抗含氣砂巖，零偏移距振幅（P）很強(qiáng)，呈負(fù)極性，隨偏移距增大，振幅絕對值呈增強(qiáng)趨勢(G增大)。

1.1.2 AVO 正演技術(shù)

AVO 正演是利用地震傳播理論，采用正演模型分析不同巖性和油氣反射系數(shù)隨入射角的變化特征，研究其AVO 特征和地震響應(yīng)特征形成機(jī)制，通過建立不同巖性和流體的AVO 檢測標(biāo)志和地震響應(yīng)特征，實(shí)現(xiàn)地震直接識別巖性和油氣，是一種定性的油藏描述方法。具體的做法是根據(jù)C 區(qū)塊Y 層的地質(zhì)特征，分析縱、橫波速度、密度等參數(shù)，建立不同地質(zhì)條件的地質(zhì)模型，研究水層和油氣層反射系數(shù)隨入射角變化的AVO 特征和地震響應(yīng)特征，分析油氣的AVO特征以及與地震強(qiáng)反射的關(guān)系，進(jìn)而定性識別油氣。

C 區(qū)塊Y 層埋藏深度淺（1 850～1 900 m），已鉆井的巖心分析和測井解釋顯示，Y 層的儲(chǔ)層發(fā)育（砂層厚度在70 m 左右）、砂地比高（＞50%），物性好（孔隙度20% 左右），其巖石物理特征為低縱、橫波速、低密度，較圍巖為低阻抗和低泊松比的特征，強(qiáng)振幅范圍幅度在20 m 左右。綜合儲(chǔ)層厚度、物性、流體等地質(zhì)特征，建立初始正演模型（圖2），選用雷克正子波進(jìn)行正演模擬，砂頂為波谷反射，均具有III 類 AVO 特征。零炮檢距振幅能量隨著含水飽和度降低而增強(qiáng)，不同含水飽和度的振幅能量隨著入射角的增加均增加；隨含水飽和度降低，振幅能量增加幅度略有增加。這與Y 層埋藏淺、砂巖壓實(shí)作用弱、固結(jié)程度低等地質(zhì)條件相符合，含氣層的疊加剖面呈現(xiàn)強(qiáng)反射亮點(diǎn)主要是含氣后縱波速度和密度降低導(dǎo)致的。

圖2 C 區(qū)塊Y 層不同流體AVO 正演Fig.2 AVO forward modeling of different fluids in Layer Y of Block C

1.1.3 AVO 屬性分析

AVO 屬性分析主要是利用P、G和它們的組合剖面開展巖性和流體檢測，其中P*G剖面稱為烴類指示剖面，主要是油氣的存在時(shí)可表現(xiàn)為III 類AVO 的異常特征，提高異常的辨識度，因此，P*G剖面常用于III 類 AVO 地層的油氣檢測，C 區(qū)塊Y 層的地質(zhì)條件和AVO 特征可選用此屬性。

AVO 屬性分析采用疊前道集數(shù)據(jù)，道集質(zhì)量影響AVO 屬性分析的效果。通過精細(xì)速度分析、綜合動(dòng)校正拉平、疊前去噪等針對性優(yōu)化處理，改善道集數(shù)據(jù)的質(zhì)量。利用道集優(yōu)化數(shù)據(jù)，得到P*G剖面數(shù)據(jù)，提取Y 層的P*G平面屬性（圖3）。P*G平面屬性異常分布與背斜構(gòu)造高部位自圈范圍疊合性好，符合成藏規(guī)律，可作為開發(fā)評價(jià)潛力目標(biāo)。

圖3 道集優(yōu)化處理前后數(shù)據(jù)對比Fig.3 Comparison of gather before and after acquisition optimization

圖4 疊前P*G 屬性平面圖及過井剖面圖Fig.4 Pre-stack P*G attribute map and cross-well section

1.2 開發(fā)部署及效果分析

從含氣性預(yù)測和構(gòu)造關(guān)系分析，Y 層含油氣高度低，通過其它層位的開發(fā)井兼顧評價(jià)證實(shí)Y 層為一低幅底水底油氣藏。由于Y 層儲(chǔ)層物性好，滲流能力強(qiáng)，底水底油對氣藏的開發(fā)影響較大，其開發(fā)動(dòng)用原則是盡可能延長無水采氣期，延緩底水底油錐進(jìn)速度，設(shè)計(jì)在氣藏高部位距底水18 m 以上部署一口水平井，且采用定向射孔完井方式實(shí)現(xiàn)避水，實(shí)施后開發(fā)動(dòng)用Y 層氣藏，開采時(shí)生產(chǎn)壓差控制在1 MPa 以下，已無水生產(chǎn)近5 年，取得了預(yù)期的評價(jià)和開發(fā)效果。

2 油氣藏精細(xì)表征技術(shù)

隨著油氣田的開發(fā)，將地球物理技術(shù)和生產(chǎn)動(dòng)態(tài)結(jié)合，開展油氣藏精細(xì)表征，以挖掘剩余油和提高油氣采收率為目標(biāo)，其地球物理技術(shù)本文歸屬為開采地球物理技術(shù)，主要是井震動(dòng)結(jié)合精細(xì)分析儲(chǔ)層內(nèi)部特征，表征儲(chǔ)層的非均質(zhì)性，為油氣藏調(diào)整挖潛提供支撐。C 區(qū)塊Ht 層為開發(fā)主力層，開發(fā)井實(shí)施后，增加了7 口井鉆遇油氣層和4 口生產(chǎn)井（3 口水平井1口定向井），4 口開發(fā)井的生產(chǎn)差異較大，且油藏的采出程度較低，亟需研究砂體連通狀況和剩余油氣的分布狀況，制定調(diào)整措施以提高油藏采收率。由于海上C 區(qū)塊開發(fā)井相對陸上井網(wǎng)稀，且分布不均，井震動(dòng)結(jié)合是油藏描述的關(guān)鍵，通過井震特征、地震屬性和地震相特征的解剖等研究砂體展布特征，建立三維地質(zhì)模型進(jìn)行儲(chǔ)層精細(xì)表征，結(jié)合數(shù)值模擬，預(yù)測剩余油分布。

2.1 井震動(dòng)特征分析

井震動(dòng)特征分析是將地質(zhì)、動(dòng)態(tài)和地震信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，賦予地震同相軸地質(zhì)意義，是利用地震信息進(jìn)行油藏表征的基礎(chǔ)。Ht 層為淺水三角洲沉積，Ht 整體表現(xiàn)為水位逐漸上升的正旋回特征，從下往上劃分為HtC、HtB、HtA 三個(gè)小層（圖5），主要開發(fā)動(dòng)用層位為HtB，從連井剖面可以看出，砂體縱向上厚度變小，橫向上井間變化較大，儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)。從開發(fā)井的生產(chǎn)特征而言，2 口井生產(chǎn)見水早，生產(chǎn)效果差，另2 口井生產(chǎn)效果較好，通過井震標(biāo)定、剖析不同井地震特征以及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)信息，研究發(fā)現(xiàn)井上巖電-生產(chǎn)-地震具有較好的相關(guān)關(guān)系，如K3h 井剖面上振幅由波谷向波峰變化與井上巖性由砂巖向泥巖變化的特征相對應(yīng)（圖6），說明地震特征能夠反映地層巖性的變化；K3h 井與T1 井之間的地震反射同相軸存在明顯變化，為多期砂體側(cè)向疊置砂體，兩口井存在連通性弱的可能，因此，導(dǎo)致K3h 產(chǎn)水慢的原因一是井末端巖性變差水體弱，二是多期砂體可能呈弱連通。

圖5 C 區(qū)塊Ht 層頂面構(gòu)造圖及連井小層對比圖Fig.5 Top structure of Ht layer in Block C and slim layer correlation

圖6 K3h 井地震剖面特征與井上巖性變化關(guān)系圖（剖面位置見圖5(a)）D-D′）Fig.6 Relation between seismic profile characteristics and lithology of Well K3h (profile location on Fig.5 (a) D-D′).

2.2 儲(chǔ)層空間變化分析

剩余油氣的分布受控于儲(chǔ)層空間展布的特征，地震沉積學(xué)[14-19]通過地層切片技術(shù)研究層段內(nèi)沉積體系縱向演化，較好地應(yīng)用于勘探開發(fā)目的層垂向變化分析和解剖中。Ht 層為淺水三角洲沉積，研究表明其地層發(fā)育模式主要為比例式，單小層地層厚度比例在橫向上一致，基于地震沉積學(xué)理論，在等時(shí)界面的約束下，利用地層切片技術(shù)可較好反映Ht 層儲(chǔ)層空間變化。從過井剖面可以看到同相軸橫向變化（圖7），波谷反射在時(shí)間上有時(shí)差，反映多期砂體擺動(dòng)疊置的特征，從不同地層切片的平面屬性，也可以看到砂體縱向上的變化特征（圖8），砂體自東向西遷移，符合自下而上水進(jìn)砂退的沉積規(guī)律。

圖7 過井剖面地震響應(yīng)特征（剖面位置見圖5(a) E-E′）Fig.7 Seismic response characteristics of cross-well section(profile location on Fig.5 (a) E-E′)

圖8 Htb 層不同沉積時(shí)期地層切片屬性圖Fig.8 Stratigraphic slice attribute plan of different sedimentary periods of Layer Htb

2.3 儲(chǔ)層地震屬性預(yù)測

地震數(shù)據(jù)包含大量的地層地質(zhì)信息，地震屬性是利用地震數(shù)據(jù)，經(jīng)過各種數(shù)學(xué)變換得到與地震波幾何形態(tài)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)特征相關(guān)的波形、時(shí)間、振幅、頻率等屬性數(shù)據(jù)，反映構(gòu)造、地層、巖性、物性、含氣性等多種地質(zhì)信息，廣泛應(yīng)用于油氣勘探開發(fā)，主要對儲(chǔ)層和含油氣藏進(jìn)行預(yù)測和監(jiān)測。具體的做法是根據(jù)需要研究的問題提取振幅、頻率、波形等屬性，建立井與地震屬性的相關(guān)關(guān)系，優(yōu)選相關(guān)性好的屬性進(jìn)行預(yù)測和研究。

C 區(qū)塊各小層的砂體厚度以及層間的隔夾層是影響油氣藏油水分布的關(guān)鍵。統(tǒng)計(jì)C 區(qū)塊Ht 層泥巖厚度、砂巖厚度，并分析其與地震屬性的關(guān)系，顯示砂體厚度與最小振幅屬性具有較好的相關(guān)關(guān)系（圖9），泥巖厚度與峰谷比有一定的相關(guān)關(guān)系，因此，可利用振幅屬性和峰谷比屬性推算砂層和泥巖隔夾層的厚度（圖10）。

圖9 砂巖和泥巖隔夾層厚度與地震屬性關(guān)系圖Fig.9 Relationship between the thickness of sandstone, mudstone interlayer and seismic attributes

圖10 HtB 層地震最小屬性和砂巖厚度圖Fig.10 Minimum seismic attributes map and sandstone thickness map of layer HtB.

2.4 油藏表征及應(yīng)用

三維地質(zhì)建模是目前表征地下的儲(chǔ)層和油氣藏特征的核心技術(shù)，也為油藏?cái)?shù)值模擬開展剩余油分布研究提供地質(zhì)基礎(chǔ)，通過井-震-動(dòng)-模相結(jié)合，進(jìn)行油藏表征，指導(dǎo)油氣開發(fā)調(diào)整措施的部署。

海上C 區(qū)塊井相對較少且分布不均，地震資料在三維地質(zhì)建模中起著重要的作用，利用地震解釋的斷層和層位，建立構(gòu)造模型（圖11(a)），以反映砂、泥巖的地震屬性（圖11(b)）約束建立巖相模型（圖11(c)），進(jìn)而分巖相進(jìn)行孔滲模型的建立，得到儲(chǔ)層三維地質(zhì)模型。通過油藏?cái)?shù)值模擬，擬合開發(fā)井的生產(chǎn)情況，不斷優(yōu)化完善模型，使得地質(zhì)模型對油藏的準(zhǔn)確合理表征，進(jìn)而提出提高采收率的措施方案，指出Htb 油藏動(dòng)用程度低且無井控制區(qū)是后續(xù)調(diào)整部署的方向。

圖11 Ht 層三維構(gòu)造模型、地震屬性及巖相模型Fig.11 3D structural model, seismic attributes, and lithofacies model of layer Ht

3 結(jié)論

（1）地震資料品質(zhì)、井震響應(yīng)關(guān)系分析及地震屬性優(yōu)選是應(yīng)用油藏地球物理技術(shù)解決地質(zhì)問題的基礎(chǔ)，也是進(jìn)行油藏評價(jià)和描述的關(guān)鍵。

（2）開發(fā)評價(jià)期，基于圈閉特征、含氣性等油藏地球物理技術(shù)是進(jìn)行圈閉有效性評價(jià)的關(guān)鍵，可指導(dǎo)開發(fā)評價(jià)部署和開發(fā)政策的制定。

（3）地質(zhì)模式指導(dǎo)和生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)融合的開采地球物理技術(shù)，是提高海上非均質(zhì)儲(chǔ)層解剖精度的有效手段。