地震资料气水识别方法及其应用

吴大奎 张本全 戴勇 程绪彬 朱心万欧阳诚 徐明华 郑淑芬 唐龙逊

1.川庆钻探工程公司地质勘探开发研究院 2.西南石油大学

地震资料气水识别方法及其应用

吴大奎1张本全1戴勇1程绪彬1朱心万1欧阳诚1徐明华1郑淑芬1唐龙逊2

1.川庆钻探工程公司地质勘探开发研究院 2.西南石油大学

有效预测储层中流体的性质对油气勘探具有十分重要的意义。2008年之前研究了基于地震纵波勘探资料的泊松比气水预测方法，初步应用取得了一定效果，之后进一步完善了预测方法，又开展了广泛的应用研究，先后对川渝地区、苏里格地区多个构造的不同砂岩储层，以及川渝地区和国外的多个碳酸盐岩储层进行了预测，取得的认识和成果主要有：①储层测井泊松比在不同储层中具有稳定规律，对不同类型的储层具有一致性的判识模式，即含气储层泊松比低、含水储层泊松比较高，致密层或非储层泊松比更高；②所形成的预测方法能有效地识别气、气水及同含气水，预测结果符合率均较高，且分布规律与地质认识基本一致。以四川盆地为主的5个典型实例应用结果表明，该方法具有推广应用价值。

泊松比 地震资料 天然气 水 识别 方法 应用 四川盆地

1 气水识别原理简介

地下介质（包括岩层和流体）具有不同泊松比值，国内外学者在20世纪70年代对泊松比与岩性、流体的关系进行了大量研究。汉密尔顿、格里哥里等得到了泊松比与岩石孔隙中流体性质关系的最有价值的结果有：①未固结的浅层盐水饱和沉积岩往往具有很高的泊松比（大于0.4），这实际上与泥页岩相近；②泊松比往往随孔隙度的减小及沉积物的固结而减小；③高孔隙度的盐水饱和砂岩往往具有较高泊松比（0.3～0.4），这是砂岩含水饱和的情况；④气饱和高孔隙砂岩往往具有低泊松比，可能低到0.1。这说明含气层泊松比很低，含水层泊松比明显增高，致密层更高。更多的研究成果还表明［1－3］：泥页岩层泊松比高于砂岩层，碳酸盐岩地层与砂泥岩层相似。碳酸盐岩和砂泥岩地层中，含气与含水的泊松比均有一个分界线，砂岩地层差异更明显，石灰岩地层差异略小，但都能分辨出气水。可以用示意图（图1）说明储层泊松比的普遍规律。

图1 不同储层泊松比分布示意图

2 气水识别模式

基于研究和实际应用成果，可建立储层气水识别的基本模式，现以砂泥岩地层为例（图2）。

图2表明，泊松比最低对应气；泊松比次低对应气水；泊松比中等对应水；泊松比中高对应砂岩致密层；泊松比很高对应泥岩层。模式中泊松比值的大小具有相对性，即在不同储层中，其值的分布范围及划分界限可能有所不同。碳酸盐岩地层（石灰岩及白云岩为主）具有相似的模式，只是岩性和泊松比值大小有区别。

图2 砂泥岩地层气水识别模式图

3 泊松比测井资料与储层关系

图3为四川盆地wd8井测井综合解释图。该图直观展示出泊松比曲线与岩性、流体具有明显的对应关系，且与前人研究结论完全一致。

图4为国内外某些地区储层泊松比测井资料与流体对应关系统计图。从图中可见，尽管地区不同，储层类型不同，但气水关系始终具有一致特点，即低泊松比对应含气，中泊松比对应同含气水，中高泊松比对应含水，高泊松比对应岩层。与前人研究成果都是一致的，只是具体储层情况有分布范围的差别。这也说明泊松比这些特点是由储层及流体的物理性质决定的，这种明确的关系确保了应用泊松比进行流体识别的可靠性。

图3 wd8井储层段综合解释与泊松比关系图

4 应用实例研究

图4 不同地区泊松比与流体对应关系统计图

以下针对不同储层类型、不同地区列举5个典型实例，从地震资料气水预测分布规律和钻井结果进行对比研究。研究方法步骤为：①根据地震资料情况确定研究范围；②将研究范围内所有阵列声波测井曲线转换为泊松比曲线；③对可靠的泊松比曲线统计储层及非储层泊松比分布情况，并建立气水识别模式；④测井、地震联合泊松比反演并生成泊松比反演数据；⑤目的层泊松比数据统计并进行预测分析。

4.1 s5构造盒8段砂岩储层气水预测

目的层为砂岩储层，与泥岩交互，砂岩单层厚度介于3～15m，非均质性强。图5中白虚线为等高线，构造总体呈东高西低趋势，中部有2个低幅向斜。钻遇气水与构造高低没有对应关系。勘探开发中期多口井产水。后应用泊松比预测结果进行验证，产水井基本上位于预测的较高泊松比区域。图中暖色调部分为含气区，蓝色区域为含水区。后期井位部署以该图为依据，确定的井位避开预测含水区域，取得了较好效果。预测的总体规律与钻井结果基本一致，单井符合率达到75%。

图5 s5构造盒8段砂岩储层气水分布预测图

4.2 guangan构造须四段砂岩储层气水预测

图6 guangan构造须四段砂岩储层气水分布预测图

储层为上三叠统须家河组四段砂岩。图6中等高线东南部为高部位，向西北部变低，从图可见，产水井、气井与构造没有明确对应关系，即高、低部位都可能含水、含气。图中红色和黄色区域为预测的含气区，绿色为过渡区（即同含气水区），蓝色为含水区或非储层（干井）区，共3个区。预测图展示出，5口产水井都位于含水或处于与同含气水区的边界；5口纯气井有3口位于预测的含气部位，2口处于气水区，基本吻合；5口同含气水井有3口处于边界，另外2口处于含水、干井区，也基本吻合。总体而言，预测的气水分布情况与钻遇气水情况较好对应，印证了该构造气水分布的无规律性。

4.3 xc构造三叠系砂岩储层气水预测

图7为该砂岩储层气水分布预测图。白色虚线为构造等高线，为由西南向东北倾没的鼻状构造。其预测的储层（含水、气）分布总体上呈北东—南西向的三角洲分布（黄点线范围内），与该区实际沉积相一致。含气分布与构造分布有一定对应关系，即在构造轴部三角洲分布区以产气为主，而在南部即构造翼部区主要产水。这些特点反映出，含气、水分布与构造位置和砂岩分布均有关系。

图7 xc构造三叠系砂岩储层气水分布预测图

4.4 jls构造珍珠冲组砾岩储层气水预测

图8为预测的含气分布预测图，蓝色虚线为通过气水预测解释的一组三角洲砂体暨含气性分布情况，符合该构造沉积相特点，其中红色、黄色为预测的含气部分，白色点线带文字框为箭头所指位置的钻井含气情况，一般产气量大于1×104m3／d的井基本上都位于预测的含气区，小于1×104m3／d的井一般位于预测的含气可能性差的部位或边界上。其中6口高产井（产气量大于5×104m3／d，绿框所示）有5口位于预测的最有利含气部位（泊松比最低）。此外，含气分布与构造有一定的关系，即在构造顶部（白色虚线为构造等高线，中部为高点）为高产气部位，但又不完全对应，在构造东南翼还大片含气，由两个三角洲叠置而成，反映与砂体分布有关。

图8 jls构造珍珠冲组储层含气分布预测图

含水分布预测图也表明：预测的含水分布与构造关系明显，在主体构造翼部，含水呈有规律的带状分布，与构造等高线基本一致。近期开始产水的3口井靠近该区上倾方向，应为下部地层水上窜的表征，另1口产水井虽位于该带状区域下倾方向，但也很靠近该区。可见预测的气水分布情况规律性强，具有边底水特点，且与钻井含水情况基本吻合。

4.5 lg构造二叠系生物礁储层气水预测

图9为lg构造二叠系生物礁储层气水分布预测图。该图展示，构造中部北东南西向有一明显分界线，西南（左下半部）为台地相沉积区，西北部为海槽，中间为台缘。预测台地为含水及差储层区，中间为台缘部位，为预测的含气带，东北部为海槽，预测出大片含气区。该构造储层段钻探大量井位，前期在台缘部位取得较好效果，高产井较多（黄色、绿色文字框所示），但后来钻遇大量气水井或水井（绿色或蓝色文字框所示），尤其在台地部位部署的井位基本上为干井或水井（白色或蓝色文字框所示），获气井很少。气水预测结果与实钻结果基本吻合。预测还表明，该区海槽部位还有大片含气区，但该区仅有lg10井钻达目的层，且不产气，虽然该井预测与实钻吻合，但没有更多的井来证实，且该区储层情况还存在认识上的争议，要靠将来的实钻进一步验证。

5 结束语

两年来，已在国内外不同地区10余个构造近22 000km2三维地震和超过13 000km二维地震资料应用所研究的方法，均展示了泊松比气水识别的有效性，主要表现在：预测的气水分布规律与地质认识基本一致，单井符合率较高，均超过75%，有的超过90%。

图9 lg构造生物礁储层气水分布预测图

这些应用也进一步证明，泊松比是储层及流体的一种物理本性，不管哪一类储层，不管什么地方，只要物理性质一致，其泊松比与流体的关系就是一致的。这种稳定的规律，有助于利用泊松比预测流体分布。

笔者主要在纵波勘探的叠加资料上应用，凡在纵波勘探叠加资料上利用纵横波速度比、泊松比进行气水预测的方法都属于作者所在企业的专利保护范围。

致谢：感谢为方法应用研究提供资料以及共同合作的所有单位及个人。

［1］吴大奎，戴勇，郑淑芬，等.叠后地震资料气水识别研究与应用［J］.天然气工业，2008，28（11）：38－41.

［2］吴大奎，李亚林，伍志明，等.地震、测井资料联合反演的神经网络算法研究［J］.天然气工业，2004，24（3）：55－57.

［3］吴大奎.录井、测井、地震联合反演气水预测方法应用研究［R］.成都：川庆钻探工程公司地质勘探开发研究院，2009.

2011－10－10 编辑 韩晓渝）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2011.12.008

Wu Dakui，senior engineer，born in 1963，has long been engaged in research of seismic exploration methods and software editing.Add：No.3，Sec.1，Fuqing Rd.，Chengdu，Sichuan 610051，P.R.China

Tel：＋86－28－8601 5630 E－mail：wudk＿sc＠cnpc.com.cn

Seismic identification methods for gas and water layers and their application

Wu Dakui1，Zhang Benquan1，Dai Yong1，Cheng Xubin1，Zhu Xinwan1，Ou Yangcheng1，Xu Minghua1，Zheng Shufen1，Tang Longxun2
（1.Geological Exploration and Development Research Institute，Chuanqing Drilling Engineering Co.，Ltd.，CNPC，Chengdu，Sichuan 610051，China；2.Southwest Petroleum University，Chengdu，Sichuan 610051，

China）

NATUR.GAS IND.VOLUME31，ISSUE12，pp.54－58，12／25／2011.（ISSN1000－0976；In Chinese）

Accurate identification of fluids in reservoirs is of great significance to hydrocarbon exploration.Methods of identifying gas and water layers with Poisson＇s ratios based on P－waves were developed before 2008.Their preliminary results of application are satisfactory.After that，the innovative prediction methods and extensive application studies have been used to predict several sandstone reservoirs in Sichuan，Chongqing and Sulige areas as well as several carbonate reservoirs in Sichuan and Chongqing areas and even some areas in foreign countries.The following understandings are obtained.First，logging Poisson＇s ratios of reservoirs show stable patterns of variation in different reservoirs，i.e.the Poisson ratio of a gas layer is relatively low，while that of a water layer is relatively high，and that of tight reservoirs and／or non－reservoirs is even higher.Second，the prediction methods can effectively recognize layers with gas or water or both.The prediction results match well with the real data.Five typical case studies confirm their values of popularization and application.

Poisson ratio，seismic data，natural gas，water，identification，method，application，Sichuan Basin

吴大奎，1963年生，高级工程师，硕士，本刊第七届编委会委员；长期从事地震勘探方法研究及软件编制工作，发表论文20余篇。地址：（610051）四川省成都市府青路一段3号。电话：（028）86015630。E－mail：wudk＿sc＠cnpc.com.cn

吴大奎等.地震资料气水识别方法及其应用.天然气工业，2011，31（12）：54－58.

10.3787／j.issn.1000－0976.2011.11.008