叠前同步反演技术在渤海海域QHD29－2区块油气预测中的应用

揣媛媛，周东红，吕丁友，王明臣，余宏忠，王 军

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300452）

叠前同步反演技术在渤海海域QHD29－2区块油气预测中的应用

揣媛媛，周东红，吕丁友，王明臣，余宏忠，王 军

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300452）

针对渤海海域QHD29－2区块主要含油气层段埋深大、地震资料纵向分辨率低，采用叠前AVO同步反演技术对该区块进行储层预测.通过精细的岩石物理分析，选取反映目的层段岩性和流体敏感的弹性参数进行交会分析.结果表明：泊松阻抗（PI）属性为目标区岩性敏感弹性参数；拉梅常数为最敏感流体弹性参数，能够有效判别储层的流体性质.在此基础上进行叠前AVO同步反演，预测QHD29－2区块东营组三段流体的展布范围，预测结果与评价井D井实钻情况吻合，证实该反演方法具有实用性和有效性.

岩石物理分析；叠前AVO同步反演；泊松阻抗；拉梅常数；储层预测；含油气性

0 引言

随着油气勘探研究的不断深入，海上油气勘探由构造勘探逐渐转入岩性油气藏勘探阶段，叠前反演作为开展岩性勘探的有效手段，正逐渐替代常规的叠后反演成为油气储层预测中不可缺少的技术［1］.叠前同步反演以Zoeppritz方程和不同岩性条件下岩性参数的异常变化为基础，在纵波速度、横波速度和密度模型约束下，对CRP道集进行反演，求取岩性和含油气性相关的敏感弹性参数数据体，是目前岩性勘探中实际应用效果最好的叠前反演技术之一［2－5］.

渤海海域QHD29－2区块主要含油气层段是一个构造—岩性复合圈闭.由于埋深大、地震资料纵向分辨率低，主要目的层段砂泥岩没有确定的波阻抗对应关系，利用常规叠后波阻抗反演等技术难以有效预测储层及其含油气性.为此，引入泊松阻抗（PI）地震属性［6－7］对目标区块进行储层预测.Quakenbush M等［8－9］率先提出泊松阻抗属性的概念.由于泊松阻抗将泊松比和密度两者的识别特性相结合，可以解决单一属性无法识别目标的问题，因此比其他地震属性具有更高的分辨能力.孙喜新等［10－12］率先将泊松阻抗属性应用于平湖砂岩气藏的检测中，提高了平湖组下部水砂岩和气砂岩的分辨能力.在中深层低分辨率的复杂地质条件下，目前应用泊松阻抗属性还没有取得良好应用效果.

笔者针对渤海海域QHD29－2区块复杂的地球物理条件，在常规弹性参数识别含油气性较差的情况下，利用地震道集资料推导出PI属性，以PI属性分析及拉梅常数为主要参数对QHD29－2区块进行储层描述及含油气性预测，成功地预测QHD29－2区块东三段油气分布范围，有效地指导评价井位部署，提高隐蔽油气藏勘探的成功率.

1 区域概况

渤海海域QHD29－2构造位于石臼坨凸起东倾末端北侧边界大断层下降盘（见图1）.该构造东营组是由凸起北侧雁行排列的边界断层所夹持和地层超覆共同形成的构造—岩性复合圈闭.工区内已钻井3口，在东营组获得工业油气流.由于目的层埋深大，达到3 000～3 500m，地震资料纵向分辨率低，主频为25Hz，可分辨地层厚度为50m左右.目的层段砂体中只有2套厚度超过20m，其余大多不到10m.同时，目的层段砂泥岩没有清晰地反射界面，QHD29－2－A井上126m的含油气层段在地震剖面上表现为一低频强振幅波峰（见图2）.利用常规叠后反演和地震属性分析等技术较难有效预测构造区储层和流体的展布特征，给井位部署评价带来困难.文中采用叠前AVO同步反演技术对渤海海域QHD29－2区块进行储层预测和含油气性检测.

图1 渤海海域QHD29－2区域位置

2 岩石物理属性交会分析

通过岩石物理分析，选取反映目的层段岩性和流体敏感的弹性参数进行交会分析，以确定最敏感弹性参数及其阈值.通过对QHD29－2－A、B、C井测井曲线与弹性参数响应特征对比，砂岩具有拉梅常数、泊松比和纵横波速度比低的特征，油气层的弹性参数值相比含水砂岩更低.通过对多种敏感弹性参数交会分析，PI属性是识别目的层段储层岩性的最敏感参数.

2.1 泊松阻抗属性

在多数情况下，含水砂岩与含油气砂岩沿纵波阻抗（AI）和横波阻抗（SI）轴线投影的异常能量团常常叠合在一起难以分辨，给油藏描述带来困难.Quakenbusk M（2006年）提出泊松阻抗属性的概念及其计算方法.泊松阻抗（PI）可以看成泊松比和密度的函数.只要利用纵波阻抗（AI）和横波阻抗（SI）及泊松阻抗（PI）三者的特殊交会方式，换一个角度再进行投影，可很好地识别各种不同的地层岩性和流体性质.这种旋转一个角度后得到的新坐标，被定义为泊松阻抗（PI）.

数学上，坐标旋转是一种线性变换［13－15］.通过反演确定AI和SI后，PI与AI和SI的线性关系为

式中：c为常数，决定坐标轴的旋转，旋转的角度取决于旋转后的PI能最有效地识别不同岩性和流体.单独的AI或者SI不能完整识别含油气砂岩、含水砂岩和泥岩，而将坐标轴旋转一定角度后进行投影，可以很好地进行识别.PI属性即为将纵波阻抗与横波阻抗的交会图进行适当的坐标旋转后的计算结果.

由于AI＝vpρ，SI＝vsρ，式（1）也可表示为

式中：vp为纵波速度；vs为横波速度；ρ为密度；vσ为泊松速度，vσ＝（vp－cvs）.当vs相对于vp增加时，v和σ（泊松比）均降低.因此，vσ和σ都可以反映岩石本身的特性.PI被定义为泊松速度与密度的乘积，泊松速度与地震波的纵、横波速度（或泊松比）有关.因此，PI属性综合了泊松比和密度2种属性的特点，在检测气砂岩方面有其独特优势.

2.2 敏感弹性参数

图2 油气层地震反射特征

敏感弹性参数交会分析是进行叠前反演的基础.通过各种测井曲线和弹性参数的交会分析，区分油气层、水层的地震—测井响应特征，确定本区岩性、物性和流体敏感弹性参数组合，进而确定叠前同步反演能否起到评价储层岩性、物性和检测油气层的作用，为后续岩性物性流体解释提供定量标准.

为此，利用QHD29－2构造区已钻A、B、C井的测井资料，进行储层敏感弹性参数分析.对岩性敏感弹性参数PI属性、流体敏感弹性参数拉梅常数、泊松比、纵横波速度比4个参数进行交会分析，交会图上能够准确地识别岩性、流体敏感参数的阈值，对储层的岩性和含油气性进行有效预测，较好地识别储层岩性和流体性质.A井弹性参数交会分析结果见图3，其中λ为拉梅常数，天蓝色代表含气砂岩；深蓝色代表含油砂岩或油水同层；褐色代表泥岩.由图3分析得出岩石物理特征：（1）研究区目的层段中，砂岩与油气层均具备纵、横波速度比低、泊松比低和拉梅常数低的特征.砂岩的PI属性低；油气层的弹性参数特征相比砂岩更低.（2）岩性敏感弹性参数有泊松阻抗和密度等，其中以泊松阻抗最为敏感.（3）PI属性在区分地层岩性时显示出优势，利用单一PI属性可很好地区分砂岩和泥岩.PI属性对含油气砂岩和含水砂岩区分的效果不理想.（4）流体敏感弹性参数为拉梅常数、泊松比、纵横波速度比，其中最敏感流体弹性参数为拉梅常数.

图3 QHD29－2－A井弹性参数交会分析

3 叠前AVO同步反演

叠前同步反演就是利用地震数据叠前道集，在层位数据、井数据及地质模式约束下完成纵横波阻抗和密度的联合反演，得到纵横波速度和密度，根据所得结果与岩石弹性参数之间的理论关系，通过数学运算得到泊松比（σ）、剪切模量（μ）、拉梅常数（λ）等多种弹性参数数据体［16－18］.叠前AVO同步反演流程见图4.

3.1 超道集及角道集选取

为加强叠前地震道集信噪比，同时相对较好地保留叠前道集信息，采用5×5密度进行超道集叠加.选取超道集后，进行角道集的转换.通过角道集对比，目的层段最大有效角度较小，最大的为23°，大部分地区在18°左右.由于角度范围窄，采用全部有效角度进行反演.

3.2 地震子波提取

地震子波是从每口井的井旁地震道提取的地震子波，采用桥式合成地震记录对目的储层进行精确的时深标定，得到的综合地震子波保证AVO类型与模型相一致.

3.3 反演参数选取

通过控制反演与井和地震道的相关度，进行多次参数试验，最终参数选取采样间隔为1ms，迭代次数为100次.

图4 叠前AVO同步反演流程

4 反演效果分析

4.1 储层分布特征

针对反演得到的PI数据体参照时深标定提取时窗内PI的平均中值属性，参照PI阈值，得到过构造3口井每一个油气组的储层分布范围.反演得到的PI剖面能够清楚地反映目的层段储层分布，特别是含气层.过A井PI数据体的十字剖面见图5和图6.根据在岩石物理交会分析中得到的PI阈值进行判断，黄色—紫红色为砂岩发育区，高于阈值的绿色—蓝色代表泥岩或砂岩不发育.反演结果与Ⅰ油气组A井钻遇的24.6m气层吻合，其他油气组5.3m气层、18.3m油层和3.4m油层以砂组的形式体现.

图5 过A井南北向主测线PI剖面

图6 过A井东西向联络测线PI剖面

为分析构造内储层空间分布状况，从PI属性体中提取油气层段PI平面分布特征.QHD29－2构造Ⅰ油气组预测储层分布见图7，其中D井为验证井.通过对比分析，Ⅰ油气组在C井和A井之间发生尖灭，反演预测的砂岩分布范围与测井解释结果吻合，其中：A井位于含气区，C井无含油气显示.结合时窗内PI属性的采样点数、采样间隔以及油组平均速度等参数，估算储层厚度（见图8）.在Ⅰ油气组，A井砂岩厚度为24m，B井为26m，C井在Ⅰ油气组砂岩不发育.经过与已知井对比，储层分布与储层厚度预测结果与钻井吻合.同时，预测D井钻遇Ⅰ油气组砂岩厚度为26m.

图7 Ⅰ油气组PI属性平面分布

图8 Ⅰ油气组砂岩厚度平面分布

4.2 流体展布特征

利用反演得到的流体敏感弹性参数拉梅常数、纵横波速比和泊松比数据体，根据各属性预测的最大概率含油气边界对应数值，刻画含油气边界.A、B、C井钻遇Ⅰ油气组拉梅常数属性平面展布见图9（红色线区域内为预测油气分布最有利区）.由图9可以看出，目的层段含油气储层发育.在A、B、C井均有气层发育，井点处反演的含油气储层与测井解释结果一致.Ⅰ油气组在A和C井之间发生尖灭，A井的Ⅰ油气组含气，而在C井无含油气显示，与钻井资料一致，说明拉梅常数属性能很好地反映构造区油气展布情况.在此基础上，预测D井在目的层段钻遇油层的可能性最大，钻遇气层概率较低，钻遇水层的可能性很小.经实钻证实，D井在东营组三段钻遇一套28.1m的油层，与反演结果吻合.

图9 Ⅰ油气组预测油气分布范围

5 结论

（1）叠前AVO同步反演技术利用地震道集资料推导出泊松阻抗PI属性，以PI属性分析及拉梅常数为主要参数对渤海海域QHD29－2区块进行储层描述及含油气性预测.在中深层地震资料分辨率较低的条件下，反演结果理想，有效地指导评价井部署，提高了隐蔽油气藏勘探的成功率.

（2）在渤海海域中深层地层，由于深部深度胶结的砂（砾）岩油气储层与非储层的密度和泊松比的差异较小，单独利用一种属性难以准确地进行油气层判别，多种属性组合方法更有效.PI属性在QHD29－2构造储层识别中的成功应用，为渤海同等类型的储层研究提供了一种实用可行的方法，有推广应用价值.

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Application of pre－stack simultaneous inversion technique in the hydrocarbon detection of QHD29－2area in Bohai Sea／2012，36（3）：8－12

CHUAI Yuan－yuan，ZHOU Dong－hong，LV Ding－you，WANG Ming－chen，YU Hong－zhong，WANG Jun
（Tianjin Branch of CNOOC Ltd.，Tianjin300452，China）

The main targetin the QHD29－2area in Bohai Sea was buried deeply with low－resolution data.Then the pre－stack simultaneous inversion method was used to identify reservoir and its fluid properties.Based on detailed analysis on the petrophysical characteristics，we carried outdetailed cross－plotanalysis of differentelastic parameters from well logs in the main target.The resultshows thatPI attribute can recognize the main reservoir of QHD29－2area and Lambda attribute can predictthe fluid properties.A good application effects was achieved by using this method to the distribution range of fluid in the 3rd member of Dongying Formation in QHD29－2area.Actual drilling of QHD29－2－D well designed according to the method in the paper consistentwith the inversion results.And itis proved thatthe practicality and efficiency of hydrocarbon detection can be achieved with this method.

petrophysics；pre－stack simultaneous inversion；poisson impedance；λ；reservoir prediction；hydrocarbon detection

book=8,ebook=54

P631.8；TE122.1

A

1000－1891（2012）03－0008－06

2012－02－15；编辑：陆雅玲

国家科技重大专项（2008ZX05023－002）

揣媛媛（1981－），女，博士研究生，工程师，主要从事地球物理解释与储层方面的研究.