曲靖盆地茨营组三段Ⅳ砂组含气性的地震预测

王冰洁 王静 潘晓晨

1.构造与油气资源教育部重点实验室·中国地质大学（武汉） 2.中国地质大学（武汉）资源学院3.中国地质大学（武汉）环境学院 4.中国石化胜利油田分公司河口采油厂

曲靖盆地茨营组三段Ⅳ砂组含气性的地震预测

王冰洁1，2王静3潘晓晨4

1.构造与油气资源教育部重点实验室·中国地质大学（武汉） 2.中国地质大学（武汉）资源学院3.中国地质大学（武汉）环境学院 4.中国石化胜利油田分公司河口采油厂

云南曲靖盆地目前钻有8口探井，其中两口井在新近系茨营组三段Ⅳ砂组钻到了气层，揭示出其浅层蕴藏有较丰富的天然气资源。为了提高探井成功率，利用8口探井的测井资料作为约束条件，对主要储层茨三段Ⅳ砂组进行了地震波阻抗反演；在此基础上，分析了储层岩性、速度与含气性的关系，认识到砂岩储层高波阻抗背景下的低波阻抗是储层含气的地震响应特征。该研究成果可为该盆地的浅层气勘探和提高探井成功率提供一种指向。

曲靖盆地 新近纪 浅层气藏 波阻抗 反演 地震勘探 预测

新生代在印度板块与欧亚板块“陆陆”碰撞、东部多个洋壳向西俯冲的区域构造背景下，云南省境内发育了数百个古近系—新近系陆相沉积盆地，其中现今残留面积大于200 km2（或厚度大于1 000 m）的有26个［1］，它们普遍具有良好的浅层气成藏条件。2004年，曲靖盆地发现了凤来村构造气藏和陆家台子岩性圈闭气藏。其中，凤1井和曲2井完井测试在新近系茨营组三段Ⅳ砂组分别获得无阻流量10×104m3／d和25×104m3／d的高产工业气流，含气深度分别为325～335 m和455～470 m，但工区内的其他6口探井都未钻遇气藏，探井成功率相对较低。针对此问题，以录井、测井和地震资料为基础，在储层识别的基础上，探讨了利用测井资料和波阻抗数据体识别气藏的方法，对于曲靖盆地的气藏勘探和提高探井成功率具有指向意义。

目前浅层气的勘探主要是利用多种资料，开展地质综合研究，确定勘探目标区，同时利用地球物理方法预测储集体的空间展布，确定有利钻探井位。概括起来，浅层气藏的勘探方法可以分为3大类：①地面物探技术（包括地震勘探技术）；②测井技术；③化探技术。其中，对于井间和无井地区的储层分布特征，主要是依靠地震资料并通过地震反演的方法来进行预测［2－4］，往往具有较好的效果。

1 地质概况

曲靖盆地位于云南省东部的曲靖—沾益地区，处于上扬子地块西缘与康滇地块交接处，是叠置在古生界碳酸盐岩褶皱基底之上的新近纪残留型盆地［5］。盆地整体呈南北向展布，为一个狭长形东断西超的不对称箕状断陷，长约24 km，宽约10 km，面积约为213 km2，最大埋深约2 000 m。盆地内地势较为平坦，基本为一个平坝，平均海拔在1 800 m左右，相对高差可达300 m。盆地可进一步划分为3个二级构造单元，即东部断褶带、中央断坳带和西部褶皱斜坡带（图1）。盆内发育地层主要为渐新统蔡家冲组和上新统茨营组。盆地的形成演化经历了5个阶段6个时期：早—中渐新世断陷阶段（包括①拉分断陷期—小屯组沉积期，②箕状断陷期—蔡家冲组沉积期）、渐新世晚期—上新世早期整体抬升萎缩阶段（剥蚀期）、晚上新世坳陷阶段（茨营组沉积期）、上新世末压扭抬升萎缩阶段（构造定型和剥蚀期）和第四纪稳定沉降阶段。

2 预测方法与流程

2.1 预测方法

此次研究以地质、测井、地震资料对目的层段位进行精细标定，之后采用剖面放大多窗口类比追踪解释技术、局部自动追踪技术和任意切线技术对目的层段进行层位解释，以保证结果尽可能地准确，符合层位闭合原理的要求。在此基础上，利用波阻抗反演的方法对过井剖面的气层进行解释。波阻抗反演法是从反射地震资料导出的一项反演技术，它把测井和地震资料结合起来进行综合分析，充分利用了测井纵向分辨率高、地震横向分辨率高这两大优点。

图1 曲靖盆地构造简图

针对勘探初期盆地内钻井相对较少的问题，在实际应用中笔者采用了稀疏脉冲反演［6－7］的（CSSI）方法来求取波阻抗值。稀疏脉冲反演是基于稀疏脉冲反褶积的递推反演方法，该方法的主要特点是适合于井数较少的地区，能获得宽频带的反射系数，能较好地解决地震记录的欠定问题，从而使反演得到的波阻抗数据更趋于真实［8］。

递推反演方法根据反射系数进行递推计算地层波阻抗，其关键在于用原始地震记录估算反射系数和波阻抗，得到与已知钻井资料最吻合的波阻抗信息。

无噪音偏移地震反射记录的理论模型为反射系数和子波的褶积。即

式中S（t）为地震记录；r（t）为反射系数；W（t）为地震子波。

通过子波反褶积处理，可由地震记录得到地层的反射系数。地层的反射系数和波阻抗有如下关系：

式中ri为界面反射系数；ρi＋1、ρi分别为界面两侧介质的密度；vi＋1、vi分别为界面两侧介质的速度；Zi＋1、Zi分别为界面两侧介质的波阻抗。

由式（2）可得：

因此，可以通过递推的方法由反射系数计算出地层每层的波阻抗或层速度。即

式中Z0为初始层波阻抗；Zi＋1为第i＋1层的波阻抗。

利用式（4），可以从声波时差曲线及密度曲线上选择标准层波阻抗作为基准波阻抗，将反褶积得到的反射系数转换为波阻抗。

具体反演的方法是从地震道中，根据稀疏的原则抽取反射系数，与子波褶积生成合成地震记录，利用合成地震记录与原始地震道的残差修改反射系数，得到新的反射系数序列，再做合成记录。如此迭代，得到一个能最佳逼近原始地震道的反射序列，然后再求得相对波阻抗，并与各井绝对波阻抗曲线拟合的阻抗趋势（低频背景）相加，就得到了绝对波阻抗。

2.2 岩性与速度关系分析

利用波阻抗值来判别岩性和对含气砂岩进行判别的一个重要条件就是不同岩性的速度要具有差异性，因此，本次研究对盆地内两口气井（凤1井和曲2井）茨营组三段的岩性和速度特征进行分析，其结果如图2所示。这两口井在茨营组三段Ⅳ砂组以粉砂岩为主同时夹有大量泥岩，其整体速度较低，介于1 400～2 200 m／s之间，以1 980 m／s为界，砂岩和粉砂岩的速度较之泥岩要高，介于1 980～2 200 m／s，而泥岩的速度较低，介于1 700～1 980 m／s，部分粉砂岩和泥岩速度有叠置现象，但整体上仍可以利用速度将砂泥岩区分开，从图中可以看出当砂岩中如果含气的话，其速度则明显降低，但凤1井和曲2井含气砂岩的速度降低程度不同，凤1井的速度降低较大，为1 400 m／s左右；曲2井速度降低幅度较小，为1 800 m／s左右。

上述分析表明：同一深度处，砂岩的速度明显高于泥岩，当速度大于1 980 m／s时，可将地层解释为砂岩，当速度小于1 980 m／s时，可解释为泥岩或含气砂岩，而含气砂岩的低速特征在400 m之上的地层中表现更加明显，判断准确率较高。综上所述，根据速度随深度变化特征进行统计分析的结果可以得出结论：在茨营组三段Ⅳ砂组可以用速度特征来进行反演，区分储层的岩性和判别气层，从而为反演方法的利用提供依据。

3 含气砂岩的识别

3.1 砂泥岩与波阻抗的统计关系

利用波阻抗反演结果来区分砂泥岩的岩性时要求二者的波阻抗要有较大差别，否则对于目的层段的含气性预测具有不确定性，甚至得到错误的结果。因此，对工区内8口探井目的层段的砂泥岩波阻抗特征进行分析，其结果如图3所示。可以看出：低自然伽马及低声波时差区域主要为高波阻抗分布区，高自然伽马及高声波时差区域主要为低波阻抗分布区。这说明了砂岩以高波阻抗为主，泥岩以低波阻抗为主，可以应用反演的波阻抗结果来判别砂泥岩，进而进行含气性预测。

3.2 反演结果预测目的层段含气性可行性分析

图4 连井波阻抗反演剖面图

为了对含气地层的波阻抗特征进行分析，选取了两条连井剖面（剖面位置见图1）AB和CD来进行对比，其波阻抗值特征如图4所示。其中，AB剖面过凤1井和凤2井，凤1井在目的层段发现气层，CD剖面过曲参1井和曲2井，曲2井在目的层段钻遇气层，其他两口井在茨营组三段Ⅳ砂组为不含气砂岩地层。

从图4可以看出：AB和CD剖面中未钻遇气层的凤2井和曲参1井地层在目的层段呈现出高波阻抗特征，而测井曲线表现出低值；两条剖面中的凤1井和曲2井在目的层段为砂岩气层，所以自然伽马曲线为低值，而波阻抗值由于含气的影响，明显呈现低值特征。因此，结合测井曲线，可以利用砂岩高波阻抗背景下的低波阻抗特征进行气层预测。

4 结论

1）波阻抗具有明确的物理意义，一方面可以反映岩性的变化，另一方面可以指示油气藏的分布，特别是对气藏的识别是较为有效的。气层会引起地层密度的减小，也会引起地震波速度的降低，这些因素都会使波阻抗值降低。

2）茨营组三段砂泥岩具有明显的波阻抗差别，而且当砂岩含气时，储层速度会明显地降低，因此可以用波阻抗反演来区别主要储层的岩性特征，进一步可以通过高波阻抗背景值下的低波阻抗来预测、识别砂体可能的含气性。

［1］叶得泉，钟筱春，姚益民，等.中国油气区第三系［M］.北京：石油工业出版社，1993：1－8.

［2］石万忠.JASON在东濮凹陷H99块储层预测中的应用［J］.地质科技情报，2001，20（2）：46－49.

［3］郑爱敏，符志国，廖娟.地震反演储层预测技术在白马庙地区的应用［J］.天然气工业，2009，29（8）：47－49.

［4］张江华，王建海，林承焰.测井约束反演在牛庄洼陷浊积砂体预测中的应用［J］.天然气工业，2009，29（2）：49－51.

［5］张渝昌.中国含油气盆地原型分析［M］.南京：南京大学出版社，1997：115－127.

［6］安鸿伟，李正文.稀疏脉冲波阻抗反演在YX油田开发中的应用［J］.石油物探，2002，41（1）：56－60.

［7］刘成斋，冉建斌.稀疏脉冲和基于模型反演在王家岗沙四段砂岩油藏精细勘探中的应用［J］.石油地球物理勘探，2002，37（4）：401－407.

［8］谢月芳，李言经，王坚勇.波阻抗反演在残雪油气田气藏描述中的应用［J］.海洋石油，2003，23（3）：23－28.

Seismic prediction of gas bearing characteristics of Sand GroupⅣof the third member of the Neogene Ciying Formation，Qujing Basin

Wang Bingjie1，2，Wang Jing3，Pan Xiaochen4
（1.Key Laboratory of Structures and Oil ＆Gas Resources，Ministry of Education∥China University of Sciences，Wuhan，Hubei 430074，China；2.School of Earth Resources，China University of Sciences，Wuhan，Hubei 430074，China；3.School of Environmental Studies，China University of Sciences，Wuhan，Hubei 430074，China；4.Hekou Oil Production Plant of Sinopec Shengli Oilfield Company，Dongying，Shandong 257015，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME 32，ISSUE 4，pp.42－45，4／25／2012.（ISSN 1000－0976；In Chinese）

Among the currently drilled exploratory wells in the Qujing Basin，Yunnan Province，two wells targeted gas pay zones in Sand GroupⅣof the third member of the Neogene Ciying Formation，which discloses abundant natural gas resources in the shallow beds there.For increasing the success rate of exploratory wells，logging data of 8 exploratory wells were used as constraints and seismic wave impedance inversion was performed for Sand GroupⅣof the third member of the Ciying Formation.On this basis，through the analysis of the relationship between reservoir＇s lithological characters，velocity and gas bearing characteristic，it is shown that the presentation of low wave impedance under the background of high wave impedance is just the reflection of gas bearing property in the reservoir from seismic response.This provides a powerful means for prospecting shallow gas in this basin and improving success rate of exploratory wells.

Qujing Basin，Neogene，shallow gas reservoir，wave impedance inversion，seismic exploration，prediction

王冰洁等.曲靖盆地茨营组三段Ⅳ砂组含气性的地震预测.天然气工业，2012，32（4）：42－45.

10.3787／j.issn.1000－0976.2012.04.010

王冰洁，1984年生，博士研究生；主要从事储层地震预测、超压成因及其预测方面的研究工作。地址：（430074）湖北省武汉市洪山区鲁磨路388号。电话：13407100206。E－mail：rockwbj＠126.com

（修改回稿日期 2012－02－13 编辑 韩晓渝）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2012.04.010

Wang Bingjie，born in 1984，is studying for a Ph.D degree and is mainly engaged in research of seismic prediction，causes of over pressure and the relevant prediction techniques.

Add：No.388，Lumo Rd.，Hongshan District，Wuhan，Hubei 430074，P.R.China

Mobile：＋86－13407100206 E－mail：rockwbj＠126.com