西湖凹陷低孔渗储层岩石物理特征分析及叠前同步反演地震预测

张 雷 姜 勇 侯志强 邹 玮

（中海石油（中国）有限公司上海分公司）

低孔渗油气藏勘探开发的核心是储层预测，由于低孔渗储层的岩石物性特征与常规储层有较大差别，基于叠后反演的常规储层预测技术已经满足不了勘探的实际需要。多年的勘探开发实践表明，东海盆地西湖凹陷普遍发育低孔渗油气藏，油气资源潜力巨大，具有非常好的勘探前景。特别是近几年，西湖凹陷低渗透油气藏勘探能够获得重大突破，关键在于地震预测技术的进步。本文在综合分析西湖凹陷地震、地质等资料的基础上，结合该地区的沉积特征和储层发育特征，通过分析低孔渗储层的地震响应特征，建立了一套有效的低孔渗储层地震预测方法，并取得了良好的应用效果，从而对西湖凹陷低孔渗储层的勘探开发起到了重要的指导作用。

1 研究区地质概况

西湖凹陷总体上具有“东西分带、南北分块”的构造特征。根据构造格局、沉积特点、断裂发育及油气赋存状态等特征，西湖凹陷自西向东可以分为西部斜坡带、西部次凹、中央反转构造带、东部次凹和东部断阶带［1-3］。研究区位于中央反转构造带，为三维地震数据满覆盖区，主要目的层为花港组，发育河流—湖泊—三角洲沉积体系，其中花港组上段为三角洲前缘沉积，花港组下段为三角洲平原沉积［4-5］。钻井揭示，研究区纵向上形成多套储盖组合，主要目的层埋藏深度普遍在3 800 m以下；花港组砂体以三角洲水下分流河道和河口坝砂体为主，具有厚度大、分选好的特点，厚度一般在10～45 m，但各井间砂层组砂体横向变化较快（水下分流河道迁移造成）。从已钻井储层物性情况来看，随着深度的增加，由于受到压实作用的影响，导致储层致密化，3 800 m以下基本上属于低渗储层，物性条件较差。以西部次凹的3口井为例，花港组储层岩性以细—中粒岩屑长石砂岩为主，岩心平均孔隙度为9.44%，岩心平均渗透率为0.14 mD，属于低渗砂岩储层。研究区内的低渗储层具有埋藏深度大、致密化、横向变化快等特征，这种独特的岩石物理特征和地震响应特征为该地区地震储层预测带来非常大的挑战。

2 岩石物理特征分析

西湖凹陷砂岩储层具有2个主要特征：一是以三角洲平原相水下分流河道为主，具有横向变化快的特点；二是目的层埋藏深，具有低孔渗的特点。针对储层的这2个特点，储层预测需要解决2个问题：首先要精细刻画砂体在纵向和横向的分布特征；其次要在低渗储层中寻找物性相对较好、具有商业开发价值的含气储层，本文称之为有效储层。岩石物理特征分析围绕这2个问题，通过研究岩石弹性参数与岩性、物性和含气性的关系展开。研究的主要思路为，首先通过岩性分析找到能够识别储层的弹性参数，然后分析该弹性参数与物性和含油气性的关系，采用的方法主要为三参数交会图法。

通过对多口井纵波阻抗、横波阻抗、纵横波速度比（vp／vs）、密度等参数与泥质含量的交会分析，发现vp／vs是识别研究区花港组储层稳定性最好的参数。图1为研究区花港组储层vp／vs与纵波阻抗的交会图，可以看出，花港组砂岩vp／vs表现为低值特征。图2为研究区花港组储层vp／vs与孔隙度的交会图（红色点代表气层），可以看到：①随着储层孔隙度的减小，其vp／vs值逐渐降低，基本呈线性关系；②含气砂岩的vp／vs值比同孔隙度含水砂岩低（见图2矩形框内），说明砂岩含气后其vp／vs值降低；③低vp／vs值特征是砂岩的指示，但不能确定是物性较好的含气砂岩还是致密砂岩（图2椭圆内砂岩具有相同的vp／vs值，但是分别为物性较好的含气砂岩和致密砂岩）。

上述分析认为，单参数vp／vs无法达到在低孔渗普遍发育的储层中找到物性较好的含气有效储层的目标。为此，笔者提出了多参数组合的方法，即在低vp／vs代表的砂岩区，低纵波阻抗代表了物性较好的含气砂岩（图3、4）。也就是说，低vp／vs和低纵波阻抗的组合是有效储层的指示。

3 叠前同步反演地震预测

根据岩石物理分析结论，常规叠后波阻抗反演不能满足西湖凹陷低孔渗储层的地震预测工作。笔者提出应用叠前同步反演方法，即先从叠前地震道集中反演vp／vs和纵波阻抗数据体，并利用低vp／vs刻画出砂体的分布范围，然后利用低纵波阻抗在砂体中寻找储层物性较好且含气的“甜点”。

3.1 基本原理

叠前同步反演使用Zoeppritz方程［6］或其近似方程，利用叠前地震道集中不同偏移距地震道上丰富的振幅信息计算相关的弹性参数。本文采用的方法是Hampson等人在2005年提出的基于Zoeppritz方程的Fatti近似方程［7］，将Zoeppritz方程中纵波反射振幅简化为与纵、横波阻抗以及密度的关系，即

Hampson等［8］综合Buland和 More的小反射近似理论［9］与Simmons等人的约束条件［10］，导出了叠前同步反演的关系式，即

式（1）、（2）中：α为地震波到达反射界面的入射角度，（°）；c1、c2、c3为与入射角相关的系数；Rp、Rs、RD分别为反射界面上、下由纵波速度、横波速度、密度差异形成的反射系数；Wα是入射角为α的地震子波；D为微分矩阵；Lp、Ls、LD分别为反射界面上下纵波阻抗、横波阻抗和密度的平均值的自然对数。

这样，根据式（2）就可以用和叠后反演类似的方法同时反演出纵波阻抗、横波阻抗和密度数据体。

3.2 技术流程

叠前同步反演主要利用不同偏移距地震道上的振幅信息，同时将测井资料和构造信息相融合，因此资料的质量、反演过程的控制、反演结果的合理解释都是做好叠前同步反演的关键。针对研究区地质条件和资料特点，制定了图5所示的叠前同步反演的技术流程。

图5 西湖凹陷低孔渗储层叠前同步反演技术流程图

在参数试验的基础上，最终反演计算了研究区多种属性参数数据体，包括vp／vs、纵波阻抗等。图6为西湖凹陷A构造花港组储层vp／vs反演结果连井剖面，图中红色的低vp／vs指示砂岩。通过对比分析，A-1～A-3等3口井钻遇的砂体与低vp／vs都具有良好的对应关系。

图6 西湖凹陷A构造花港组储层vp／vs反演结果联井剖面

3.3 应用效果

利用叠前同步反演提供的vp／vs和纵波阻抗反演结果，对研究区B构造的储层特征进行了分析。图7为西湖凹陷B构造H3层vp／vs反演结果的沿层属性，根据岩石物理分析结果，图中vp／vs红色低值指示砂体。从图7可以看出，B构造H3层砂体呈东西向带状分布；而在砂体的发育带内，同一层纵波阻抗沿层切片显示带状砂体中部的阻抗较小，砂体物性好且含气的可能性大。从图7、8反演平面图来看，vp／vs的低值部分与构造叠合较好，预测B构造虽然幅度较低，但油气充满度较高。综合考虑构造和反演信息后，将B-1井布置在图8中所示位置。B-1井共钻遇气层106 m，其中分析层位测试获得了商业发现，日产天然气超过20万m3。该井的成功钻探，打开了西湖凹陷低孔渗储层勘探的新局面。

4 结论

（1）通过对西湖凹陷多口井的岩石物理特征分析，厘清了低孔渗储层弹性参数与岩性、物性和含油气性的关系：①vp／vs能够识别岩性，砂岩的vp／vs均为低值；②储层孔隙度降低，砂岩vp／vs减小，砂岩含气后，vp／vs也降低；③砂岩纵波阻抗随孔隙度的增大而减小。

（2）根据岩石物理分析结论，认为能够识别西湖凹陷低孔渗有效储层的参数组合为低vp／vs与低纵波阻抗。在此基础上，提出了采用叠前同步反演进行储层地震预测的技术方案，并根据反演结果刻画出了西湖凹陷B构造的储层分布特征，对有效储层带进行了预测，并得到了钻探的证实。

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