高温高压储层的精细地震属性预测技术——以莺歌海盆地为例

周家雄 刘薇薇 马光克 王立锋 刘 兵

1.中国地质大学（武汉）资源学院 2.中海石油（中国）有限公司湛江分公司

1 概述

亮点、AVO、叠前反演等技术是天然气勘探开发过程中储层预测、含气性检测的有效手段[1－6]，这些技术曾经和正在为提高业界的勘探成功率立下汗马功劳。在莺歌海盆地，随着勘探走向中深层[7]，走向高温高压领域，勘探的成本也大幅提高，而上述技术则出现了精度大幅降低或失灵的情况，因此急需找到更准确的适合高温高压气藏勘探的地震预测技术。

莺歌海盆地位于南海北部大陆架西北区，该盆地是一个年轻、快速沉降、以海相沉积为主的盆地，异常高温超压是其重要特征之一。新近纪中中新世梅山组—晚中新世黄流组储盖组合称为中深层，该层段埋藏较深，地温梯度为4.56℃／100m，压力高（地层压力系数大于1.8），属高温超压区[8－9]，给钻井工程带来极大风险，使得该领域勘探技术难度大、资金投入高，勘探风险大。由于莺歌海盆地中深层的异常温压、泥底辟[10]、立体成藏[11]等因素的综合影响，使得中深层的地震响应错综复杂。现有钻探资料显示，DF13气田相同的地震反射特征可能对应气层、水层、含气水层、气水同层、干层等不同的地质情况（图1），相同物性与厚度的砂体也可能对应不同强度的地震反射。分析中深层地震反射错综复杂的其原因包括受浅层气吸收衰减、泥底辟、盖层差异、砂体耦合、储层物性、储层厚度、流体等因素的影响。因此，需要研究一种方法对着些影响因素逐一分析、消除或剥离，以达到本区高温高压储层预测和含气性检测的目的。

图1 DF13气田连井地震显示剖面图

2 地震响应影响因素分析与分离

2.1 浅层气及泥底辟低速带影响分析与消除

DF13气田位于中央泥底辟构造带，高温高压气藏的储层为黄流组。该区浅层为东方区新近系上新统莺歌海组千亿立方米级的大气藏[12]。由于浅层气的吸收衰减作用，造成下伏地层平均速度减小、同相轴下拉、地震反射振幅减弱；在构造中心部位受泥底辟的影响，产生地震模糊区（图2）。此时用地震属性来进行储层预测及反演会对储层物性及含气性带来误判。

图2 目的层目标处理新、老地震资料对比剖面图

研究中消除这两方面的影响因素方法是：①开展地震资料目标处理，提高地震资料的信噪比和目的层的资料相对保幅性（图2）；②改变常规反演只针对目的层段建模和反演的做法。本气田反演从海底开始，严格利用所有浅层井资料开展包含浅层气的建模，同时利用三维速度场资料来消除泥底辟区域的低速影响。通过精细目标处理及速度约束补偿反演，基本能够消除浅层气及泥底辟低速带来的影响，储层预测与深度预测与实钻结果吻合较好。

2.2 泥岩盖层分析

DF13气田平面分布达数百平方千米，储层、盖层横向上变化较大。受沉积速度、厚度及压实不均影响，泥岩盖层的速度及密度在空间上存在较大差异。由此导致同一套气层具有完全不同的地震响应特征。当存在致密泥岩盖层时，致密泥岩旁瓣的波谷会与气层顶面的波谷叠加，导致气层顶面出现异常“亮点”；相反，当盖层是一套相对低阻抗泥岩时（本区盖层阻抗均高于储层），气层顶面反射相应减弱，从而导致对储层含气性的误判。

为消除盖层横向变化产生的地震响应差异，笔者根据沉积环境约束构建地质模型，全区追踪黄流组储层顶面包络，对砂、泥岩厚度及空间展布进行精细描述。对泥岩速度分析从速度预测方面入手，结合构造及泥岩压实规律，正演剔除低速泥岩的影响，在反演中得到储层的真实绝对波阻抗。图3表明：受盖层影响振幅较弱区域，在地质约束反演剖面中显示为较好连续气层，实钻获得厚达28m的高产气层。

2.3 砂体耦合效应

图3 泥岩盖层影响及消除的地震显示剖面图

DF13区黄流组储层为海底扇相沉积，各砂体空间相互叠置，单砂体雕刻难度大。通常地，两个砂体之间隔层厚度发生变化时，两个砂体的反射系数在与子波褶积时会产生干涉耦合效应，各自反射强度发生变化，偏离真实地震反射。相互之间的影响程度取决于各砂体的反射系数及砂体间隔层厚度。

利用正演模型研究隔层厚度对储层干涉耦合的影响，结果显示：当隔层厚度低于地震分辨率时，下伏砂体的振幅会随泥岩隔层的厚度变薄而变小；而当泥岩隔层厚度增大到地震分辨率时会对下伏砂体振幅起到增强作用。在不知砂体间实际受耦合效应影响程度的时候，主要采取针对特殊目标层的地震正演研究来解决这一影响因素。如图4所示，砂体边部振幅逐渐减弱为砂体厚度逐渐减薄与隔层厚度逐渐减薄的综合影响，所以不能以该区域较弱振幅否认砂体边缘部位含气性。同时该研究也显示，当砂体厚度低于5m时，如果泥岩隔层较薄，则顶面反射显示砂体过早尖灭，造成砂体地震解释范围比实际展布范围小。所以是砂体间耦合效应对地震反射的影响程度主要取决于地震资料分辨率。

图4 砂体耦合效应正演显示剖面图

2.4 储层厚度

业界关于调谐厚度的研究已经比较深入[13]。受本区沉积特征影响，储层厚度横向变化较大。水道中砂体厚度较大时，顶面振幅反射强度与真实反射系数呈正比。随着储层厚度减薄，到达调谐厚度时，储层顶面振幅急剧增强。故本区储层预测必须应用地震沉积学的思路，先区分大于调谐厚度和小于调谐厚度的区域，然后，在此基础上开展储层厚度描述，从而剥离地震反射调谐对储层厚度描述的影响。

对于大于地震调谐厚度的区域，储层厚度可以直接采用地震解释的时差和层速度计算得到。而对于低于地震调谐厚度区域储层厚度的描述，主要利用本区实际砂体岩石物理参数，建立正演模型，模拟厚度与振幅的相关关系，并用于求取储层的厚度。该方法预测得到的储层厚度得到了后钻多口井的检验，误差均在勘探允许的范围内，说明了该方法的合理性。

2.5 储层物性

为研究高温高压条件下，储层物性变化对地震反射特征的影响，笔者从岩石物理研究角度出发，正演储层流体不变条件下储层速度、密度变化情况，并以此为基础，正演对地震反射振幅的影响。本次岩石物理研究利用本区的岩心实验数据与测井解释数据，采用Xu－White模型，建立孔隙度与泥质含量的相关关系，通过改变泥质含量和与之对应的孔隙度来构建研究模型，并通过此模型来研究泥质含量的变化对于地震速度的影响，来最终定量解读地震振幅强弱的变化。

研究结果显示（图5），泥质含量增加后，总孔隙度随之降低，岩石速度及密度也应该随之增加。即当储层物性变差，储层反射强度降低。如图5所示，多口井测井曲线拟合趋势基本相同。将各井实钻储层顶面振幅其他因素的影响剔除后，实钻振幅值与正演模拟趋势基本吻合。证明该规律可以代表真实物性变化条件下的地震反射变化情况。同时，该研究结果可以将地震振幅大小与物性下限（15%）相对应，当不受调谐及其他因素影响的时候，真实气层顶面反射振幅在3.5左右。所以对振幅强度低于3.5的区域在储量计算时基于风险考虑，储量级别相应降低。

图5 孔隙度与振幅强度相关关系图

2.6 储层含水饱和度

Batzle[14]、夏红敏[15]等的研究表明，在常温常压条件下，含气饱和度在5%～95%之间，气层的速度、反射系数和地震响应差异不大，利用地震资料预测气层含气饱和度存在很大的难度。

本次研究根据PVT及DST测试数据，得到高温高压条件下气体的密度及体积模量。研究结果显示：当高温高压储层的含水饱和度低于70%时，纵波速度对含水饱和度并不敏感；当含水饱和度大于70%时，纵波速度随着含水饱和度的增加而逐渐增大（图6）。对于DF13气田来说，各井所钻遇砂体普遍都有录井气测异常响应，测井解释含气饱和度都在20%以上，故这些砂体在地震剖面上均表现为强振幅反射。受高温高压的影响，气组内气水过渡带较长，在含气水层、气水同层也会显示为“亮点”特征。本次流体替换研究结果得到了与正常稳压条件下不同的含水饱和度与速度的变化趋势，但对解决高温高压储层的含气饱和度预测问题还存在瓶颈。基于含气饱和度对地震属性的影响，在含气范围圈定及开发井位部署时要充分考虑气水过渡带问题，结合地质信息，规避风险。

图6 含水饱和度与速度相关关系图

3 研究成果应用

东方区高温高压储层地震响应特征影响因素繁多给储层顶面地震响应反射带来很大的假象。如图7所示，DF2井砂体顶面初始反射振幅与剔除各影响因素后振幅相差3倍。由此可见，当各影响因素相互叠加时，储层真实反射已经被遮盖，此时地震信息不代表真实地层信息。如何在如此繁多的信息中，剥离不利因素，找到代表真实地质特征的地震反射则是高温高压储层预测及烃类检测的关键。

图7 属性影响因素综合显示图

影响本区储层振幅异常的因素可分为两大类。一为储层外部因素：浅层气吸收衰减、泥岩盖层、相邻砂体耦合效应。二为储层自身因素：储层自身物性、厚度及含水饱和度。属性剥离技术的方法及思路为：首先找到每个储层的外部影响因素，进行定量或半定量分析后，找到相关解决方案，剔除非储层因素造成的振幅假象、还原相应厚度及物性下真实地层反射；然后根据得到的振幅信息定量分析储层为何种物性及厚度；最终进行有利储层预测、含气面积圈定和储量计算。

利用地震属性影响因素剥离技术开展的储层和流体预测结果，完成4口探井、7口开发井的井位设计及优化，同时为莺歌海中深层高温高压区的勘探、开发总结了一套简单而实用的技术方法。已钻探井结果显示，储层预测结果与实钻结果吻合较好，勘探成功率大幅提高。

4 结论

东方区高温高压储层地震属性影响因素繁多，表征复杂，但是将各影响因子在剥离分析后可以发现不同的地震异常都能得到很好的地质解释。若对本区地震属性影响因素进行排序，则储层厚度＞储层物性＞砂体耦合效应＞低速泥岩影响＞浅层气吸收衰减＞储层含水饱和度。因为本区储层中受水道侵蚀影响，储层内部厚度突变，所以调谐作用对本区地震反射强度的影响最大。本研究结果表明：简单利用资料进行储层预测，会对预测结果起到非常大的误导作用。只有对地震、地质信息进行相互融合，影响因素了然于心，才能正确地进行属性分析，得到我们真正需要的地质信息。此外，莺歌海高温高压储层还有很多难题仍未解决，特别是气藏的含气饱和度预测依然缺乏有效的方法，希望将来在业界广大同仁的共同努力下，能够给莺歌海盆地的油气勘探事业带来新的曙光。

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