金湖凹陷戴南组砂岩敏感弹性参数分析

2015-12-04杨玉峰毛宁波长江大学地球物理与石油资源学院湖北武汉430100

长江大学学报(自科版) 2015年14期

杨玉峰，毛宁波（长江大学地球物理与石油资源学院，湖北武汉430100）

金湖凹陷地层岩性主要为砂岩、泥岩，局部地区可见到灰岩、辉绿岩、玄武岩。其中古近系戴南组（E2d）发育比较齐全，具有下段细、黑，上段粗、红的特点，厚约100～1000m，以龙岗工区沉积最厚，为E2d沉降中心。E2d可分为戴一段（E2d1）和戴二段（E2d2），与下伏阜宁组不整合接触，由深凹至斜坡，地层逐渐超覆于不整合面之上，其下部地层逐渐变薄直至尖灭。该次研究的工区有2块（三河工区和龙岗工区），分别位于金湖凹陷南北2个不同的断陷带内，即三河次凹和龙岗次凹内。

岩石物理分析技术是了解地下岩石声波响应的最有效途径，它有效地将地震勘探与岩石物理研究紧密结合，定量地描述砂泥岩之间的关系［1］。在隐蔽油气藏勘探成为热点的今天，进行地震叠前或叠后反演研究显得格外重要，而该研究又是建立在精细的岩石物理分析的基础之上的［2，3］。为此，笔者对三河工区和龙岗工区的重点井进行了岩石物理统计分析，制作了不同岩性纵波速度、密度、波阻抗频率直方图及各种交会图，对三河工区和龙岗工区的岩石弹性参数敏感性进行了详细的分析对比。

1 岩石物理分析的主要方法

岩石物理参数分析的基本任务之一是寻找并建立各种弹性参数与储层特性（岩性及物性）之间的关系，作为储层特性与岩石物理参数之间的桥梁，它是叠前地震研究的关键环节。岩石物理研究主要以测井资料为基础，利用岩石物理参数揭示砂岩储层特征，确定相关的敏感弹性参数，继而进一步确定储层的地震特征［4］。主要有单参数统计分析和多参数交会分析2种方法［5～8］。

单参数统计分析即对各种测井数据用频率直方图进行统计分析，如砂岩、泥岩的纵波阻抗大部分叠置，则表示纵波阻抗难以区分砂岩和泥岩，说明了难以利用波阻抗反演进行有效储层预测［9］；反之，则说明利用波阻抗反演能够有效地预测储层。

多参数交会分析即对目的层段的各种岩石物理参数进行分岩性的交会分析。交会分析技术为各种岩石物理参数的分析提供了便利的操作手段，已经成为储层描述的重要分析技术和工具。通过交会分析不仅可以用来研究各种参数之间的相互关系，还可以非常直观明了地发现异常点［9］。

2 砂岩敏感弹性参数分析

如果已知纵波速度、横波速度和密度，就可以根据三者与弹性参数之间的数学关系来计算各种弹性参数。利用多口井的纵波速度、横波速度和密度等测井资料，可分别计算拉梅系数、剪切模量、泊松比、体积模量、弹性模量、纵横波速度比等多个常用岩石物理弹性参数，且泊松比、纵横波速度比、剪切模量、拉梅系数和拉梅系数／剪切模量等参数在有利储层段存在着比较明显的异常特征［9］。但是，由于金湖凹陷缺乏地震横波资料，所以无法准确地得到除纵波速度、密度和纵波阻抗以外的其他弹性参数，因此该次研究主要围绕纵波速度、密度和纵波阻抗等3个参数展开。

2.1 三河工区和龙岗工区岩石物理特征分析

2.1.1 三河工区

为了较为全面地了解整个工区的岩石物理参数对识别砂泥岩的敏感性大小，针对三河工区16口井的目的层段E2d，分别选择纵波速度（vp）、密度（ρ）和纵波阻抗（Zp）作单井、全区分亚段及分区分亚段的频率直方图，统计结果表明，整体上工区的砂岩表现为高速度、低密度、高波阻抗，而泥岩则表现为低速度、高密度、低波阻抗；但是，个别井的某个别岩石物理参数则出现相反的情况，如G3井的砂岩密度大于泥岩（见图1）。

图1 三河工区G3井岩石物理分析图

对三河工区SX13井E2d的各种岩石物理参数进行分岩性的交会分析，包括对重要的岩石物理参数自然伽马（qAPI）、vp、ρ及Zp作单井、全区分亚段及分区分亚段两两交会，作单井vp、ρ及Zp随深度的变化交会图等。交会图显示结果与直方图分析结果类似，除某些井的vp、ρ及Zp难以分砂泥岩外，整体上砂岩都表现为高速，且qAPI能很好地区分砂泥岩（图2）；而与深度的交会则能较为直观地反映vp、ρ及Zp在纵向上的分布范围。

图2 三河工区SX13井岩石物理分析图

根据三河工区的地层分布及井在工区的分布情况，可将三河工区分为3块：崔字井区、高字井区、石港断裂带。通过直方图与交会图分析得到三河工区3个区块E2d各亚段的岩石物理情况可知：从崔字井区到高字井区再到石港断裂带，其岩石弹性参数vp、Zp依次增大，ρ也有所增加，但是不如vp、Zp变化明显。从不同区块E2d各亚段的岩石物理参数区分砂泥岩的情况来看，崔字井区E2与E2的vp、ρ、Zp区分砂泥岩的能力较差，砂泥岩区分困难。高字井区E2砂岩vp大于泥岩vp，砂岩ρ小于泥岩ρ，可以较好地区分砂泥岩，而Zp不能区分砂泥岩；E2砂岩vp大于泥岩vp，砂岩ρ小于泥岩ρ，而砂泥岩Zp重叠比较严重。石港断裂带E2砂岩vp、Zp都大于泥岩，能较好地区分砂泥岩，而ρ区分砂泥岩的能力较弱；E2砂岩Zp大于泥岩Zp，而vp、ρ重叠严重；戴一段3亚段（E2）砂岩vp大于泥岩vp。

综上所述，在三河工区ρ区分岩性的能力更强，vp次之，Zp区分岩性相对困难。

2.1.2 龙岗工区

龙岗工区同三河工区一样，也缺乏横波测井资料，只能得到vp、ρ及Zp等3种岩石物理参数。对龙岗工区的14口井的目的层E2d分别选择vp、ρ及Zp作单井、全区分亚段及分区分亚段频率直方图及交会图。以同样的方法来统计和分析龙岗工区的岩石物理参数的分布情况，得到了与三河工区一致的结果，即识别岩性的敏感性从大到小依次是ρ、vp、Zp。

2.2 三河工区与龙岗工区对比分析

通过对三河工区和龙岗工区的岩石物理统计分析，得到如下认识：在三河工区和龙岗工区，ρ、vp对砂泥岩具有一定的区分度（砂岩ρ小于泥岩ρ，砂岩vp大于泥岩vp），其中ρ对岩性的区分比较敏感，vp次之，而Zp在整个研究区E2d1中区分岩性的能力较弱，但在局部地区对砂泥岩也有一定的区分能力。虽然三河工区和龙岗工区在岩石弹性参数区分岩性方面有一定的共性，但是2个工区的岩石弹性参数也存在一定的差异，笔者对三河工区和龙岗工区的岩石弹性参数进行了全工区分亚段统计（见表1）。从表1中可以看到：龙岗工区的vp、ρ及Zp整体上都要大于三河工区，并且ρ和vp在三河工区能更好地区分岩性。