西湖凹陷B构造水下分流河道预测技术及应用

西湖凹陷B构造水下分流河道预测技术及应用

姜 勇，张 雷，邹 玮，侯志强

（中海石油（中国）有限公司上海分公司，上海 200030）

摘 要：西湖凹陷B构造的砂岩储层具有低孔渗特征，且属浅水沉积环境，水下分流河道发育，砂体横向变化快。为准确刻画砂体的横向变化，且在低孔渗储层中找到物性相对好且含油气的有利储层，研究了叠前反演技术在水下分流河道储层预测中的应用。通过岩石物理分析，找到了能够识别砂体和有利储层的参数和参数组合；通过低孔渗砂岩储层地震反射特征的研究，证实了利用叠前反演预测物性好且含气有利储层的可行性；研究了叠前反演在工区的技术流程和关键环节，利用反演结果刻画了B构造S1层水下分流河道分布范围，预测了有利储层，指导评价井位的部署。经钻探验证，预测结果得到了证实。

关键词：西湖凹陷；水下分流河道；低孔渗；叠前反演；储层预测

中图分类号：P631.4+6

文献标识码：A

DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2015.02.035

文章编号：1008-2336（2015）02-0035-05

收稿日期：2014-10-08；

作者简介：第一姜勇，男，1980年生，地球物理工程师，工学硕士，主要从事地震解释、储层反演等方面的研究工作。E-mail：jiangyong@cnooc.com.cn。

改回日期：2014-12-03

Technology for Prediction of Underwater Distributary Channel Reservoir and Application in B Structure, Xihu Sag

JIANG Yong, ZHANG Lei, ZOU Wei, HOU Zhiqiang

（Shanghai Branch of CNOOC Ltd., Shanghai 200030, China）

Abstract:The sandstone reservoirs in B Structure are characterized by low porosity and low permeability, deposited under shallow water depositional system, with underwater distributary channels well developed, and the sand bodies change quickly in lateral direction. For delineating the lateral change of sand bodies correctly and finding the favorable reservoirs with good physical properties and high hydrocarbon saturation from low porosity and low permeability reservoirs, pre-stack inversion technology for prediction of underwater distributary channel reservoir has been used. Based on petrophysic analysis, the elastic parameters and their combination that can be used to identify sand bodies and favorable reservoir are established. It has been confirmed through analysis of seismic characteristics of low porosity and low permeability sandstone reservoirs that it is feasible to identify favorable reservoir using prestack inversion. Then the process and key techniques for pre-stack inversion are optimized for the study area. The pre-stack inversion results have been used to delineate the geometry and distribution range of underwater distributary channels in S1 layer in Structure B, and also used to predict favorable reservoirs and guide the drilling location design of an appraisal well in B Structure. It has been confirmed by the actual drilling results that this reservoir predication technique is effective.

Keywords:Xihu Sag; underwater distributary channel; low porosity and permeability; pre-stack inversion; reservoir prediction

西湖凹陷位于东海陆架盆地，是我国近海重要的富生烃凹陷，目前已在凹陷内发现多个油气田和含油气构造。根据构造、沉积等特征，西湖凹陷自西向东可以分为西部斜坡带、西部次凹带、中央反转构造带、东部次凹带和东部断阶带[1]。研究区B构造位于西部次凹，其砂岩储层具有两个主要特征：一是目的层埋藏深，受压实作用的影响，致密砂岩储层普遍发育[2]；二是主要目的层花港

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，下段为三角洲平原沉积[3]，水下分流河道发育，砂体具有横向变化快的特点。由于海上钻井成本高，低孔渗砂岩气藏测试开发难度大，因此，准确刻画储层的分布范围，进而在致密储层中找到物性较好、含气饱和度高的有利储层实施钻探，是成功勘探的关键。

与叠后反演相比，叠前同步反演利用叠前地震道集中不同偏移距的振幅信息，计算相关的弹性参数，来预测储层分布并分析储层的性质，近年来在常规碎屑岩储层及流体预测中取得了较好的应用效果[4-6]。针对低孔渗水下分流河道储层的特点，研究了叠前同步反演技术在有利储层预测中的应用。首先通过对凹陷内多口井岩性与中子的关系，弹性参数与岩性、物性和含油气性的关系，研究了致密砂岩储层的岩石物理特征，找到能够稳定识别有利储层的弹性参数或参数组合；分析了低孔渗储层的地震反射特征，研究叠前反演技术预测有利储层的可行性。结合工区内的资料特点和地质特征，研究叠前反演的关键环节和优化流程，计算能够识别有利储层的弹性参数；最终将反演结果应用于钻探靶区的储层特征分析，指导井位部署。

1　岩石物理特征分析

岩石物理特征分析围绕找储层、找物性好且含气饱和度高的有利储层两个问题展开，研究岩石的弹性参数与岩性、物性、含气性、压实等岩石物理特征之间的内在关系。

首先研究弹性参数的岩性特征，图1a为中子孔隙度随深度的变化趋势，色标为泥质含量，蓝色代表泥岩，黄色代表砂岩，红色箭头为砂岩中子孔隙度的变化趋势，绿色箭头为泥岩中子孔隙度的变化趋势。可以看出，在中深层，砂岩的中子孔隙度明显小于泥岩。因此可以预见，与中子孔隙相关程度高的弹性参数理论上可以稳定区分砂、泥岩。通过对多口井纵波阻抗、横波阻抗、纵横波速度比、密度等参数与中子孔隙度的交汇分析，发现Vp/Vs与中子孔隙度的相关性最好（图1b），通过图1c纵波阻抗与Vp/Vs的交汇图可以看出，砂、泥岩的纵波阻抗叠置在一起；而Vp/Vs能够很好的区分砂、泥岩，其中Vp/Vs的低值指示砂岩。

图1　弹性参数岩性分析

低孔渗砂岩气藏的勘探中，找到物性较好含气的有利储层作为切入点实施钻探是成功的关键。通过分析，Vp/Vs单参数无法预测物性及含气性的变化，为此研究了参数组合的方法。图2 是Vp/Vs与纵波阻抗参数组合的物性分析交汇图，色标为孔隙度。从图中可以看出，在低Vp/Vs代表的砂岩区，低纵波阻抗（虚线矩形框内）代表了物性较好的砂岩；图3为Vp/Vs与纵波阻抗参数组合的含气性分析交汇图，色标为含水饱和度，虚线矩形框内低Vp/Vs、低纵波阻抗指示含气饱和度高的砂岩；综上所述，低Vp/Vs条件下的低纵波阻抗是物性好、含气饱和度高的有利储层的指示。

图2　弹性参数物性分析

图3　弹性参数含油气性分析

2　地震反射特征分析

为充分认识低孔渗储层的地震反射特征，指导实际地震数据优化处理，研究叠前反演进行储层预测的可行性，利用孔隙度替换、流体替换和地震正演模拟等技术，研究了孔隙度和孔隙流体对致密砂岩储层反射特征的影响。研究过程分为两步：

（1）物性分析——孔隙度变化道集正演模拟：目标砂体含水饱和度80%不变，以3%的步长改变孔隙度，每改变一次，分别计算砂岩相应的纵波、横波和密度，使用Zoeppritz方程[7]计算叠前道集。图4为孔隙度变化道集，其下部为砂顶反射振幅随入射角变化的曲线。从图中可以看出，孔隙度对地震反射的影响很大，随着孔隙度逐渐增大，砂岩顶面的AVO类型逐渐发生变化：①当孔隙度小于7%时，砂岩顶界面的AVO类型为I类；②当孔隙度在10%～13%之间时，砂岩顶面反射为II类AVO，随偏移距的变化出现极性反转，近道为正，远道为负；③当孔隙度大于16%，砂顶反射的AVO类型变为III类；④随着孔隙度的增大，AVO曲线的梯度（弯曲程度）减小。

图4　孔隙度变化叠前道集

（2）孔隙流体分析——流体变化道集正演模拟：孔隙度10%保持不变，通过流体替换技术[8, 9]将水替换成气，含水饱和度从100%逐渐减小到0，每改变一次，计算相应的纵波、横波和密度，然后用Zoeppritz方程计算叠前道集。图5为孔隙流体变化道集，从图中可以看出：随着含气饱和度的变化，砂岩顶面的AVO类型基本不变，为II类，这与岩石物理分析砂泥岩纵波阻抗的研究结论一致，但是随着含水的增加，截距缓慢增大。

通过以上分析，低孔渗砂岩储层的孔隙度会对地震反射的截距和梯度产生较大影响，其含油

气性会对地震的截距产生影响，这说明地震数据中包含了低孔渗储层的孔隙度和孔隙流体等信息。根据Bortfeld的研究[10]，AVO曲线的截距主要受纵波阻抗影响，梯度受Vp/Vs的影响，因此利用叠前反演从叠前地震道集计算纵波阻抗和Vp/Vs，进行低孔渗有利储层预测是可行的。

图5　孔隙流体变化叠前道集

3　叠前AVA同步反演

根据预测有利储层的目的，需要从地震数据中反演纵波阻抗和Vp/Vs两个参数。通过研究，采用了Hampson等[11]基于Zoeppritz方程的Fatti近似[12]，在2005年提出的叠前反演方法。该方法假设横波阻抗、密度的对数与纵波阻抗的对数存在一定的线性关系，然后利用该线性关系求解式（1），得到纵波阻抗、横波阻抗和密度，从而进一步求得Vp/Vs等弹性参数。

式中：Sα为入射角α的地震数据；ci为Fatti近似[12]的拟合系数；Wα为入射角α的地震子波；D为差分矩阵；Lp、Ls、LD分别为纵波阻抗、横波阻抗和密度的对数。

根据工区的资料条件以及叠前反演的技术特点，叠前反演的技术流程如图6所示。其主要技术环节有：地震资料优化处理及角道集计算，井震标定与AVA子波提取，低频模型建立，叠前反演参数实验，砂体刻画以及有利储层预测。

图6　叠前同步反演技术流程

4　应用效果分析

B构造位于西湖凹陷西部次凹带，为背斜—断背斜型构造。上世纪80年代在该构造上钻探B-1井。该井共解释气层100多米，但主要位于3 500 m以下的中深层，孔渗条件较差，受当时技术条件的限制，测试未取得商业产能。为实现增储上产，决定在本构造部署评价井。钻前对本构造砂岩储层的分布特征进行了刻画，对有利储层进行了预测。

首先利用Vp/Vs刻画了B构造的储层分布特征。图7为B构造S1层Vp/Vs的反演结果的沿层属性。根据岩石物理分析结果，Vp/Vs红色低值指示砂体。从图中可以看出S1层砂体呈水下分流河道形态分布，与区域的沉积特征吻合。河道发育大致可以分为两期：一期近南北向分布，河道窄，二期北东向分布，河道宽（图7）；而B-1井位于两期河道之外，这与本井在S1层未钻遇砂体的钻探结果相符。根据Vp/Vs的反演结果，圈定了砂体的分布范围（图7）。

根据岩石物理分析结果，在砂体分布范围内，低纵波阻抗指示物性好含气砂岩的可能性大。将低Vp/Vs指示的砂体分布有利区投影在S1层纵波阻抗的沿层属性图上（图8），在横向上找到低Vp/Vs与低纵波阻抗指示的有利储层分布区，并结合构造等信息，确定评价井B-2的井位（图8）。B-2井在S1层钻遇厚层含气砂体（图9），孔渗条件较好，常规测试获得商业油气流。

图7　B构造S1层Vp/Vs沿层属性

图8　B构造S1层纵波阻抗沿层属性

图9　过B-1、B-2井Vp/Vs联井剖面

5　结论

西湖凹陷的致密砂岩储层埋藏深且横向分布变化快，准确刻画有利储层的分布范围是成功勘探的关键。通过岩石物理分析，发现低Vp/Vs能够有效稳定地识别低孔渗砂岩储层；弹性参数与岩性、物性和含油气性的关系分析表明，低Vp/Vs与低纵波阻抗的组合能够识别有利储层。正演模拟研究显示地震道集中包含了低孔渗储层的物性和流体信息，确定了叠前反演预测有利储层的可行性。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，并研究叠前反演的关键技术环节；根据反演结果，刻画了B构造S1砂层的分布特征，对有利储层带进行了预测，根据预测结果部署的评价井，取得商业发现。

参考文献：

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[2] 张雷，姜勇，侯志强，等．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[J]．中国海上油气，2013，25（2）：36-39．

[3] 刘金水，曹冰，徐志星，等．西湖凹陷某构造花港组沉积相及致密砂岩储层特征[J]．成都理工大学学报（自然科学版），2012，39（2）：130-136．

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