气云影响下浅水三角洲储层描述关键技术及应用*

王少鹏 李 久 张 岚 秦润森 张正龙

(中海石油(中国)有限公司天津分公司 天津 300459)

渤海油田是我国重要的原油产区，其新近系是主要的含油层系之一，探明原油地质储量已超过渤海总探明储量的60%。近10年来，基于海上高品质三维地震资料及储层反演技术的不断发展，在油田勘探开发中形成了新近系砂体精细刻画技术。该技术通过地震反演同相轴与砂体的匹配关系对砂体边界、厚度、叠置关系、连通性等参数进行描述，大幅提升了新近系油藏的勘探开发效果[1-3]。然而，受断裂带活动影响，渤海湾盆地气云区广泛发育，在地震剖面上出现成像模糊带。由于气云影响下地震同相轴的频率、振幅、连续性均出现较大的变化[4-5]，往往导致其内部储层成像差且构造产状难以确定[6-7]，对油田开发方案的编制、内部挖潜均产生重要影响。因此，改善气云区内部地震资料的品质，提高油气藏描述的精度，一直是受气云影响油田在勘探开发过程中需要解决的难点。

本文以渤海海域南部渤中34地区为例开展了气云区内储层精细研究。该区域局部发育气云区，生产动态表明，受气云影响的砂体具有较大的开发潜力，是下一步挖潜的重点区域。气云区内部储层研究涉及气云区内部地震资料成像、砂体描述等一系列技术难题，因此在渤中34地区首次以地震资料重新采集为突破口，通过储层发育特征来设计采集参数以及开展“提升道集信噪比、建立精细速度模型”针对性处理，在此基础上通过非气云区储层发育参数来约束气云区内部的储层反演，形成针对于气云区地震采集、处理与储层描述的关键技术序列，较大程度提高了气云影响条件下水下分流河道描述精度。研究成果为渤海其他受气云影响的油田开发具有重要示范作用。

1 区域地质概况及气云区特征

渤中34地区位于渤海海域南部黄河口凹陷中央构造脊上的一个复杂断块，受郯庐断裂强烈右旋张扭活动影响，发育近东西向—北东东向以及北西—南东向两组断裂系统[8]。该区域的主要含油层系是新近系明化镇组下段，以浅水三角洲沉积为主，其中水下分流河道构成了储层的主体，储层厚度为6～10 m。浅水三角洲向湖中心推进过程中，其水下分流河道不断迁移与切割，最终形成叠置连片的储层分布样式。与浅水三角洲相关的油藏一直是渤中34地区增储上产的重要目标，经过10年的高效开发，该地区已形成了300万吨的产能规模。

渤中34地区东侧发育浅层气云，拾取三维拖缆地震数据海底反射，提取海底反射以下600 ms沿层相干属性可以得到，气云区纵向(北东方向)长度可达5 km、横向宽度3 km，面积约15 km2(图1a)。图1b展示了过气云区三维拖缆地震数据叠前时间偏移剖面，方框代表气云模糊区范围，整体表现为低频、弱振幅、空白或断续反射特征。

图1 气云区地球物理资料分析及储层响应

在气云内部地震成像影响了地震相的认识，限制了砂体描述的精度，从图1c地震反演剖面分析，气云区边部同相轴的错断或空白导致对砂体发育范围的不确定性，而低频、弱振幅特征不能用于砂体特征描述(图1c)。因此，如何正确认识气云区内部水下分流河道砂体的发育范围、厚度发育特征，实现砂体的精细描述是推动气云区下一步挖潜的关键。

2 气云区地震资料采集处理关键技术

油气藏精细描述的基础是提高气云区内部的成像质量。地震资料的采集需要根据气云空间展布特征设计合理观测系统,规避气云区对地震波传播的影响，或开展多波勘探及多波成像技术研究，譬如利用转换波对气云区成像已在全球多个油田获得成功[9-12]。同时，通过不同处理方法来提高气云区的成像效果也是重要途径之一，常用基于Q吸收补偿的叠前深度偏移成像来恢复受气云屏蔽的成像[13-14]。近年来，对于复杂气云区，渤海地区不断开展基于目标地质体二次三维地震采集探索，强调地震和目标体的充分论证，形成基于地质体的采集处理一体化技术，从而提高气云区内部地质体的成像质量[15-16]。

2.1 浅水三角洲储层海底电缆高密度高覆盖采集

本区主要目的层为新近系明化镇组下段，主力油层埋藏深度在1 400 m至1 600 m范围内，储层以浅水三角洲沉积为主，水下分流河道构成了储层的主体，单一河道平均厚度为6～12 m，宽度分布在200～400 m。在河道不断迁移、拼接过程中，河道边界附近储层往往表现出快速尖灭的特点。为了更加精细的反映河道沉积特征，地震资料需要更高分辨率与信噪比[17-18]。采用波动方程正演模拟，设计不同面元规格(25 m×25 m、25 m×12.5 m、12.5 m×12.5 m)论证砂体边界的成像效果。在满足海上作业条件下，采用12.5 m×12.5 m规格面元，能够更加清晰地刻画河道边界快速变化的特点；覆盖次数从84次提高到320次，水下分流河道边部及内部变化特征能够得到较好的成像。高密度高覆盖观测参数的设定，更好地满足浅水三角洲水下分流河道地震成像的需求。

在震源设计过程中，结合储层厚度变化较大的特征，地震信号需要具有较高高频能量的同时，也需要有丰富的低频成分。这就要求震源系统能够激发出宽频带、延续时间短、能量各方位分布一致的地震子波。针对这个难题，提出基于海上气枪点震源阵列设计理念，优化设计方案。由气枪单元ABCD组成的气枪阵列，在阵列几何图形中选取合适的中心点O，在圆上取任意一点X1，计算各能量点ABCD在X1点处的能量叠加。如果所有点的能量叠加值在允许的一定范围误差内，接近某统一值即可认为该气枪阵列符合点震源阵列的设计(图2)。设计的点震源阵列激发的远场子波能量分布特征接近点震源，子波和能谱质量较好，能够较好地消除震源非均质性的影响，实际地震资料采集中取得了较好的效果。

图2 基于能量分布的震源优化技术

2.2 “气云区”地震资料针对性处理技术

以海底电缆高密度高覆盖地震采集数据为基础，针对目标区域受“气云”影响地震资料成像差的特点，开展“提升道集信噪比、建立精细速度模型”的关键处理技术攻关，有效改善了气云区成像效果。针对“气云区”地震资料信噪比低、波组特征差的问题，在处理中创新引入优势道集模拟技术。依据AVO规律，利用叠前道集中受气云影响比较小、成像质量较高的道集模拟受气云影响大、成像比较差的道集，从而改善气云区成像质量，减少了气云对地震资料成像的影响范围。该技术关键是根据原始地震道集的响应特征，识别受气云区影响范围(图3a)，从而可以有效切除受气云区影响部分，保留不受气云区影响的部分(图3b)；对切除后的道集进行处理，保证道集的品质(图3c)，然后拟合本区地震波的AVO规律，利用共中心点道集的部分道呈现的AVO规律去预测缺失部分进行缺失道模拟(图3d)。

图3 基于部分偏移距截取的优势道集模拟关键步骤

“气云区”处理中地震成像精度差的关键难点之一就是浅层速度横向剧烈的变化，难以获得精确的速度场。常规的反射波层析产生的速度模型具有较大不确定性，精度难以满足“气云区”成像要求，而潜波在地震记录上以初至波的形式出现，表现特征相对来说清晰可靠，容易识别，精度高[19]。因此，在“气云区”速度建模过程中，采用潜波层析反演技术(DWT)，能够有效地提高速度模型的精度，得到可靠的近地表速度模型，为提高地震成像精度奠定良好的基础。图4展示了气云区反射波网格层析与潜波层析反演获得浅层速度，采用潜波层析反演的速度在气云区呈现明显低速异常，反演精度远高于反射波层析。

图4 速度模型精度对比图

通过高密度、高覆盖的地震数据采集，运用“气云区”地震资料并进行优势道集模拟、潜波层析反演成像技术，较大改善了气云区内的成像质量。相对于原地震资料(图5a),新采集高密度、高覆盖地震资料在气云区内砂体的连续性更好(图5b)。基于已有的砂体描述、等时地层切片等技术即可以更好明确砂体的发育范围，从而极大提高了气云区内部砂体边界刻画的精度。

图5 渤中34地区气云区新老地震资料对比

3 气云区储层精细刻画

3.1 河道沉积参数

浅水三角洲储层为不同期次分流河道不断叠置、拼接而成，其内部单一河道的识别是储层进一步精细解剖方向。在地震资料重新采集与针对性处理之后，通过等时地层切片储层的边界刻画得到提升，但受气云影响，气云区内河道砂体低频率、弱振幅的地震相响应与非气云区差异较大(图5b所示)，因此已不能通过气云区内部地震相来实现砂体解剖。针对这个难点，在高覆盖高密度地震资料基础上，除了通过等时地层切片明确砂体边界之外，还需要运用气云区外储层发育参数约束来提高气云区内部砂体刻画的精度。

气云区外参数的提取需要对分流河道砂体的沉积规律进行总结，包括沉积方向、单一河道的叠置方式、单一河道的发育特征等。从区域上分析，基于对渤中34区域重矿物的分析，确定区域的物源来自东北方向[20-23]，此方向也代表单一期次河道沉积的主要走向。按照Miall构型划分方案，单一期次河道边界对应为四级构型界面[24-26],国内外学者对四级构型界面的研究重点在于总结河道发育的地质知识库,包括河道砂体的沉积厚度、宽度、砂体尖灭角等参数[27]。

通过渤中34地区局部高密度井网砂体解剖，可以得到浅水三角洲不同叠置样式砂体沉积地质知识信息。同时基于高分辨率层序地层学原理，分析可容空间与沉积物供给比值(A/S)变化过程中导致砂体叠置类型与单一河道沉积参数变化。渤中34地区浅水三角洲储层发育特征主要表现为：在湖平面上升初期，由于可容空间较小，主要发育多期叠置的复合砂体，其河流作用强，单一河道宽度大致在200～400 m，由于河道的下切作用厚度一般可达10～12 m，宽厚度比在20～40；随着湖平面的上升，可容空间开始变大，分流河道向湖心推进过程中，河流作用开始减弱,多以同期拼接河道呈现，单一河道的厚度多在6～10 m，宽度达到300～500 m，宽厚比也随之增大至30～90；在湖平面上升末期，可容空间最大，此时河流作用减弱、湖水改造作用增强，可以形成较大分布范围、相对较小厚度、较大宽厚比的前缘席状砂体[28]。从表1统计的结果可以看出，河道砂体发育的宽厚比是湖平面(基准面)变化的函数，即随着湖平面的上升，其宽厚比总体上是变大的趋势。

表1 浅水三角洲不同叠置类型单一河道发育参数Table 1 Development parameters of single channel of different superimposed types in shallow water delta

气云区内部储层在精细刻画过程中，首先需要对目的层位沉积规律总结，明确气云区外相邻砂体的沉积模式，即找到相应的沉积参数来约束受气云影响的砂体沉积特征，并将单一河道砂体发育的厚度、宽度、宽厚比等地质信息延伸至气云区内部，从而提高其内部单一河道的刻画精度。

3.2 气云区储层精细研究应用

以渤中34地区NmⅣ1砂体为例进行说明。首先，在海底电缆高覆盖高密度采集与处理之后，通过等时地层切片对该砂体的分布边界进行分析。在气云区外部，以地震属性限定边界作为河道边界，NmⅣ1砂体平面上可识别出4条河道，从北向南逐渐拼接连片(图6a)。同时，5井、E33井、6井所钻遇的储层厚度为8～10 m，以拼接模式预测单一河道发育宽度在400～500 m，与地震属性限定边界所刻画的河道边界宽度是接近的。因此，可以得到气云区外部的5井、E33井、6井分属于不同河道，而E33与E11、6井与E4分别属于同一河道。在气云区内部，河道表现为弱振幅的地震属性响应，但河道的走向与发育参数与5井、E33井、6井所认识的单一河道大致相同。因此基于沉积方向、沉积参数对区域内所识别的分流河道向气云区内部延伸，从而刻画出气云区内部河道分布模式，实现了弱响应模式下、沉积参数约束条件下单一河道的精细刻画(图6b)。研究成果预测气云区内单一河道之间拼接连通，具备进一步的开发潜力。

图6 NmⅣ1砂体气云区内单一河道描述

开发过程中证实了图6气云区内部单一河道精细描述的成果。首先，调整井E12钻遇了两条水下分流河道拼接区域，钻遇的河道最大厚度为8.9 m，在NmⅣ1砂体水下分流河道的沉积参数预测范围之内(图7)。为了进一步确定不同河道的连通关系，调整井E12井在钻井过程中进行了随钻地层压力测试(表2)，共测试有4个压力点，位于2个不同分流河道。4个测点的压力系数均为0.53，说明不同的水下分流河道砂体具有统一的压力系统。同时，E12井井点处的NmⅣ1小层地层压力已下降7 MPa，与早期开发的E4、E11井测的压力数据是一致的，说明不同水下分流河道之间可以拼接连片，且具有较好的连通性。

开展气云区内部储层的精细描述有效推动了渤中34地区受气云区影响的浅水三角洲分流河道储层评价与开发。近年来，通过持续滚动评价，对气云区周边的砂体边界、沉积厚度、叠置关系进行了重新认识。在渤中34区域，利用评价井、调整井对受气云影响的砂体不仅开展滚动扩边评价，也致力于对砂体内部单一河道潜力挖掘。在气云区内部新增探明储量300万m3，新增开发井10口，新增可采储量82万m3，取得了很好的效果。气云影响下浅水三角洲储层描述关键技术序列为渤海地区类似受气云影响油田的精细开发提供了很好的示范。

图7 NmⅣ1砂体单一河道砂体的精细解剖(标志层拉平)Fig .7 Fine anatomy of single channel sand NmⅣ1(marker leveling)

表2 渤中34地区NmⅣ1砂体随钻地层压力数据表Table 2 Formation pressure data table of sand NmⅣ1 in Bozhong 34 area while drilling

4 结论

1) 基于浅水三角洲分流河道储层发育特征，高覆盖、高密度的地震资料采集能够很好地提高河道边界的成像精度；针对“气云区”进行优势道集模拟、潜波层析反演处理，有效改善了受气云区影响下分流河道的成像效果。

2) 渤中34区域浅水三角洲发育叠置河道、拼接河道、席状砂体三种沉积模式，提取不同沉积模式下的沉积参数来约束气云影响下的分流河道展布，提高了气云区内部分流河道砂体的描述精度。

3) 开发实践表明，建立地震资料针对性采集、处理，沉积参数约束技术序列，有力指导了渤中34区域气云区内部挖潜，实现增储。该技术序列为渤海地区类似受气云影响油田的开发提供了示范。