川西致密砂岩气藏“暗点”型河道砂岩识别方法

2022-07-15段文燊毕有益

西南石油大学学报(自然科学版) 2022年3期

王荐，段文燊，毕有益

1.中国石化西南油气分公司勘探开发研究院，四川成都610041 2.中国石化西南油气分公司，四川成都610041

引言

川西拗陷东部斜坡带（东坡）的沙溪庙组气藏自上而下划分为11 套砂组，整体以三角洲平原—前缘河道砂沉积为主，储层为非均质性强的低孔低渗致密河道砂岩。气藏内分流河道数量多达一百余条，沉积规律复杂，具有河道砂体储层厚度薄（5～30 m），多旋回、多流向、多期次河道交错叠置的特点[1-2]。前期研究证实，东坡沙溪庙组气藏的砂岩纵波速度、密度等岩石物理参数大多数低于泥岩，从而砂岩与泥岩的波阻抗差异较大，地震响应特征以低频强波谷反射为主，即通常所说的“亮点”反射特征[3]。通过地震资料连片处理，得到高品质的三维叠后地震资料，可以利用地震叠后振幅属性对“亮点”河道砂岩的平面展布情况进行刻画，取得了比较好的效果，在该气藏发现了一批高产河道[4]。

自2012 年东坡沙溪庙气藏进行规模开发以来，随着“亮点”型河道砂岩逐步开发建产完毕，气藏年新增产量逐年降低，整体呈衰减状态。如何找到新的增储建产阵地，是该气藏面临的巨大挑战。近年来，发现一些钻井在其非目标层系砂岩中钻遇良好油气显示，并测试获产。然而，通过对这些井开展井震标定后发现这些河道砂岩在常规地震剖面上振幅较弱，表现为非“亮点”反射特征；在振幅平面属性上这些河道砂岩外形不清、连续性差、难以识别，可称之为“暗点”型河道砂岩。在“亮点”型河道砂岩目标所剩无几的情况下，“暗点”型河道砂岩有望成为东坡沙溪庙组气藏下一步评价建产的新阵地，而如何有效识别刻画出“暗点”型河道砂岩的平面展布情况成为关键。

1 “暗点”型河道砂岩地震响应特征形成机理研究

通过开展模型正演分析及叠前AVO 特征分析，来明确“暗点”型河道砂岩地震响应特征形成机理，为找到有效的“暗点”型河道砂岩的识别方法奠定基础。

1.1 模型正演分析

图1 A 井井震标定Fig.1 Well-seismic calibrate of Well A

依据东坡沙溪庙组砂岩和泥岩的速度参数[5]，固定河道砂体的速度不变（4 100 m/s），即砂体物性不变，考虑河道砂体的厚度变化，从5 m 到60 m（基本包含了该区域河道砂体厚度变化范围），建立地质模型开展正演模拟，据此来研究河道砂体厚度变化所引起的地震响应特征变化（图2a）。正演结果显示，当河道厚度小于10 m 时，地震剖面上可形成弱反射振幅，即河道砂岩厚度薄可能是“暗点”型河道砂岩地震响应特征产生的原因（图2b）。但经统计东坡沙溪庙组气藏已钻遇的“暗点”型河道砂岩厚度在15～30 m，按正演模拟分析结果，应该可以形成较强振幅的亮点反射，由此可以证明河道砂体厚度的大小并不是“暗点”型河道砂岩地震响应产生的主要因素。

图2 在固定砂体速度时对不同厚度砂体的正演模拟Fig.2 Forward simulation of sand body with different thickness at fixed sand body velocity

接下来考虑另一种地质情况，固定河道砂体的厚度不变（20 m），河道砂体的速度变化（从3 900 m/s到4 450 m/s）[6]，建立地质模型开展正演模拟，据此研究河道砂体物性变化所引起的地震响应特征变化（图3a）。通过正演模拟结果发现，河道砂体速度参数（物性）与背景泥岩差异越小，振幅能量越弱，即河道砂岩物性差可以产生“暗点”型河道砂岩地震响应特征（图3b）。

图3 在固定砂体厚度时对不同速度砂体的正演模拟Fig.3 Forward modeling of sand body at different velocities with fixed sand body thickness

图4 A 井层各类岩性波阻抗分布范围Fig.4 The impedance distribution range of various lithologic waves inlayer of Well A

1.2 叠前道集AVO 特征分析

通过正演模拟分析，确定了“暗点”型河道地震响应特征形成的原因主要是砂体储层物性差，这种中高阻抗的砂岩在叠后振幅剖面形成弱波峰或弱波谷响应，极易淹没在同等阻抗级别的泥岩响应之中，难以识别[8]。通过叠后地震剖面始终无法解决河道的刻画问题，为此，研究对象有必要从叠后资料转移至叠前道集资料，对“暗点”型河道砂岩的叠前AVO 响应特征进行分析。

按砂岩与上覆介质的波阻抗差及上覆介质的特征，含气砂体通常可大致分为3 类（图5），它们的反射系数特征曲线各不相同[9]。其中，I 类和IIa类为物性稍差的中高阻抗砂体的反射系数曲线，下面通过叠前道集正演模拟来分析这两种中高阻抗含气砂体的AVO 响应特征[10]。

图5 3 类含气砂体的AVO 特征曲线Fig.5 AVO characteristic curves of three types of gas-bearing sand bodies

I 类高阻抗含气砂岩：这类含气砂岩相对上覆岩石有较高的波阻抗，往往是经受了中等到高等压实、固结作用的成熟岩石[11]。由此类砂岩正演模拟的道集可知，在法线入射时有较高的正反射系数，表现为强波峰反射，随着入射角的增大，波峰反射逐渐减弱，当入射角足够大时，在道集上可以看到由波峰变化到波谷的极性的反转现象（图6）。此类叠前道集经过叠加后，由于极性的反转，能量相互抵消，使得在叠后剖面呈现弱振幅反射特征。

图6 I 类含气砂体的正演道Fig.6 Forward model set of Class I gas-bearing sand body

IIa类近零波阻抗差含气砂岩：这类砂岩与上覆介质具有几乎相同的波阻抗，这类砂岩一般是在中等压实、固结作用下形成的[12]。由此类砂岩正演模拟的道集可知，在法线入射时反射系数趋近于零，表现为弱波峰反射特征，同样随着入射角的增大，波峰反射逐渐减弱直至发生极性反转变化为波谷反射，随着入射角度的进一步加大，波谷振幅出现进一步增强的现象（图7）[13]。此类叠前道集经过叠加后，同样由于极性反转现象的存在，导致叠加时同相轴产生相互抵消的现象，在叠后剖面上同样呈现弱振幅特征。

图7 IIa 类含气砂体的正演道集Fig.7 Forward model set of Class IIa gas-bearing sand body

图8 A 井井旁道集AVO 特征分析Fig.8 Analysis of the AVO characteristics of the gathers next to Well A

理论模型正演和实际资料分析证实，东坡沙溪庙组气藏“暗点”型河道地震响应特征形成的机理是：“暗点”型河道砂岩物性较差，属于I 类或IIa类含气砂岩，在叠前道集资料上形成了随着入射角增大发生极性反转的AVO 响应特征，导致地震反射振幅较弱，且与围岩地震反射振幅能量差异较小，难以识别[15]。

2 “暗点”型河道刻画方法及应用效果

2.1 优势入射角部分叠加技术

通过以上研究证实，“暗点”型河道砂岩具有I类、IIa类两种AVO 响应特征，这两类含气砂岩的反射系数随入射角的变化趋势是相同的，都呈现单调递减的趋势，即随入射角的增大，反射系数向负的方向变化，同时也呈现出随着入射角增大，波谷反射增强的特征。为减小叠前道集叠加时波峰、波谷相抵消的影响，可以采用优势入射角部分叠加技术，来提高叠加剖面的质量。具体方法为：通过对东坡沙溪庙组气藏“暗点”型河道砂岩叠前道集分析，确定入射角在20°以上的道集有波谷反射较强的特征，为优势入射角度域。由此可以采用优势入射角道集部分叠加技术，来提高叠后振幅能量强调，及河道砂岩的辨识度，从而实现对“暗点”型河道砂岩的刻画[16-18]。

图9 过A 井层全叠加地震剖面与优势入射角叠加剖面对比Fig.9 Comparison was made between the seismic profile and the superimposed profile of dominant incidence angle of layer in Well A

图10 层常规地震资料平面属性与优势入射角部分叠加地震资料平面属性Fig.10 Attributes of layer conventional seismic data partially superimposed with dominant incident angle

2.2 东坡沙溪庙组“暗点”型河道识别应用效果分析

图11 C 井区层河道刻画平面图与过井优势入射角叠加剖面Fig.11 Plan of channel characterization oflayer in Well C Area superimposed profile with dominant incidence angle of well passing