基于疊前道集的致密砂巖儲層含氣性預測方法

曹紹賀

（中國石化華北油氣分公司勘探開發研究院，河南鄭州 450006）

AVO作為一種含氣砂巖的異常地球物理現象，最早是由Ostrander在20世紀80年代初發現，在實際應用中利用共中心點資料，研究實際縱波反射振幅隨炮檢距的變化規律，并根據在一定的地質條件下含氣砂巖的反射振幅隨炮檢距增加而增加這一特征直接尋找氣田[1]。隨著地震勘探技術的不斷發展和創新，AVO技術已成為當前含氣性檢測的主要技術，在油氣儲層預測和解釋中發揮了重要的作用。

近幾十年來，AVO技術在含氣性檢測方面發揮了重要作用，但也存在很多問題，由于AVO技術的精度很大程度上依賴于地震資料的品質，要求地震數據保幅且具有較高的信噪比。然而實際地震資料常存在一些異常因素導致AVO解釋出現陷阱。本文從疊前CRP道集的優化處理出發，盡量消除非地質因素引起的振幅異常。另外，橫波資料在疊前反演中起著至關重要的作用，而在實際生產中，橫波資料較少，本文采用巖石物理建模法求取橫波，得到可靠的橫波數據，為彈性參數反演提供了較好的數據基礎。

1 方法原理

1.1 巖石物理分析方法

疊前地震屬性分析的目的是識別巖性和烴類，而巖石物理是連接地震數據與儲層參數的橋梁，因此需要對反映巖石物理學特征的相關彈性參數進行深刻的理解和認識。

λ是流體的體積模量，剪切模量μ常被稱為剛性模量。在地震資料的儲層描述及流體預測過程中，常用λρ（孔隙流體指示因子）和μρ（巖性指示因子）來描述巖性及孔隙流體的性質。對于那些在地震剖面上不易識別的巖性和流體，利用λρ-μρ交匯分析法比較有效[2]。

基于疊前地震資料進行儲層及流體預測的角度考慮，巖石物理分析工作主要分為三個步驟：（1）對測井曲線進行環境校正及標準化處理，消除測井過程中井眼擴徑以及不同年代測井造成的數據誤差等因素，得到比較真實可靠的測井數據；（2）開展巖石物理建模工作進行橫波估算，為流體替代、正演模擬及彈性參數反演打下數據基礎；（3）巖石物理可行性分析，通過直方圖和交會圖等手段明確儲層與非儲層的彈性參數差異，篩選出對巖性和流體敏感的彈性參數。根據巖石物理分析的結果確定研究區應用疊前地震反演技術的可行性、敏感參數及識別方法。

1.2 疊前彈性參數反演

疊前彈性參數反演綜合利用疊前地震資料、測井資料和構造、地質認識等，通過反演算法得到縱、橫波速度、密度等數據體，進而可根據彈性波反射理論，得到需要的彈性參數，如泊松比，拉梅常數，剪切模量，流體因子等，從而為儲層的巖性、物性及流體描述提供更多的敏感參數，提高對儲層描述的精度[3]。

疊前彈性參數反演的具體步驟為：（1）從疊前道集中提取特定入射角資料，得到不同角度道集的疊加數據體；（2）通過精細的時深標定得到每個角度道集對應的子波；（3）利用縱橫波速度和密度測井資料結合構造解釋成果建立精細的地層格架，作為疊前反演的約束背景；（4）通過使用Aki&Richards方程，利用約束稀疏脈沖反演算法進行多個角道集同時反演，得到縱波阻抗、橫波阻抗、縱橫波速度比及密度等數據體，利用巖石物理關系式可以計算得到泊松比、λρ、μρ等彈性參數數據體；（5）對疊前同時反演的數據體進行解釋。綜合巖石物理分析結果對反演結果進行解釋，有效區分巖性、物性和含氣、含水等不同流體的儲層。并利用三維可視化技術對流體的平面及空間分布進行預測[4]。

疊前彈性參數同時反演實際上是一種基于地震道的反演方法，其反演結果更能反應地震數據本身的空間變化特征，加上測井資料與地質資料的共同約束，可確保反演結果的穩定性，反演得到的多參數信息大大提高了儲層描述和流體識別的精度[5]。

2 實際應用

杭錦旗十里加汗區帶錦72井區屬于沖積平原辮狀河沉積相，下石盒子組盒1段儲層為低孔低滲的致密砂巖儲層，從生產數據來看，該區產能測試差異較大，氣水關系較復雜。研究區自然伽馬能較好的區分砂泥巖，而縱波阻抗部分疊置，砂巖含氣后縱波阻抗降低。從測井解釋結果來看，好的氣層聲波時差較高，分布在 240 μs/m～265 μs/m，差氣層、氣水層與圍巖巖石物理差異較小，因此疊后儲層預測多解性較強。為了進一步提高儲層預測的精度，在研究區應用基于疊前地震資料的儲層及含氣性預測方法，取得了較好的效果。

2.1 巖石物理可行性分析

通過巖石物理建模預測橫波，在建立巖石體積模型的基礎上，利用Xu-White巖石物理模型預測橫波。在得到橫波速度的基礎上，通過交會圖分析（見圖1）明確研究區敏感彈性參數，其中色標代表含氣飽和度，暖色為高值（含氣飽和度>35%）。從圖1中可以看出，研究區縱波阻抗很難區分巖性及儲層的含氣性，而縱橫波速度比對巖性區分較好，但對含氣性不敏感，Vp/Vs（縱橫波速度比）值小于1.62代表砂巖；λρ（拉梅系數*密度）能較好的區分好氣層，λρ值小于2×107代表氣層。

2.2 地震資料優化處理

本文列舉的杭錦旗區塊錦72井區經過疊前時間偏移處理后輸出的CRP道集中除了有效反射和隨機噪聲外，仍然存在多次波，另外遠偏移距同相軸存在未拉平的現象，針對以上資料特點，本文對CRP道集進行了隨機噪聲衰減、多次波去除及道集拉平的優化處理，最后通過超道集疊加進一步提高資料信噪比。對比處理前、后CRP道集的AVO特征（見圖2），可以看出優化處理后道集信噪比得到提高，AVO特征更加明顯，更有利于疊前AVO屬性分析及彈性參數反演。

2.3 疊前彈性參數反演

AVO屬性體能夠對儲層進行定性含氣性預測，它反映的是界面特征，而彈性參數反演能夠較好的刻畫儲層的內部特征，通過疊前同時反演得到縱橫波速度比、密度等彈性參數體，從而實現儲層的定量預測。本文在道集優化的基礎上，對研究區CRP道集進行角度道集的轉換，通過精細層位標定提取每個部分疊加體的角度子波，利用測井資料建立低頻模型進行約束，通過約束稀疏脈沖算法進行同步反演，得到縱波阻抗、橫波阻抗、縱橫波速度比、密度等數據體。

研究區過A-B井的連井剖面（見圖3），其中A井鉆遇盒1段砂體35 m，氣層12 m，測試無阻流量9×104m3/d；B井鉆遇盒1段砂體25 m，氣層0.5 m。綜合前述巖石物理分析結果對反演剖面進行解釋，上剖面為縱橫波速度比，暖色值小于1.62，代表砂巖發育，A井和B井盒1段砂體都表現為低值。下剖面為λρ反演剖面，暖色值小于2×103，代表氣層發育，圖中A井鉆遇高產氣層，λρ為低值，而B井氣層較差，λρ為高值。結合鉆井分析可以看出，縱橫波速度比能較好的區分砂泥巖，而λρ更能反映儲層的含氣性。結合巖石物理分析結果提取彈性參數反演平面圖（見圖4），暖色為λρ<2×103，從平面上可以看出 λρ低值反映的氣層發育的有利區位于研究區中部及東部，氣層橫向變化快，非均質性強，與鉆井結果和地質認識相符。

3 結論

圖2 錦72井區CRP道集優化處理效果對比

圖3 研究區疊前彈性參數反演剖面圖

（1）高品質的疊前地震數據是進行儲層及流體預測的基礎，在疊前道集優化處理過程中應注意既要提高數據的信噪比又要保證振幅的相對關系不改變，這樣可以減少反演結果描述儲層的多解性。

（2）巖石物理分析是進行儲層及流體預測的基礎和依據，通過大量巖石物理分析明確研究區儲層及含氣性敏感參數，分析認為研究區縱橫波速度比能較好的區分砂泥巖，而拉梅系數*密度（λρ）對氣層發育更敏感。

（3）在典型巖石物理模型正演和道集處理的基礎上，應用AVO屬性分析結合疊前彈性參數反演能夠有效識別研究區低阻抗含氣砂巖，從而提高利用地震資料識別巖性及流體的能力。

圖4 研究區彈性參數反演平面圖（λρ）