地震資料氣水識(shí)別方法及其應(yīng)用

吳大奎 張本全 戴勇 程緒彬 朱心萬(wàn)歐陽(yáng)誠(chéng) 徐明華 鄭淑芬 唐龍遜

1.川慶鉆探工程公司地質(zhì)勘探開(kāi)發(fā)研究院 2.西南石油大學(xué)

地震資料氣水識(shí)別方法及其應(yīng)用

吳大奎1張本全1戴勇1程緒彬1朱心萬(wàn)1歐陽(yáng)誠(chéng)1徐明華1鄭淑芬1唐龍遜2

1.川慶鉆探工程公司地質(zhì)勘探開(kāi)發(fā)研究院 2.西南石油大學(xué)

有效預(yù)測(cè)儲(chǔ)層中流體的性質(zhì)對(duì)油氣勘探具有十分重要的意義。2008年之前研究了基于地震縱波勘探資料的泊松比氣水預(yù)測(cè)方法，初步應(yīng)用取得了一定效果，之后進(jìn)一步完善了預(yù)測(cè)方法，又開(kāi)展了廣泛的應(yīng)用研究，先后對(duì)川渝地區(qū)、蘇里格地區(qū)多個(gè)構(gòu)造的不同砂巖儲(chǔ)層，以及川渝地區(qū)和國(guó)外的多個(gè)碳酸鹽巖儲(chǔ)層進(jìn)行了預(yù)測(cè)，取得的認(rèn)識(shí)和成果主要有：①儲(chǔ)層測(cè)井泊松比在不同儲(chǔ)層中具有穩(wěn)定規(guī)律，對(duì)不同類(lèi)型的儲(chǔ)層具有一致性的判識(shí)模式，即含氣儲(chǔ)層泊松比低、含水儲(chǔ)層泊松比較高，致密層或非儲(chǔ)層泊松比更高；②所形成的預(yù)測(cè)方法能有效地識(shí)別氣、氣水及同含氣水，預(yù)測(cè)結(jié)果符合率均較高，且分布規(guī)律與地質(zhì)認(rèn)識(shí)基本一致。以四川盆地為主的5個(gè)典型實(shí)例應(yīng)用結(jié)果表明，該方法具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

泊松比 地震資料 天然氣 水 識(shí)別 方法 應(yīng)用 四川盆地

1 氣水識(shí)別原理簡(jiǎn)介

地下介質(zhì)（包括巖層和流體）具有不同泊松比值，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在20世紀(jì)70年代對(duì)泊松比與巖性、流體的關(guān)系進(jìn)行了大量研究。漢密爾頓、格里哥里等得到了泊松比與巖石孔隙中流體性質(zhì)關(guān)系的最有價(jià)值的結(jié)果有：①未固結(jié)的淺層鹽水飽和沉積巖往往具有很高的泊松比（大于0.4），這實(shí)際上與泥頁(yè)巖相近；②泊松比往往隨孔隙度的減小及沉積物的固結(jié)而減小；③高孔隙度的鹽水飽和砂巖往往具有較高泊松比（0.3～0.4），這是砂巖含水飽和的情況；④氣飽和高孔隙砂巖往往具有低泊松比，可能低到0.1。這說(shuō)明含氣層泊松比很低，含水層泊松比明顯增高，致密層更高。更多的研究成果還表明［1－3］：泥頁(yè)巖層泊松比高于砂巖層，碳酸鹽巖地層與砂泥巖層相似。碳酸鹽巖和砂泥巖地層中，含氣與含水的泊松比均有一個(gè)分界線(xiàn)，砂巖地層差異更明顯，石灰?guī)r地層差異略小，但都能分辨出氣水。可以用示意圖（圖1）說(shuō)明儲(chǔ)層泊松比的普遍規(guī)律。

圖1 不同儲(chǔ)層泊松比分布示意圖

2 氣水識(shí)別模式

基于研究和實(shí)際應(yīng)用成果，可建立儲(chǔ)層氣水識(shí)別的基本模式，現(xiàn)以砂泥巖地層為例（圖2）。

圖2表明，泊松比最低對(duì)應(yīng)氣；泊松比次低對(duì)應(yīng)氣水；泊松比中等對(duì)應(yīng)水；泊松比中高對(duì)應(yīng)砂巖致密層；泊松比很高對(duì)應(yīng)泥巖層。模式中泊松比值的大小具有相對(duì)性，即在不同儲(chǔ)層中，其值的分布范圍及劃分界限可能有所不同。碳酸鹽巖地層（石灰?guī)r及白云巖為主）具有相似的模式，只是巖性和泊松比值大小有區(qū)別。

圖2 砂泥巖地層氣水識(shí)別模式圖

3 泊松比測(cè)井資料與儲(chǔ)層關(guān)系

圖3為四川盆地wd8井測(cè)井綜合解釋圖。該圖直觀展示出泊松比曲線(xiàn)與巖性、流體具有明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系，且與前人研究結(jié)論完全一致。

圖4為國(guó)內(nèi)外某些地區(qū)儲(chǔ)層泊松比測(cè)井資料與流體對(duì)應(yīng)關(guān)系統(tǒng)計(jì)圖。從圖中可見(jiàn)，盡管地區(qū)不同，儲(chǔ)層類(lèi)型不同，但氣水關(guān)系始終具有一致特點(diǎn)，即低泊松比對(duì)應(yīng)含氣，中泊松比對(duì)應(yīng)同含氣水，中高泊松比對(duì)應(yīng)含水，高泊松比對(duì)應(yīng)巖層。與前人研究成果都是一致的，只是具體儲(chǔ)層情況有分布范圍的差別。這也說(shuō)明泊松比這些特點(diǎn)是由儲(chǔ)層及流體的物理性質(zhì)決定的，這種明確的關(guān)系確保了應(yīng)用泊松比進(jìn)行流體識(shí)別的可靠性。

圖3 wd8井儲(chǔ)層段綜合解釋與泊松比關(guān)系圖

4 應(yīng)用實(shí)例研究

圖4 不同地區(qū)泊松比與流體對(duì)應(yīng)關(guān)系統(tǒng)計(jì)圖

以下針對(duì)不同儲(chǔ)層類(lèi)型、不同地區(qū)列舉5個(gè)典型實(shí)例，從地震資料氣水預(yù)測(cè)分布規(guī)律和鉆井結(jié)果進(jìn)行對(duì)比研究。研究方法步驟為：①根據(jù)地震資料情況確定研究范圍；②將研究范圍內(nèi)所有陣列聲波測(cè)井曲線(xiàn)轉(zhuǎn)換為泊松比曲線(xiàn)；③對(duì)可靠的泊松比曲線(xiàn)統(tǒng)計(jì)儲(chǔ)層及非儲(chǔ)層泊松比分布情況，并建立氣水識(shí)別模式；④測(cè)井、地震聯(lián)合泊松比反演并生成泊松比反演數(shù)據(jù)；⑤目的層泊松比數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)并進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。

4.1 s5構(gòu)造盒8段砂巖儲(chǔ)層氣水預(yù)測(cè)

目的層為砂巖儲(chǔ)層，與泥巖交互，砂巖單層厚度介于3～15m，非均質(zhì)性強(qiáng)。圖5中白虛線(xiàn)為等高線(xiàn)，構(gòu)造總體呈東高西低趨勢(shì)，中部有2個(gè)低幅向斜。鉆遇氣水與構(gòu)造高低沒(méi)有對(duì)應(yīng)關(guān)系。勘探開(kāi)發(fā)中期多口井產(chǎn)水。后應(yīng)用泊松比預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，產(chǎn)水井基本上位于預(yù)測(cè)的較高泊松比區(qū)域。圖中暖色調(diào)部分為含氣區(qū)，藍(lán)色區(qū)域?yàn)楹畢^(qū)。后期井位部署以該圖為依據(jù)，確定的井位避開(kāi)預(yù)測(cè)含水區(qū)域，取得了較好效果。預(yù)測(cè)的總體規(guī)律與鉆井結(jié)果基本一致，單井符合率達(dá)到75%。

圖5 s5構(gòu)造盒8段砂巖儲(chǔ)層氣水分布預(yù)測(cè)圖

4.2 guangan構(gòu)造須四段砂巖儲(chǔ)層氣水預(yù)測(cè)

圖6 guangan構(gòu)造須四段砂巖儲(chǔ)層氣水分布預(yù)測(cè)圖

儲(chǔ)層為上三疊統(tǒng)須家河組四段砂巖。圖6中等高線(xiàn)東南部為高部位，向西北部變低，從圖可見(jiàn)，產(chǎn)水井、氣井與構(gòu)造沒(méi)有明確對(duì)應(yīng)關(guān)系，即高、低部位都可能含水、含氣。圖中紅色和黃色區(qū)域?yàn)轭A(yù)測(cè)的含氣區(qū)，綠色為過(guò)渡區(qū)（即同含氣水區(qū)），藍(lán)色為含水區(qū)或非儲(chǔ)層（干井）區(qū)，共3個(gè)區(qū)。預(yù)測(cè)圖展示出，5口產(chǎn)水井都位于含水或處于與同含氣水區(qū)的邊界；5口純氣井有3口位于預(yù)測(cè)的含氣部位，2口處于氣水區(qū)，基本吻合；5口同含氣水井有3口處于邊界，另外2口處于含水、干井區(qū)，也基本吻合。總體而言，預(yù)測(cè)的氣水分布情況與鉆遇氣水情況較好對(duì)應(yīng)，印證了該構(gòu)造氣水分布的無(wú)規(guī)律性。

4.3 xc構(gòu)造三疊系砂巖儲(chǔ)層氣水預(yù)測(cè)

圖7為該砂巖儲(chǔ)層氣水分布預(yù)測(cè)圖。白色虛線(xiàn)為構(gòu)造等高線(xiàn)，為由西南向東北傾沒(méi)的鼻狀構(gòu)造。其預(yù)測(cè)的儲(chǔ)層（含水、氣）分布總體上呈北東—南西向的三角洲分布（黃點(diǎn)線(xiàn)范圍內(nèi)），與該區(qū)實(shí)際沉積相一致。含氣分布與構(gòu)造分布有一定對(duì)應(yīng)關(guān)系，即在構(gòu)造軸部三角洲分布區(qū)以產(chǎn)氣為主，而在南部即構(gòu)造翼部區(qū)主要產(chǎn)水。這些特點(diǎn)反映出，含氣、水分布與構(gòu)造位置和砂巖分布均有關(guān)系。

圖7 xc構(gòu)造三疊系砂巖儲(chǔ)層氣水分布預(yù)測(cè)圖

4.4 jls構(gòu)造珍珠沖組礫巖儲(chǔ)層氣水預(yù)測(cè)

圖8為預(yù)測(cè)的含氣分布預(yù)測(cè)圖，藍(lán)色虛線(xiàn)為通過(guò)氣水預(yù)測(cè)解釋的一組三角洲砂體暨含氣性分布情況，符合該構(gòu)造沉積相特點(diǎn)，其中紅色、黃色為預(yù)測(cè)的含氣部分，白色點(diǎn)線(xiàn)帶文字框?yàn)榧^所指位置的鉆井含氣情況，一般產(chǎn)氣量大于1×104m3／d的井基本上都位于預(yù)測(cè)的含氣區(qū)，小于1×104m3／d的井一般位于預(yù)測(cè)的含氣可能性差的部位或邊界上。其中6口高產(chǎn)井（產(chǎn)氣量大于5×104m3／d，綠框所示）有5口位于預(yù)測(cè)的最有利含氣部位（泊松比最低）。此外，含氣分布與構(gòu)造有一定的關(guān)系，即在構(gòu)造頂部（白色虛線(xiàn)為構(gòu)造等高線(xiàn)，中部為高點(diǎn)）為高產(chǎn)氣部位，但又不完全對(duì)應(yīng)，在構(gòu)造東南翼還大片含氣，由兩個(gè)三角洲疊置而成，反映與砂體分布有關(guān)。

圖8 jls構(gòu)造珍珠沖組儲(chǔ)層含氣分布預(yù)測(cè)圖

含水分布預(yù)測(cè)圖也表明：預(yù)測(cè)的含水分布與構(gòu)造關(guān)系明顯，在主體構(gòu)造翼部，含水呈有規(guī)律的帶狀分布，與構(gòu)造等高線(xiàn)基本一致。近期開(kāi)始產(chǎn)水的3口井靠近該區(qū)上傾方向，應(yīng)為下部地層水上竄的表征，另1口產(chǎn)水井雖位于該帶狀區(qū)域下傾方向，但也很靠近該區(qū)。可見(jiàn)預(yù)測(cè)的氣水分布情況規(guī)律性強(qiáng)，具有邊底水特點(diǎn)，且與鉆井含水情況基本吻合。

4.5 lg構(gòu)造二疊系生物礁儲(chǔ)層氣水預(yù)測(cè)

圖9為lg構(gòu)造二疊系生物礁儲(chǔ)層氣水分布預(yù)測(cè)圖。該圖展示，構(gòu)造中部北東南西向有一明顯分界線(xiàn)，西南（左下半部）為臺(tái)地相沉積區(qū)，西北部為海槽，中間為臺(tái)緣。預(yù)測(cè)臺(tái)地為含水及差儲(chǔ)層區(qū)，中間為臺(tái)緣部位，為預(yù)測(cè)的含氣帶，東北部為海槽，預(yù)測(cè)出大片含氣區(qū)。該構(gòu)造儲(chǔ)層段鉆探大量井位，前期在臺(tái)緣部位取得較好效果，高產(chǎn)井較多（黃色、綠色文字框所示），但后來(lái)鉆遇大量氣水井或水井（綠色或藍(lán)色文字框所示），尤其在臺(tái)地部位部署的井位基本上為干井或水井（白色或藍(lán)色文字框所示），獲氣井很少。氣水預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)鉆結(jié)果基本吻合。預(yù)測(cè)還表明，該區(qū)海槽部位還有大片含氣區(qū)，但該區(qū)僅有l(wèi)g10井鉆達(dá)目的層，且不產(chǎn)氣，雖然該井預(yù)測(cè)與實(shí)鉆吻合，但沒(méi)有更多的井來(lái)證實(shí)，且該區(qū)儲(chǔ)層情況還存在認(rèn)識(shí)上的爭(zhēng)議，要靠將來(lái)的實(shí)鉆進(jìn)一步驗(yàn)證。

5 結(jié)束語(yǔ)

兩年來(lái)，已在國(guó)內(nèi)外不同地區(qū)10余個(gè)構(gòu)造近22 000km2三維地震和超過(guò)13 000km二維地震資料應(yīng)用所研究的方法，均展示了泊松比氣水識(shí)別的有效性，主要表現(xiàn)在：預(yù)測(cè)的氣水分布規(guī)律與地質(zhì)認(rèn)識(shí)基本一致，單井符合率較高，均超過(guò)75%，有的超過(guò)90%。

圖9 lg構(gòu)造生物礁儲(chǔ)層氣水分布預(yù)測(cè)圖

這些應(yīng)用也進(jìn)一步證明，泊松比是儲(chǔ)層及流體的一種物理本性，不管哪一類(lèi)儲(chǔ)層，不管什么地方，只要物理性質(zhì)一致，其泊松比與流體的關(guān)系就是一致的。這種穩(wěn)定的規(guī)律，有助于利用泊松比預(yù)測(cè)流體分布。

筆者主要在縱波勘探的疊加資料上應(yīng)用，凡在縱波勘探疊加資料上利用縱橫波速度比、泊松比進(jìn)行氣水預(yù)測(cè)的方法都屬于作者所在企業(yè)的專(zhuān)利保護(hù)范圍。

致謝：感謝為方法應(yīng)用研究提供資料以及共同合作的所有單位及個(gè)人。

［1］吳大奎，戴勇，鄭淑芬，等.疊后地震資料氣水識(shí)別研究與應(yīng)用［J］.天然氣工業(yè)，2008，28（11）：38－41.

［2］吳大奎，李亞林，伍志明，等.地震、測(cè)井資料聯(lián)合反演的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法研究［J］.天然氣工業(yè)，2004，24（3）：55－57.

［3］吳大奎.錄井、測(cè)井、地震聯(lián)合反演氣水預(yù)測(cè)方法應(yīng)用研究［R］.成都：川慶鉆探工程公司地質(zhì)勘探開(kāi)發(fā)研究院，2009.

2011－10－10 編輯 韓曉渝）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2011.12.008

Wu Dakui，senior engineer，born in 1963，has long been engaged in research of seismic exploration methods and software editing.Add：No.3，Sec.1，F(xiàn)uqing Rd.，Chengdu，Sichuan 610051，P.R.China

Tel：＋86－28－8601 5630 E－mail：wudk＿sc＠cnpc.com.cn

Seismic identification methods for gas and water layers and their application

Wu Dakui1，Zhang Benquan1，Dai Yong1，Cheng Xubin1，Zhu Xinwan1，Ou Yangcheng1，Xu Minghua1，Zheng Shufen1，Tang Longxun2
（1.Geological Exploration and Development Research Institute，Chuanqing Drilling Engineering Co.，Ltd.，CNPC，Chengdu，Sichuan 610051，China；2.Southwest Petroleum University，Chengdu，Sichuan 610051，

China）

NATUR.GAS IND.VOLUME31，ISSUE12，pp.54－58，12／25／2011.（ISSN1000－0976；In Chinese）

Accurate identification of fluids in reservoirs is of great significance to hydrocarbon exploration.Methods of identifying gas and water layers with Poisson＇s ratios based on P－waves were developed before 2008.Their preliminary results of application are satisfactory.After that，the innovative prediction methods and extensive application studies have been used to predict several sandstone reservoirs in Sichuan，Chongqing and Sulige areas as well as several carbonate reservoirs in Sichuan and Chongqing areas and even some areas in foreign countries.The following understandings are obtained.First，logging Poisson＇s ratios of reservoirs show stable patterns of variation in different reservoirs，i.e.the Poisson ratio of a gas layer is relatively low，while that of a water layer is relatively high，and that of tight reservoirs and／or non－reservoirs is even higher.Second，the prediction methods can effectively recognize layers with gas or water or both.The prediction results match well with the real data.Five typical case studies confirm their values of popularization and application.

Poisson ratio，seismic data，natural gas，water，identification，method，application，Sichuan Basin

吳大奎，1963年生，高級(jí)工程師，碩士，本刊第七屆編委會(huì)委員；長(zhǎng)期從事地震勘探方法研究及軟件編制工作，發(fā)表論文20余篇。地址：（610051）四川省成都市府青路一段3號(hào)。電話(huà)：（028）86015630。E－mail：wudk＿sc＠cnpc.com.cn

吳大奎等.地震資料氣水識(shí)別方法及其應(yīng)用.天然氣工業(yè)，2011，31（12）：54－58.

10.3787／j.issn.1000－0976.2011.11.008