AVO疊前反演技術在珠江口盆地白云深水區烴類檢測中的應用＊

張衛衛 何 敏 顏承志 龐 雄 連世勇 胡 璉

(中海石油(中國)有限公司深圳分公司)

AVO疊前反演技術在珠江口盆地白云深水區烴類檢測中的應用＊

張衛衛 何 敏 顏承志 龐 雄 連世勇 胡 璉

(中海石油(中國)有限公司深圳分公司)

根據珠江口盆地白云深水區儲層沉積特點及目標區三維地震資料條件,利用AVO疊前反演技術對目標區進行了烴類檢測,鉆前預測結果得到了鉆井結果的證實。

AVO疊前反演 白云深水區 烴類檢測

珠江口盆地白云深水區在縱向上發育珠海組淺海陸架三角洲沉積體系和珠江組—韓江組深水扇沉積體系疊置的深—淺水儲層[1]。近年來,區內采集了大范圍的三維地震資料,這為白云深水區地球物理特征分析奠定了很好的基礎。由于疊后反演是建立在地震資料為自激自收的假設基礎之上,而實際地震資料是不同偏移距疊加平均的結果,所以疊后反演結果與實際情況有較大的誤差。研究認為,疊前反演保留了振幅隨炮檢距變化的信息,更加符合實際情況[2]。基于以上原因,筆者利用經過高保真高保幅處理的疊前CRP道集資料對白云深水區M井區進行了AVO疊前反演,并在反演的基礎上進行了烴類檢測,其預測結果得到了實際鉆探結果的證實,說明了本文所用方法的正確性和有效性。

1 AVO疊前反演原理

AVO疊前反演是一項利用反射波振幅隨偏移距的變化進行巖性預測和烴類檢測的技術。根據地震波反射和透射理論,反射波振幅隨偏移距的變化與分界面兩側介質的巖石彈性參數有關,利用AVO疊前反演可以直接得到如密度(ρ)、縱波阻抗(Zp)、橫波阻抗(Zs)等屬性。

在含水砂巖或泥巖中,巖石的縱波速度(vp)與橫波速度(vs)有對應的線性關系,如 Castagna于1985年提出的關系式:vp=1.16vs+1.36(速度單位為 km/s)[3];ρ與 vp也有對應的線性關系,如 Gardner于 1974年提出的關系式:ρ=0.23v0.25p(單位分別是g/cm3和ft/s)[4]。AVO疊前反演基于以下2點假設:①作為入射角函數的反射縱波和反射橫波可以由近似的 Zoeppritz方程求出;②對于背景巖性(含水砂巖和泥巖),vp、vs、ρ三者之間有線性的關系。根據這2點假設,可以由初始的縱波阻抗模型經過反演得到縱橫波阻抗和密度,由此得到其它的巖性參數并進行儲層預測和烴類檢測[5]。

2 AVO疊前反演技術在珠江口盆地白云深水區的應用

2.1 流體替換

以白云深水區天然氣井M井為例,含氣層表現出明顯的第三類AVO異常,對該套含氣層利用Gassmann方程進行流體替換,分析在相同的地質條件下儲層由含氣替換為含水后的AVO響應變化。

本次研究中,含氣飽和度為81%的氣層被分別替換為含水100%、含氣5%、含氣100%,并得到相應的vp、vs、ρ(圖1)。

圖1 白云深水區M井gas1氣層流體替換前后測井曲線

由圖1可以看到,對于同樣的儲層:

(1)氣砂的縱波速度明顯低于水砂,而氣砂的橫波速度稍高于水砂;

(2)當砂巖由含水100%變化為含氣5%時,其縱波速度急劇降低,而密度卻變化很小。雖然含氣5%和含氣100%在疊后地震剖面上都表現為明顯的亮點特征,但兩者在密度上的差別則讓我們可以在密度體上去尋找密度更小(也就是含氣飽和度更大)的砂體。

對比流體替換得到的各種含氣飽和度情況下的AVO響應(圖2)后發現:

(1)含水100%時,其AVO特征不明顯;而含氣后表現為明顯的第三類AVO異常;

(2)含氣5%和含氣100%時,其AVO類型是一樣的;

(3)含氣飽和度越大,截距、梯度也越大。

上述分析結果表明,白云深水區第三類AVO異常即代表含氣。

圖2 白云深水區M井gas1氣層流體替換前后AVO響應

2.2 巖石物理分析

巖石物理分析的目的是在眾多地震屬性中找到最能指示氣層的屬性或屬性組合。在對白云深水區M井多種屬性進行巖石物理分析的基礎上,確定縱橫波速度比最能區分研究區巖性和含氣性。從M井縱橫波速度比對含氣性的響應特征(圖3)可以看到,縱橫波速度比可以較好地判別氣層,中淺層(珠江組及其以上地層)含氣砂巖的縱橫波速度比幾乎都小于1.8,而深層(珠江組及其以下地層)含氣砂巖的縱橫波速度比明顯小于含水砂巖。這樣,對氣層的識別由定性上升到了半定量的程度。所以,縱橫波速度比是白云深水區較好的巖性及含氣性判別因子。

圖3 白云深水區M井縱橫波速度比對含氣性的響應

縱波阻抗是疊前反演成果中最穩定的屬性。從M井縱波阻抗對含氣性的響應特征(圖4)可以看到,白云深水區中淺層氣砂的縱波阻抗普遍小于8 000[(m/s)·(g/cm3)]。根據研究區相似的沉積環境和物源條件造成巖石物理特性相似的特點,可以得到研究區中淺層含氣砂巖的巖石物理模版,即中淺層含氣砂巖縱橫波速度比小于1.8,縱波阻抗小于8 000[(m/s)·(g/cm3)],如圖5所示。利用這套中淺層含氣砂巖巖石物理模版可以對白云深水區中淺層進行烴類檢測。

2.3 疊前反演結果分析

對研究區經過高保真高保幅處理的疊前CRP道集資料和M井的測井資料進行了疊前反演,在此基礎上對M井西北部的M1井的儲層質量及含氣性進行了預測。從過M1井縱橫波速度比剖面(圖6)可以看到,砂巖層能被清楚地刻畫出來,并且可以判斷第一層砂巖層(sand1)物性最好。本次研究采用2種方法判斷 M1井這幾層砂巖是否含氣。

圖6 白云深水區過M1井縱橫波速度比剖面

(1)利用AVO常規屬性判斷含氣性。根據流體替換得到的結論,本地區第三類AVO異常即為含氣。因此,直接由道集資料得到過M1井的P×G因子剖面和流體因子剖面(圖7),經過與M井對比,可以判斷M1井中只有中淺層sand1層有較高的含氣性。

圖7 白云深水區M1井P×G因子和流體因子剖面

(2)利用巖石物理分析得到含氣砂巖模版判斷含氣性。圖8為疊前反演得到的過M1井的縱波阻抗與縱橫波速度比交會分析圖。從圖8中可以明顯看出,只有M1井的中淺層sand1層有較高的含氣性,這與AVO常規屬性的判斷結果相一致。

綜合上述2種方法判斷的結果,預測M1井只有sand1層含氣,而實際鉆井測井資料也證實M1井只有sand1層含氣,含氣砂巖厚度為37.2m。

圖8 白云深水區M1井烴類檢測剖面

利用AVO疊前反演技術準確地預測了白云深水區M1井中中淺層sand1層的含氣性,尤其是通過反演技術提高了資料的分辨能力,不僅證實了白云深水區深水扇存在多期朵葉體疊置,進而導致儲層物性在空間上變化較大這一地質認識,而且使得識別深水扇儲層的內幕結構成為可能。圖9為縱

3 應用效果及意義

圖9 白云深水區過M、M1井疊前反演縱波阻抗剖面與地震剖面的對比

波阻抗反演剖面和地震剖面對比圖,可以明顯看到,M1井位置處是2套疊置的砂體,且根據阻抗差異可以預測M1井位置處的砂體的物性沒有M井好,這一預測結果也被實鉆結果所證實(圖9)。

但同時要看到,AVO疊前反演技術在白云深水區的應用是以M井來預測其西北部4.5km處的M1井,且這2口井都是鉆探在同一個構造上(由于是同一個構造,沉積環境相似,2口井所鉆探的巖石的巖性差別不大),如果預測井離已知井的距離加大,由于沉積環境的改變導致巖石物理特征的變化,已知井的儲層預測和烴類檢測的模版及含氣性與AVO類型的關系可能就不適合預測井,這樣極可能令預測結果誤差較大。所以,在大的范圍內必須要用多口井進行巖石物理分析,找到本地區綜合的巖性、物性、含氣性參數,才能更加準確地進行預測。

4 結束語

應用AVO疊前反演技術對白云深水區M井區進行了烴類檢測,其預測結果和實鉆結果非常吻合,證明了該技術的正確性和有效性。但是也應注意到,AVO疊前反演技術受到諸如地震資料保幅處理、測井數據編輯、疊前反演精度等因素的制約,從而導致各屬性體對巖性及含氣性判別的定量化程度還有待進一步提高。另外,由于深層地球物理特性的復雜性,該技術對深層的烴類檢測能力也有待進一步加強,下一步應重點研究如何提高對深層儲層質量及含氣飽和度的預測能力。但總體而言,AVO疊前反演技術對深水區油氣勘探開發具有實用價值。

[1] 龐雄,陳長民,彭大鈞,等.南海珠江深水扇系統及油氣[M].北京:科學出版社,2007:142-144,243-248.

[2] 朱偉林,等.南海北部大陸邊緣盆地天然氣地質[M].北京:石油工業出版社,2007:249-252.

[3] CASTAGNA J P,BATZLE,M L,EASTWOOD R L.Relationships between compressional-wave and shear-wave velocities in clastic silicate rocks[J].Geophysics,1985,50:571-581.

[4] GARDNER G H F,GARDNER L W,GREGORY A R.Formation velocity and density-the diagnostic basics for stratigraphic traps[J].Geophysics,1974,39:770-780.

[5] FRED J H.Seismic amplitude interpretation[M].北京:石油工業出版社,2006:18-24.

(編輯:周雯雯)

Abstract:Based on reservoir sedimentology and3D seismic data in Baiyun deep-water area,Pearl River Mouth basin,AVO pre-stack inversion technique has been used to DirectHydrocarbon Indication (DHI)in this area,with the results validated by drilling.

Key words:AVO pre-stack inversion;Baiyun deepwater area;DHI

An application of AVO pre-stack inversion technique to DHI in Baiyun deep-w ater area, Pearl River Mouth basin

Zhang Weiwei He Min Yan Chengzhi
Pang Xiong Lian Shiyong Hu Lian
(S henzhen B ranch of CNOOC L td.,Guangzhou,510240)

2009-07-10 改回日期:2010-02-25

＊國家重大專項課題“南海北部深水區富烴凹陷識別、儲層預測、烴類檢測技術(2008ZX05025-003)”、國家重大專項子課題“南海北部深水區東部有利區帶預測與目標評價(2008ZX05025-006-01)”和國家重大專項子課題“深水區地震綜合解釋及有利圈閉優選(2008ZX05025-001-04)”聯合資助。

張衛衛,男,工程師,2005年畢業于長江大學地球物理與石油資源學院,獲碩士學位,現主要從事珠江口盆地油氣勘探研究工作。地址:廣東省廣州市江南大道中168號海洋石油大廈1619室(郵編:510240)。電話:020-84262340。E-mail:zhangww@cnooc.com.cn。