金湖凹陷戴南組砂巖敏感彈性參數分析

楊玉峰，毛寧波 （長江大學地球物理與石油資源學院，湖北 武漢430100）

金湖凹陷地層巖性主要為砂巖、泥巖，局部地區可見到灰巖、輝綠巖、玄武巖。其中古近系戴南組（E2d）發育比較齊全，具有下段細、黑，上段粗、紅的特點，厚約100～1000m，以龍崗工區沉積最厚，為E2d沉降中心。E2d可分為戴一段（E2d1）和戴二段（E2d2），與下伏阜寧組不整合接觸，由深凹至斜坡，地層逐漸超覆于不整合面之上，其下部地層逐漸變薄直至尖滅。該次研究的工區有2塊（三河工區和龍崗工區），分別位于金湖凹陷南北2個不同的斷陷帶內，即三河次凹和龍崗次凹內。

巖石物理分析技術是了解地下巖石聲波響應的最有效途徑，它有效地將地震勘探與巖石物理研究緊密結合，定量地描述砂泥巖之間的關系［1］。在隱蔽油氣藏勘探成為熱點的今天，進行地震疊前或疊后反演研究顯得格外重要，而該研究又是建立在精細的巖石物理分析的基礎之上的［2，3］。為此，筆者對三河工區和龍崗工區的重點井進行了巖石物理統計分析，制作了不同巖性縱波速度、密度、波阻抗頻率直方圖及各種交會圖，對三河工區和龍崗工區的巖石彈性參數敏感性進行了詳細的分析對比。

1 巖石物理分析的主要方法

巖石物理參數分析的基本任務之一是尋找并建立各種彈性參數與儲層特性（巖性及物性）之間的關系，作為儲層特性與巖石物理參數之間的橋梁，它是疊前地震研究的關鍵環節。巖石物理研究主要以測井資料為基礎，利用巖石物理參數揭示砂巖儲層特征，確定相關的敏感彈性參數，繼而進一步確定儲層的地震特征［4］。主要有單參數統計分析和多參數交會分析2種方法［5～8］。

單參數統計分析即對各種測井數據用頻率直方圖進行統計分析，如砂巖、泥巖的縱波阻抗大部分疊置，則表示縱波阻抗難以區分砂巖和泥巖，說明了難以利用波阻抗反演進行有效儲層預測［9］；反之，則說明利用波阻抗反演能夠有效地預測儲層。

多參數交會分析即對目的層段的各種巖石物理參數進行分巖性的交會分析。交會分析技術為各種巖石物理參數的分析提供了便利的操作手段，已經成為儲層描述的重要分析技術和工具。通過交會分析不僅可以用來研究各種參數之間的相互關系，還可以非常直觀明了地發現異常點［9］。

2 砂巖敏感彈性參數分析

如果已知縱波速度、橫波速度和密度，就可以根據三者與彈性參數之間的數學關系來計算各種彈性參數。利用多口井的縱波速度、橫波速度和密度等測井資料，可分別計算拉梅系數、剪切模量、泊松比、體積模量、彈性模量、縱橫波速度比等多個常用巖石物理彈性參數，且泊松比、縱橫波速度比、剪切模量、拉梅系數和拉梅系數／剪切模量等參數在有利儲層段存在著比較明顯的異常特征［9］。但是，由于金湖凹陷缺乏地震橫波資料，所以無法準確地得到除縱波速度、密度和縱波阻抗以外的其他彈性參數，因此該次研究主要圍繞縱波速度、密度和縱波阻抗等3個參數展開。

2.1 三河工區和龍崗工區巖石物理特征分析

2.1.1 三河工區

為了較為全面地了解整個工區的巖石物理參數對識別砂泥巖的敏感性大小，針對三河工區16口井的目的層段E2d，分別選擇縱波速度（vp）、密度（ρ）和縱波阻抗（Zp）作單井、全區分亞段及分區分亞段的頻率直方圖，統計結果表明，整體上工區的砂巖表現為高速度、低密度、高波阻抗，而泥巖則表現為低速度、高密度、低波阻抗；但是，個別井的某個別巖石物理參數則出現相反的情況，如G3井的砂巖密度大于泥巖（見圖1）。

圖1 三河工區G3井巖石物理分析圖

對三河工區SX13井E2d的各種巖石物理參數進行分巖性的交會分析，包括對重要的巖石物理參數自然伽馬（qAPI）、vp、ρ及Zp作單井、全區分亞段及分區分亞段兩兩交會，作單井vp、ρ及Zp隨深度的變化交會圖等。交會圖顯示結果與直方圖分析結果類似，除某些井的vp、ρ及Zp難以分砂泥巖外，整體上砂巖都表現為高速，且qAPI能很好地區分砂泥巖（圖2）；而與深度的交會則能較為直觀地反映vp、ρ及Zp在縱向上的分布范圍。

圖2 三河工區SX13井巖石物理分析圖

根據三河工區的地層分布及井在工區的分布情況，可將三河工區分為3塊：崔字井區、高字井區、石港斷裂帶。通過直方圖與交會圖分析得到三河工區3個區塊E2d各亞段的巖石物理情況可知：從崔字井區到高字井區再到石港斷裂帶，其巖石彈性參數vp、Zp依次增大，ρ也有所增加，但是不如vp、Zp變化明顯。從不同區塊E2d各亞段的巖石物理參數區分砂泥巖的情況來看，崔字井區E2與E2的vp、ρ、Zp區分砂泥巖的能力較差，砂泥巖區分困難。高字井區E2砂巖vp大于泥巖vp，砂巖ρ小于泥巖ρ，可以較好地區分砂泥巖，而Zp不能區分砂泥巖；E2砂巖vp大于泥巖vp，砂巖ρ小于泥巖ρ，而砂泥巖Zp重疊比較嚴重。石港斷裂帶E2砂巖vp、Zp都大于泥巖，能較好地區分砂泥巖，而ρ區分砂泥巖的能力較弱；E2砂巖Zp大于泥巖Zp，而vp、ρ重疊嚴重；戴一段3亞段（E2）砂巖vp大于泥巖vp。

綜上所述，在三河工區ρ區分巖性的能力更強，vp次之，Zp區分巖性相對困難。

2.1.2 龍崗工區

龍崗工區同三河工區一樣，也缺乏橫波測井資料，只能得到vp、ρ及Zp等3種巖石物理參數。對龍崗工區的14口井的目的層E2d分別選擇vp、ρ及Zp作單井、全區分亞段及分區分亞段頻率直方圖及交會圖。以同樣的方法來統計和分析龍崗工區的巖石物理參數的分布情況，得到了與三河工區一致的結果，即識別巖性的敏感性從大到小依次是ρ、vp、Zp。

2.2 三河工區與龍崗工區對比分析

通過對三河工區和龍崗工區的巖石物理統計分析，得到如下認識：在三河工區和龍崗工區，ρ、vp對砂泥巖具有一定的區分度（砂巖ρ小于泥巖ρ，砂巖vp大于泥巖vp），其中ρ對巖性的區分比較敏感，vp次之，而Zp在整個研究區E2d1中區分巖性的能力較弱，但在局部地區對砂泥巖也有一定的區分能力。雖然三河工區和龍崗工區在巖石彈性參數區分巖性方面有一定的共性，但是2個工區的巖石彈性參數也存在一定的差異，筆者對三河工區和龍崗工區的巖石彈性參數進行了全工區分亞段統計（見表1）。從表1中可以看到：龍崗工區的vp、ρ及Zp整體上都要大于三河工區，并且ρ和vp在三河工區能更好地區分巖性。

表1 三河、龍崗工區全區分亞段彈性參數分布范圍統計表

3 結論與建議

1）在三河工區和龍崗工區，密度對巖性的區分比較敏感，縱波速度次之，而縱波阻抗只是在局部地區對巖性有一定的區分能力，表現為砂巖波阻抗整體上大于泥巖波阻抗。這表明在疊后波阻抗反演結果解釋過程中應該解釋為：砂巖相對高波阻抗，泥巖相對低波阻抗。并且在三河工區的反演效果比龍崗工區要好。

2）研究區的巖石物理信息主要來源于測井資料，由于橫波資料的缺乏，很多巖石物理參數的敏感性分析難以有效進行，建議在該區進行橫波測井。另外如果資料允許，建議進行疊前的聯合反演，有利于巖性的區分及隱蔽圈閉的識別。

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