橫波速度正演在東濮凹陷濁積砂儲層預測中的應用

范凌霄

(中國石化中原油田分公司勘探開發研究院，河南鄭州 450000)

橫波速度正演在東濮凹陷濁積砂儲層預測中的應用

范凌霄

(中國石化中原油田分公司勘探開發研究院，河南鄭州 450000)

東濮凹陷濮衛次洼沙三段濁積砂體具有橫向變化快、砂體埋藏深、厚度薄、成巖作用強、隱蔽性強等特征，采用傳統的波阻抗反演方法難以識別有效儲層及儲層流體的性質。選取濮138塊的多口井測井資料，基于孔隙介質巖石物理理論，利用常規測井資料求取多礦物組分，根據Xu-White模型和Biot-Gassmann方程正演得到地層橫波速度，并建立了定量解釋模板。利用求得的多種彈性參數開展了濮衛地區濁積砂儲層的疊前反演預測，預測結果與鉆井結果吻合率達到76%，表明了該預測方法的有效性。

東濮凹陷；濁積砂；橫波速度正演；儲層預測

東濮凹陷濮衛次洼沙河街組三段是典型濁積砂體巖性油藏發育層段，沙三中、下段屬于深湖、半深湖相沉積，發育了大量的濁積砂體，在斷階帶東翼濮138塊部署的多口井均鉆遇高產厚油層，揭示了濮衛次洼帶內濁積砂巖性油藏的勘探潛力[1-2]。本文根據濮138塊測井資料的二次解釋得到礦物組分，并充分考慮地層骨架礦物、流體性質、孔隙大小等因素對縱橫波速的影響，運用Xu-White砂泥混合模型，基于Biot-Gassmann理論方程求得地層橫波速度[3]，利用縱橫波速度等彈性參數反演的方法預測研究區濁積砂體的儲層平面展布范圍和縱向疊置特征，指出其儲層有利發育區域，降低井位部署失利風險[4]。

1 儲層特征

1.1 儲層巖性

濮衛次洼濁積巖油藏的探井巖心和井壁取心的185塊巖石薄片鑒定分析表明，該區沙三中段濁積砂是由三角洲前緣沉積的碎屑流、濁流、顆粒流等重力流攜帶的碎屑沉積物，沿湖底補給水道在緩坡和湖盆低洼處形成的濁積扇。巖性主要為塊狀中、細砂巖,夾泥質粉砂巖。其下部為厚層塊狀深灰色泥巖與灰質泥巖的互層,細粉砂巖砂體主要為規模不等的透鏡體,層位不穩定,分布不均?；鷿岱e巖沉積體系儲層結構成熟度和成分成熟度低,分選中等,磨圓度差,以次棱角、次圓狀為主,雜基含量高。

1.2 儲層測井響應特征

從目前濮衛次洼鉆遇沙三段的三角洲前緣滑塌濁積砂體來看，絕大多數井的自然電位曲線表現出典型的三角洲前緣亞相所特有的曲線特征，中下部以連續的、幅度向上逐漸加大的漏斗型-齒化箱形組合，齒中線近于平行或向下傾斜，與底部呈突變接觸。上部由于湖水加深、砂體后退，曲線形態為幅度較小的漏斗形、齒形及指形特征，齒中線相互平行。

2 基于巖石物理建模的橫波正演

橫波測井對于地震資料的AVO分析、地震疊前反演、流體識別等具有重要意義，但由于成本較高，只能在少數井中實施。為此，針對研究區濁積巖儲層的常規測井響應特征，建立了一套適用于本區濁積巖儲層的巖石物理建模方法，獲取濁積砂巖儲層上下界面的密度、縱波阻抗、縱橫波速度比等彈性參數，為研究區儲層預測方法的優選及儲層定量識別提供依據。該建模的流程包括測井曲線預處理、最優化測井二次評價、巖石物理橫波正演[5]。

2.1 測井曲線預處理

測井曲線環境校正。校正多井間由于不同儀器、不同測量環境和井眼條件引起的測量結果系統差異。在井徑畸變的位置，測井值會產生很大的歧異，因此采用多元擬合方法對鉆井垮塌曲線段的聲波、密度進行檢查和校正處理。

測井曲線多井一致性處理。在此選擇直方圖法對全區12口探井的GR(自然伽馬)和三孔隙度(中子、密度、聲波)曲線進行標準化處理。首先選擇沙三上段100 m左右厚的灰色泥巖作為標準層，這些灰色泥巖在全區廣泛分布，厚度穩定，埋深變化小，巖性單一，電性特征明顯，且為非滲透層，符合標準層的條件。選好標準層后，利用直方圖頻率法對密度、聲波、中子、自然伽馬等曲線進行多井一致性校正。校正后的曲線既反映了地層橫向上的變化規律，又保留了不同巖性間的響應差異[6]。

2.2 面向巖石物理分析的測井二次評價

傳統的測井解釋方法和解釋程序基本上都是應用有限的幾種測井資料進行地層參數的評價和油氣分析評價。與常規測井解釋思路不同，面向巖石物理分析的最優化解釋是通過建立和求解物理意義明了的線性方程組，輸入任意反映“四性”特征的測井曲線來得到地層礦物組分、孔隙度等巖性和物性信息。

2.3 橫波速度正演及儲層的巖石物理分析

由實驗測量或研究區經驗確定巖石礦物的體積模量、剪切模量、密度等彈性參數；再利用Vogit-Reuss-Hill模型計算礦物混合物的體積模量、剪切模量及體積加權平均計算其密度。對礦物混合體積模量估算后，計算巖石骨架體積模量和剪切模量。要把孔隙對巖石彈性參數的影響考慮進來，將濁積砂巖的孔隙分為2種類型：一種是與濁積砂巖有關的孔隙；另一種是與黏土有關的孔隙。將兩種孔隙按先后順序以DEM模型為基礎分別加入巖石物理模型中進行巖石干骨架等效彈性參數的計算[7]。

通過Batzle&Wang等流體屬性計算方法得到的流體參數，利用Gassmann流體置換方程，將得到的流體模量加入到干骨架中計算飽和流體后巖石的彈性參數，從而得到巖石的縱橫波速度和密度[8]。

依據建模流程建立的沙三中段濁積砂油藏的巖石物理體積模型，對濮衛次洼12口井進行了正演評價，巖石物理正演成果剖面如圖1所示。由圖1可以看出，正演曲線與實測曲線相關性較高，趨勢變化一致，說明了正演模型及參數較合理。

依據測井二次解釋結果，建立了濮衛地區濁積砂巖油藏的彈性參數定量解釋模板(見圖2)，在測井分辨率下可以通過聯合正演的橫波參數、縱橫波速度比和縱波阻抗，很好地區分泥巖、干砂、水砂和鹽巖。

圖1 濮深20井巖石物理正演成果剖面

3 橫波彈性參數反演

3.1 層位標定和子波提取

層位標定是反演工作中非常重要的步驟，通過測井曲線一致性處理后，得到的測井曲線用于精細化標定。根據地震合成記錄與過井地震剖面以及聯井地震剖面對比，以目的層段中特征明顯的T6 反射層( 沙三中頂) 作為標準層，結合目的層段反射特征與合成記錄的匹配關系進行標定。

子波提取是反演最關鍵的步驟，關系到反演結果的真實性和合理性。子波隨時間和空間變化，雖然目前地震資料處理階段部分消除了這種變化帶來

圖2 濮衛地區沙三段巖石物理量版

的影響，但部分殘余的子波時空變化因子仍保留在地震資料中，這將會導致每口井提取得到的子波形態(相位、振幅)不一致。為避免多井子波形態不一致帶來的影響，采取多井統一提取子波，提取每口井子波后，求取平均子波作為最終子波[9]。

3.2 VPVS參數反演

在巖石物理建模后得到橫波阻抗(VPVS)及密度后，利用低頻模型建立的多種方法進行模型計算。本文主要用到了線性插值和協同克里格插值方法，基于線性插值的模型橫向分布連續，垂向分辨率高，而基于協同克里格插值的模型橫向成塊狀分布[10]。

由前述巖石物理分析可知，研究區泥巖對應中高VPVS，砂巖對應中低VPVS，疊前同時反演得到的VPVS對巖性有一定的識別能力，但在VPVS疊置范圍會有一些誤判；而縱波阻抗在砂泥巖儲層中是疊置的，無法有效識別巖性。

圖3a為反演得到的縱波阻抗聯井剖面，反演結果與井點阻抗較一致，并且疊前反演的縱波阻抗與疊后反演的縱波阻抗是一致的。反演結果與工區測井解釋結論吻合較好，說明反演結果是穩定、可信的[11]。

圖3 濮138-7井VPVS反演結果

圖3b為疊前反演VPVS聯井剖面。根據巖石物理量板(圖2)分析可知，砂巖表現為較低VPVS，其截止值為1.75。圖中亮色范圍為小于1.75的VPVS分布，與井中GR曲線對比表明，低VPVS可以反映厚砂層及大套的砂層組，與巖石物理分析結果是一致的，說明疊前反演利用VPVS可以對厚砂層及砂層組進行描述及刻畫。目前濮138井區已實施的8口開發井也驗證該反演結果可靠，開發井實鉆儲層厚度與基于該反演結果的預測厚度吻合率達到76%以上，其結果可以在其他井區推廣應用。

4 結束語

(1)在Biot-Gassmann理論模型基礎上，形成了測井橫波速度預測技術，通過巖石物理正演，在測井分辨率下，聯合正演的縱橫波速度比和縱波阻抗可以很好區分泥巖、干砂、水砂和鹽巖。

(2)濮衛地區濮138塊沙三段是典型的三角洲前緣沉積的重力流形成的濁積砂體，通過對該區進行VPVS彈性參數反演，提高了對有效儲層的識別能力，可以識別4～6 m的薄層砂體。反演結果與鉆井結果吻合率達到76%，能夠很好地刻畫砂體的橫向變化，為濁積砂儲層預測提供了一種有效手段。

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[10] 汪瑞良，顏承志，胡璉，等．疊前反演在南海北部白云凹陷深水區域儲層預測中的應用[J].中南大學學報(自然科學版)，2016，47(4)：1305-1311．

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編輯：趙川喜

1673-8217(2017)03-0062-04

2016-12-02

范凌霄，工程師，1984年生，2007年畢業于中國石油大學(華東)資源勘查工程專業，現從事巖石物理及儲層預測研究。

國家科技重大專項“東濮凹陷油氣富集規律與増儲領域”(2016ZX05006-004)。

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