正演模擬流體識別技術

賀 懿 朱繼田 張迎朝 郭明剛 王麗君

(中海石油(中國)有限公司湛江分公司南海西部石油研究院，廣東湛江 524057)

0 引言

南海西部深水區D凹陷面積約為1.3×104km2，具有很大的天然氣勘探潛力。但目前僅在Y構造鉆井一口(即Y1井)，且未獲商業油氣流。X構造(未鉆)成藏條件較好，可見許多“亮點”地震反射。研究人員利用已有烴類檢測方法與技術開展“亮點”油氣識別[1-2]，但由于無鉆井實例可供借鑒，認識不一，且常規油氣檢測方法與技術具很大的不確定性[3-8]，因此有研究者認為大部分“亮點”地震反射僅為巖性與厚度的表征，不是烴類的反映。

速度是儲層含油氣的敏感參數之一，儲層含油氣前、后速度存在一定的差異。因此，本文利用“兩寬一高”疊前地震資料，對比疊前地震速度和測井資料計算速度，獲得準確的物性參數；在此基礎上，利用多點控制法建立地質模型并正演模擬，從而形成“亮點”地震反射的流體識別技術，以期適用于類似D凹陷的無井或少井區的油氣檢測工作。

1 方法原理

為了判斷“亮點”地震反射是否為油氣層或水層，首先，結合研究區或鄰區已鉆井揭示的時深關系，根據疊前地震資料建立準確的速度場；其次，統計儲層含氣、油、水的測井資料，應用Wyllie公式計算含氣、油、水儲層速度[9-10]；然后，對比疊前地震速度與Wyllie公式計算的速度，二者一致時，即可判斷儲層所含流體類型，獲得準確的速度、密度等參數；最后，根據上述參數，利用多點控制法建立儲層含氣、油、水情況下的地質模型，開展正演模擬，對比、分析合成地震記錄與實際地震記錄的反射特征相似性，預測實際地層含流體性質。

1.1 地震速度場建立

常規疊前地震資料速度譜拾取網格通常為40CDP×40CDP。由于地質體縱、橫向的各向異性或者沉積相在橫向上的快速變化，大尺度網格無法獲得反映低幅度構造、薄互層、巖性圈閉等小尺度地質異常體的速度場[11-12]。因此，為獲得精度更高的速度場數據，根據研究目標的實際情況，本文設定相應的高密度網格(5CDP×5CDP)拾取速度譜(圖1a)。

在速度譜基礎之上建立疊前深度偏移速度場，需要結合已鉆井揭示的時深關系在縱向進行校正。因為在速度譜解釋時，道集能量團的收斂范圍較大(圖1b中最強能量團縱向上達100ms)，掩蓋了能量團中所包含的低速地層信息，從而導致縱向層速度精度不高，影響了與實際地層的時深關系的匹配。為了消除這種影響，利用已鉆井的時深關系校正(圖2a)，獲得更加準確的速度場(圖2b)，提取準確的目的層段速度。

圖1 疊前地震資料速度分析

圖2 地震速度場的校正

1.2 地層速度計算

巖石速度主要受骨架速度Vm和孔隙充填物體速度Vf影響。如果充填物是孔隙水，則Vf是水的速度Vw；如果充填物是油或氣，則Vf是油或氣的速度Vo或Vg。Wyllie等提出了計算地層速度的公式

(1)

式中：V為地層平均速度；φ為孔隙度；c為孔隙度校正系數，隨不同地區而變化，可以根據本區或鄰區錄、測井資料獲得。

根據式(1)計算不同地質模型(儲層分別含油、氣、水)地層速度。參考研究區實際情況，設定儲層孔隙度變化范圍為10%～25%，孔隙中的流體飽和度變化范圍為30%～100%，計算結果如圖3所示。含氣、含油、含水三種模型儲層速度分別為2170～4440、 2880～4460、 3340～4570m/s。由圖可見，隨著孔隙度和飽和度的增大，速度減?。幌啾群蛢?，含氣儲層速度隨飽和度的變化更劇烈；在相同的孔隙度條件下，儲層含水高于含油、氣時的速度。

1.3 正演模擬

1.3.1 參數求取

在建立模型前，需要確定控制點目的層巖石物理參數——速度和密度。

首先，根據研究區地質特點[13-15]，參考鄰區已鉆井錄、測井資料(本區無鉆井)，獲得地震振幅隨孔隙度和含流體飽和度等的變化規律；然后，選取控制點井旁道，以目的層作為時窗約束條件，從目的層頂開始，根據變化規律，求取目標儲層段對應的孔隙度和飽和度；最后，由式(1)計算出控制點儲層速度，并結合巖石物理分析獲得密度參數。按照上述步驟，獲得每個控制點所需參數。

正演模擬所用地震子波在已鉆井井旁道目的層時窗內提取。

1.3.2 多點控制建模

選取過待鉆井地震剖面，在不同位置設計控制點，由控制點井旁道地震振幅獲得儲層地層速度和密度，沿層位進行內插、外推獲得目的層段的阻抗模型，由正演模擬獲得相應的合成地震剖面(圖4)。

1.3.3 正演模擬分析

對比地震速度與式(1)計算速度，當地震速度與含油氣模型速度一致或接近的情況下(如果兩者差異較大，分析導致差異的原因，在排除人為因素和采集處理參數等后，仍然存在較大差異，則認為實際地震速度與儲層含油氣模式不相符)，利用地質模型(如圖3)通過地震速度反推對應的孔隙度和流體飽和度，可預測儲層含流體類型。同時，通過多點控制建模正演模擬獲得的地震剖面在外觀上逼近實際地震剖面，若具有相似的反射特征，則證明所建立的模型具有一定的合理性和準確性，由此可降低正演結果的多解性。該模擬方法在對研究區地質認識程度較深、且有更多的鉆井情況下，能夠獲得更好的正演模擬結果，可為目標評價提供更有利的參考依據。

圖3 不同地質模型的儲層速度理論值柱狀圖

圖4 多控點正演模擬

2 應用效果

2.1 已鉆井分析

Y構造L組地層發育濁積水道砂巖性圈閉，為灰色泥巖與灰色細砂巖不等厚互層，具“亮點”強振幅異常(圖5)。

Y1井在L組鉆遇A1和A2砂組，地震資料揭示速度分別為2823.53和2727.27m/s。應用式(1)計算，孔隙度為23%、含氣飽和度為50%～60%獲得的速度(圖3 )與地震速度相當。因砂巖具低速特征，結合研究區含氣儲層特點，可推測該井L組儲層含氣的可能性較大。

由Y構造的地質認識以及地震振幅隨孔隙度和飽和度變化規律，建立多點控制正演模型，模擬結果與實際地震剖面反射特征吻合較好(圖5)。鉆探表明Y1井L組儲層為飽和度較低的含氣水層。

2.2 待鉆目標分析

應用上述方法分析X構造待鉆目標。根據鄰區已鉆井錄、測井資料和本區目的層地質認識，認為目的層儲層孔隙度范圍為13%～23%。由疊前速度場提取出目標儲層速度見表1。

待鉆井點處目的層L組疊前地震資料揭示A砂體速度為3111.11m/s，與式(1)計算儲層孔隙度為13%～23%、含氣飽和度為35%～100%的速度(2995.9～3298.6 m/s)相當，也與計算儲層孔隙度為19%～23%、含油飽和度為35%～100%的速度(3008.6～3296.8 m/s)相當。

圖5 Y1井含氣模型正演模擬剖面與實際地震剖面對比

表1 待鉆井L組目標儲層時深關系及地層速度

B砂體速度為3411.76m/s，與式(1)計算儲層孔隙度為13%～23%、含氣飽和度為30%～80%的速度值(3298.9～3545.7m/s)相當，也與計算儲層孔隙度為16%～23%、含油飽和度為35%～100%的速度值(3296.8～3531.0m/s)相當。

C砂體速度為3375.00m/s，與式(1)計算儲層孔隙度為13%～23%、含氣飽和度為30%～85%的速度值(3258.4～3503.2m/s)相當，也與計算儲層孔隙度為15%～23%、含油飽和度為35%～100%的速度值(3246.7～3511.2m/s)相當。

E、F、G砂體速度逐漸增大，與式(1)計算儲層孔隙度為13%～16%、含氣飽和度為30%～55%的速度值(3610.5～4005.0m/s)相當，也與計算儲層孔隙度為13%～18%、含油飽和度為35%～100%的速度值(3646.1～4004.4m/s)相當。

通過上述的對比、分析，推測目的層段儲層有含油氣的可能性。

根據振幅隨孔隙度和流體飽和度的變化規律，通過多點控制建模方法建立過X構造W1待鉆井目的層段儲層分別含氣、油、水情況下所對應的阻抗模型，正演模擬獲得儲層相應的合成地震剖面(圖6～圖8)。

圖6是較低孔隙度(15%～20%)、較低流體飽和度(30%～70%)、亮點為含氣儲層模型，對應的合成地震記錄(圖6b)與實際地震記錄(圖9)有較高的相似性。同時，在較高孔隙度(17%～23%)和較高流體飽和度(60%～100%)、亮點為含油模型時，獲得的合成地震記錄(圖7b)與實際地震記錄(圖9)在反射特征也有一定的相似性。而儲層為含水模型時，相應的合成記錄則(圖8b)與實際記錄(圖9)相似性很差。根據研究區只發育氣藏的特點，且含氣儲層模型(圖6)相似性最好，因而推測X構造含氣。最近已完成對X構造的鉆探(井點位置如圖6所示)，在目的層鉆遇了氣層，與含氣預測模型結果相符。

綜上可知，當儲層含氣、油、水后將各自對應一個速度范圍，當疊前地震資料所得速度與Wyllie公式計算速度一致時，就可初步判斷目的層含有該速度范圍所對應的流體可能性較大，相應的合成地震記錄與實際地震記錄也更相似。由此，可以給實際地層速度賦予地質意義——儲層是否含油、氣、水，從而實現勘探目標的油氣檢測。

圖6 含氣縱波阻抗模型(a)及正演模擬剖面(b)

圖7 含油縱波阻抗模型(a)及正演模擬剖面(b)

圖8 含水縱波阻抗模型(a)及正演模擬剖面(b)

3 結束語

通過對疊前地震數據的速度分析，結合Wyllie公式計算與正演模擬，從地層速度和地震反射特征相似性兩方面，建立了在一定地質條件下進行流體識別的有效方法，為目標評價提供了依據。

由于深水區地質條件復雜，文中流體識別方法還需在今后的工作中通過更多已鉆井進一步驗證與完善。