白云凹陷深水區重力流砂巖儲層反演與定量解釋

王 迪, 張益明, 劉春成, 牛 聰, 葉云飛, 黃 饒

(中海油研究總院有限責任公司，北京 100028)

0 工區概況

白云凹陷位于我國南海北部陸緣深水區，隸屬于珠江口盆地，面積約20 000 km2，是南海北部陸坡面積最大、沉積最厚、最具生烴潛力的新生代凹陷[1]。中新統珠江組下段沉積了相對富砂的陸架邊緣三角洲、陸坡重力流水道和深水扇，是深水區最有利的儲層發育帶[2-4]。研究區位于白云凹陷深水區東部，由凹陷北側和北西側的陸架邊緣三角洲提供物源，發育重力流水道砂巖儲層，勘探潛力大(圖1)隨著勘探程度的不斷深入，逐漸揭示并認識到該區深水重力流沉積的復雜性，可發育砂巖、泥質砂巖、鈣質砂巖和灰巖等多種巖性組合，地震響應特征復雜。精細預測儲層巖性、物性及含油氣性是提高鉆探成功率的關鍵。

圖1 白云凹陷珠江組沉積體系Fig.1 The Zhujiang formation sedimentary system in Baiyun sag

A氣田具有北高南低的構造背景，屬于構造和巖性共同控制的復合性氣藏(圖2)。目前已鉆井4口，揭示在珠江組下段發育Sand1、Sand2和Sand3三套砂巖儲層，砂體具有單層厚度大、分布穩定和橫向連續性好的特點，油氣儲量豐富，鉆探結果如表1所示。

圖2 研究區構造圖Fig.2 Structural map of A gas field

1 地震響應特征分析

1.1 疊后振幅響應特征

圖3為A氣田連井剖面。A-1井是該氣田鉆探的第一口，位于構造高點且具有明顯的振幅異常，鉆遇三套砂巖氣層。為了進一步明確強振幅區域是否發育氣層以及探測氣水邊界，部署鉆探了A-2和A-3井。結果表明：A-3井Sand1和Sand2砂體在疊后剖面上表現為強振幅，鉆遇氣層，Sand3砂體表現為弱振幅，鉆遇水層。A-2井Sand2砂體表現為強振幅，鉆遇氣層，Sand1和Sand3表現為弱

圖3 過A氣田A1～A4井地震剖面Fig.3 Cross-well stack section of A gas field

表1 A氣田已鉆井結果

振幅，鉆遇水層。基于上述鉆探結果初步認識到強振幅發育氣層、弱振幅不發育氣層,但是A-4井鉆探結果與該認識相互矛盾。A-4井在疊后剖面上表現為弱振幅響應特征，但在Sand1和Sand2兩套砂體均鉆遇氣層，究其原因，主要是該井砂體受到泥質充填和鈣質膠結的影響，儲層物性變差，且砂泥巖形成互層，導致振幅變弱，依靠振幅無法準確預測巖性和含氣性，嚴重影響氣田儲量規模的估算，制約區域下一步勘探部署。因此，解決弱振幅氣層預測問題對該區勘探開發至關重要。

1.2 疊前AVO響應特征

AVO(Amplitude Variation With Offset)代表振幅隨偏移距的變化規律，當儲層中充填不同流體性質時往往會表現出不同的AVO響應特征，通過AVO分析能夠指導含油氣性檢測。以Sand1砂體為例開展AVO正演模擬，重點討論氣層的AVO響應特征，模擬結果如圖4所示。從圖4中可以看出：A-1井氣層孔隙度為21.4%，正演道集和井旁地震道集均表現近道振幅強且遠道逐漸增強的III類AVO；A-4井氣層孔隙度為15.5%，正演道集和井旁地震道集表現為近道振幅弱且遠道逐漸增強的II類AVO；A-3井氣層孔隙度為18.8%，正常情況下應表現為遠道增強的III類AVO，但正演道集和井旁地震道集均表現為遠道逐漸減弱的IV類AVO。經過分析認為，上覆高速灰巖對下部氣層AVO類型產生了影響，如果消除上覆鈣尖影響后進行AVO正演模擬，可以看到，氣層表現為遠道逐漸增強的III類AVO。統計研究區已鉆砂體的AVO響應特征，規律如下：水層均為IV類AVO，氣層以III類AVO為主，少數為II類和IV類。當砂巖被泥質充填物性變差時，氣層表現為II類AVO；當砂巖受上覆高速灰巖層影響時，氣層表現為IV類AVO。說明研究區儲層的AVO響應特征復雜多變，通過常規AVO屬性直接預測油氣存在一定多解性[5]。

圖4 正演模擬道集和井旁地震道集AVO特征對比Fig.4 AVO response of synthetic gather and real CRP(a)A-1井；(b)A-4井；(c)A-3井

2 敏感彈性參數優選

雖然該區AVO方法無法直接用于油氣檢測，但是AVO響應特征的差異歸根結底是由巖石物理性質差異導致的，從而為疊前反演開展儲層及油氣預測提供了可能，其中優選敏感彈性參數是關鍵[6-8]。為此，開展研究區4口井的巖石物理分析，重點對比不同巖石物理參數區分巖性和流體的效果。該區泥質含量大于50%時定義為泥巖，含水飽和度大于70%時定義為水層。由圖5(a)可以看到，砂巖和泥巖的縱波阻抗存在較大范圍重疊區域，利用縱波阻抗只能識別部分高孔含氣砂巖。由圖5(b)可以看到，砂巖和泥巖的橫波阻抗分布范圍基本完全重疊，橫波阻抗不能用于區分巖性和流體。由圖5(c)可以看到，泥巖縱波阻抗小于9 500且縱橫波速度比大于2.0；砂巖縱波阻抗小于9 500且縱橫波速度比小于2.0；鈣質砂巖或灰巖縱波阻抗大于9 500且縱橫波速度比小于2.0。同樣是砂巖儲層，含氣砂巖的縱波阻抗和縱橫波速度比相對含水砂巖均更低。因此，利用縱波阻抗和縱橫波速度比相結合能夠有效區分巖性和流體性質。

圖5 珠江組巖石物理交會分析結果Fig.5 Rock physics crossplot analysis of Zhujiang formation(a)縱波阻抗-泥質含量交會；(b)橫波阻抗-泥質含量交會；(c)縱波阻抗-縱橫波速度比交會

3 巖石物理量版構建

為了進一步精細預測研究區儲層巖性、物性及含油氣性，建立了白云凹陷珠江組地層在深水重力流沉積環境下的巖石物理定量解釋模版，該量版準確描述了不同巖性在不同孔隙度和含氣飽和度條件下，縱波阻抗和縱橫波速度比的變化規律(圖6)，從而為儲層及含油氣性定量解釋提供借鑒[9-11]。其中箭頭分別指示了壓實趨勢和含氣飽和度的變化方向，圖6顯示出大量與儲層及油氣預測定量解釋相關的信息：①隨著壓實趨勢的增大，砂巖、泥巖和灰巖的縱波阻抗明顯增大，但幅度和變化率有明顯差別；②隨著含氣飽和度繼續增加，縱波阻抗和縱橫波速度比變化不明顯；③在泥巖趨勢線與灰巖趨勢線之間、砂巖趨勢線與灰巖趨勢線之間，存在一個含鈣泥巖和含鈣砂巖區域。因此，在白云凹陷深水區珠江組地層中，結合縱波阻抗和縱橫波速度比，可以有效地識別砂巖、泥巖、含鈣砂泥巖和灰巖等多種巖性，同時應用量版能夠對儲層物性及含氣性進行定量解釋。

圖6 白云凹陷珠江組巖石物理解釋模版Fig.6 Quantitative interpretation template of rock physics in Zhujiang formation

4 應用效果

疊前反演能夠充分利用地震道集隨偏移距的變化規律，獲取地下介質的彈性參數，從巖石物理角度達到識別巖性和流體性質的目的[12-14]。針對研究區主力勘探層系進行了多角度道集的疊前同時反演，最終得到穩定可靠的縱波阻抗體和縱橫波速度比數據體，利用這里構建的巖石物理量版對反演結果進行定量解釋，獲得巖性和含油氣性預測結果(圖7)。從圖7可以看出，A-1井發育三套物性好的氣層，A-2井發育一套物性好的氣層，A-3井發育兩套物性好的氣層，A-4井發育兩套物性相對差的氣層，預測結果與表1所示鉆探結果吻合，有效解決了A-4井弱振幅氣層無法識別的難題。同時可以觀察到，圖3地震剖面上的強振幅并不都是氣層的響應特征，強振幅也可能發育含鈣砂巖或灰巖，從而在一定程度上避免了振幅假“亮點”產生的油氣預測多解性問題。

圖7 過A氣田A1～A4井巖性和含油氣性預測結果Fig.7 Cross-well profile of lithology and hydrocarbon prediction result

依據定量解釋結果實現了A氣田砂體厚度、孔隙度和含氣性平面展布規律的預測，以Sand1砂體為例進行展示(圖8)。從圖8(a)振幅屬性切片中可以觀察到典型的重力流水道沉積特征，水道呈自北向南展布。根據圖8(b)和8(c)可知，砂體厚度自北向南逐漸減薄，孔隙度逐漸增大。由于A氣田具有北高南低的構造背景，且富砂物源主要來自北側和北西側，在重力作用下，密度相對大的砂礫巖被搬運到遠離物源的區域，而密度相對小的泥質被保留在距物源較近的區域。因此，在北側近物源端，砂體雖然較厚，但是泥質含量偏重，物性條件變差，孔隙度相對較小；在南側遠離物源端，砂體厚度雖然減薄，但是泥質含量偏低，物性條件變好，孔隙度相對較高。從沉積的角度分析，巖性和物性的預測結果具有明確合理的地質意義。對比圖8(a)和圖8(d)可知，含氣砂巖的分布范圍相對于強振幅區域范圍要大一些，說明部分弱振幅氣層被雕刻出來。對比圖8(c)和圖8(d)可知，含氣砂巖的厚度及分布范圍小于砂巖整體的厚度及分布范圍，尤其在構造北側，含氣砂巖的厚度和分布范圍明顯減小。主要原因在于構造北側砂巖的物性變差，砂泥巖形成互層，能夠識別的氣層是物性相對好的優質砂巖氣層，它們的分布和規模是評價A氣田北側油氣儲量的關鍵。將井點處砂巖孔隙度和氣層厚度的預測值與實鉆值進行對比(表2)，可以看到誤差均小于15%，說明預測結果和實鉆結果吻合率較高，預測結果較為可靠，為研究區下一步鉆探部署提供了借鑒。

圖8 A氣田砂巖儲層及含氣性預測結果Fig.8 Sand reservoir prediction and hydrocarbon detection result of A gas field(a)均方根振幅屬性；(b)砂體厚度預測結果； (c)砂體孔隙度預測結果；(d)氣層厚度預測結果

表2 Sand1砂體預測結果與實鉆結果進行對比

5 結論

通過對白云凹陷深水區A氣田開展儲層反演和定量解釋研究，取得以下幾點認識：

1)巖石物理分析是基礎，縱波阻抗和縱橫波速度比是研究區進行巖性和流體識別的敏感彈性參數。

2)巖石物理量版是實現儲層定量解釋的有效手段。通過構建重力流巖石物理量版實現了A氣田砂體厚度、孔隙度和含氣性平面展布規律的預測，孔隙度和氣層厚度定量預測值與實際鉆探值誤差小于15%。

3)工區發育自北向南展布的重力流水道沉積，砂體厚度自北向南逐漸減薄，孔隙度逐漸增大，符合該區構造和沉積認識。

4)通過巖石物理量版的精細雕刻，弱振幅氣層得到有效識別，為下一步精確儲量計算和鉆探部署提供了借鑒。

5)巖石物理量版的應用需要滿足一定的假設條件，當沉積環境和勘探層系發生變化時，巖石物理規律會有所改變，要根據不同的地質條件構建不同的量版開展定量解釋研究。