氣云影響下淺水三角洲儲層描述關鍵技術及應用*

王少鵬 李 久 張 嵐 秦潤森 張正龍

(中海石油(中國)有限公司天津分公司 天津 300459)

渤海油田是我國重要的原油產區，其新近系是主要的含油層系之一，探明原油地質儲量已超過渤海總探明儲量的60%。近10年來，基于海上高品質三維地震資料及儲層反演技術的不斷發展，在油田勘探開發中形成了新近系砂體精細刻畫技術。該技術通過地震反演同相軸與砂體的匹配關系對砂體邊界、厚度、疊置關系、連通性等參數進行描述，大幅提升了新近系油藏的勘探開發效果[1-3]。然而，受斷裂帶活動影響，渤海灣盆地氣云區廣泛發育，在地震剖面上出現成像模糊帶。由于氣云影響下地震同相軸的頻率、振幅、連續性均出現較大的變化[4-5]，往往導致其內部儲層成像差且構造產狀難以確定[6-7]，對油田開發方案的編制、內部挖潛均產生重要影響。因此，改善氣云區內部地震資料的品質，提高油氣藏描述的精度，一直是受氣云影響油田在勘探開發過程中需要解決的難點。

本文以渤海海域南部渤中34地區為例開展了氣云區內儲層精細研究。該區域局部發育氣云區，生產動態表明，受氣云影響的砂體具有較大的開發潛力，是下一步挖潛的重點區域。氣云區內部儲層研究涉及氣云區內部地震資料成像、砂體描述等一系列技術難題，因此在渤中34地區首次以地震資料重新采集為突破口，通過儲層發育特征來設計采集參數以及開展“提升道集信噪比、建立精細速度模型”針對性處理，在此基礎上通過非氣云區儲層發育參數來約束氣云區內部的儲層反演，形成針對于氣云區地震采集、處理與儲層描述的關鍵技術序列，較大程度提高了氣云影響條件下水下分流河道描述精度。研究成果為渤海其他受氣云影響的油田開發具有重要示范作用。

1 區域地質概況及氣云區特征

渤中34地區位于渤海海域南部黃河口凹陷中央構造脊上的一個復雜斷塊，受郯廬斷裂強烈右旋張扭活動影響，發育近東西向—北東東向以及北西—南東向兩組斷裂系統[8]。該區域的主要含油層系是新近系明化鎮組下段，以淺水三角洲沉積為主，其中水下分流河道構成了儲層的主體，儲層厚度為6～10 m。淺水三角洲向湖中心推進過程中，其水下分流河道不斷遷移與切割，最終形成疊置連片的儲層分布樣式。與淺水三角洲相關的油藏一直是渤中34地區增儲上產的重要目標，經過10年的高效開發，該地區已形成了300萬噸的產能規模。

渤中34地區東側發育淺層氣云，拾取三維拖纜地震數據海底反射，提取海底反射以下600 ms沿層相干屬性可以得到，氣云區縱向(北東方向)長度可達5 km、橫向寬度3 km，面積約15 km2(圖1a)。圖1b展示了過氣云區三維拖纜地震數據疊前時間偏移剖面，方框代表氣云模糊區范圍，整體表現為低頻、弱振幅、空白或斷續反射特征。

圖1 氣云區地球物理資料分析及儲層響應

在氣云內部地震成像影響了地震相的認識，限制了砂體描述的精度，從圖1c地震反演剖面分析，氣云區邊部同相軸的錯斷或空白導致對砂體發育范圍的不確定性，而低頻、弱振幅特征不能用于砂體特征描述(圖1c)。因此，如何正確認識氣云區內部水下分流河道砂體的發育范圍、厚度發育特征，實現砂體的精細描述是推動氣云區下一步挖潛的關鍵。

2 氣云區地震資料采集處理關鍵技術

油氣藏精細描述的基礎是提高氣云區內部的成像質量。地震資料的采集需要根據氣云空間展布特征設計合理觀測系統,規避氣云區對地震波傳播的影響，或開展多波勘探及多波成像技術研究，譬如利用轉換波對氣云區成像已在全球多個油田獲得成功[9-12]。同時，通過不同處理方法來提高氣云區的成像效果也是重要途徑之一，常用基于Q吸收補償的疊前深度偏移成像來恢復受氣云屏蔽的成像[13-14]。近年來，對于復雜氣云區，渤海地區不斷開展基于目標地質體二次三維地震采集探索，強調地震和目標體的充分論證，形成基于地質體的采集處理一體化技術，從而提高氣云區內部地質體的成像質量[15-16]。

2.1 淺水三角洲儲層海底電纜高密度高覆蓋采集

本區主要目的層為新近系明化鎮組下段，主力油層埋藏深度在1 400 m至1 600 m范圍內，儲層以淺水三角洲沉積為主，水下分流河道構成了儲層的主體，單一河道平均厚度為6～12 m，寬度分布在200～400 m。在河道不斷遷移、拼接過程中，河道邊界附近儲層往往表現出快速尖滅的特點。為了更加精細的反映河道沉積特征，地震資料需要更高分辨率與信噪比[17-18]。采用波動方程正演模擬，設計不同面元規格(25 m×25 m、25 m×12.5 m、12.5 m×12.5 m)論證砂體邊界的成像效果。在滿足海上作業條件下，采用12.5 m×12.5 m規格面元，能夠更加清晰地刻畫河道邊界快速變化的特點；覆蓋次數從84次提高到320次，水下分流河道邊部及內部變化特征能夠得到較好的成像。高密度高覆蓋觀測參數的設定，更好地滿足淺水三角洲水下分流河道地震成像的需求。

在震源設計過程中，結合儲層厚度變化較大的特征，地震信號需要具有較高高頻能量的同時，也需要有豐富的低頻成分。這就要求震源系統能夠激發出寬頻帶、延續時間短、能量各方位分布一致的地震子波。針對這個難題，提出基于海上氣槍點震源陣列設計理念，優化設計方案。由氣槍單元ABCD組成的氣槍陣列，在陣列幾何圖形中選取合適的中心點O，在圓上取任意一點X1，計算各能量點ABCD在X1點處的能量疊加。如果所有點的能量疊加值在允許的一定范圍誤差內，接近某統一值即可認為該氣槍陣列符合點震源陣列的設計(圖2)。設計的點震源陣列激發的遠場子波能量分布特征接近點震源，子波和能譜質量較好，能夠較好地消除震源非均質性的影響，實際地震資料采集中取得了較好的效果。

圖2 基于能量分布的震源優化技術

2.2 “氣云區”地震資料針對性處理技術

以海底電纜高密度高覆蓋地震采集數據為基礎，針對目標區域受“氣云”影響地震資料成像差的特點，開展“提升道集信噪比、建立精細速度模型”的關鍵處理技術攻關，有效改善了氣云區成像效果。針對“氣云區”地震資料信噪比低、波組特征差的問題，在處理中創新引入優勢道集模擬技術。依據AVO規律，利用疊前道集中受氣云影響比較小、成像質量較高的道集模擬受氣云影響大、成像比較差的道集，從而改善氣云區成像質量，減少了氣云對地震資料成像的影響范圍。該技術關鍵是根據原始地震道集的響應特征，識別受氣云區影響范圍(圖3a)，從而可以有效切除受氣云區影響部分，保留不受氣云區影響的部分(圖3b)；對切除后的道集進行處理，保證道集的品質(圖3c)，然后擬合本區地震波的AVO規律，利用共中心點道集的部分道呈現的AVO規律去預測缺失部分進行缺失道模擬(圖3d)。

圖3 基于部分偏移距截取的優勢道集模擬關鍵步驟

“氣云區”處理中地震成像精度差的關鍵難點之一就是淺層速度橫向劇烈的變化，難以獲得精確的速度場。常規的反射波層析產生的速度模型具有較大不確定性，精度難以滿足“氣云區”成像要求，而潛波在地震記錄上以初至波的形式出現，表現特征相對來說清晰可靠，容易識別，精度高[19]。因此，在“氣云區”速度建模過程中，采用潛波層析反演技術(DWT)，能夠有效地提高速度模型的精度，得到可靠的近地表速度模型，為提高地震成像精度奠定良好的基礎。圖4展示了氣云區反射波網格層析與潛波層析反演獲得淺層速度，采用潛波層析反演的速度在氣云區呈現明顯低速異常，反演精度遠高于反射波層析。

圖4 速度模型精度對比圖

通過高密度、高覆蓋的地震數據采集，運用“氣云區”地震資料并進行優勢道集模擬、潛波層析反演成像技術，較大改善了氣云區內的成像質量。相對于原地震資料(圖5a),新采集高密度、高覆蓋地震資料在氣云區內砂體的連續性更好(圖5b)。基于已有的砂體描述、等時地層切片等技術即可以更好明確砂體的發育范圍，從而極大提高了氣云區內部砂體邊界刻畫的精度。

圖5 渤中34地區氣云區新老地震資料對比

3 氣云區儲層精細刻畫

3.1 河道沉積參數

淺水三角洲儲層為不同期次分流河道不斷疊置、拼接而成，其內部單一河道的識別是儲層進一步精細解剖方向。在地震資料重新采集與針對性處理之后，通過等時地層切片儲層的邊界刻畫得到提升，但受氣云影響，氣云區內河道砂體低頻率、弱振幅的地震相響應與非氣云區差異較大(圖5b所示)，因此已不能通過氣云區內部地震相來實現砂體解剖。針對這個難點，在高覆蓋高密度地震資料基礎上，除了通過等時地層切片明確砂體邊界之外，還需要運用氣云區外儲層發育參數約束來提高氣云區內部砂體刻畫的精度。

氣云區外參數的提取需要對分流河道砂體的沉積規律進行總結，包括沉積方向、單一河道的疊置方式、單一河道的發育特征等。從區域上分析，基于對渤中34區域重礦物的分析，確定區域的物源來自東北方向[20-23]，此方向也代表單一期次河道沉積的主要走向。按照Miall構型劃分方案，單一期次河道邊界對應為四級構型界面[24-26],國內外學者對四級構型界面的研究重點在于總結河道發育的地質知識庫,包括河道砂體的沉積厚度、寬度、砂體尖滅角等參數[27]。

通過渤中34地區局部高密度井網砂體解剖，可以得到淺水三角洲不同疊置樣式砂體沉積地質知識信息。同時基于高分辨率層序地層學原理，分析可容空間與沉積物供給比值(A/S)變化過程中導致砂體疊置類型與單一河道沉積參數變化。渤中34地區淺水三角洲儲層發育特征主要表現為：在湖平面上升初期，由于可容空間較小，主要發育多期疊置的復合砂體，其河流作用強，單一河道寬度大致在200～400 m，由于河道的下切作用厚度一般可達10～12 m，寬厚度比在20～40；隨著湖平面的上升，可容空間開始變大，分流河道向湖心推進過程中，河流作用開始減弱,多以同期拼接河道呈現，單一河道的厚度多在6～10 m，寬度達到300～500 m，寬厚比也隨之增大至30～90；在湖平面上升末期，可容空間最大，此時河流作用減弱、湖水改造作用增強，可以形成較大分布范圍、相對較小厚度、較大寬厚比的前緣席狀砂體[28]。從表1統計的結果可以看出，河道砂體發育的寬厚比是湖平面(基準面)變化的函數，即隨著湖平面的上升，其寬厚比總體上是變大的趨勢。

表1 淺水三角洲不同疊置類型單一河道發育參數Table 1 Development parameters of single channel of different superimposed types in shallow water delta

氣云區內部儲層在精細刻畫過程中，首先需要對目的層位沉積規律總結，明確氣云區外相鄰砂體的沉積模式，即找到相應的沉積參數來約束受氣云影響的砂體沉積特征，并將單一河道砂體發育的厚度、寬度、寬厚比等地質信息延伸至氣云區內部，從而提高其內部單一河道的刻畫精度。

3.2 氣云區儲層精細研究應用

以渤中34地區NmⅣ1砂體為例進行說明。首先，在海底電纜高覆蓋高密度采集與處理之后，通過等時地層切片對該砂體的分布邊界進行分析。在氣云區外部，以地震屬性限定邊界作為河道邊界，NmⅣ1砂體平面上可識別出4條河道，從北向南逐漸拼接連片(圖6a)。同時，5井、E33井、6井所鉆遇的儲層厚度為8～10 m，以拼接模式預測單一河道發育寬度在400～500 m，與地震屬性限定邊界所刻畫的河道邊界寬度是接近的。因此，可以得到氣云區外部的5井、E33井、6井分屬于不同河道，而E33與E11、6井與E4分別屬于同一河道。在氣云區內部，河道表現為弱振幅的地震屬性響應，但河道的走向與發育參數與5井、E33井、6井所認識的單一河道大致相同。因此基于沉積方向、沉積參數對區域內所識別的分流河道向氣云區內部延伸，從而刻畫出氣云區內部河道分布模式，實現了弱響應模式下、沉積參數約束條件下單一河道的精細刻畫(圖6b)。研究成果預測氣云區內單一河道之間拼接連通，具備進一步的開發潛力。

圖6 NmⅣ1砂體氣云區內單一河道描述

開發過程中證實了圖6氣云區內部單一河道精細描述的成果。首先，調整井E12鉆遇了兩條水下分流河道拼接區域，鉆遇的河道最大厚度為8.9 m，在NmⅣ1砂體水下分流河道的沉積參數預測范圍之內(圖7)。為了進一步確定不同河道的連通關系，調整井E12井在鉆井過程中進行了隨鉆地層壓力測試(表2)，共測試有4個壓力點，位于2個不同分流河道。4個測點的壓力系數均為0.53，說明不同的水下分流河道砂體具有統一的壓力系統。同時，E12井井點處的NmⅣ1小層地層壓力已下降7 MPa，與早期開發的E4、E11井測的壓力數據是一致的，說明不同水下分流河道之間可以拼接連片，且具有較好的連通性。

開展氣云區內部儲層的精細描述有效推動了渤中34地區受氣云區影響的淺水三角洲分流河道儲層評價與開發。近年來，通過持續滾動評價，對氣云區周邊的砂體邊界、沉積厚度、疊置關系進行了重新認識。在渤中34區域，利用評價井、調整井對受氣云影響的砂體不僅開展滾動擴邊評價，也致力于對砂體內部單一河道潛力挖掘。在氣云區內部新增探明儲量300萬m3，新增開發井10口，新增可采儲量82萬m3，取得了很好的效果。氣云影響下淺水三角洲儲層描述關鍵技術序列為渤海地區類似受氣云影響油田的精細開發提供了很好的示范。

圖7 NmⅣ1砂體單一河道砂體的精細解剖(標志層拉平)Fig .7 Fine anatomy of single channel sand NmⅣ1(marker leveling)

表2 渤中34地區NmⅣ1砂體隨鉆地層壓力數據表Table 2 Formation pressure data table of sand NmⅣ1 in Bozhong 34 area while drilling

4 結論

1) 基于淺水三角洲分流河道儲層發育特征，高覆蓋、高密度的地震資料采集能夠很好地提高河道邊界的成像精度；針對“氣云區”進行優勢道集模擬、潛波層析反演處理，有效改善了受氣云區影響下分流河道的成像效果。

2) 渤中34區域淺水三角洲發育疊置河道、拼接河道、席狀砂體三種沉積模式，提取不同沉積模式下的沉積參數來約束氣云影響下的分流河道展布，提高了氣云區內部分流河道砂體的描述精度。

3) 開發實踐表明，建立地震資料針對性采集、處理，沉積參數約束技術序列，有力指導了渤中34區域氣云區內部挖潛，實現增儲。該技術序列為渤海地區類似受氣云影響油田的開發提供了示范。