多波联合反演相对优质储层预测-c.doc

多波联合反演相对优质储层预测
——以川西深层致密碎屑岩为例
叶泰然1 ion person2，徐向荣1， ion person2，唐建明1
（1.Deyang Branch Institute Exploration and Production Research Institute Southwest Petroleum Branch SINOPEC Deyang Sichuan 618000
2.GX Technology ion Geophysical Houston Texas 2222222)
摘要：川西深层须家河组四段三角洲砂岩储层发育，砂体厚度大，其中的相对优质含气储层物性好，但厚度薄，属低渗致密储层，储层相对于致密砂岩波阻抗有一定程度降低，但与作为围岩的致密砂岩和泥岩波阻抗较为接近，常规P波资料上，地球物理响应特征不明显，用基于P波资料的常规地震储层预测方法预测该类储层分布难度极大，预测精度差。利用3D3C勘探优势，在川西新场地区开展纵波联合反演，在储层岩石物理参数敏感性分析基础上，采用“砂中找砂”的预测思路，优选泊松比、P波阻抗、VP/VS等多波属性，采用多体交会解释手段，剔除泥岩和致密砂岩，预测相对优质储层的分布。
关键词：川西深层 致密储层 多波联合反演 优质储层预测

上三叠统须家河组气藏是目前川西坳陷天然气勘探热点，亦是储产量增长的主要层段，须家河组埋深3000～6000 m，主力气藏为须二、须四气藏，储层为三角洲相砂岩，孔隙度一般低于5％，渗透率普遍低于0.1MD，致密背景中发育孔隙度5－10％的优质储层，储层非均质性极强，属典型致密碎屑岩储层。上世纪中页至今，在埋深相对较浅、物性相对较好的川西坳陷北段发现中坝、八角场气田，南段发现平落坝、邛西气田，埋深相对较大的川西坳陷中段亦先后发现合兴场、新场等上三叠统须家河组气田。2000年，在新场气田上三叠统须家河组成功钻获X851井、无阻流量151.4万方/天、稳定产量38万方/天的高产工业气井，展现了川西坳陷中段深层致密砂岩气藏的勘探广阔的勘探开发前景，但气藏的勘探难度及大，其后在同一构造带上部署的CX560、CX565、CL562等多口深井效果并不理想[1]。
多波地震勘探是进行隐蔽油气藏勘探的一种非常有潜力的手段，被许多国内外石油和地球物理公司列为技术跟踪对象，弹性纵波在地下传播过程中，在有物性差异的地层分界面上除了产生反射纵波，还产生转换横波。纵波信息是地下地层骨架、孔隙、孔隙流体、地温和压力特征的综合反映，而横波则只与地层的骨架、孔隙度、温度和压力有关，与孔隙流体性质无关。因此综合转换横波和纵波的地震信息，预测储层特别是含气性储层比单纯利用纵波信息更加有效。其主要应用范围包括：气云屏蔽、岩性屏蔽成像，裂隙预测、砂泥岩储层预测和流体识别等[2]。
考虑到多波勘探在致密储层预测及裂缝预测中的优越性，为加快新场地区陆相深层须家河组气藏的勘探开发，2005年在新场气田主体部位实施了3D3C多波地震勘探，其目的是为了利用多波地震资料在解决复杂气藏地质问题方面的优势，推动该区须家河组气藏的勘探开发。
一、储层地质特征
川西坳陷上三叠统须家河组须三段、五段为烃源发育层段，须二段、四段为主要储层发育段，须四段埋深一般大于3000m，岩性主要为岩屑石英砂岩、富钙岩屑砂岩、页岩、砾岩，以三角洲前缘水下分流河道、河口坝为主，部分三角洲平原分流河道。
本文以须四段储层为例，根据新场地区12口井共计999个样品的孔渗数据来看，须四段孔隙度最小值仅为0.47％，最大值可达12.71％，渗透率最小值仅为0.001×10-3µｍ2，最大值可达0.86×10-3µｍ2，物性最好的是须四上亚段砂岩，其孔隙度最大值达12.71％，平均值为6.21％，其次是下亚段，孔隙度平均值为3.27％，中亚段最致密，孔隙度平均值小于2%。须四储层随着孔隙度增大渗透率有变好的趋势，但孔渗关系一般，若不考虑因裂缝引起的渗透率大而孔隙度过小现象，须四段的孔渗关系较好。总的来看，新场须四储层物性较差，属于典型的低孔低渗储层。
综合国内外各种致密砂岩气藏的勘探经验，优质储层的分布规律研究始终占据重要地位。“优质储层”是一个相对的概念，在致密砂岩领域，是指在普遍低孔隙度、低渗透率储层中发育的物性相对较好的有效储层，优质储层的孔隙度和渗透率值没有一个固定范围，根据研究区储层中含油气性及产油气状况而定。国外将致密碎屑岩中的相对优质储层称之为“甜点”。在鄂尔多斯苏里格庙气田，优质储层一般指孔隙度大于6 %、渗透率大于1.0×10-3μm2的储集层；在四川盆地川中地区须家河组储层评价中，将孔隙度大于8 %、渗透率大于0.5×10-3μm2的储层称为优质储层；而在鄂尔多斯陕北地区延长统长6储层中，将孔隙度大于10%、渗透率大于1.0×10-3μm2的储层定为优质储层。与国内外相对比，川西坳陷深层优质储层的孔渗条件最差，且针对不同层位相对优质储层的物性标准也不一致，一般把须二段中孔隙度大于4%、基质渗透率大于0.06×10-3μm2、须四段中孔隙度大于6%、基质渗透率大于0.06×10-3μm2的储层称之为相对优质储层〔3〕，只有钻遇这类储层才能获得较高的工业产能。
二、储层地球物理特征
地震波在岩石中的传播速度和岩石密度决定波阻抗的大小，储层波阻抗特征取决于储层波阻抗与围岩波阻抗的差异。图1以新851井为例对须四砂岩储层波阻抗特征进行了剖析。方法是将该井须四段厚度大于10m的所有砂岩段、典型泥岩段进行GR—AC、GR—AC、GR—波阻抗交会分析，结果表明，须四高速、中速、低速砂岩AC值分界清楚，分别对应47.5～57.5、57.5～75、75～85us/ft范围，其中，中速砂岩与作为围岩的泥岩相当；DEN值分界不清楚，但范围大；与AC值类似，波阻抗特征也具有明显的三分性。事实上，不仅新场构造新851井，罗江、合兴场等多个区块的须四段都存在上述统计规律。
泥岩
砂岩
Ⅲ类
Ⅱ类
Ⅰ类

图1 X851井须四段储层与围岩GR与AC、DEN、波阻抗交会图
波阻抗是决定储层地震响应特征的主要因素，储层与围岩波阻抗差异的大小决定地震反射强度，结合已知测井资料，根据储层与围岩波阻抗差异的大小及上述统计规律，参照AVO分类思路，将研究区波阻抗分为三类：
Ⅰ类：高阻抗储层，波阻抗明显高于围岩；Ⅱ类：中等阻抗储层，阻抗近于围岩；Ⅲ类：低阻抗储层，阻抗明显低于围岩。
从须四已知井油气显示来看，新场物性最好、油气显示最好的相对优质储层往往具有中－低波阻抗特征（Ⅱ、Ⅲ类），物性差，油气显示相对差的部分有效储层及不含气的超致密砂岩往往为高波阻抗特征（Ⅰ类），因此，从波阻抗可以定性识别相对优质储层，但并不是低波阻抗属性都为优质储层，因为泥岩亦为中低波阻抗，前期研究表明，利用传统的波阻抗反演、GR拟声波反演、地震多属性分析等多方法均难以准确预测该类波阻抗特征储层的纵横向分布。
三、PP/PS联合反演优质储层预测
1.反演流程
最有效、最经济的天然气藏勘探技术首推烃类直接检测技术，目前国外已经开发并投入应用的地球物理勘探技术有“亮点”、“AVO”、“多波多分量勘探”等技术[2]。由于AVO叠前同时反演是利用纵波的AVO特性，通过Aki-Richard近似求解出的横波信息，带有一定的近似和假设。预测储层含气性是多波多分量勘探的优势,主要是基于多分量勘探能够直接获得横波信息，利用PP波和PS波叠后联合反演获得的结果更加真实可靠。
PP波、PS波叠后联合反演就是按常规的叠后反演方法分别进行纵波和横波叠后反演，获得PP波波阻抗和PS波波阻抗，然后通过PP波波阻抗和PS波波阻抗计算泊松比、纵横波速度比等储层参数。其反演的基本原理、流程与常规的叠后反演方法相同（图2），其实现过程基本与常规的阻抗反演过程一样，分别标定PP波剖面和PS波剖面，提取单独的子波，单独反演PP波阻抗和PS波阻抗后，利用处理得到的Gamma体（地震剖面压缩因子）将PS阻抗压缩到与PP阻抗对应的时间剖面，得到可匹配解释的PS阻抗体（图3）。
反演得到纵横波阻抗体之后，利用QC工具对反演结果同测井结果对比，反演结果与测井结果数据分布范围和偏差基本一致，反演结果比较可靠。
反演得到纵波阻抗、横波阻抗的同时，可以计算得到与储层孔隙和孔隙流体敏感的λρ、uρ、Vp/Vs、泊松比等参数，用于后期进行砂体含气性识别。

S波叠后反演
P波叠后反演

P波波阻抗
S波波阻抗

Gamma压缩

利用等进行储层识别及含气性识别

图2 PP波、PS波叠后联合反演流程图

图3 纵横波叠后联合反演剖面（左：AI剖面，右：SI剖面，红色为高值）
2. PP/PS波联合反演含气砂岩储层预测
1）多波属性含气敏感性分析
纵横波联合反演技术可获得纵波速度Vp、横波速度Vs、纵横波速度比Vp/Vs、泊松比s、密度ρ、拉梅常数l、剪切模量m、体积模量k、各向异性系数e、g、弹性阻抗E1及弹性阻抗梯度GEI等参数。这些岩石物理参数有的与岩石骨架特性有关，有些与储层中含流体的性质有关。利用纵横波联合反演提供的丰富的物性参数可以更好地识别含气性。
VP、VP/VS、s是纵横波联合反演的核心参数，亦是目前使用较为成熟参数。理论结果研究表明，孔隙型砂岩含气后泊松比略微降低，纵波阻抗明显降低。而对于致密裂缝型储层而言，阻抗值比较高，泊松比较高，裂缝作为主要的运移通道和渗流通道，在原始地层压力下表现出与岩石骨架基本相同的物性特征。致密砂岩则表现为低泊松比、高阻抗值（图4）。
Fractured
gas-filled
2
4
6
8
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
Sandstone
(fluid)
Sandstone
(gas)
Coal
Shale
(fluid)
(gas)
Limestone
dolomite
Anhydrite
泊松比
q
)
1.5
1.6
1.9
2.5
纵横波速度比
纵波速度(单位：km/s)
m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝m钝
mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤mŽ¤
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图4　泊松比、纵波速度、纵横波速度比与岩性、含气性分布的关系图解
交会分析表明，本区泊松比较纵横波速度比识别岩性更有效，主要是基于我们对纵横波速度比、泊松比与GR交会图板的比较，如图5，一方面可以看出，泊松比与VP/VS与GR线性相关均较为明显，泊松比与GR线性关系最为明显，表明泊松比识别岩性较VP/VS更有效，另一方面，图中还可以看出，泊松比与GR交会分析放大了含气砂岩与非含气砂岩之间的差异，更利于圈定超致密砂岩、物性较好的相对优质储层与泥岩。
Possion Ratio
VP/VS
GR
GR
超致密砂岩
泥岩
相对优质储层

图5 新场5口井须四泊松比与纵横波速度比与GR交会图比较（色标标示孔隙度值）
此外，如前文分析，由于砂岩孔隙发育或含气后波阻抗均有一定程度的降低，因此，可以通过泊松比和PP波阻抗交汇有效地识别相对优质储层。
2.地震多属性数据体联合优质储层预测
通过前文参数敏感性分析可知，泊松比与岩性相关明显，而P波阻抗与物性相关明显，因此，可以通过泊松比和PP波阻抗数据体交会识别相对优质储层。交会解释的主要思路是从已知井出发，首先进行测井储层识别，根据已知井致密砂岩、相对优质储层泊松比、纵波阻抗值差异分别确定其所属区域，在此基础上，借助地震多体解释手段，利用地震多波联合反演的泊松比与P波阻抗实现该类有效砂岩储层的预测，由于有井约束，地震与测井相关性好，属性值范围统一，可将钻井泊松比与纵波阻抗交会区内的相对优质储层在地震剖面中出来识别，即是说，识别出来的砂岩储层满足交会区内的岩石物理参数特征，从而将测井圈定的相对优质储层通过地震反演实现横向预测。
须四上亚段TX43砂组厚度20-50m，但储层纵向具有明显的非均质性，并非砂体都能作为优质储层，其中的孔隙度大于4％的相对优质孔隙型储层一般10-30m，如图6，主要根据典型井新851井测井评价成果圈定相对优质储层，图中可见，须四岩石物理参数特征与常规经典试验数据特征较为类似，优质储层具有“中低泊松比、中低波阻抗”特征。
从须四连井反演剖面上看(图7)，TX43含气性较好的新851井、新882井优质储层相对较厚，平面上(图8)，其中相对优质储层厚度一般低于25m，新851井区优质储层最厚，分布较为稳定，一般30m，而含气性不好的联150井实钻砂体发育（40m），优质储层仅12 m，优质砂岩储层分布与前期砂岩预测一致，且分布于前期预测的条带状砂岩中心部位，此外，预测结果亦与沉积模式研究结论吻合，物源来至于北东，砂岩沉积微相主要为水下分流河道与河口砂坝。
851须四
有效砂岩储层
砂岩
相对优质储层
相对优质储层

图6 新场须四TX43含气砂岩在泊松比与纵波阻抗交会图中的分布区
TX43

图7 过井须四AI剖面上TX43相对优质储层分布 图8 新场须四TX43相对优质储层厚度图
四、认识与结论
1）致密砂岩非均值性强，储层类型及波阻抗特征复杂，P波单一属性预测难度较大，陷阱多，多波属性为该类优质储层预测创造了条件，通过PP/PS波联合反演得到了较纵波反演更多与储层岩性、含流体性更为敏感的岩石物理参数，为高精度含气储层预测提供了条件。
2）由于储层含气性及岩性变化均会导致泊松比、纵横波阻抗的变化，可以借助地震多体交会解释手段，根据已知井储层识别结果，通过多体交汇解释优质储层分布范围，并求取储层厚度。
3）纵横波反演联合解释，多波信息融合解释是今后储层预测的一个发展方向，储层岩石物理参数交会分析，井震相关，优选敏感参数是有效含气储层预测关键。

参考文献
1） 叶泰然 等.新场三维三分量地震资料应用研究及目标评价，内部报告，2007年12月
2） 石玉梅,姚逢昌,曹宏.多波多分量天然气勘探技术的进展[J]. 勘探地球物理进展, 2003,26(3):173～177
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