高溫壓儲層的精細地震屬性預測技術

——以鶯歌海盆地為例

摘　要：在鶯歌海盆地，隨著勘探走向中深層和高溫高壓領域，利用地震資料進行常規(guī)的亮點、AV0、疊前反演等對儲層預測、含氣性檢測出現(xiàn)了精度大幅降低或失靈的情況。為了研究高溫高壓地層的地震響應特征，有效地解決盆地內高溫高壓儲層的預測和含氣性檢測問題，通過多砂體精細屬性分析，總結了影響本區(qū)地震響應的6大主要因素，分別是淺層氣及泥底辟、泥巖蓋層、砂體耦合、儲層厚度、儲層物性和儲層的含氣飽和度。研究中采用了巖石物理分析、地震正演、精細建模的疊前疊后反演等技術，并在此基礎上開展了對各種地震信息的分析，然后將各種影響因素一一剝離，以達到去偽存真的目的，最后得到不同條件下地震屬性異常所代表的儲層厚度、物性及含氣性等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了地震信息與氣藏信息的有效對應，達到了預測儲層及其含氣性的目的。實鉆結果表明，利用地震信息剝離技術開展的中深層高溫、高壓儲層預測和含氣性檢測的精度較高，取得了良好的勘探效果。

關鍵詞：鶯歌海盆地 高溫 高壓 地震屬性 剝離技術 儲集層 預測

Fine description and prediction of seismic attributes of HPHT gas reservoirs in the Yinggehai Basin

Abstract：Up till now，gas exploration has come to the middle and deep strata under high temperature and hlgh Pressure in the Yinggehai Basin，and the conventional methods based on seismic data like Spotlight，AV0，Prestack Inversion，etc．have been ques-tioned by a sharp decline of accuracy or even failures in either reservoir prediction or gas-bearing lnspectlon In view of this，this pa-per first analvzes the characteristics of seismic response from the HPHT strata in this study area．Through a fine descriptlon of multi-sandbodv seismic attributes，6 major factors affecting the seismic response in this  study area are thus summarlzed： snale gas mud diaper， mudstone caprocks， sandbody coupling，reservoir thickness， reservoir petrophyslcal prope rtles，and gas saturatlon of reservoirs．Then by use of seismic techniques like rock physical analysis，seismic forward modeling，fine modeling of Prestack and Doststack inversions，and so forth，this paper makes a deep investigation into all kinds of seismic data and from whlch such suffi-cientlv genuine factors are discovered as the thickness，petrophysical properties，and gas saturation of reservoirs through the abnor-malitv of seismic attributes under various conditions．In this way，effective correspondence between selsmlc data and the lniormatlon of gas reservoirs is achieved and finally both gas reservoirs and their gas saturation are predicted accurately. The actual drilling re-sults demonstrate that this study provides a good seismic prediction method with a high accuracy rate for gas exploration in this area.

Key  words: Yinggehai Basin，high temperature，high pressure，seismic attributes，reservoir, prediction

1　概述

亮點、AV0、疊前反演等技術是天然氣勘探開發(fā)過程中儲層預測、含氣性檢測的有效手段^[1-6]，這此技術曾經(jīng)和正在為提高業(yè)界的勘探成功率立下汗馬功勞。在鶯歌海盆地，隨著勘探走向中深層^[7]，走向高溫高壓領域，勘探的成本也大幅提高，而上述技術則出現(xiàn)了精度大幅降低或失靈的情況，因此急需找到更準確的適合高溫高壓氣藏勘探的地震預測技術。

鶯歌海盆地位于南海北部大陸架西北區(qū)，該盆地是一個年輕、快速沉降、以海相沉積為主的盆地，異常高溫超壓是其重要特征之一。新近紀中中新世梅山組一晚中新世黃流組儲蓋組合稱為中深層，該層段埋藏較深，地溫梯度為4.56℃／l00m，壓力高(地層壓力系數(shù)大于l.8)，屬高溫超壓區(qū)^[8-9]，給鉆井工程帶來極大風險，使得該領域勘探技術難度大、資金投入高，勘探風險大。由于鶯歌海盆地中深層的異常溫壓、泥底辟^[10]、立體成藏^[11]等因素的綜合影響，使得中深層的地震響應錯綜復雜。現(xiàn)有鉆探資料顯示，DFl3氣田相同的地震反射特征可能對應氣層、水層、含氣水層、氣水同層、干層等不同的地質情況(圖1)，相同物性與厚度的砂體也可能對應不同強度的地震反射。分析中深層地震反射錯綜復雜的其原因包括受淺層氣吸收衰減、泥底辟、蓋層差異、砂體耦合、儲層物性、儲層厚度、流體等因素的影響。因此，需要研究一種方法對著此影響因素逐一分析、消除或剝離，以達到本區(qū)高溫高壓儲層預測和含氣性檢測的目的。

2　地震響應影響因素分析與分離

2．1淺層氣及泥底辟低速帶影響分析與消除

DFl3氣田位于中央泥底辟構造帶，高溫高壓氣藏的儲層為黃流組。該區(qū)淺層為東方區(qū)新近系上新統(tǒng)鶯歌海組千億立方米級的大氣藏^[12]。南于淺層氣的吸收衰減作用，造成下伏地層平均速度減小、同相軸下拉、地震反射振幅減弱；在構造中心部位受泥底辟的影響，產(chǎn)生地震模糊區(qū)(圖2)。此時用地震屬性來進行儲層預測及反演會對儲層物性及含氣性帶來誤判。

研究中消除這兩方面的影響岡素方法是：①開展地震資料目標處理，提高地震資料的信噪比和目的層的資料相對保幅性(圖2)；②改變常規(guī)反演只針對目的層段建模和反演的做法。本氣田反演從海底開始，嚴格利用所有淺層井資料開展包含淺層氣的建模，同時利用三維速度場資料來消除泥底辟區(qū)域的低速影響。通過精細目標處理及速度約束補償反演，基本能夠消除淺層氣及泥底辟低速帶來的影響，儲層預測與深度預測與實鉆結果吻合較好。

2．2泥巖蓋層分析

DFl3氣田平面分布達數(shù)百平方千米，儲層、蓋層橫向上變化較大。受沉積速度、厚度及壓實不均影響，泥巖蓋層的速度及密度在空間上存在較大差異。由此導致同一套氣層具有完全不同的地震響應特征。當存在致密泥巖蓋層時，致密泥巖旁瓣的波谷會與氣層頂面的波谷疊加，導致氣層頂面出現(xiàn)異常“亮點”；相反，當蓋層是一套相對低阻抗泥巖時(本區(qū)蓋層阻抗均高于儲層)，氣層頂面反射相應減弱，從而導致對儲層含氣性的誤判。

為消除蓋層橫向變化產(chǎn)生的地震響應差異，筆者根據(jù)沉積環(huán)境約束構建地質模型，全區(qū)追蹤黃流組儲層頂面包絡，對砂、泥巖厚度及空間展布進行精細描述。對泥巖速度分析從速度預測方面人手，結合構造及泥巖壓實規(guī)律，正演剔除低速泥巖的影響，在反演中得到儲層的真實絕對波阻抗。圖3表明：受蓋層影響振幅較弱區(qū)域，在地質約束反演剖面巾屁示為較好連續(xù)氣層，實鉆獲得厚達28m的高產(chǎn)氣層。

2．3砂體耦合效應

DFl3區(qū)黃流組儲層為海底扇相沉積，各砂體空間相互疊置，單砂體雕刻難度大。通常地，兩個砂體之間隔層厚度發(fā)生變化時，兩個砂體的反射系數(shù)在與子波褶積時會產(chǎn)生干涉耦合效應，各自反射強度發(fā)生變化，偏離真實地震反射。相互之間的影響程度取決于各砂體的反射系數(shù)及砂體間隔層厚度。

利用正演模型研究隔層厚度對儲層干涉耦合的影響，結果顯示：當隔層厚度低于地震分辨率時，下伏砂體的振幅會隨泥巖隔層的厚度變薄而變??；而當泥巖隔層厚度增大到地震分辨率時會對下伏砂體振幅起到增強作用。在不知砂體間實際受耦合效應影響程度的時候，主要采取針對特殊目標層的地震正演研究來解決這一影響因素。如圖4所示，砂體邊部振幅逐漸減弱為砂體厚度逐漸減薄與隔層厚度逐漸減薄的綜合影響，所以不能以該區(qū)域較弱振幅否認砂體邊緣部位含氣性。同時該研究也顯示，當砂體厚度低于5m時，如果泥巖隔層較薄，則頂面反射顯示砂體過早尖滅，造成砂體地震解釋范圍比實際展布范圍小。所以是砂體間耦合效應對地震反射的影響程度主要取決于地震資料分辨率。

2．4儲層厚度

業(yè)界關于調諧厚度的研究已經(jīng)比較深入^[13]。受本區(qū)沉積特征影響，儲層厚度橫向變化較大。水道中砂體厚度較大時，頂面振幅反射強度與真實反射系數(shù)呈正比。隨著儲層厚度減薄，到達調諧厚度時，儲層頂面振幅急劇增強。故本區(qū)儲層預測必須應用地震沉積學的思路，先區(qū)分大于調諧厚度和小于調諧厚度的區(qū)域，然后，在此基礎上開展儲層厚度描述，從而剝離地震反射調諧對儲層厚度描述的影響。

對于大于地震調諧厚度的區(qū)域，儲層厚度可以直接采用地震解釋的時差和層速度計算得到。而對于低于地震調諧厚度區(qū)域儲層厚度的描述，主要利用本區(qū)實際砂體巖石物理參數(shù)，建立正演模型，模擬厚度與振幅的相關關系，并用于求取儲層的厚度。該方法預測得到的儲層厚度得到了后鉆多口井的檢驗，誤差均在勘探允許的范圍內，說明了該方法的合理性。

2．5儲層物性

為研究高溫高壓條件下，儲層物性變化對地震反射特征的影響，筆者從巖石物理研究角度出發(fā)，正演儲層流體不變條件下儲層速度、密度變化情況，并以此為基礎，正演對地震反射振幅的影響。本次巖石物理研究利用本區(qū)的巖心實驗數(shù)據(jù)與測井解釋數(shù)據(jù)，采用Xu—White模型，建立孔隙度與泥質含量的相關關系，通過改變泥質含量和與之對應的孔隙度來構建研究模型，并通過此模型來研究泥質含量的變化對于地震速度的影響，來最終定量解讀地震振幅強弱的變化。

研究結果顯示(圖5)，泥質含量增加后，總孔隙度隨之降低，巖石速度及密度也應該隨之增加。即當儲層物性變差，儲層反射強度降低。如圖5所示，多口井測井曲線擬合趨勢基本相同。將各井實鉆儲層頂面振幅其他因素的影響剔除后，實鉆振幅值與正演模擬趨勢基本吻合。證明該規(guī)律可以代表真實物性變化條件下的地震反射變化情況。同時，該研究結果可以將地震振幅大小與物性下限(15％)相對應，當不受調諧及其他因素影響的時候，真實氣層頂面反射振幅在3.5左右。所以對振幅強度低于3.5的區(qū)域在儲量計算時基于風險考慮，儲量級別相應降低。

2．6儲層含水飽和度

Batzle^[14]、夏紅敏^[15]等的研究表明，在常溫常壓條件下，含氣飽和度在5％～95％之間，氣層的速度、反射系數(shù)和地震響應差異不大，利用地震資料預測氣層含氣飽和度存在很大的難度。

本次研究根據(jù)PVT及DST測試數(shù)據(jù)，得到高溫高壓條件下氣體的密度及體積模量。研究結果顯示：當高溫高壓儲層的含水飽和度低于70％時，縱波速度對含水飽和度并不敏感；當含水飽和度大于70％時，縱波速度隨著含水飽和度的增加而逐漸增大(圖6)。對于DFl3氣田來說，各井所鉆遇砂體普遍都有錄井氣測異常響應，測井解釋含氣飽和度都在20％以已故這些砂體在地震剖面上均表現(xiàn)為強振幅反射。受高溫高壓的影響，氣組內氣水過渡帶較長，在含氣水層、氣水同層也會顯示為“亮點”特征。本次流體替換研究結果得到了與正常穩(wěn)壓條件下不同的含水飽和度與速度的變化趨勢，但對解決高溫高壓儲層的含氣飽和度NN問題還存在瓶頸?；诤瑲怙柡投葘Φ卣饘傩缘挠绊?，在含氣范圍固定及開發(fā)井位部署時要充分考慮氣水過渡帶問題，結合地質信息，規(guī)避風險。

3　研究成果應用

東方區(qū)高溫高壓儲層地震響應特征影響因素繁多給儲層頂面地震響應反射帶來很大的假象。如圖7所示，DF2井砂體頂面初始反射振幅與剔除各影響因素后振幅相差3倍。由此可見，當各影響因素相互疊加時，儲層真實反射已經(jīng)被遮蓋，此時地震信息不代表真實地層信息。如何在如此繁多的信息中，剝離不利因素，找到代表真實地質特征的地震反射則是高溫高壓儲層預測及烴類檢測的關鍵。

影響本區(qū)儲層振幅異常的因素可分為兩大類。一為儲層外部因素：淺層氣吸收衰減、泥巖蓋層、相鄰砂體耦合效應。二為儲層自身因素：儲層自身物性、厚度及含水飽和度。屬性剝離技術的方法及思路為：首先找到每個儲層的外部影響因素，進行定量或半定量分析后，找到相關解決方案，剔除非儲層因素造成的振幅假象、還原相應厚度及物性下真實地層反射；然后根據(jù)得到的振幅信息定量分析儲層為何種物性及厚度；最終進行有利儲層預測、含氣面積圈定和儲量計算。

利用地震屬性影響因素剝離技術開展的儲層和流體預測結果，完成4口探井、7口開發(fā)井的井位設計及優(yōu)化，同時為鶯歌海中深層高溫高壓區(qū)的勘探、開發(fā)總結了一套簡單而實用的技術方法。已鉆探井結果顯示，儲層預測結果與實鉆結果吻合較好，勘探成功率大幅提高。

4　結論

東方區(qū)高溫高壓儲層地震屬性影響因素繁多，表征復雜，但是將各影響因子在剝離分析后可以發(fā)現(xiàn)不同的地震異常都能得到很好的地質解釋。若對本區(qū)地震屬性影響因素進行排序，則儲層厚度>儲層物性>砂體耦合效應>低速泥巖影響>淺層氣吸收衰減>儲層含水飽和度。因為本區(qū)儲層中受水道侵蝕影響，儲層內部厚度突變，所以調諧作用對本區(qū)地震反射強度的影響最大。本研究結果表明：簡單利用資料進行儲NNN，會對預測結果起到非常大的誤導作用。只有對地震、地質信息進行相互融合，影響因素了然于心，才能正確地進行屬性分析，得到我們真正需要的地質信息。此外，鶯歌海高溫高壓儲層還有很多難題仍未解決，特別是氣藏的含氣飽和度預測依然缺乏有效的方法，希望將來在業(yè)界廣大同仁的共同努力下，能夠給鶯歌海盆地的油氣勘探事業(yè)帶來新的曙光。

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本文作者：周家雄  劉薇薇  馬光克  王立鋒  劉兵

作者單位：中國地質大學(武漢)資源學院

　中海石油(中國)有限公司湛江分公司