徐深氣田徐深21區(qū)塊火山巖儲層預(yù)測與分類

摘 要

摘要：松遼盆地徐深氣田徐深21區(qū)塊火山巖儲層地質(zhì)情況復(fù)雜，井間巖性、巖相變化快，儲層橫向不連續(xù)，非均質(zhì)性強，氣水關(guān)系極其復(fù)雜，常規(guī)的地震反演方法不能有效地反映火山巖儲層變化特
摘要：松遼盆地徐深氣田徐深21區(qū)塊火山巖儲層地質(zhì)情況復(fù)雜，井間巖性、巖相變化快，儲層橫向不連續(xù)，非均質(zhì)性強，氣水關(guān)系極其復(fù)雜，常規(guī)的地震反演方法不能有效地反映火山巖儲層變化特征。采用優(yōu)選的擬聲波重構(gòu)密度反演和高斯配置協(xié)模擬密度反演相結(jié)合方案，對該區(qū)火山巖儲層進(jìn)行定量預(yù)測，預(yù)測結(jié)果與井對比符合率較高，效果較好。在此基礎(chǔ)上根據(jù)儲層分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了火山巖儲層分類預(yù)測，結(jié)論認(rèn)為：徐深21區(qū)塊火山巖儲層類型以Ⅱ、Ⅲ類儲層為主，Ⅰ類儲層局部發(fā)育。
關(guān)鍵詞：松遼盆地；徐深氣田；火山巖；儲集層；分類；巖相；密度反演；預(yù)測
    松遼盆地徐深氣田徐深21區(qū)塊下白堊統(tǒng)營城組一段火山巖具有埋藏深、起幅大、斷裂發(fā)育、火山噴發(fā)期次多、范圍廣，且火山巖巖性、巖相縱、橫向變化大的地質(zhì)特點。應(yīng)用常規(guī)的地震反演方法，預(yù)測結(jié)果與井對比符合率低，效果差，不能有效地反應(yīng)火山巖儲層變化特征[1～5]。同時，根據(jù)反演成果、鉆井、測井成果預(yù)測全區(qū)儲層的分布，尤其準(zhǔn)確預(yù)測Ⅰ～Ⅲ類儲層的厚度與分布有一定難度。因此，針對該區(qū)火山巖開展多種反演方法和參數(shù)的試驗就顯得尤為-必要。
1 儲層敏感性分析
    儲層敏感參數(shù)分析主要是利用各種測井?dāng)?shù)據(jù)與巖性、測試數(shù)據(jù)進(jìn)行交匯圖、直方圖分析，針對地質(zhì)分層劃分出的每一小層，對多井同一層段的測井參數(shù)在等時地質(zhì)界面的約束下進(jìn)行分析，以此確定每一層段各種巖性，測試信息與測井參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系，以及儲層敏感參數(shù)的截止值。然后根據(jù)儲層的測井敏感參數(shù)，優(yōu)選反演方法，設(shè)計反演方案，為最終的儲層預(yù)測結(jié)果提供可靠的巖石物理基礎(chǔ)。
    由于本次反演選用的是Jason反演系統(tǒng)，上述工作主要是在Jason軟件中實現(xiàn)。其中巖性數(shù)據(jù)與測試數(shù)據(jù)從單井綜合柱狀圖中得到，通過加密采樣，使離散的巖性數(shù)據(jù)、測試數(shù)據(jù)像測井?dāng)?shù)據(jù)一樣，然后以1as格式加入Jason井工區(qū)中。測井曲線數(shù)據(jù)經(jīng)過環(huán)境校正，標(biāo)準(zhǔn)化處理后，使得分析的數(shù)據(jù)點更加收斂，交匯分析結(jié)果更加可靠。
    通過分析，認(rèn)為對徐深21區(qū)塊營一段火山巖儲層判別最為敏感的參數(shù)主要是密度和波阻抗。營一段火山巖具有相對低阻抗、低密度特征，有利儲層密度小于2.53g/cm3，波阻抗值小于14700m·g/(s·cm3)，由于所含流體性質(zhì)不同，儲層的測井響應(yīng)特征也會有所不同。通常密度越小，對應(yīng)儲層物性越好，如果是氣層，電阻率值響應(yīng)為高阻響應(yīng)，如果是水層，則為低阻響應(yīng)，如果是干層，密度和電阻率值均為高值響應(yīng)[6～8]。這個認(rèn)識與徐深氣田已開發(fā)區(qū)塊研究結(jié)果一致。
2 密度反演方法優(yōu)選
    巖心統(tǒng)計分析認(rèn)為孔隙度與密度有很好的對應(yīng)關(guān)系，為了滿足開發(fā)地質(zhì)建模的需要，針對火山巖儲層開展密度反演方法試驗是很有必要的。在該區(qū)試驗了以下幾種密度反演方法：波阻抗分離密度反演，擬聲波重構(gòu)密度反演，高斯配置協(xié)模擬密度反演。
2.1 波阻抗分離密度反演
波阻抗等于密度和速度的乘積，而速度與密度存在一定的關(guān)系(如Gardner公式)[9]，因此可以通過擬合密度與速度的關(guān)系，將這種關(guān)系代入波阻抗體中，分離出密度來。但不能簡單地套用Gardner公式，因為Gardner公式是國外地球物理學(xué)工作者通過對美國墨西哥灣地區(qū)淺層海相地層中巖心樣品分析得到，它更適合于沉積巖，對于徐深氣田徐深21區(qū)塊深層火山巖，應(yīng)該根據(jù)實際情況擬合適用于該區(qū)的公式模型。通過該區(qū)塊營一段火山巖地層的測井資料，得到如下公式模型(圖1)：ρ=494v0.1903，相關(guān)系數(shù)為0.531。然后，通過Jason軟件Function模塊編寫函數(shù)，將約束稀疏脈沖波阻抗體轉(zhuǎn)換成密度體。
 
    這種方法得到的密度信息，只是波阻抗信息的簡單復(fù)制，在波阻抗與密度兩者相關(guān)性較好時，這種方法是可行，但是從實際連井密度反演剖面看，這種方法與井上還是存在一定的誤差，產(chǎn)生這種誤差的原因是兩者相關(guān)性不高。
2.2 擬聲波重構(gòu)密度反演
    將密度曲線的高頻信息加入到速度曲線的低頻背景中去，得到具有密度信息的偽速度曲線，然后將其與密度曲線乘積，得到擬波阻抗曲線，其流程見圖2。原始波阻抗與密度的相關(guān)系數(shù)為0.63，重構(gòu)后波阻抗與密度的相關(guān)系數(shù)為0.78，重構(gòu)后波阻抗與原始波阻抗的相關(guān)系數(shù)為0.81?？梢娭貥?gòu)后，密度與擬聲波曲線得到的波阻抗相關(guān)性得到了提高。重構(gòu)后的聲波曲線完成的合成記錄與原始合成記錄一致，質(zhì)量更好。
 
    這種方法反演出的密度體與分離法反演的密度體相比，兩者有一定區(qū)別，擬聲波重構(gòu)與井上的吻合程度高于前面的分離法，同時對火山巖儲層特征的刻畫能力更好。根據(jù)地質(zhì)認(rèn)識，本區(qū)火山巖儲層主要集中于營一段Ⅰ氣層組上段，特別是火山口附近，火山錐兩側(cè)，與反演剖面基本吻合。
2.3 高斯配置協(xié)模擬密度反演
    高斯配置協(xié)模擬實質(zhì)是將地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)理論融入隨機反演中，隨機反演在一定地質(zhì)模式指導(dǎo)下進(jìn)行，從而保證反演結(jié)果具有一定的地質(zhì)意義。其具體工作流程(圖3)如下：利用測井密度曲線與波阻抗反演結(jié)果的相關(guān)性，把約束稀疏脈沖波阻抗反演結(jié)果作為隨機模擬先驗信息，使其成為橫向外推的約束條件，把密度曲線作為第一類數(shù)據(jù)，波阻抗結(jié)果作為第二類數(shù)據(jù)，通過對常規(guī)波阻抗結(jié)果和密度曲線的直方圖、變差函數(shù)分析，用地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)原理反演出第一類數(shù)據(jù)，進(jìn)而得到密度的模擬結(jié)果。
 
    該方法其實質(zhì)是在波阻抗體上的再次約束處理，不同于傳統(tǒng)的參數(shù)置換，高斯配置協(xié)模擬密度反演通過對井點處的密度信息進(jìn)行直方圖分析，變差函數(shù)擬合，得到一個密度空間變化的分布模式，同時加入先前的波阻抗信息對密度模擬進(jìn)行橫向約束控制，使得密度反演既能很好地保持波阻抗的橫向趨勢，又能保持井上原有的空間特征。最終反演結(jié)果為多個等概率密度體，通過對井分析和加權(quán)處理，便可以得到最終符合地質(zhì)要求的密度體。其質(zhì)量控制主要是通過對多個等概率密度體進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)偏差計算，看模擬結(jié)果是否具有穩(wěn)定性。當(dāng)模擬結(jié)果穩(wěn)定、多次模擬結(jié)果的偏差小(標(biāo)準(zhǔn)偏差普遍小于20kg/m3)說明多次模擬結(jié)果具有一致性，結(jié)果較為可靠。從最終反演效果看，這種密度反演具有與井吻合好的特點，同時縱向分辨率高，橫向也能表述火山巖非均質(zhì)性的特點。
通過反演連井剖面對幾種密度反演方法比較后認(rèn)為：擬聲波重構(gòu)與井吻合程度好，其反演結(jié)果主要受重構(gòu)模型影響，波阻抗分離法忠實于地震，但與鉆井吻合程度差，高斯配置協(xié)模擬法密度反演分辨率高，表達(dá)橫向非均質(zhì)性強，但結(jié)果評估較難計算耗時長。綜合各種密度反演方法的優(yōu)點，按照保留火山巖特征，同時兼顧與井上的吻合程度，將擬聲波反演結(jié)果與高斯配置協(xié)模擬結(jié)果進(jìn)行信息融合，得到最終的密度反演方案，其過程如圖4所示，即擬聲波重構(gòu)的結(jié)果作為密度初始模型，進(jìn)行橫向趨勢控制，高斯配置協(xié)模擬結(jié)果作為縱向橫向局部調(diào)節(jié)，用以提高縱向分辨率和橫向非均質(zhì)性，最終得到比較適合本區(qū)地質(zhì)分析需要的密度參數(shù)體。通過密度反演連井剖面分析，認(rèn)為這套方案反演的結(jié)果與實鉆探井吻合程度高，能夠反映儲層物性變化。
    與井對比分析看：鉆井儲層厚度與預(yù)測厚度也比較吻合(圖5)。
 
3 火山巖儲層預(yù)測
3.1 儲層定量預(yù)測
    根據(jù)密度信息，波阻抗信息，進(jìn)行綜合評價。分析認(rèn)為本區(qū)儲層具有低阻抗、低密度、高GR“兩低一高”特點。因此通過密度體與波阻抗體中的相對低阻抗、低密度部分門檻值處理，得到儲層發(fā)育信息，結(jié)合二者，互相約束，求取儲層交積體，便可以得到儲層發(fā)育信息。通過速度轉(zhuǎn)換和單井儲層約束，便可以實現(xiàn)儲層厚度平面預(yù)測。分析認(rèn)為：營一段火山巖有利儲層密度為2.31～2.53g/cm3，聲阻抗值小于9900m·g/(s·cm3)，大于該值為致密層，小于該值為沉積巖中的泥巖。
    從儲層定量分析后完成的營一段工氣層組上段儲層平面發(fā)育情況看：儲層厚度分布特征與火山錐的分布有密切的關(guān)系，火山錐發(fā)育的區(qū)域儲層厚度相對較厚；儲層厚度也受地層厚度的影響，在徐深21開發(fā)區(qū)地層厚度相對較薄，盡管位于火山錐上儲層厚度仍然較薄，在工區(qū)西北部，盡管火山錐不發(fā)育，但地層厚度達(dá)325m，儲層厚度為100～200m。同時，儲層厚度還受地層剝蝕的影響，長期處于低洼部位的北部地層厚，相應(yīng)儲層也較厚，但儲層占地層的比例仍然較低[10～12]。
3.2 儲層分類預(yù)測
參照SY/T 5830—93《火山巖儲集層描述方法》中的火山巖油藏儲層分類標(biāo)準(zhǔn)，建立了《火山巖氣藏儲層分類評價標(biāo)準(zhǔn)》(表1)。
表1 營一段火山巖儲層氣藏分類評價標(biāo)準(zhǔn)表
儲層分類
孔隙度(%)
滲透率(10-3μm2)
平均孔喉半徑(μm)
巖石密度(g/cm3)
采氣指數(shù)[m3/(MPa2·d)]
試氣產(chǎn)能
Ⅰ
＞10
＞5
＞0.5
2.31～2.40
0.040(壓前)
自然產(chǎn)能：高產(chǎn)
Ⅱ
5～10
1～5
0.25～0.50
2.40～2.48
0.040(壓后)
壓后產(chǎn)能：高產(chǎn)
Ⅲ
Ⅲ1
3.2～5
0.1～1
0.1～0.25
2.48～2.53
＜0.040(壓后)
壓后產(chǎn)量：工業(yè)產(chǎn)能
Ⅲ2
＜0.1
＜0.1
壓后低產(chǎn)
    儲層分類預(yù)測主要是利用密度反演數(shù)據(jù)體、巖性綜合柱狀圖、密度曲線等資料完成。首先利用巖性綜合柱狀圖、密度曲線資料，按分類評價標(biāo)準(zhǔn)對各井、各層段的儲層進(jìn)行儲層類別的劃分，得到井點的儲層分類厚度。同時利用密度反演資料，按儲層分類評價標(biāo)準(zhǔn)提取分類儲層厚度。然后統(tǒng)計各井點分類儲層厚度與提取分類儲層厚度相比，統(tǒng)計誤差，對誤差進(jìn)行網(wǎng)格。將網(wǎng)格誤差用于校正提取厚度(誤差趨勢面校正)，趨勢面校正后，誤差一般小于10m，最后再利用各井厚度進(jìn)行井點校正。此時得到的分類儲層厚度與井點一致，同時由于井點的控制與校正，提高了儲層預(yù)測的精度。
    營一段Ⅰ氣層組上段是本區(qū)的主力產(chǎn)層，從鉆井及密度反演數(shù)據(jù)提取的數(shù)據(jù)體看，Ⅰ氣層組上段發(fā)育Ⅰ類儲層，主要分布在Ⅰ區(qū)西部，目前只有XS28井揭示Ⅰ類儲層，揭示厚度為82.3m。從平面分布看，Ⅱ類儲層分布較Ⅰ類儲層大很多，Ⅲ類儲層分布范圍基本與Ⅰ氣層組上段總厚度范圍和形態(tài)相似，Ⅱ、Ⅲ類儲層主要在徐東斷裂上升盤、XS2-XS28井區(qū)的中部低凸起儲層較薄或缺失。從厚度分布看，Ⅱ、Ⅲ類儲層主要分布在向斜區(qū)，Ⅱ類儲層最厚處位于XS23井區(qū)，達(dá)110m。Ⅲ類儲層最厚處位于XS22井以北，厚度達(dá)170m。
    統(tǒng)計分析認(rèn)為：徐深21區(qū)塊火山巖儲層以Ⅱ類儲層為主，儲層厚度占總有效厚度的45.56%；Ⅲ1類儲層次之，儲層厚度占總有效厚度的24.76%；Ⅲ2占17%，工類儲層局部發(fā)育，僅占12.68%。
4 結(jié)論
    采用擬聲波重構(gòu)密度反演和高斯配置協(xié)模擬密度反演相結(jié)合的密度反演方案，針對火山巖儲層進(jìn)行定量預(yù)測，預(yù)測結(jié)果與井對比符合率較高，效果較好。分析認(rèn)為儲層厚度與火山錐的分布有密切的關(guān)系，同時，儲層厚度也受地層厚度、地層剝蝕的影響。徐深21區(qū)塊火山巖儲層類型以Ⅱ、Ⅲ類儲層為主，Ⅰ類儲層局部發(fā)育。由于該區(qū)試氣資料較少，火山巖氣藏分類評價標(biāo)準(zhǔn)還需不斷完善。
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(本文作者：丁日新 舒萍 紀(jì)學(xué)雁 中國石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院)