地震資料氣水識別方法及其應(yīng)用

摘 要

摘要：有效預(yù)測儲層中流體的性質(zhì)對油氣勘探具有十分重要的意義。2008年之前研究了基于地震縱波勘探資料的泊松比氣水預(yù)測方法，初步應(yīng)用取得了一定效果，之后進一步完善了預(yù)測方法
摘要：有效預(yù)測儲層中流體的性質(zhì)對油氣勘探具有十分重要的意義。2008年之前研究了基于地震縱波勘探資料的泊松比氣水預(yù)測方法，初步應(yīng)用取得了一定效果，之后進一步完善了預(yù)測方法，又開展了廣泛的應(yīng)用研究，先后對川渝地區(qū)、蘇里格地區(qū)多個構(gòu)造的不同砂巖儲層，以及川渝地區(qū)和國外的多個碳酸鹽巖儲層進行了預(yù)測，取得的認(rèn)識和成果主要有：①儲層測井泊松比在不同儲層中具有穩(wěn)定規(guī)律，對不同類型的儲層具有一致性的判識模式，即含氣儲層泊松比低、含水儲層泊松比較高，致密層或非儲層泊松比更高；②所形成的預(yù)測方法能有效地識別氣、氣水及同含氣水，預(yù)測結(jié)果符合率均較高，且分布規(guī)律與地質(zhì)認(rèn)識基本一致。以四川盆地為主的5個典型實例應(yīng)用結(jié)果表明，該方法具有推廣應(yīng)用價值。
關(guān)鍵詞：泊松比；地震資料；天然氣；水；識別；方法；應(yīng)用；四川盆地
1 氣水識別原理簡介
    地下介質(zhì)(包括巖層和流體)具有不同泊松比值，國內(nèi)外學(xué)者在20世紀(jì)70年代對泊松比與巖性、流體的關(guān)系進行了大量研究。漢密爾頓、格里哥里等得到了泊松比與巖石孔隙中流體性質(zhì)關(guān)系的最有價值的結(jié)果有：①未固結(jié)的淺層鹽水飽和沉積巖往往具有很高的泊松比(大于0.4)，這實際上與泥頁巖相近；②泊松比往往隨孔隙度的減小及沉積物的固結(jié)而減??；③高孔隙度的鹽水飽和砂巖往往具有較高泊松比(0.3～0.4)，這是砂巖含水飽和的情況；④氣飽和高孔隙砂巖往往具有低泊松比，可能低到0.1。這說明含氣層泊松比很低，含水層泊松比明顯增高，致密層更高。更多的研究成果還表明[1～3]：泥頁巖層泊松比高于砂巖層，碳酸鹽巖地層與砂泥巖層相似。碳酸鹽巖和砂泥巖地層中，含氣與含水的泊松比均有一個分界線，砂巖地層差異更明顯，石灰?guī)r地層差異略小，但都能分辨出氣水?？梢杂檬疽鈭D(圖1)說明儲層泊松比的普遍規(guī)律。
 

2 氣水識別模式
    基于研究和實際應(yīng)用成果，可建立儲層氣水識別的基本模式，現(xiàn)以砂泥巖地層為例(圖2)。

    圖2表明，泊松比最低對應(yīng)氣；泊松比次低對應(yīng)氣水；泊松比中等對應(yīng)水；泊松比中高對應(yīng)砂巖致密層；泊松比很高對應(yīng)泥巖層。模式中泊松比值的大小具有相對性，即在不同儲層中，其值的分布范圍及劃分界限可能有所不同。碳酸鹽巖地層(石灰?guī)r及白云巖為主)具有相似的模式，只是巖性和泊松比值大小有區(qū)別。
3 泊松比測井資料與儲層關(guān)系
   圖3為四川盆地wd8井測井綜合解釋圖。該網(wǎng)直觀展示出泊松比曲線與巖性、流體具有明顯的對應(yīng)關(guān)系，且與前人研究結(jié)論完全一致。

   圖4為國內(nèi)外某些地區(qū)儲層泊松比測井資料與流體對應(yīng)關(guān)系統(tǒng)計圖。從圖中可見，盡管地區(qū)不同，儲層類型不同，但氣水關(guān)系始終具有一致特點，即低泊松比對應(yīng)含氣，中泊松比對應(yīng)同含氣水，中高泊松比對應(yīng)含水，高泊松比對應(yīng)巖層。與前人研究成果都是一致的，只是具體儲層情況有分布范圍的差別。這也說明泊松比這些特點是由儲層及流體的物理性質(zhì)決定的，這種明確的關(guān)系確保了應(yīng)用泊松比進行流體識別的可靠性。
 
4 應(yīng)用實例研究
    以下針對不同儲層類型、不同地區(qū)列舉5個典型實例，從地震資料氣水預(yù)測分布規(guī)律和鉆井結(jié)果進行對比研究。研究方法步驟為：①根據(jù)地震資料情況確定研究范圍；②將研究范圍內(nèi)所有陣列聲波測井曲線轉(zhuǎn)換為泊松比曲線；③對可靠的泊松比曲線統(tǒng)計儲層及非儲層泊松比分布情況，并建立氣水識別模式；④測井、地震聯(lián)合泊松比反演并生成泊松比反演數(shù)據(jù)；⑤目的層泊松比數(shù)據(jù)統(tǒng)計并進行預(yù)測分析。
4.1 s5構(gòu)造盒8段砂巖儲層氣水預(yù)測
    目的層為砂巖儲層，與泥巖交互，砂巖單層厚度介于3～15m，非均質(zhì)性強。圖5中白虛線為等高線，構(gòu)造總體呈東高西低趨勢，中部有2個低幅向斜。鉆遇氣水與構(gòu)造高低沒有對應(yīng)關(guān)系?？碧介_發(fā)中期多口井產(chǎn)水。后應(yīng)用泊松比預(yù)測結(jié)果進行驗證，產(chǎn)水井基本上位于預(yù)測的較高泊松比區(qū)域。圖中暖色調(diào)部分為含氣區(qū)，藍色區(qū)域為含水區(qū)。后期井位部署以該圖為依據(jù)，確定的井位避開預(yù)測含水區(qū)域，取得了較好效果。預(yù)測的總體規(guī)律與鉆井結(jié)果基本一致，單井符合率達到75%。
 

4.2 guangan構(gòu)造須四段砂巖儲層氣水預(yù)測
    儲層為上三疊統(tǒng)須家河組四段砂巖。圖6中等高線東南部為高部位，向西北部變低，從圖可見，產(chǎn)水井、氣井與構(gòu)造沒有明確對應(yīng)關(guān)系，即高、低部位都可能含水、含氣。圖中紅色和黃色區(qū)域為預(yù)測的含氣區(qū)，綠色為過渡區(qū)(即同含氣水區(qū))，藍色為含水區(qū)或非儲層(干井)區(qū)，共3個區(qū)。預(yù)測圖展示出，5口產(chǎn)水井都位于含水或處于與同含氣水區(qū)的邊界；5口純氣井有3口位于預(yù)測的含氣部位，2口處于氣水區(qū)，基本吻合；5口同含氣水井有3口處于邊界，另外2口處于含水、干井區(qū)，也基本吻合?？傮w而言，預(yù)測的氣水分布情況與鈷遇氣水情況較好對應(yīng)，印證了該構(gòu)造氣水分布的無規(guī)律性。

4.3 xc構(gòu)造三疊系砂巖儲層氣水預(yù)測
    圖7為該砂巖儲層氣水分布預(yù)測圖。白色虛線為構(gòu)造等高線，為由西南向東北傾沒的鼻狀構(gòu)造。其預(yù)測的儲層(含水、氣)分布總體上呈北東南西向的三角洲分布(黃點線范圍內(nèi))，與該區(qū)實際沉積相一致。含氣分布與構(gòu)造分布有一定對應(yīng)關(guān)系，即在構(gòu)造軸部三角洲分布區(qū)以產(chǎn)氣為主，而在南部即構(gòu)造翼部區(qū)主要產(chǎn)水。這些特點反映出，含氣、水分布與構(gòu)造位置和砂巖分布均有關(guān)系。

4.4 jls構(gòu)造珍珠沖組礫巖儲層氣水預(yù)測
   圖8為預(yù)測的含氣分布預(yù)測圖，藍色虛線為通過氣水預(yù)測解釋的一組三角洲砂體暨含氣性分布情況，符合該構(gòu)造沉積相特點，其中紅色、黃色為預(yù)測的含氣部分，白色點線帶文字框為箭頭所指位置的鉆井含氣情況，一般產(chǎn)氣量大于1×104m3/d的井基本上都位于預(yù)測的含氣區(qū)，小于1×104m3/d的井一般位于預(yù)測的含氣可能性差的部位或邊界上。其中6口高產(chǎn)井(產(chǎn)氣量大于5×104m3/d，綠框所示)有5口位于預(yù)測的最有利含氣部位(泊松比最低)。此外，含氣分布與構(gòu)造有一定的關(guān)系，即在構(gòu)造頂部(白色虛線為構(gòu)造等高線，中部為高點)為高產(chǎn)氣部位，但又不完全對應(yīng)，在構(gòu)造東南翼還大片含氣，由兩個三角洲疊置而成，反映與砂體分布有關(guān)。
 

   含水分布預(yù)測圖也表明：預(yù)測的含水分布與構(gòu)造關(guān)系明顯，在主體構(gòu)造翼部，含水呈有規(guī)律的帶狀分布與構(gòu)造等高線基本一致。近期開始產(chǎn)水的3口井靠近該區(qū)上傾方向，應(yīng)為下部地層水上竄的表征，另1口產(chǎn)水井雖位于該帶狀區(qū)域下傾方向，但也很靠近該區(qū)?？梢婎A(yù)測的氣水分布情況規(guī)律性強，具有邊底水特點，且與鉆井含水情況基本吻合。
4.5 lg構(gòu)造二疊系生物礁儲層氣水預(yù)測
   圖9為lg構(gòu)造二疊系生物礁儲層氣水分布預(yù)測圖。該圖展示，構(gòu)造中部北東南西向有一明顯分界線，西南(左下半部)為臺地相沉積區(qū)，西北部為海槽，中間為臺緣。預(yù)測臺地為含水及差儲層區(qū)，中間為臺緣部位，為預(yù)測的含氣帶，東北部為海槽，預(yù)測出大片含氣區(qū)。該構(gòu)造儲層段鉆探大量井位，前期在臺緣部位取得較好效果，高產(chǎn)井較多(黃色、綠色文字框所示)，但后來鉆遇大量氣水井或水井(綠色或藍色文字框所示)，尤其在臺地部位部署的井位基本上為干井或水井(白色或藍色文字框所示)，獲氣井很少。氣水預(yù)測結(jié)果與實鉆結(jié)果基本吻合。預(yù)測還表明，該區(qū)海槽部位還有大片含氣區(qū)，但該區(qū)僅有l(wèi)g10井鉆達目的層，且不產(chǎn)氣，雖然該井預(yù)測與實鉆吻合，但沒有更多的井來證實，且該區(qū)儲層情況還存在認(rèn)識上的爭議，要靠將來的實鉆進一步驗證。

5 結(jié)束語
    兩年來，已在國內(nèi)外不同地區(qū)10余個構(gòu)造近22000km2三維地震和超過13000km二維地震資料應(yīng)用所研究的方法，均展示了泊松比氣水識別的有效性，主要表現(xiàn)在：預(yù)測的氣水分布規(guī)律與地質(zhì)認(rèn)識基本一致，單井符合率較高，均超過75%，有的超過90%。
    這些應(yīng)用也進一步證明，泊松比是儲層及流體的一種物理本性，不管哪一類儲層，不管什么地方，只要物理性質(zhì)一致，其泊松比與流體的關(guān)系就是一致的。這種穩(wěn)定的規(guī)律，有助于利用泊松比預(yù)測流體分布。
    筆者主要在縱波勘探的疊加資料上應(yīng)用，凡在縱波勘探疊加資料上利用縱橫波速度比、泊松比進行氣水預(yù)測的方法都屬于作者所在企業(yè)的專利保護范圍。
    致謝：感謝為方法應(yīng)用研究提供資料以及共同合作的所有單位及個人。
參考文獻
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[2] 吳大奎，李亞林，伍志明，等.地震、測井資料聯(lián)合反演的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法研究[J].天然氣工業(yè)，2004，24(3)：55-57.
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(本文作者：吳大奎1 張本全1 戴勇1 程緒彬1 朱心萬1 歐陽誠1 徐明華1 鄭淑芬1 唐龍遜2 1.川慶鉆探工程公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院；2.西南石油大學(xué))