橫波速度正演在東濮凹陷濁積砂儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

范凌霄

(中國(guó)石化中原油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，河南鄭州 450000)

橫波速度正演在東濮凹陷濁積砂儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

范凌霄

(中國(guó)石化中原油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，河南鄭州 450000)

東濮凹陷濮衛(wèi)次洼沙三段濁積砂體具有橫向變化快、砂體埋藏深、厚度薄、成巖作用強(qiáng)、隱蔽性強(qiáng)等特征，采用傳統(tǒng)的波阻抗反演方法難以識(shí)別有效儲(chǔ)層及儲(chǔ)層流體的性質(zhì)。選取濮138塊的多口井測(cè)井資料，基于孔隙介質(zhì)巖石物理理論，利用常規(guī)測(cè)井資料求取多礦物組分，根據(jù)Xu-White模型和Biot-Gassmann方程正演得到地層橫波速度，并建立了定量解釋模板。利用求得的多種彈性參數(shù)開(kāi)展了濮衛(wèi)地區(qū)濁積砂儲(chǔ)層的疊前反演預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果與鉆井結(jié)果吻合率達(dá)到76%，表明了該預(yù)測(cè)方法的有效性。

東濮凹陷；濁積砂；橫波速度正演；儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

東濮凹陷濮衛(wèi)次洼沙河街組三段是典型濁積砂體巖性油藏發(fā)育層段，沙三中、下段屬于深湖、半深湖相沉積，發(fā)育了大量的濁積砂體，在斷階帶東翼濮138塊部署的多口井均鉆遇高產(chǎn)厚油層，揭示了濮衛(wèi)次洼帶內(nèi)濁積砂巖性油藏的勘探潛力[1-2]。本文根據(jù)濮138塊測(cè)井資料的二次解釋得到礦物組分，并充分考慮地層骨架礦物、流體性質(zhì)、孔隙大小等因素對(duì)縱橫波速的影響，運(yùn)用Xu-White砂泥混合模型，基于Biot-Gassmann理論方程求得地層橫波速度[3]，利用縱橫波速度等彈性參數(shù)反演的方法預(yù)測(cè)研究區(qū)濁積砂體的儲(chǔ)層平面展布范圍和縱向疊置特征，指出其儲(chǔ)層有利發(fā)育區(qū)域，降低井位部署失利風(fēng)險(xiǎn)[4]。

1 儲(chǔ)層特征

1.1 儲(chǔ)層巖性

濮衛(wèi)次洼濁積巖油藏的探井巖心和井壁取心的185塊巖石薄片鑒定分析表明，該區(qū)沙三中段濁積砂是由三角洲前緣沉積的碎屑流、濁流、顆粒流等重力流攜帶的碎屑沉積物，沿湖底補(bǔ)給水道在緩坡和湖盆低洼處形成的濁積扇。巖性主要為塊狀中、細(xì)砂巖,夾泥質(zhì)粉砂巖。其下部為厚層塊狀深灰色泥巖與灰質(zhì)泥巖的互層,細(xì)粉砂巖砂體主要為規(guī)模不等的透鏡體,層位不穩(wěn)定,分布不均。滑塌濁積巖沉積體系儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度低,分選中等,磨圓度差,以次棱角、次圓狀為主,雜基含量高。

1.2 儲(chǔ)層測(cè)井響應(yīng)特征

從目前濮衛(wèi)次洼鉆遇沙三段的三角洲前緣滑塌濁積砂體來(lái)看，絕大多數(shù)井的自然電位曲線表現(xiàn)出典型的三角洲前緣亞相所特有的曲線特征，中下部以連續(xù)的、幅度向上逐漸加大的漏斗型-齒化箱形組合，齒中線近于平行或向下傾斜，與底部呈突變接觸。上部由于湖水加深、砂體后退，曲線形態(tài)為幅度較小的漏斗形、齒形及指形特征，齒中線相互平行。

2 基于巖石物理建模的橫波正演

橫波測(cè)井對(duì)于地震資料的AVO分析、地震疊前反演、流體識(shí)別等具有重要意義，但由于成本較高，只能在少數(shù)井中實(shí)施。為此，針對(duì)研究區(qū)濁積巖儲(chǔ)層的常規(guī)測(cè)井響應(yīng)特征，建立了一套適用于本區(qū)濁積巖儲(chǔ)層的巖石物理建模方法，獲取濁積砂巖儲(chǔ)層上下界面的密度、縱波阻抗、縱橫波速度比等彈性參數(shù)，為研究區(qū)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法的優(yōu)選及儲(chǔ)層定量識(shí)別提供依據(jù)。該建模的流程包括測(cè)井曲線預(yù)處理、最優(yōu)化測(cè)井二次評(píng)價(jià)、巖石物理橫波正演[5]。

2.1 測(cè)井曲線預(yù)處理

測(cè)井曲線環(huán)境校正。校正多井間由于不同儀器、不同測(cè)量環(huán)境和井眼條件引起的測(cè)量結(jié)果系統(tǒng)差異。在井徑畸變的位置，測(cè)井值會(huì)產(chǎn)生很大的歧異，因此采用多元擬合方法對(duì)鉆井垮塌曲線段的聲波、密度進(jìn)行檢查和校正處理。

測(cè)井曲線多井一致性處理。在此選擇直方圖法對(duì)全區(qū)12口探井的GR(自然伽馬)和三孔隙度(中子、密度、聲波)曲線進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。首先選擇沙三上段100 m左右厚的灰色泥巖作為標(biāo)準(zhǔn)層，這些灰色泥巖在全區(qū)廣泛分布，厚度穩(wěn)定，埋深變化小，巖性單一，電性特征明顯，且為非滲透層，符合標(biāo)準(zhǔn)層的條件。選好標(biāo)準(zhǔn)層后，利用直方圖頻率法對(duì)密度、聲波、中子、自然伽馬等曲線進(jìn)行多井一致性校正。校正后的曲線既反映了地層橫向上的變化規(guī)律，又保留了不同巖性間的響應(yīng)差異[6]。

2.2 面向巖石物理分析的測(cè)井二次評(píng)價(jià)

傳統(tǒng)的測(cè)井解釋方法和解釋程序基本上都是應(yīng)用有限的幾種測(cè)井資料進(jìn)行地層參數(shù)的評(píng)價(jià)和油氣分析評(píng)價(jià)。與常規(guī)測(cè)井解釋思路不同，面向巖石物理分析的最優(yōu)化解釋是通過(guò)建立和求解物理意義明了的線性方程組，輸入任意反映“四性”特征的測(cè)井曲線來(lái)得到地層礦物組分、孔隙度等巖性和物性信息。

2.3 橫波速度正演及儲(chǔ)層的巖石物理分析

由實(shí)驗(yàn)測(cè)量或研究區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定巖石礦物的體積模量、剪切模量、密度等彈性參數(shù)；再利用Vogit-Reuss-Hill模型計(jì)算礦物混合物的體積模量、剪切模量及體積加權(quán)平均計(jì)算其密度。對(duì)礦物混合體積模量估算后，計(jì)算巖石骨架體積模量和剪切模量。要把孔隙對(duì)巖石彈性參數(shù)的影響考慮進(jìn)來(lái)，將濁積砂巖的孔隙分為2種類型：一種是與濁積砂巖有關(guān)的孔隙；另一種是與黏土有關(guān)的孔隙。將兩種孔隙按先后順序以DEM模型為基礎(chǔ)分別加入巖石物理模型中進(jìn)行巖石干骨架等效彈性參數(shù)的計(jì)算[7]。

通過(guò)Batzle&Wang等流體屬性計(jì)算方法得到的流體參數(shù)，利用Gassmann流體置換方程，將得到的流體模量加入到干骨架中計(jì)算飽和流體后巖石的彈性參數(shù)，從而得到巖石的縱橫波速度和密度[8]。

依據(jù)建模流程建立的沙三中段濁積砂油藏的巖石物理體積模型，對(duì)濮衛(wèi)次洼12口井進(jìn)行了正演評(píng)價(jià)，巖石物理正演成果剖面如圖1所示。由圖1可以看出，正演曲線與實(shí)測(cè)曲線相關(guān)性較高，趨勢(shì)變化一致，說(shuō)明了正演模型及參數(shù)較合理。

依據(jù)測(cè)井二次解釋結(jié)果，建立了濮衛(wèi)地區(qū)濁積砂巖油藏的彈性參數(shù)定量解釋模板(見(jiàn)圖2)，在測(cè)井分辨率下可以通過(guò)聯(lián)合正演的橫波參數(shù)、縱橫波速度比和縱波阻抗，很好地區(qū)分泥巖、干砂、水砂和鹽巖。

圖1 濮深20井巖石物理正演成果剖面

3 橫波彈性參數(shù)反演

3.1 層位標(biāo)定和子波提取

層位標(biāo)定是反演工作中非常重要的步驟，通過(guò)測(cè)井曲線一致性處理后，得到的測(cè)井曲線用于精細(xì)化標(biāo)定。根據(jù)地震合成記錄與過(guò)井地震剖面以及聯(lián)井地震剖面對(duì)比，以目的層段中特征明顯的T6 反射層( 沙三中頂) 作為標(biāo)準(zhǔn)層，結(jié)合目的層段反射特征與合成記錄的匹配關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定。

子波提取是反演最關(guān)鍵的步驟，關(guān)系到反演結(jié)果的真實(shí)性和合理性。子波隨時(shí)間和空間變化，雖然目前地震資料處理階段部分消除了這種變化帶來(lái)

圖2 濮衛(wèi)地區(qū)沙三段巖石物理量版

的影響，但部分殘余的子波時(shí)空變化因子仍保留在地震資料中，這將會(huì)導(dǎo)致每口井提取得到的子波形態(tài)(相位、振幅)不一致。為避免多井子波形態(tài)不一致帶來(lái)的影響，采取多井統(tǒng)一提取子波，提取每口井子波后，求取平均子波作為最終子波[9]。

3.2 VPVS參數(shù)反演

在巖石物理建模后得到橫波阻抗(VPVS)及密度后，利用低頻模型建立的多種方法進(jìn)行模型計(jì)算。本文主要用到了線性插值和協(xié)同克里格插值方法，基于線性插值的模型橫向分布連續(xù)，垂向分辨率高，而基于協(xié)同克里格插值的模型橫向成塊狀分布[10]。

由前述巖石物理分析可知，研究區(qū)泥巖對(duì)應(yīng)中高VPVS，砂巖對(duì)應(yīng)中低VPVS，疊前同時(shí)反演得到的VPVS對(duì)巖性有一定的識(shí)別能力，但在VPVS疊置范圍會(huì)有一些誤判；而縱波阻抗在砂泥巖儲(chǔ)層中是疊置的，無(wú)法有效識(shí)別巖性。

圖3a為反演得到的縱波阻抗聯(lián)井剖面，反演結(jié)果與井點(diǎn)阻抗較一致，并且疊前反演的縱波阻抗與疊后反演的縱波阻抗是一致的。反演結(jié)果與工區(qū)測(cè)井解釋結(jié)論吻合較好，說(shuō)明反演結(jié)果是穩(wěn)定、可信的[11]。

圖3 濮138-7井VPVS反演結(jié)果

圖3b為疊前反演VPVS聯(lián)井剖面。根據(jù)巖石物理量板(圖2)分析可知，砂巖表現(xiàn)為較低VPVS，其截止值為1.75。圖中亮色范圍為小于1.75的VPVS分布，與井中GR曲線對(duì)比表明，低VPVS可以反映厚砂層及大套的砂層組，與巖石物理分析結(jié)果是一致的，說(shuō)明疊前反演利用VPVS可以對(duì)厚砂層及砂層組進(jìn)行描述及刻畫(huà)。目前濮138井區(qū)已實(shí)施的8口開(kāi)發(fā)井也驗(yàn)證該反演結(jié)果可靠，開(kāi)發(fā)井實(shí)鉆儲(chǔ)層厚度與基于該反演結(jié)果的預(yù)測(cè)厚度吻合率達(dá)到76%以上，其結(jié)果可以在其他井區(qū)推廣應(yīng)用。

4 結(jié)束語(yǔ)

(1)在Biot-Gassmann理論模型基礎(chǔ)上，形成了測(cè)井橫波速度預(yù)測(cè)技術(shù)，通過(guò)巖石物理正演，在測(cè)井分辨率下，聯(lián)合正演的縱橫波速度比和縱波阻抗可以很好區(qū)分泥巖、干砂、水砂和鹽巖。

(2)濮衛(wèi)地區(qū)濮138塊沙三段是典型的三角洲前緣沉積的重力流形成的濁積砂體，通過(guò)對(duì)該區(qū)進(jìn)行VPVS彈性參數(shù)反演，提高了對(duì)有效儲(chǔ)層的識(shí)別能力，可以識(shí)別4～6 m的薄層砂體。反演結(jié)果與鉆井結(jié)果吻合率達(dá)到76%，能夠很好地刻畫(huà)砂體的橫向變化，為濁積砂儲(chǔ)層預(yù)測(cè)提供了一種有效手段。

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編輯：趙川喜

1673-8217(2017)03-0062-04

2016-12-02

范凌霄，工程師，1984年生，2007年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)(華東)資源勘查工程專業(yè)，現(xiàn)從事巖石物理及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)研究。

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“東濮凹陷油氣富集規(guī)律與増儲(chǔ)領(lǐng)域”(2016ZX05006-004)。

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