油藏地球物理技術在東海C 區塊開發中的應用

孫 莉，劉 舒，雷 蕾

（中國石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司勘探開發研究院，上海 200120）

油藏地球物理技術源于20 世紀70 年代末，隨著油氣田開發與開采的需要而興起[1-3]。孟爾盛、Pennington 等認為油藏地球物理包括“開發”和“開采”地球物理[4]，目前陸上油藏地球物理技術通過大力發展資料采集特色技術，如高精度三維地震技術、井筒地震技術、多波多分量地震技術和四維地震技術，使得地球物理技術在提高儲量動用和采收率方面發揮了積極的作用[5-9]。本文研究的東海C 區塊主要是利用常規地震資料，根據開發不同時期的井資料和開發目標不同，通過地震資料目標處理、地震正反演技術、疊后與疊前地震屬性和含氣性預測等技術方法的優選和組合，形成開發初期以“儲層預測和含油氣評價為目標”的油藏評價技術和開發中期以“儲層非均質解剖和剩余油氣分布研究為目標”的儲層表征技術，挖潛區塊潛力，提高整體開發效果。

C 區塊為三維地震覆蓋區，總體為一背斜構造，主力含油氣層系為Ht 層，為開發動用的主力層系，開發效果好壞直接影響區塊的經濟性，已有的4 口開發井初期生產情況較好，但部分井出水較快，采出程度低，開采效果不理想。提高Ht 層的采收率以及尋找新的開發層位是改善區塊整體開發效果的關鍵。利用研究區有限的鉆井資料，在井震特征精細分析的基礎上，以地質模式為指導、生產數據為約束，通過巖石物理分析、地震正演、疊后疊前地震屬性以及油藏精細描述等方法，以拓寬開發層系和提高Ht 層采收率為目的的油藏地球物理技術，既實現了C 區塊淺層新層系Y 層探明新儲量以及有效開發動用，也明確了主力層系Ht 剩余油分布和挖潛方向，有效改善了C區塊的開發效果。

1 油氣藏潛力評價技術

C 區塊Y 層系的油氣藏評價技術是針對無井評價區塊，通過借鑒鄰區資料，在成藏模式的指導下，采用流體替換、含氣性預測等油藏地球物理技術開展潛力評價，采用的地球物理技術本文將其歸屬于開發地球物理技術。C 區塊Y 層整體上為一背斜構造，受兩條東西向斷層分割為北中南三塊（圖1），已鉆3 口探井主要位于北塊和南塊，3 口井揭示Y 層儲層發育，有油跡油斑顯示，但測試僅見少量油析出，未獲工業油氣流。但常規地震剖面上多處具有強反射特征（亮點），尤其是中塊多個層位出現強反射特征，且范圍與構造具有一定的關系，但無井鉆探，強反射的形成原因不清。從成藏條件分析，中塊為兩條斷層夾持的背斜，構造形態好，Y 層圈閉形成時期早于排烴期，多期斷層及砂體可形成較好的油氣輸導體系，中塊具有較好的成藏條件。因此，需重點對強反射的形成機制及與含氣性的關系進行研究，為后續開發評價部署提供依據。

圖1 C 區塊Y 層頂面深度構造圖及過井地震地質解釋剖面Fig.1 Depth structure of Y top surface in Block C and cross-well seismic interpretation section

1.1 AVO 分析技術

地震亮點直接油氣檢測技術始于20 世紀70 年代[10-11]，在油氣勘探中取得了一定的應用效果，也認識到真假亮點的存在，亮點強反射形成的原因不僅與地層含氣性有關，也與特殊巖性有關。近年通過不少學者的不斷研究和完善，利用反射系數隨入射角變化識別亮點型含氣砂巖的直接油氣檢測技術，不僅減少了真假亮點的不確定性，提高其烴類檢測能力，也使得該技術在勘探開發領域得到廣泛應用。研究區鉆井資料少，利用AVO 分析技術研究強振幅形成原因及地質屬性，有效指導了區塊的潛力評價。

1.1.1 AVO 基本理論

AVO 分析是基于疊前道集的振幅分析技術，理論基礎是非垂直入射理論，界面反射系數與入射角和界面上、下巖石物理性質有關，計算公式主要是采用Zoeppritz 方程和其簡化公式，其中Shuey 的簡化近似式最為常用[12]，假設條件是入射角小于30°時，入射角與反射系數的關系為：

式中：R(θ)為反射系數；P為垂直入射時P波反射系數（AVO 截距），其大小與上下地層的縱波阻抗差異相關；G為反射系數變化率（AVO 斜率），反映上下層泊松比的變化；θ為入射角和透射角的平均值，不同入射角的反射系數與sin2θ具有線性關系。P和G兩個屬性能夠反映振幅隨炮檢距的變化特征，目前主要按照Castagna 等[13]的4 類AVO 特征，根據P、G特征進行巖石物性和含氣性的分析，其中埋深淺、物性好一般為Ⅲ類，主要為低阻抗含氣砂巖，零偏移距振幅（P）很強，呈負極性，隨偏移距增大，振幅絕對值呈增強趨勢(G增大)。

1.1.2 AVO 正演技術

AVO 正演是利用地震傳播理論，采用正演模型分析不同巖性和油氣反射系數隨入射角的變化特征，研究其AVO 特征和地震響應特征形成機制，通過建立不同巖性和流體的AVO 檢測標志和地震響應特征，實現地震直接識別巖性和油氣，是一種定性的油藏描述方法。具體的做法是根據C 區塊Y 層的地質特征，分析縱、橫波速度、密度等參數，建立不同地質條件的地質模型，研究水層和油氣層反射系數隨入射角變化的AVO 特征和地震響應特征，分析油氣的AVO特征以及與地震強反射的關系，進而定性識別油氣。

C 區塊Y 層埋藏深度淺（1 850～1 900 m），已鉆井的巖心分析和測井解釋顯示，Y 層的儲層發育（砂層厚度在70 m 左右）、砂地比高（＞50%），物性好（孔隙度20% 左右），其巖石物理特征為低縱、橫波速、低密度，較圍巖為低阻抗和低泊松比的特征，強振幅范圍幅度在20 m 左右。綜合儲層厚度、物性、流體等地質特征，建立初始正演模型（圖2），選用雷克正子波進行正演模擬，砂頂為波谷反射，均具有III 類 AVO 特征。零炮檢距振幅能量隨著含水飽和度降低而增強，不同含水飽和度的振幅能量隨著入射角的增加均增加；隨含水飽和度降低，振幅能量增加幅度略有增加。這與Y 層埋藏淺、砂巖壓實作用弱、固結程度低等地質條件相符合，含氣層的疊加剖面呈現強反射亮點主要是含氣后縱波速度和密度降低導致的。

圖2 C 區塊Y 層不同流體AVO 正演Fig.2 AVO forward modeling of different fluids in Layer Y of Block C

1.1.3 AVO 屬性分析

AVO 屬性分析主要是利用P、G和它們的組合剖面開展巖性和流體檢測，其中P*G剖面稱為烴類指示剖面，主要是油氣的存在時可表現為III 類AVO 的異常特征，提高異常的辨識度，因此，P*G剖面常用于III 類 AVO 地層的油氣檢測，C 區塊Y 層的地質條件和AVO 特征可選用此屬性。

AVO 屬性分析采用疊前道集數據，道集質量影響AVO 屬性分析的效果。通過精細速度分析、綜合動校正拉平、疊前去噪等針對性優化處理，改善道集數據的質量。利用道集優化數據，得到P*G剖面數據，提取Y 層的P*G平面屬性（圖3）。P*G平面屬性異常分布與背斜構造高部位自圈范圍疊合性好，符合成藏規律，可作為開發評價潛力目標。

圖3 道集優化處理前后數據對比Fig.3 Comparison of gather before and after acquisition optimization

圖4 疊前P*G 屬性平面圖及過井剖面圖Fig.4 Pre-stack P*G attribute map and cross-well section

1.2 開發部署及效果分析

從含氣性預測和構造關系分析，Y 層含油氣高度低，通過其它層位的開發井兼顧評價證實Y 層為一低幅底水底油氣藏。由于Y 層儲層物性好，滲流能力強，底水底油對氣藏的開發影響較大，其開發動用原則是盡可能延長無水采氣期，延緩底水底油錐進速度，設計在氣藏高部位距底水18 m 以上部署一口水平井，且采用定向射孔完井方式實現避水，實施后開發動用Y 層氣藏，開采時生產壓差控制在1 MPa 以下，已無水生產近5 年，取得了預期的評價和開發效果。

2 油氣藏精細表征技術

隨著油氣田的開發，將地球物理技術和生產動態結合，開展油氣藏精細表征，以挖掘剩余油和提高油氣采收率為目標，其地球物理技術本文歸屬為開采地球物理技術，主要是井震動結合精細分析儲層內部特征，表征儲層的非均質性，為油氣藏調整挖潛提供支撐。C 區塊Ht 層為開發主力層，開發井實施后，增加了7 口井鉆遇油氣層和4 口生產井（3 口水平井1口定向井），4 口開發井的生產差異較大，且油藏的采出程度較低，亟需研究砂體連通狀況和剩余油氣的分布狀況，制定調整措施以提高油藏采收率。由于海上C 區塊開發井相對陸上井網稀，且分布不均，井震動結合是油藏描述的關鍵，通過井震特征、地震屬性和地震相特征的解剖等研究砂體展布特征，建立三維地質模型進行儲層精細表征，結合數值模擬，預測剩余油分布。

2.1 井震動特征分析

井震動特征分析是將地質、動態和地震信息進行關聯，賦予地震同相軸地質意義，是利用地震信息進行油藏表征的基礎。Ht 層為淺水三角洲沉積，Ht 整體表現為水位逐漸上升的正旋回特征，從下往上劃分為HtC、HtB、HtA 三個小層（圖5），主要開發動用層位為HtB，從連井剖面可以看出，砂體縱向上厚度變小，橫向上井間變化較大，儲層非均質性較強。從開發井的生產特征而言，2 口井生產見水早，生產效果差，另2 口井生產效果較好，通過井震標定、剖析不同井地震特征以及生產動態信息，研究發現井上巖電-生產-地震具有較好的相關關系，如K3h 井剖面上振幅由波谷向波峰變化與井上巖性由砂巖向泥巖變化的特征相對應（圖6），說明地震特征能夠反映地層巖性的變化；K3h 井與T1 井之間的地震反射同相軸存在明顯變化，為多期砂體側向疊置砂體，兩口井存在連通性弱的可能，因此，導致K3h 產水慢的原因一是井末端巖性變差水體弱，二是多期砂體可能呈弱連通。

圖5 C 區塊Ht 層頂面構造圖及連井小層對比圖Fig.5 Top structure of Ht layer in Block C and slim layer correlation

圖6 K3h 井地震剖面特征與井上巖性變化關系圖（剖面位置見圖5(a)）D-D′）Fig.6 Relation between seismic profile characteristics and lithology of Well K3h (profile location on Fig.5 (a) D-D′).

2.2 儲層空間變化分析

剩余油氣的分布受控于儲層空間展布的特征，地震沉積學[14-19]通過地層切片技術研究層段內沉積體系縱向演化，較好地應用于勘探開發目的層垂向變化分析和解剖中。Ht 層為淺水三角洲沉積，研究表明其地層發育模式主要為比例式，單小層地層厚度比例在橫向上一致，基于地震沉積學理論，在等時界面的約束下，利用地層切片技術可較好反映Ht 層儲層空間變化。從過井剖面可以看到同相軸橫向變化（圖7），波谷反射在時間上有時差，反映多期砂體擺動疊置的特征，從不同地層切片的平面屬性，也可以看到砂體縱向上的變化特征（圖8），砂體自東向西遷移，符合自下而上水進砂退的沉積規律。

圖7 過井剖面地震響應特征（剖面位置見圖5(a) E-E′）Fig.7 Seismic response characteristics of cross-well section(profile location on Fig.5 (a) E-E′)

圖8 Htb 層不同沉積時期地層切片屬性圖Fig.8 Stratigraphic slice attribute plan of different sedimentary periods of Layer Htb

2.3 儲層地震屬性預測

地震數據包含大量的地層地質信息，地震屬性是利用地震數據，經過各種數學變換得到與地震波幾何形態、運動學、動力學特征相關的波形、時間、振幅、頻率等屬性數據，反映構造、地層、巖性、物性、含氣性等多種地質信息，廣泛應用于油氣勘探開發，主要對儲層和含油氣藏進行預測和監測。具體的做法是根據需要研究的問題提取振幅、頻率、波形等屬性，建立井與地震屬性的相關關系，優選相關性好的屬性進行預測和研究。

C 區塊各小層的砂體厚度以及層間的隔夾層是影響油氣藏油水分布的關鍵。統計C 區塊Ht 層泥巖厚度、砂巖厚度，并分析其與地震屬性的關系，顯示砂體厚度與最小振幅屬性具有較好的相關關系（圖9），泥巖厚度與峰谷比有一定的相關關系，因此，可利用振幅屬性和峰谷比屬性推算砂層和泥巖隔夾層的厚度（圖10）。

圖9 砂巖和泥巖隔夾層厚度與地震屬性關系圖Fig.9 Relationship between the thickness of sandstone, mudstone interlayer and seismic attributes

圖10 HtB 層地震最小屬性和砂巖厚度圖Fig.10 Minimum seismic attributes map and sandstone thickness map of layer HtB.

2.4 油藏表征及應用

三維地質建模是目前表征地下的儲層和油氣藏特征的核心技術，也為油藏數值模擬開展剩余油分布研究提供地質基礎，通過井-震-動-模相結合，進行油藏表征，指導油氣開發調整措施的部署。

海上C 區塊井相對較少且分布不均，地震資料在三維地質建模中起著重要的作用，利用地震解釋的斷層和層位，建立構造模型（圖11(a)），以反映砂、泥巖的地震屬性（圖11(b)）約束建立巖相模型（圖11(c)），進而分巖相進行孔滲模型的建立，得到儲層三維地質模型。通過油藏數值模擬，擬合開發井的生產情況，不斷優化完善模型，使得地質模型對油藏的準確合理表征，進而提出提高采收率的措施方案，指出Htb 油藏動用程度低且無井控制區是后續調整部署的方向。

圖11 Ht 層三維構造模型、地震屬性及巖相模型Fig.11 3D structural model, seismic attributes, and lithofacies model of layer Ht

3 結論

（1）地震資料品質、井震響應關系分析及地震屬性優選是應用油藏地球物理技術解決地質問題的基礎，也是進行油藏評價和描述的關鍵。

（2）開發評價期，基于圈閉特征、含氣性等油藏地球物理技術是進行圈閉有效性評價的關鍵，可指導開發評價部署和開發政策的制定。

（3）地質模式指導和生產動態數據融合的開采地球物理技術，是提高海上非均質儲層解剖精度的有效手段。