基于多分量地震資料的河道砂體刻畫及含氣性預測技術
——以QL地區沙溪廟組為例

楊海濤,周 鳴,趙 堯,王 靜,李 忠,陳 丹

(中國石油集團東方地球物理勘探公司,四川成都 610213)

四川盆地中部地區侏羅系中統沙溪廟組河道砂體廣泛發育。2006年,發現了八角場構造沙溪廟組二段(簡稱沙二段)氣藏;截至2018年底,于1995年發現的中江沙溪廟組氣藏已落實了11層30條含氣河道,累計部署開發井130口,累計產氣30×108m3,實現了高效開發。近年來,通過老井試修和新井部署相結合,完成試油11口,均獲氣;新井試油6口,其中QL16井測試日產量35.51×104m3,證實了沙溪廟組發育多條河道,且大面積含氣,目前不同區塊相繼進入勘探開發的不同階段[1-6]。已取得的勘探開發成果揭示侏羅系沙溪廟組具有河道復雜、儲層物性橫向變化較快,非均質性較強,致密氣甜點區難以準確落實等地質難點,單純依據地震資料在縱波上“強亮點”反射刻畫的河道成果部署井位存在砂體邊界不準、邊界之外仍鉆遇砂體,且砂體產能存在明顯差異等問題[7-8],難以全面滿足致密氣高效勘探開發的需求。近年來,國內外油公司針對河道砂體儲層開展了多分量地震資料的采集工作,并逐步應用于生產。Davies等通過對河道砂體三維多波地震時間切片研究,認為其可以提高河道砂體邊界刻畫精度;趙邦六等人創新應用“雙亮點”屬性及多分量地震預測砂體含氣性,提高了含氣砂體預測精度。

針對勘探與開發的需求以及面臨的地質難點,通過對2020年四川盆地中部QL地區侏羅系河道砂體儲層新采集的多波地震勘探資料開展技術研究,形成了基于多波地震資料融合的河道雕刻技術,相較單一縱波可更加清楚地刻畫河道邊界,補充中、高阻抗河道砂體的識別;形成了基于多波資料的含氣預測技術,并利用河道砂體含氣后縱波、轉換波的地震振幅響應特征及相位特征的差異,提取縱波和轉換波的最大波峰振幅屬性,結合縱波和轉換波振幅時差,通過多波屬性的融合獲得含氣性預測成果。該研究成果支撐了區內致密氣開發井位部署,為致密氣高效開發奠定了基礎。

1 地質概況

QL地區位于四川盆地中部,區域構造位置屬于川中古隆平緩帶,為川中平緩帶與川北低緩帶交界處。主要目的層為中侏羅統,其中沙二段具有明顯的辮狀河三角洲沉積特點,水下分流河道砂體發育,平面上多條河道砂組交錯分布,單河道砂體厚度一般較薄,但疊置連片分布,累計厚度大,單井砂巖累厚可達60～150 m,縱向發育多套厚度大于5 m的河道砂體儲層,儲層累計厚度15～90 m,是儲層的主要發育區。儲集巖巖石類型主要為長石砂巖,粒度以中粒-細粒為主,儲集空間主要為粒間孔,次為粒內溶孔?？紫抖戎饕獮?.0%～16.0%,平均為 12.3%;滲透率主要為0.01×10-3～1.00×10-3μm2,表現為低孔特低滲特征,屬于典型致密砂巖儲層[9-16]。其中8號河道砂體位于沙二段一亞段,以長石砂巖、巖屑長石砂巖為主,是主要產氣層段,也是本次研究的重點。

2 河道砂體刻畫技術

2.1 測井與地震響應特征

根據測井曲線特征分析,沙溪廟組8號河道砂體測井曲線表現為“箱形”或“鐘形”,具有低自然伽馬(GR)、中-高聲波時差(AC)特征;含氣儲層主要表現為低縱波速度、低密度(DEN)的低縱波阻抗特征;而橫波速度由于不受流體影響,含氣儲層與上覆泥巖仍然存在正向速度差異。對區內多口井目的層段的測井數據進行交會分析,結果表明利用縱波速度無法區分河道砂體儲層和泥巖,而利用橫波速度可以有效區分河道砂體儲層和泥巖(圖1)。

圖1 巖石物理交會圖

通過對已鉆井8號河道砂體精細的縱波和轉換波井震標定可知,在縱波地震剖面上8號河道砂體頂界表現為波谷反射特征,底界表現為波峰反射特征;而在轉換波地震剖面上8號河道砂體頂界表現為波峰反射特征。

2.2 多波地震正演模擬

通過對鉆井、測井資料和地震剖面分析可知,8號河道砂體的阻抗變化在縱波和轉換波剖面上的地震響應特征是不同的。為了更好地分析和認識8號河道砂體及儲層的多波地震響應模式,基于測井分層與縱波、橫波速度曲線等開展巖石物理分析并建立了8號河道砂體和儲層的正演模型,從正演模型上看,8號河道砂體含氣儲層縱波的速度低于上覆泥巖的速度。利用二維聲學波動方程疊后偏移進行多波地震響應模式正演分析(圖2),結果表明:①當河道砂體為高阻抗砂體時,縱波和轉換波砂體頂界的地震響應均表現為波峰反射特征;②當河道砂體為中等阻抗砂體時,縱波砂體頂界的地震響應特征減弱,而轉換波砂體頂界的地震響應仍表現為波峰反射特征;③當河道砂體為含氣儲層時,縱波砂體的速度發生倒轉低于上覆泥巖的速度,儲層頂界為波谷反射特征,儲層底界為波峰反射特征;而轉換波由于不受流體的影響,主要反映的是巖性的界面,儲層頂界為波峰反射特征,但振幅能量減弱。

圖2 河道砂體縱波與轉換波地震正演模擬

2.3 多波聯合刻畫

根據該地區沙溪廟組河道砂體儲層的地質特征,可以明確“泥中找砂,砂中找儲,儲中找氣”的技術思路。首要問題就是要準確識別河道砂體并進行空間刻畫。沙溪廟組8號河道砂體含氣后,由于縱波速度發生倒轉,河道砂體在縱波剖面上整體表現為“亮點”反射特征,即強波峰反射,但這種強波峰反映的不是河道砂體與上覆泥巖的界面,僅依靠縱波資料無法準確識別河道砂體邊界并進行河道砂體刻畫。因此,通過對區內實際多波資料的對比與解釋,結合模型正演結論,形成了基于多波地震資料融合的河道雕刻技術。具體實施步驟:①利用已知井對縱波、轉換波數據開展振幅匹配,將兩者的振幅校正到與井吻合的同一振幅能級;②利用縱波、轉換波地震數據分別對河道砂體進行雕刻;③對獲得的兩套砂體做融合處理。該技術充分利用縱波資料高分辨率、轉換波資料巖性識別的優勢對8號河道砂體進行精細識別和刻畫,尤其是在縱波資料上響應特征不明顯、而轉換波資料上有波峰反射特征的中、高阻抗河道砂體的識別,有效補充了縱波資料上較難識別的中、高阻抗砂體。最終綜合利用多波地震資料刻畫的8號河道砂體較單一縱波刻畫的砂體新增5條河道,新增河道面積較單一縱波刻畫砂體面積多15.47 km2。

3 河道砂體含氣性預測技術

通過對區內多口井合成地震記錄、正演模擬和過井地震剖面綜合分析,建立了沙溪廟組8號河道砂體高產氣井的多波地震響應模式:①“雙亮點”。即縱波和轉換波的雙強波峰反射特征,且縱波的振幅強于轉換波的振幅;②兩者的波峰反射有時差。即縱波的強波峰反射為河道砂的底界反射,轉換波的強波峰反射為河道砂的頂界反射,兩者在地震剖面上存在明顯時差。通過對區內鉆遇8號河道砂體鉆井的儲層厚度和產量進行統計,結果表明縱波和轉換波的強波峰時差大小與儲層厚度、產量呈正相關關系(圖3)。因此,可提取縱波和轉換波強波峰的時差來預測河道砂體的含氣性;同時,利用縱波和轉換波地震資料提取了多種地震振幅統計類屬性,優選了最大波峰振幅屬性,綜合利用縱波和轉換波最大波峰振幅屬性與兩者波峰反射時差比例融合獲得8號河道砂體最終含氣預測平面圖。將含氣預測結果與已知井進行驗證分析,區內14口井僅1口井不吻合,預測吻合率達92.85%,較單一利用多波屬性融合進行含氣預測提高了7.14%。

圖3 鉆遇8號河道砂體的井儲層厚度、產量與縱波、轉換波的強波峰時差關系圖

4 結論

1)研究區沙溪廟組8號河道砂體縱波和轉換波地震剖面上波峰“亮點”反射特征明顯,沿河道走向砂體連續、穩定分布。

2)綜合利用多波地震資料上河道砂體地震響應特征的差異可以更準確地刻畫區內沙溪廟組8號河道砂體的邊界,所獲得的8號河道砂體含氣預測平面圖與已知井吻合度高,可有效指導區內下步井位部署工作。