AVO属性反演在致密砂岩储层预测中的应用

2023-03-04

研究区位于辽河坳陷西部凹陷中南段, 紧邻盆地内最大的生油气洼陷—清水洼陷, 油气源条件十分充足。经过多年的勘探工作, 已在双台子构造带的沙一二段上报千万吨探明石油地质储量, 但对于沙三段的勘探还没有取得重大突破, 目前在区内只有两口探井钻穿沙三段, 多数探井仅钻遇沙三段上部。前人研究认为沙三时期盆地快速拉张断陷, 西侧斜坡扇体及东侧中央凸起扇体在研究区发生沉积, 多期多物源的特点使得浊积岩体具有储层横向变化快及低孔低渗的特点, 同时其直接与烃源岩接触, 为致密砂岩气藏的形成奠定了物质基础。【1】近年来部署的双225和双227井钻遇了良好油气显示, 分别在3696.9-4469.7m解释气层245m和在3577.9-4105.2m解释气层63.9m, 但试油均为低产气层, 分析认为对致密砂岩气成藏机理及分布特征认识不清。传统的叠后波阻抗反演在实际勘探生产中难以满足储层及流体预测的需求, 对储层的含油气性预测缺乏行之有效的手段。叠前AVO属性反演利用储层含有油气, 尤其是含气之后其AVO效应更加明显的特点, 能够有效地对致密砂岩的含油气性进行定性预测。为了进一步扩大致密砂岩油气藏的勘探成果, 开展了本课题的研究工作, 以期建立并完善适用于双台子地区沙三段致密砂岩储层预测技术, 进而寻找潜在的甜点区, 为寻找储量和产量接替区提供技术支撑。

一、储层特征

双台子地区沙三段致密储层特征及其物性变化特征是影响双台子地区致密储层含油性的主要因素之一。

根据薄片镜下鉴定结果, 储层以岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩为主。杂基以泥质为主, 胶结物以碳酸盐胶结物为主, 其次为硅质胶结物。由于沉积相带为湖底扇中扇, 距离物源区较远, 其填隙物总含量并不高, 介于1%~55%, 均值为7%, 支撑类型为颗粒支撑, 胶结类型以孔隙型为主, 其次为接触型。

粒度资料表明沙三段致密储层岩性从砾岩—粉砂岩均有。沙三上亚段致密储层以不等粒砂岩和粗砂岩为主, 沙三中亚段以砾岩和粗砂岩为主, 沙三下亚段可分为细砂岩和中砂岩。

通过统计24口探井物性资料, 沙三段孔隙度为3.4-24.7%, 平均为13.3%。渗透率主要在0.09-334m D之间变化, 平均为4m D, 其中80%的孔隙度数据点小于15%, 80%的渗透率数据点小于8m D, 依据石油天然气总公司碎屑岩储层物性分级标准表可知, 沙三段储层为低孔、低渗型储层。从岩心分析孔隙度和渗透率来看, 两者有随孔隙度增大渗透率增大的趋势, 但关系不佳, 变化范围较大, 这表明地层孔隙结构复杂, 地层非均质性强, 岩心观察也证明此点。

二、流体替代及AVO分析

岩石物理分析和正演模拟是开展叠前AVO分析的可行性评价标准和叠前参数综合应用的基础。本文首先对已获工业性油气流的探井产层段进行AVO分析, 然后对该层段进行流体替代, 找出纵横波速度及泊松比变化性相对大的敏感弹性参数, 在此基础上再对流体替代后的储层进行AVO属性分析, 找出能够反映油气特征的敏感属性, 进而指导后续的AVO属性反演。

1. AVO正演模拟

正演模拟研究是采用AVO方法进行烃类检测的基础, 寻求充分表现AVO属性参数与含气性相一致的表现形式, 以指导对AVO反演参数的解释, 或选择合适的参数指示储层的含气特征。

选择在沙三段试油获得工业性油气流的双216井以及获得低产气层的双225井, 应用Zoeppritz方程对其进行AVO正演模拟。正演分析表明:研究区沙三段岩性弹性特征为砂岩高阻抗、低泊松比, 泥岩低阻抗, 高泊松比。整体上储层顶部表现为反射振幅随偏移距增大而减小的I类AVO特征。双216井沙三段储层物性较双225井要好, 含气饱和度要高, 其振幅随偏移距增大而衰减程度更大些, 两者截距值相差不大, 但双216井梯度值大于双225井, 其叠加剖面上表现为“暗点”反射。

2. 流体替代

流体替代分析是岩石物理的组成部分, 它是流体识别和储层定量研究的工具之一, 在AVO分析中起了重要的作用。其理论基础是Gassmann方程, 该方程给出了当储层孔隙流体发生变化时, 其波速、密度及其衍生的弹性参数会发生的变化量。

运用Gassmann方程对双216井试油产气层段进行流体替代, 分别替换成100%饱含气、100%饱含油、100%饱含水状态。流体替代结果表明:该套储层饱含水、油、气三种不同流体时, 纵波速度依次降低, 但幅度很小。横波速度依次变大, 但幅度更小。岩石密度依次降低, 较为明显, 泊松比依次降低, 较为明显。

在得到饱含三种流体状态时的纵横波速度和密度曲线之后, 再次应用Zoeppritz方程对饱含三种流体的储层进行AVO正演模拟, 并统计出三者之间AVO响应振幅变化值, 以气层和水层分析对比为例, 100%纯含水与100%纯含气的响应的差别是相当大的, 储层饱含气之后, 在28°入射角处, 相比饱含水其振幅衰减率达到60%, 说明了AVO梯度属性对气层的敏感性。但是通过水层和油层对比, 发现100%纯含水与100%纯含油的响应差别很小, 振幅衰减程度很小, 这应该是由于储层致密且油层速度和密度与水层接近造成, 因此AVO梯度属性对油层的敏感性不大。

三、AVO属性反演

通过上面的流体替代及AVO分析, 可以得出结论:研究区沙三段虽然储层致密, 孔渗条件很差, 但是气层的AVO效应明显, AVO属性能对含气储层有较好的响应, 同时由于储层致密且油层与水层弹性参数接近, 油层的AVO效应并不明显, AVO属性难以对油层进行有效识别。鉴于目前在目的层段内已发现油气藏均为致密砂岩气藏, 因此尝试用AVO属性反演对致密含气储层甜点区进行预测。

AVO属性反演基于叠前CRP道集, 道集质量的高低决定了AVO属性的可靠性, 因此应保证参与反演的资料保幅保真性。实际运用中, 在振幅处理方面, 应充分考虑补偿与偏移距有关的振幅衰减, 消除非岩性因素引起的振幅变化;强调地表一致性处理, 包括地表一致性反褶积、振幅补偿和静校正。同时AVO预处理中还增加了一些与AVO信息提取、异常显示、检测和增强的特殊处理, 使AVO响应更清晰, 提高了AVO资料的分析质量。

1. AVO预处理

分析表明原始CRP道集信噪比较高, 无明显相干噪音, 仅存少量随机噪音, 但是存在道集远端不平和近道振幅能量损失严重的问题, 正演道集AVO特征为由强到弱的I类AVO, 而实际道集AVO特征为由弱到强、再变弱。很明显, 这样质量的道集会直接影响AVO属性反演的精度。

因此, 设计了AVO预处理流程, 提升道集品质, 主要包括:超道集制作对信噪比进行了进一步提高、非地表一致性剩余静校正对远端道集进行了拉平、基于偏移距方向振幅能量统计对近道能量进行补偿。可以看出优化处理后的道集质量相比原始资料, 品质有所提高。尤其应该注意到这些远端不平的现象得到了有效校正, 这对分辨率和反演精度的提高都将产生直接影响。

2. AVO属性反演

AVO反演隶属于叠前地震反演, 它是AVO技术的一个重要组成部分。其理论基础是Zoeppritz方程。AVO属性反演包括根据Zoeppritz方程的近似表达式估算的参数反演, 如截距属性、梯度属性等, 也包括岩性差异参数反演, 岩性差异参数反演是直接利用反射系数近似公式获取的岩性变化差异参数, 如纵波速度反射率、泊松比反射率、密度反射率等, 这些参数主要用于定性的岩性和油气预测。

前面流体替代及AVO分析表明虽然研究区储层致密, 但含气之后其泊松比值会下降很多, 与围岩表现出较大的差别, 因此泊松比反射率应是较好的含气指示属性。同时, 由于含气之后振幅衰减梯度变大, 因此梯度属性也应是较好的含气指示属性。以双56井为例, 该井共试油两层, 一层为气层, 一层为水层。反演结果表明泊松比反射率PR在气层段表现出了明显的负异常, 梯度也表现出异常, 但是没有泊松比反射率明显。因此最终选用泊松比反射率对研究区沙三段致密储层甜点区进行了预测。经与实际生产数据对比统计, 本次AVO属性反演甜点区预测符合率达到了66% (表1) 。

以沙三中段为例, 预测结果表明沙三中段甜点区主要位于双北构造带主体, 且纵向上继承发育, 同时东西两侧甜点储层向洼陷中心延伸并逐步变薄。致密储层的含油气性主要受岩性控制。在储层及流体预测的基础上, 以油气成藏主控因素解剖为主线, 开展石油地质综合研究, 提出了在双台子构造带东翼以沙三上段和沙三中段为目标建议部署探井1口, 如果该井获得成功, 将打开双台子构造带中深层致密砂岩气藏的勘探局面, 为增储上产提供重要依据。

结束语

双台子构造带沙三段致密砂岩油气藏具有良好的勘探前景, 主要制约因素在于如何在储层普遍致密的背景下寻找甜点区, 因此行之有效的储层预测技术方法十分重要。通过流体替代及AVO属性分析, 认为泊松比反射率等AVO属性能够对气层有较好的响应, 可以作为在研究区进行流体预测的一种方法。但AVO属性反演结果的准确性很大程度上依赖于参与反演的道集资料品质, 因此应做好面向叠前AVO反演的保幅保真处理。

摘要：双台子构造带沙三段为典型的断陷盆地发育的湖底扇浊积体, 储层为低孔、低渗的致密砂岩, 油气藏类型为致密砂岩气藏。传统的叠后波阻抗反演对储层及流体的预测能力有限。本文从分析已发现油气藏的AVO属性入手, 结合基于Gassmann方程的流体替代及基于Zoeppritz方程的正演模拟, 对储层饱含不同流体状态时的AVO响应特征进行了解剖和总结, 在此基础上, 利用重新处理的保幅保真地震资料, 开展AVO属性反演, 得到对气层敏感的泊松比反射率属性, 进而对储层的含油气性分布特征进行了预测, 并建议部署探井1口, 为研究区的勘探部署和储量上报提供了重要依据。

关键词：致密砂岩,AVO正演,AVO属性,流体替代