甘其剛 許 多 李 勇 李佳勝

（1.中國石化西南油氣分公司 勘探開發(fā)研究院 德陽分院，德陽618000；2.成都理工大學(xué) 地球物理學(xué)院，成都610059）

川西深層上三疊統(tǒng)須家河組氣藏埋藏深（2.9～5.6km）、巖性致密、非均質(zhì)性強、類型多樣（孔隙型、孔隙－裂縫型、裂縫－孔隙型等）、氣水關(guān)系復(fù)雜。以川西須家河組第二段（T3x2）為例，巖心分析、測井處理及儲層薄片顯微鏡下鑒定等表明，須二段有效儲層主要有3類：裂縫－孔隙型、孔隙型、裂縫型。其中裂縫型、裂縫－孔隙型儲層基質(zhì)孔隙度普遍＜4%，大部分樣品孔隙度＜3%，基質(zhì)滲透率＜0.1×10－3μm2（圖1）。但孔隙型儲層其孔隙度一般＞4%，且存在一些孔隙度＞6%的儲層，被認為是致密環(huán)境中相對較好的儲層［1，2］。川西深層須家河組儲層的特點，決定了常規(guī)地震勘探技術(shù)難以取得好的勘探開發(fā)效果。由于多波多分量勘探兼?zhèn)淞丝v波和轉(zhuǎn)換波勘探的優(yōu)勢，因而有利于解決深層須家河組儲層的預(yù)測難題。在川西新場氣田，針對須家河組氣藏的特點，在針對性的多波多分量地震采集和處理的基礎(chǔ)上，通過縱波、橫波聯(lián)合研究及綜合應(yīng)用，較好地解決了須家河組氣藏的預(yù)測問題，并在實際應(yīng)用中取得了顯著效果［3］。

圖1 須家河組第二段孔隙度和滲透率分布圖Fig.1 The distribution of the porosity and permeability of T3x2

1 優(yōu)質(zhì)儲層預(yù)測

川西深層須家河組氣藏儲層砂體發(fā)育，但致密化程度高，因此，盡管砂體發(fā)育，但并非均為有效儲層。只有當(dāng)砂體局部孔隙發(fā)育或裂縫發(fā)育時，才能成為有效儲層［4］。砂體預(yù)測只是須家河組氣藏儲層預(yù)測的基礎(chǔ)，有效儲層及相對高孔滲體預(yù)測才是須家河組氣藏儲層預(yù)測的關(guān)鍵［5］。其基本思路是：首先根據(jù)已知測井資料和模型正演確定有效儲層的地震響應(yīng)特征，通過地震地層學(xué)研究預(yù)測有利沉積相帶，在此基礎(chǔ)上，利用AVO疊前同時反演預(yù)測相對優(yōu)質(zhì)儲層的分布。

1.1 有效儲層地震響應(yīng)特征

通過測井分析和地震模型正演驗證，認為有3種波組特征是較好的氣藏的反應(yīng)（圖2）。一是縱波“雜亂弱反射”橫波連續(xù)強反射，代表儲層裂縫發(fā)育，含氣豐度較高，但地層結(jié)構(gòu)未破裂（X851、X3）；二是縱波、橫波均為“雜亂弱反射”，反映地層結(jié)構(gòu)發(fā)生斷裂或破裂，儲層含氣性較好（X2、CX565）；三是縱橫波都是連續(xù)反射，反映儲層裂縫欠發(fā)育，具有一定含氣性（L150）。

1.2 有利沉積相帶預(yù)測

基于地震地層解釋技術(shù)，利用P波資料儲層段的反射結(jié)構(gòu)特征很容易找到三角洲沉積的朵葉體。在新場氣田，地震剖面中能夠找到大量橫向切面表現(xiàn)為明顯的丘形反射的緩坡三角洲朵葉體，這一發(fā)現(xiàn)對預(yù)測儲層有利沉積相帶十分重要［6］。通過地震地層學(xué)解釋，發(fā)現(xiàn)新場氣田須二氣藏中沉積旋回有3個大的緩坡三角洲，分別是東朵葉體、中朵葉體、西朵葉體（圖3）。目前完鉆的高產(chǎn)井（X851、X856、X853、L150、X2）和儲層物性極好的產(chǎn)水井（CX565、CX560）都分布在三角洲朵葉體中，證明三角洲朵葉體是優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育的有利相帶。

1.3 優(yōu)質(zhì)儲層預(yù)測技術(shù)

川西須家河組氣藏特別是須二儲層埋藏深，再加上表層低降速帶厚，使得地震波高頻衰減強，地震剖面有效頻帶較窄，動力學(xué)特征不明顯，因此，利用傳統(tǒng)的地震沿層屬性分析方法難以描述相對高孔隙砂巖的展布。通過測井分析及巖石物理彈性參數(shù)研究表明，縱波阻抗和縱橫波速度比值可以描述砂巖或含氣砂巖分布。對不同入射角或偏移距部分疊加體，依據(jù)Zoeppritz方程進行P波AVO疊前同時反演，可獲得縱波阻抗、橫波阻抗、縱橫波速度比等數(shù)據(jù)體。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合已知井獲得的凈砂巖分布情況及巖石物理解釋模板進行巖性模擬，可有效地提高縱波阻抗、縱橫波速度比數(shù)據(jù)體的分辨率。經(jīng)過地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)巖性模擬后，砂體頂?shù)卓梢栽谄拭嫔蠝蚀_標定（圖4）。更為重要的是，根據(jù)反演體正演的合成記錄與實際地震剖面吻合程度高，保證了反演的精度（圖5）。利用AVO疊前同時反演和巖性模擬成果，通過綜合解釋獲得優(yōu)質(zhì)儲層的分布、厚度、孔隙度、含氣飽和度等參數(shù)的平面及空間展布，從而實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)儲層及其儲集物性參數(shù)的預(yù)測。

圖2 過井縱波（A）與轉(zhuǎn)換波（B）剖面特征Fig.2 The features of P－wave and C－wave in well tie section

圖3 新場地區(qū)須二儲層中沉積旋回有利相帶分布圖Fig.3 The favorable facies belt distribution of T3x2 reservoir in Xinchang area

2 多波多尺度裂縫預(yù)測

裂縫預(yù)測是制約川西深層須家河組致密非均質(zhì)氣藏勘探開發(fā)的難點。對地球物理技術(shù)而言，裂縫預(yù)測本身難度大，單一方法具有多解性，因此，多方法、多尺度裂縫綜合預(yù)測是提高裂縫預(yù)測可靠性的重要手段［8］。在新場地區(qū)，采用縱橫波聯(lián)合的裂縫檢測方法，以多層裂縫介質(zhì)和薄互層裂縫介質(zhì)正演模擬為手段，以不同尺度裂縫引起的P波和C波運動學(xué)和動力學(xué)特征變化為基礎(chǔ)，建立了超大尺度、大尺度、中小尺度裂縫預(yù)測和評價配套技術(shù)，實現(xiàn)了不同尺度裂縫的量化預(yù)測，有效地提高了裂縫預(yù)測精度和可靠性。

2.1 地震屬性大尺度裂縫和破裂系統(tǒng)預(yù)測技術(shù)

地震屬性大尺度裂縫和破裂系統(tǒng)預(yù)測技術(shù)以多波波形連續(xù)性和形態(tài)學(xué)為基礎(chǔ)。當(dāng)?shù)卣鸩▊鞑ネㄟ^斷裂或裂縫發(fā)育帶時，其運動學(xué)和動力學(xué)特征均要發(fā)生變化，因此，通過提取多種地震屬性參數(shù)，可以對斷裂或相對大尺度裂縫系統(tǒng)進行預(yù)測［9］。地震屬性裂縫預(yù)測主要的方法有三維相干、三維曲率、三維方差體及多尺度邊緣檢測等，這些技術(shù)可以實現(xiàn)沿層及體空間的裂縫預(yù)測。

2.2 基于P波方位各向異性AVAZ和VVAZ的中小尺度裂縫檢測技術(shù)

圖4 確定性反演縱波阻抗體（A）與地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演阻抗體（B）對比Fig.4 The comparison of P－wave impendance by certainty inversion（A）and geostatistics inversion impendance（B）

圖5 地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)巖性模擬波阻抗體的合成記錄（紅）與實際地震剖面（黑）對比Fig.5 The comparison of the synthetic P－wave impendance from geostatistics lithology simulation（red）and the seismic data（black）

深層須家河組儲層不僅致密，而且非均質(zhì)性極強，只有經(jīng)過裂縫的改造才能成為有效儲層。裂縫特別是高角度裂縫的發(fā)育程度與天然氣產(chǎn)能密切相關(guān)，因此，裂縫特別是高角度裂縫的預(yù)測是須家河組氣藏裂縫預(yù)測的關(guān)鍵。研究表明，須家河組裂縫型儲層為典型的HTI儲層，其地震振幅、速度和傳播時間等都存在隨方位變化的現(xiàn)象。P波方位各向異性裂縫預(yù)測技術(shù)就是利用這些地震信息隨方位變化的差異，來預(yù)測裂縫（特別是垂直縫或高角度縫）發(fā)育的方位和相對發(fā)育密度，從而實現(xiàn)中小尺度裂縫的定量預(yù)測［10］。目前，基于P波方位各向異性AVAZ和VVAZ的中小尺度裂縫檢測技術(shù)在川西深層應(yīng)用效果較好；同時，根據(jù)P波速度在網(wǎng)狀裂縫中傳播速度最低的特點，利用VVAZ實現(xiàn)對網(wǎng)狀縫的預(yù)測。圖6為新場氣田須二中下亞段P波VVAZ裂縫結(jié)果。圖中線段長度、方位分別代表快波速度的大小和裂縫走向的方位，顏色表示快慢波速度差。具體在圖中藍色短線段表示網(wǎng)狀縫發(fā)育，紅色長線段表示單組裂縫發(fā)育。實鉆的X856井、X851井附近以藍色短線段為主，其預(yù)測結(jié)果與實際鉆井十分吻合（其中新856井4 820～4 830m井段成像測井網(wǎng)狀裂縫非常發(fā)育），與新2井、新101井吻合亦較好。

2.3 基于橫波分裂的中小尺度裂縫檢測技術(shù)

由于轉(zhuǎn)換橫波在裂縫介質(zhì)中傳播時會發(fā)生分裂現(xiàn)象，當(dāng)質(zhì)點振動方向與裂縫走向一致時傳播速度快，垂直裂縫走向時則傳播速度慢；因此，當(dāng)轉(zhuǎn)換橫波傳播通過裂縫介質(zhì)后就會分裂成快橫波和慢橫波，通過計算快橫波的方向及快、慢橫波的層間時差，就可以確定裂縫發(fā)育的走向和裂縫發(fā)育的密度［11］。目前，針對川西深層裂縫型氣藏，基于橫波分裂特征研發(fā)的相對時差梯度法（數(shù)據(jù)體上預(yù)測）和層剝離法（沿層面預(yù)測）裂縫檢測技術(shù)，通過方位和快慢波時差自動掃描，實現(xiàn)了裂縫發(fā)育方位和發(fā)育密度的定量預(yù)測。圖7是新場地區(qū)橫波分裂層剝離法預(yù)測的裂縫發(fā)育方位及密度圖，X851井區(qū)裂縫發(fā)育的主要方位在東西向（方位角90°左右），時差達到了40～50ms，裂縫發(fā)育密度相當(dāng)高。其中X856井預(yù)測結(jié)果與FMI成像測井資料吻合較好，X2井裂縫發(fā)育密度高于X3井，與實鉆結(jié)果吻合。

圖6 新場須二中下亞段P波VVAZ裂縫檢測平面圖Fig.6 The map of P－wave fracture detection by VVAZ mehod in the middle and lower members of Xujiahe Formation in the Xinchang area

圖7 新場地區(qū)橫波分裂檢測的T3x2－4裂縫發(fā)育方位及密度圖Fig.7 The map of developed fracture direction and density of T3x2－4 reservoir shear wave splitting method in the Xinchang area

2.4 基于離散裂縫網(wǎng)絡(luò)建模的裂縫表征技術(shù)

在不同尺度裂縫預(yù)測的基礎(chǔ)上，通過裂縫網(wǎng)絡(luò)建模來進一步表征儲層裂縫系統(tǒng)。裂縫建模是在儲層構(gòu)造建模的基礎(chǔ)上進行的，結(jié)合單井裂縫分析資料，并用前述方法取得的大尺度和小尺度裂縫預(yù)測成果作為約束，采用隨機模擬的方法，對裂縫類型、發(fā)育密度、走向等進行模擬；在此基礎(chǔ)上，模擬和建立裂縫其他屬性（長度、開度和傳導(dǎo)率等參數(shù)）的三維裂縫幾何模型［13］。在裂縫建模的基礎(chǔ)上，計算儲層孔隙度和等效滲透率，為氣藏的儲量計算及勘探開發(fā)提供依據(jù)。圖8是須二段裂縫滲透率模型和裂縫孔隙度模型。統(tǒng)計過井網(wǎng)格裂縫孔隙度和基質(zhì)孔隙度的均值，基質(zhì)孔隙度為2.3%，裂縫孔隙度為0.058%。與基質(zhì)孔隙度相比，裂縫孔隙度要低得多，可見在新場須家河組的砂巖儲層中雖然裂縫對儲層的滲透率貢獻很大，但對基質(zhì)的儲集空間貢獻有限。

3 須家河組氣藏含氣性預(yù)測

川西須家河組儲層由于埋藏深且超致密，再加上表層低降速帶厚度大，使得地震波的動力學(xué)特征不明顯，導(dǎo)致儲層的含氣性檢測難度大。但多波多分量地震資料結(jié)合了縱波和轉(zhuǎn)換橫波的優(yōu)勢，可以利用更多的信息進行含氣性檢測。因此，利用縱橫波聯(lián)合反演成果預(yù)測儲層的含氣性，不僅具有更加堅實的巖石物理學(xué)基礎(chǔ)，而且成果也更為可靠。

圖8 須二段裂縫滲透率模型（A）和裂縫孔隙度模型（B）Fig.8 The comparison of the permeability model（A）and the porosity model（B）of T3x2 fracture resvervoirs

3.1 P波含氣性預(yù)測技術(shù)

利用P波AVO疊前同時反演可獲得P波阻抗、S波阻抗、vP／vS、砂巖厚度、孔隙度和含氣飽和度等成果。為突出儲層含氣特征，構(gòu)建凈烴指數(shù)（凈烴指數(shù)＝平均孔隙度×平均含氣飽和度×儲層有效厚度），來評價儲層的含氣性，可以有效地排除泥巖對含氣性檢測的影響。圖9為新場地區(qū)T3x2－4儲層凈烴指數(shù)平面圖。新場地區(qū)的X851、X856、X2、X853、L150這5口工業(yè)氣井都落在凈烴指數(shù)的相對高值區(qū)。另外，對深層致密裂縫型氣藏含氣性檢測有一定效果的技術(shù)還有Prony濾波、AVD、DR、壓力梯度、AG、WEA及雙相介質(zhì)吸收預(yù)測等。其中基于雙相介質(zhì)理論的含氣性檢測效果最好，含氣層表現(xiàn)為“低頻放大、高頻衰減”特性。

圖9 新場地區(qū)須二儲層T3x2－4凈烴指數(shù)平面圖Fig.9 The map of net hydrocarbon index of T3x2－4 reservoir in the Xinchang area

3.2 縱橫波聯(lián)合含氣性預(yù)測技術(shù)

AVO疊前同時反演是根據(jù)疊前縱波的AVO特性，采用Zeoppritz方程近似求解出橫波信息。這種根據(jù)縱波反演得到的橫波信息往往與縱波具有耦合關(guān)系。而縱橫波聯(lián)合反演利用縱波和轉(zhuǎn)換波資料直接反演獲得橫波信息，其反演結(jié)果更加可靠?？v橫波聯(lián)合反演包括疊后聯(lián)合反演和疊前聯(lián)合反演2類方法。通常情況下，利用P波零偏移距剖面數(shù)據(jù)反演聲波阻抗，利用轉(zhuǎn)換波疊加剖面數(shù)據(jù)反演橫波阻抗，再利用大入射角資料進行彈性阻抗的反演。在多參數(shù)綜合分析的基礎(chǔ)上，以阻抗的組合形式ZaZE27／ZS（Za為聲阻抗，ZE27為入射角為27°的彈性阻抗，ZS為橫波阻抗）作為含氣指標來反映儲層的含氣性。圖10是新場T3x2－4含氣指標平面圖。X851、X856、X2等高產(chǎn)井處在含氣指標的高值區(qū)。

圖10 縱橫波聯(lián)合反演含氣指標平面圖Fig.10 The map of gas index from the joint inversion by P－wave and C－wave

4 結(jié)束語

川西深層須家河組儲層砂體發(fā)育，但儲層致密化程度高，總體屬超致密儲層范疇，并非所有的砂體均為有效儲層，只有局部孔隙相對發(fā)育或有裂縫系統(tǒng)配置時，才具備儲集條件。因此，砂體預(yù)測只是須家河組儲層預(yù)測的基礎(chǔ)，相對高孔隙度儲層及裂縫發(fā)育帶的預(yù)測才是須家河組氣藏預(yù)測的關(guān)鍵。本文利用轉(zhuǎn)換波3D3C地震勘探的優(yōu)勢，在轉(zhuǎn)換波3D3C地震資料采集、處理的基礎(chǔ)上，通過縱橫波聯(lián)合研究，形成了具有針對性的氣藏優(yōu)質(zhì)儲層預(yù)測、裂縫檢測及含氣性識別等關(guān)鍵技術(shù)，通過應(yīng)用在川西新場地區(qū)須家河組氣藏優(yōu)質(zhì)儲層預(yù)測、裂縫發(fā)育帶及含氣性預(yù)測中取得了較好的效果。實際在新場地區(qū)論證上鉆25口深層須家河組勘探開發(fā)井，已完成測試14口，新增高產(chǎn)工業(yè)氣井12口，鉆井成功率從15%提高到89%，取得了良好的效果。

［1］甘其剛，許多.川西深層致密碎屑巖氣藏儲層預(yù)測方法［J］.石油物探，2008，47（6）：593－597.

［2］關(guān)文均，郭新江，智慧文.四川盆地新場氣田須家河組二段儲層評價［J］.礦物巖石，2007，27（4）：98－103.

［3］胡明毅，李士祥，魏國齊，等.川西前陸盆地上三疊統(tǒng)須家河組致密砂巖儲層評價［J］.天然氣地球科學(xué)，2006，17（4）：456－458.

［4］鮑祥生，尹成，趙偉，等.儲層預(yù)測的地震屬性優(yōu)選技術(shù)研究［J］.石油物探，2006，45（1）：28－37.

［5］張虹，沈忠民.超致密裂縫性儲層地震預(yù)測方法研究［J］.成都理工大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2008，35（2）：149－157.

［6］趙爽，高倩，譙述容.川西DY地區(qū)三疊系須家河組二段地震相分析與沉積相預(yù)測［J］.石油地球物理勘探，2009，44（3）：341－346.

［7］李少達，魯紅英，李顯貴.AVO技術(shù)在新場氣田須家河組儲層研究中的應(yīng)用［J］.天然氣工業(yè)，2008，28（3）：54－55.

［8］楊克明，張虹.地震三維三分量技術(shù)在致密砂巖裂縫預(yù)測中的應(yīng)用［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2008，29（5）：683－689.

［9］蔡希源，唐建明，陳本池.三維多分量地震技術(shù)在川西新場地區(qū)深層致密砂巖裂縫檢測中的應(yīng)用［J］.石油學(xué)報，2010，31（5）：737－743.

［10］甘其剛，高志平.寬方位AVA裂縫檢測技術(shù)應(yīng)用研究［J］.天然氣工業(yè)，2005，25（5）：42－44.

［11］賀振華，黃德濟，文曉濤.裂縫油氣藏地球物理預(yù)測［M］.四川：四川科學(xué)技術(shù)出版社，2007：154－168.

［12］甘其剛，唐建明，馬昭軍.裂縫性氣藏轉(zhuǎn)換波3D3C地震采集觀測系統(tǒng)優(yōu)選［J］.勘探地球物理進展，2008，31（5）：335－344.

［13］Chen Q，Sidney S.Seismic attribute technology for reservoir forecasting and monitoring［J］.The Leading Edge，1997，16（5）：445－456.

［14］Ruger A.Variation of P－wave reflectivity with offset and azimuth in anisotropic media［J］.Geophysics，1998，63（3）：935－947.

［15］Subhashis M，Kenneth C，Laurent M.Determination of the principal directions of azimuthal anisotropy from P－wave seismic data ［J］.Geophysics，1998，63（2）：692－706.