劉力輝，李建海，劉玉霞

（1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（成都理工大學(xué)），四川成都610059；2.北京諾克斯達(dá)石油科技有限公司，北京100192）

隨著油氣勘探程度的不斷深入，低孔、低滲油藏逐步成為當(dāng)前油氣勘探的熱點(diǎn)。因此在低孔、低滲地區(qū)，找“甜點(diǎn)”（優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層）是非常迫切的生產(chǎn)問題。而地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中，物性（孔隙度、滲透率）預(yù)測(cè)是一個(gè)難點(diǎn)。對(duì)于儲(chǔ)層孔隙度預(yù)測(cè)，一般都需要建立速度—孔隙度關(guān)系，這種關(guān)系無論是線性或非線性，都隨著縱向壓實(shí)和橫向沉積的變化而時(shí)變和空變，因此很難建立一個(gè)準(zhǔn)確的巖石物理模型，導(dǎo)致由地震參數(shù)轉(zhuǎn)化為孔隙度時(shí)預(yù)測(cè)精度不高，“甜點(diǎn)”的預(yù)測(cè)精度也不高。對(duì)于儲(chǔ)層的滲透率預(yù)測(cè)，目前在地震上還沒有有效的預(yù)測(cè)方法［1］。

在生產(chǎn)中，儲(chǔ)層評(píng)價(jià)一般由測(cè)井資料按孔隙度變化區(qū)間來劃分為不同級(jí)別（類別）。所謂的“甜點(diǎn)”就是低孔滲儲(chǔ)層分類中相對(duì)優(yōu)質(zhì)（孔隙度較大）的儲(chǔ)層。如果地震中能對(duì)這種分類做出預(yù)測(cè)，也可以達(dá)到“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)的目的。不同地區(qū)控制儲(chǔ)層孔隙發(fā)育的主因各不相同，但儲(chǔ)層孔隙演化無非受沉積（粒度、分選）和成巖（壓實(shí)、膠結(jié)、溶蝕）兩大因素控制。為此，我們可以借助地震巖相概念，在其分類方案中不僅考慮巖性因素，而且考慮儲(chǔ)層物性影響因素，通過將巖石物理研究和巖相關(guān)聯(lián)，篩選出能識(shí)別地震物相的敏感彈性參數(shù)，通過預(yù)測(cè)地震物相，半定量地解決儲(chǔ)層物性預(yù)測(cè)問題，達(dá)到“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)目的。

1 地震物相概念

在對(duì)地震物相概念闡述之前，有必要對(duì)相關(guān)的巖相及地震巖相概念做一個(gè)回顧。

巖相（lithic facies）在沉積學(xué)中指一定沉積環(huán)境中形成的巖石或巖石組合，它是沉積相的主要組成部分［2］。由此可以看出，傳統(tǒng)巖相的定義主要針對(duì)于巖性，通過對(duì)巖石類型、顏色、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等信息的綜合描述，判斷形成巖相的沉積成因，從而推斷沉積環(huán)境。這類巖相的研究方法主要是基于巖心薄片觀察，是一種微觀的研究方法。

地震巖相是指一個(gè)地震可分辨尺度的沉積單元，由巖性（砂、粉砂及黏土）、地層結(jié)構(gòu)（大規(guī)?；踊驘o序）、巖石分類（顆粒大小、黏土位置和膠結(jié)）和地震特征（P波速度、S波速度和密度）描述［3］?？梢钥闯龅卣饚r相對(duì)傳統(tǒng)巖相概念進(jìn)行了擴(kuò)展。這種劃分方案有以下2個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

1）巖相的分析尺度是宏觀的，地震可分辨的；

2）考慮了巖相和地震彈性參數(shù)相關(guān)聯(lián)的觀點(diǎn)，使其可以通過地震彈性參數(shù)識(shí)別與預(yù)測(cè)。

Avseth等例舉了大量實(shí)例并用地震巖相分類方案制作巖石物理模板，討論了彈性參數(shù)與孔隙和流體關(guān)系，即力圖將巖石物理規(guī)律和縱向壓實(shí)、橫向沉積等地層因素相聯(lián)系，找出巖石物理規(guī)律背后的地質(zhì)成因［3］。地震巖相劃分是一套巖石物理統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)，對(duì)儲(chǔ)層定量預(yù)測(cè)而言并沒有形成一套相應(yīng)的預(yù)測(cè)技術(shù)，尤其是對(duì)物性的半定量或定量預(yù)測(cè)，無法用于“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)。

我們?cè)诘卣饚r相研究和實(shí)踐的基礎(chǔ)上提出了地震物相的概念和相應(yīng)的分析技術(shù)，用于“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)。地震物相是指地震物性相，即與儲(chǔ)層物性相關(guān)的、地震彈性參數(shù)可分辨的屬性類別。它根據(jù)巖石的微觀結(jié)構(gòu)，綜合巖性（沉積成因）、物性（壓實(shí)與成巖成因）和地震彈性參數(shù)的可識(shí)別性來劃分。地震物相的研究尺度應(yīng)建立在地震分辨率的基礎(chǔ)上，所以，類別的粗細(xì)要以地震彈性參數(shù)可分辨為原則。由此開發(fā)了一套地震物相的預(yù)測(cè)流程和關(guān)鍵技術(shù)。

地震物相分析的意義在于，在條件允許的情況下，它的類別劃分可以包含儲(chǔ)層評(píng)價(jià)劃分方案，通過地震物相預(yù)測(cè)，不用反演孔隙度數(shù)據(jù)，就能達(dá)到到“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)的目的。同時(shí)，用地震物相進(jìn)行巖石物理分析，是將相（沉積相、成巖相）控的思想用于巖石物理研究中，不但有利于速度—孔隙度成因分類統(tǒng)計(jì)，提高彈性參數(shù)—儲(chǔ)層參數(shù)的轉(zhuǎn)化精度，也有利于其他彈性參數(shù)關(guān)系的統(tǒng)計(jì)分析。地震物相的提出是對(duì)地震巖性學(xué)［4－5］的進(jìn)一步發(fā)展和完善。

2 地震物相研究流程

在國(guó)外文獻(xiàn)中雖報(bào)道有大量用地震巖相概念制作巖石物理模板的實(shí)例，但如何計(jì)算一個(gè)地震物相的三維數(shù)據(jù)體，用于低孔滲區(qū)“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)，并無現(xiàn)成的方法。為此，在大量實(shí)踐中我們總結(jié)了一套地震物相計(jì)算流程和關(guān)鍵技術(shù)（表1）。流程如下：①地震物相定義——根據(jù)巖心薄片所展現(xiàn)的巖石微觀結(jié)構(gòu)和孔隙演化的主控因素，確定研究區(qū)物相劃分方案，可以先分巖性后分物性；②地震物相測(cè)井解釋——用測(cè)井曲線中的伽馬曲線、孔隙度曲線及含氣飽和度曲線將地震物相解釋出來；③相控巖石物理分析——井上用物相信息作控制，交會(huì)分析地震彈性參數(shù)和孔隙度及飽和度關(guān)系，篩選地震物相識(shí)別參數(shù)；④地震物相識(shí)別——用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法得出彈性阻抗參數(shù)與地震物相的轉(zhuǎn)換關(guān)系；⑤地震物相體計(jì)算——根據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換結(jié)果，用彈性參數(shù)體計(jì)算地震物相體。

表1 地震物相研究流程及關(guān)鍵技術(shù)

3 地震物相分析關(guān)鍵技術(shù)

3.1 坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)技術(shù)

在地震物相計(jì)算流程中，地震物相的識(shí)別技術(shù)非常關(guān)鍵，如果一個(gè)地震物相的劃分方案在地震彈性參數(shù)上無法識(shí)別，就達(dá)不到儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的目的。地震物相體是巖性和物性的綜合體，一般情況下某一彈性參數(shù)同時(shí)受著巖性、物性兩個(gè)因素共同影響而難以區(qū)分各自貢獻(xiàn)，單一參數(shù)識(shí)別地震物相體能力有限。為此，我們開發(fā)了一種坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)技術(shù)，可將兩個(gè)參數(shù)線性組合形成一個(gè)新參數(shù)，通過尋找合適的旋轉(zhuǎn)角度，使生成的新參數(shù)對(duì)地震物相有最大的區(qū)分能力。如圖1所示，近角度彈性阻抗反映孔隙和流體比較靈敏，而遠(yuǎn)角度阻抗反映巖性比較靈敏，通過坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)后，形成的一種新的彈性參數(shù)CAVOIMP可以有效地區(qū)分不同地震物相。

圖1 原始坐標(biāo)系統(tǒng)下巖石物理分析模板（a）和坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)后新坐標(biāo)系統(tǒng)下巖石物理分析模板（b）

需要注意的是目前的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換技術(shù)是一種線性組合技術(shù)，要求兩個(gè)參數(shù)量綱一致，為此我們選擇遠(yuǎn)近道射線彈性阻抗［6－7］或AI和SI來進(jìn)行。其次，用于地震物相計(jì)算的彈性阻抗反演方法最好選用模型約束少的反演方法，使反演出的彈性參數(shù)有反映地質(zhì)體邊界的能力［8－10］。這樣要求的目的是能夠用地震物相體的地層切片信息，通過平面地震地貌和沉積模式對(duì)比［7－15］，驗(yàn)證地震物相體計(jì)算的合理性，做橫向效果的質(zhì)量控制。

3.2 地震物相檢驗(yàn)技術(shù)

利用坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)技術(shù)，通過彈性阻抗預(yù)測(cè)的地震物相體與測(cè)井解釋的物相體是否吻合，是檢驗(yàn)地震物相體縱向預(yù)測(cè)精度的關(guān)鍵。為此，需要在時(shí)間域設(shè)計(jì)一個(gè)地震物相與測(cè)井物相對(duì)比顯示技術(shù)。測(cè)井物相解釋是在深度域進(jìn)行，為了井震對(duì)比，首先將測(cè)井物相解釋結(jié)果轉(zhuǎn)到時(shí)間域。其次，從地震疊前反演的井旁道抽取彈性阻抗曲線，用坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)關(guān)系計(jì)算AVOIMP曲線，在井上計(jì)算出地震物相曲線。最后，將各井測(cè)井物相和地震物相排齊，綜合對(duì)比分析。如圖2所示，可以看出雖然地震物相分辨率達(dá)不到測(cè)井的精度，但是與測(cè)井物相有80%以上吻合度，通過驗(yàn)證可以判別地震物相體的垂向預(yù)測(cè)精度。

圖2 時(shí)間域地震物相識(shí)別

4 應(yīng)用實(shí)例

研究區(qū)處于四川盆地某坳陷中段北斜坡帶上，北陡南緩，縱向上高差較大。研究區(qū)X組三角洲平原分支河道及河口壩砂體為該區(qū)主要儲(chǔ)層發(fā)育段，儲(chǔ)層巖性以細(xì)粒巖屑砂巖和巖屑石英砂為主，平均孔隙度φ為10%，平均滲透率為0.64×10－3μm2，屬于低孔、低滲儲(chǔ)層［17－18］。在測(cè)井上，本區(qū)建立了如下儲(chǔ)層評(píng)價(jià)指標(biāo)：Ⅰ類儲(chǔ)層φ＞11%，Ⅱ類儲(chǔ)層11%＞φ＞7%，干層φ＜7%。在本區(qū)“甜點(diǎn)”（Ⅰ，Ⅱ類儲(chǔ)層）預(yù)測(cè)是目前油氣勘探的關(guān)鍵，也是生產(chǎn)中急于解決的難點(diǎn)問題。

本次研究采用地震物相分析方法預(yù)測(cè)“甜點(diǎn)”。首先，通過關(guān)鍵井段的巖心薄片分析，發(fā)現(xiàn)砂巖顆粒呈點(diǎn)、線型接觸，明確了壓實(shí)作用是影響本區(qū)儲(chǔ)層物性的主要因素［19－21］。據(jù)巖石微觀結(jié)構(gòu)，綜合巖性及物性定義出四類物相：Ⅰ類儲(chǔ)層、Ⅱ類儲(chǔ)層、干砂巖以及泥巖。其次，綜合自然伽馬曲線、孔隙度曲線和含水飽和度曲線，在深度域內(nèi)解釋出重點(diǎn)井測(cè)井物相（圖3）。在此基礎(chǔ)上分地震物相開展相控巖石物理分析，選取敏感參數(shù)表征物相類型。如圖1a所示，橫坐標(biāo)為近角度射線彈性阻抗（REI），縱坐標(biāo)為遠(yuǎn)角度REI，圖中采樣點(diǎn)形狀代表不同物相，正方形代表Ⅰ類儲(chǔ)層，圓形代表Ⅱ類儲(chǔ)層，三角代表干層和泥巖，色標(biāo)為孔隙度。這是一個(gè)四維的巖石物理分析模板。由交會(huì)結(jié)果可以看出，不管是遠(yuǎn)角度REI還是近角度REI，均難以直接區(qū)分物相。為此，應(yīng)用坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)技術(shù)，通過轉(zhuǎn)換公式（（1）式）得到一個(gè)新的參數(shù)CAVOIMP，利用CAVOIMP可區(qū)分出各類物相（圖1b）。在時(shí)間域內(nèi)將測(cè)井解釋物相與AVOIMP井旁道反演曲線識(shí)別的地震物相做對(duì)比，驗(yàn)證了地震物相識(shí)別的準(zhǔn)確性。

式中：REI7表示入射角為7°的射線彈性阻抗；REI31表示入射角為31°的射線彈性阻抗。

最后，通過疊前地震體做射線彈性阻抗反演得到遠(yuǎn)、近角度REI，再結(jié)合坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)技術(shù)獲得AVO阻抗體，通過阻抗區(qū)間標(biāo)定得到地震物相體。圖4為過A井地震物相體剖面，其中紅色為Ⅰ類儲(chǔ)層，黃色代表Ⅱ類儲(chǔ)層，綠色代表干砂巖，藍(lán)色代表泥巖。通過與井旁測(cè)井曲線標(biāo)定，認(rèn)為預(yù)測(cè)結(jié)果較為可靠。由地震物相做的地層切片（圖5a）與井上預(yù)測(cè)的有效儲(chǔ)層分布圖（圖5b）對(duì)比，吻合度達(dá)89%，驗(yàn)證了方法的有效性。

圖5 地震物相平面分布（a）和測(cè)井解釋有利儲(chǔ)層分布（b）

5 結(jié)束語

1）地震物相概念是傳統(tǒng)巖相和地震巖相概念的擴(kuò)展，它的劃分不但考慮巖性而且考慮物性因素，同時(shí)考慮地震彈性參數(shù)的可識(shí)別性。地震物相的分類在有條件區(qū)可以包含儲(chǔ)層分類方案，從而通過預(yù)測(cè)分類方案達(dá)到“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)目的。

2）地震物相體的計(jì)算需要一個(gè)較復(fù)雜的流程實(shí)現(xiàn)。其中坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)技術(shù)可以將兩個(gè)射線彈性阻抗合成一種新阻抗，用于識(shí)別地震物相。目前這種技術(shù)只能融合兩個(gè)彈性參數(shù)，適用用于簡(jiǎn)單物相區(qū)，對(duì)于物相復(fù)雜區(qū)，可以嘗試多參數(shù)非線性方法識(shí)別技術(shù)。

3）地震物相可用于巖石物理研究，體現(xiàn)了相控統(tǒng)計(jì)規(guī)律研究的理念，是一種成因法儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)。

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