东海海域深层HG组埋深大于3500m, 发育三角洲沉积体系, 储层为典型的低孔低渗砂岩储层^[1-2], 局部发育“甜点”储层。相对陆上低渗气藏开发, 海上低渗气藏开发成本高、工艺技术限制多, 有效落实“甜点”储层分布, 合理部署开发方案, 在低渗气藏经济高效开发方面显得尤为关键。由于传统的“甜点”储层定义界限不明确, 与差储层及致密层地球物理响应差异小, 单一参数或方法敏感性差, 预测精度低, 因而“甜点”储层表征困难。

世界上低孔低渗油气田资源丰富, 分布广泛, 在油气资源中占有重要地位。我国近些年发现的低孔低渗油气田越来越多, 低渗透储量在已发现储量中占比大于30%^[3-4]。因此, 低渗气藏在油气勘探开发中占有十分重要的地位, 在低孔低渗储层中寻找相对优质“甜点”储层是低渗致密气藏勘探开发的重点和难点^[5-6]。近年来拟阻抗反演技术、叠前反演技术在常规储层及孔隙度等预测方面取得了较好的效果^[7-9], 利用叠前反演技术得到的扩展弹性阻抗、泊松阻抗以及泊松阻尼因子等属性在常规储层的流体检测方面也取得了一定成效^[10-12], 但目前对于深层低孔低渗储层中“甜点”储层的预测方法技术相对较少^[13-16], 且应用局限性明显, “甜点”储层地质意义不明确, 优质储层多以单一孔隙度指标进行划分, 未考虑不同岩相孔渗关系的差异性, 岩相和分类储层预测参数相同, 因而预测方法精度不高, 多解性较强。

本文针对东海深层HG组的地质特点, 在“甜点”储层主控因素分析的基础上, 结合动态分析测试成果, 建立分类储层评价标准, 定义“甜点”储层界限。在研究过程中按照“控岩相、定优储、寻甜点”逐级控制的思路和方法开展“甜点”储层地震预测:首先开展储层岩石物理分析, 研究储层岩相及“甜点”储层弹性参数敏感性, 在多个弹性参数中找出v_P/v_S岩相敏感参数、纵波阻抗和体积模量优质储层敏感参数; 然后通过叠前v_P/v_S反演落实储层岩相展布, 并对纵波阻抗及体积模量进行岩相过滤进而确定优质储层展布; 最后采用叠前AVO敏感属性流体检测技术预测含气富集区带, 有效刻画“甜点”储层的展布, 取得了较好的效果。

岩心观察和岩石薄片鉴定结果表明, 深层HG组储层岩性以细砂岩为主, 其次为砂砾岩, 含部分粉砂岩。岩石类型以岩屑长石砂岩为主, 其次为长石岩屑砂岩。储层空间类型主要是粒间溶孔, 其次为铸模孔及粒内溶孔, 少量原生粒间孔。根据实测样品的统计分析, 储层孔隙度一般为2%~17%, 平均为7.85%;渗透率为0.2~10.0mD, 平均为3.65mD(1mD≈0.987×10^-3μm²), 以低孔-特低孔-低渗为主, 局部发育“甜点储层”。

综合分析沉积相、岩相和孔隙结构等地质因素认为本工区HG组沉积相、岩性、孔隙结构对储层物性的控制作用明显。

1) 沉积微相控制着有利储层发育与分布:厚层分流河道为有利微相, 其它微相物性相对较差, 同一分流河道微相中下部储层物性好于中上部。

2) 岩性控制着储集岩的物性:分选好的中细粒砂岩、含砾砂岩物性好, 分选较差的砂砾岩及粒度较小的粉砂岩物性较差。

3) 孔隙结构控制着储集岩的渗透率:孔隙结构受岩性、成岩作用等控制, 对产能控制作用明显, 中小孔-中粗喉为高产的有利孔喉配置组合。

根据东海海上气藏开发经验, 测试无阻流量小于1.0×10⁴m³的储层一般难以获得自然产能, 测试无阻流量介于(1~50)×10⁴m³的储层可获得自然产能, 测试无阻流量介于(50~100)×10⁴m³的为好储层, 测试无阻流量大于100×10⁴m³的为优质储层。以HG组实际测试层段试气结果为约束, 根据测试结果差异所反映的地质及岩电参数界限, 建立地质-产能相结合的储层综合评价标准, 将目的层储层划分为4种类型(表 1), 确定一、二类储层为研究区优质储层, “甜点”储层为优质储层中的高丰度含气层段, 主要位于主分流河道, 岩性以中细砂岩为主, 具有高孔(>9%)、高渗(>1.0mD)、大吼道半径(>0.7μm)和高产特性(无阻流量>50×10⁴m³)。

表 1(Tab. 1)

表 1 深层HG组储层综合评价结果 类别 沉积相带 岩性 电性 物性 孔隙结构 含气性 自然产能 自然伽马/API 声波时差/(μs·ft-1) 密度/(g·cm-3) φ, % k/mD 喉道半径/μm Sg, % 密度与中子孔隙度差, % 声波与中子孔隙度差, % 无阻流量/(×104m3) 一类储层 分流河道 中-细砂岩 45~70 >70.0 < 2.47 ≥12.0 >5.0 >1.5 ≥50 >8 >0 >100 二类储层 分流河道 中-细砂岩含砾砂岩 25~70 >67.5 < 2.49 >9.0 >1.0 >0.7 ≥45 >8 >0 >50 三类储层A 分流河道 中-细砂岩含砾砂岩砂砾岩 25~70 >65.0 < 2.53 >7.6 >0.5 >0.5 ≥40 >0 >0 1~5 三类储层B 分流河道溢岸砂坝 粉砂岩中-细砂岩含砾砂岩砂砾岩 28~80 >63.0 < 2.58 ≥6 >0.2 >0.3 35~45 >0 >0 < 1 注:φ为孔隙度, k为渗透率, Sg为含气饱和度。1ft≈0.3048m, 1mD≈0.987×10-3μm2。

表 1 深层HG组储层综合评价结果

测井响应特征分析的结果表明, HG组储层岩性主要为砂岩, 相对泥岩层表现为低密度、低声波时差、低伽马、相对高阻抗、低v_P/v_S特征。在测井响应特征分析的基础上, 采用直方图统计方法对砂泥岩测井参数的敏感性进行了分析。砂泥岩阻抗值分布范围差异小, 不同岩性在阻抗属性上叠置严重, 难以有效区分。相对阻抗属性来说, v_P/v_S属性对不同岩性的分异性相对明显, 泥岩、砂岩和砂砾岩在v_P/v_S直方图上具有不同的峰值范围, 具有较好的分异性(图 1)。一般泥岩岩性对应的v_P/v_S大于1.65, 砂岩岩性对应的v_P/v_S为1.58~1.65, 砂砾岩岩性对应的v_P/v_S小于1.58。

图 1(Fig. 1)

图 1 深层HG组不同岩性的纵波阻抗(a)和vP/vS(b)直方图

研究区储层非均质性强, 既有测试无阻流量大于50×10⁴m³的“甜点”储层, 也有测试难以获得产能的低渗储层。产能较好的“甜点”储层是物性相对好的优质储层, 因此, 寻找优质储层是研究“甜点”储层的基础。

对众多弹性参数进行岩石物理分析, 发现纵波阻抗和体积模量属性对优质储层反映较敏感, 综合利用这两种属性能较好地识别优质储层。从不同类型储层的纵波阻抗和体积模量的交会图(图 2)可以看出, 不同类型储层分异明显, 深层优质储层具有低阻抗和小体积模量特征, 优质储层纵波阻抗值一般小于11400g/cm³·m/s, 体积模量一般小于28GPa。因此通过叠前弹性参数反演, 利用体积模量参数, 结合纵波阻抗属性能较好地表征优质储层的分布。常规方法先通过叠后波阻抗反演预测岩性, 再通过纵波阻抗和物性之间的关系反演求取物性参数数据体, 进而进行优质储层刻画。而本文方法能够减少多次反演过程中引入的近似误差, 极大提高了预测的精度, 且回避了单一参数表征优质储层的不合理性。

图 2(Fig. 2)

图 2 深层HG组不同类型储层纵波阻抗和体积模量交会结果

AVO技术是通过研究地震反射振幅随炮检距(或入射角)变化而变化的规律, 预测地层岩性和含油气情况的一种方法, 是开展流体信息分析的有效手段^[17-19]。传统AVO属性包括截距P和梯度G, 以及由P和G组合而成的多种属性, 其只适用于响应特征单一的区域, 对非均质性较强的多AVO响应类型区域难以取得理想预测效果。AVO技术经过几十年的发展, 特别是近年来诸如伪横波反射系数、拟泊松比等衍生AVO属性的发展和应用, 使得该技术在油气勘探开发中处于不可替代的地位。

研究区目的层储层埋藏深, 物性相对致密, 流体地震响应敏感性弱, 在开展AVO属性分析之前, 需要对含气储层AVO响应类型做出判断, 从而优选相应的属性进行分析。

通过时深精细标定, 确定含气储层段对应的地震反射同相轴, 研究叠前偏移距道集的横向变化规律。A井2700ms气层段顶面井旁地震道为波峰反射同相轴(图 3a), 随入射角的增加振幅能量减弱, 为Ⅰ类AVO响应特征(图 3b); B井2840ms含气水层段井旁地震道为波谷反射同相轴(图 3c), 具有随着入射角的增加振幅能量逐渐增强的特征, 为Ⅲ类AVO响应特征(图 3d); A井2980ms气层段顶面井旁地震道为波峰反射同相轴(图 3e), 随入射角的增加振幅能量减弱, 到远入射角极性反转, 为Ⅱ类AVO响应特征(图 3f)。

图 3(Fig. 3)

图 3 AVO响应特征 a A井井旁地震道集1; b A井Ⅰ类AVO特征; c B井井旁地震道集; d B井Ⅲ类AVO特征; e A井井旁地震道集2; f A井Ⅱ类AVO特征

上述研究表明, 研究区储层段AVO响应特征复杂, 发育多种AVO响应类型气藏, 使得AVO截距与梯度含气响应在储层段同时具有正、负两种异常特征, 依靠传统截距、梯度的AVO属性分析方法结果多解性较强, 难以获得准确的含气性预测结果。

AVO流体因子属性是一种基于岩层背景趋势线偏移度判别含气性特征的方法, 可有效规避传统AVO属性的多解性问题。该属性基于纵波与横波速度的线性关系为:

式中:v_P为纵波速度; v_S为横波速度; b为纵波速度与横波速度线性关系式的截距; a为纵波速度与横波速度线性关系式的斜率。利用纵波、横波通过含流体储层时的速度变化差异来判别含油气的情况。对公式(1)求微分并除以v_P可得到流体因子ΔF:

式中:Δv_P为纵波速度变化率; Δv_S为横波速度变化率。公式(2)右端第1项为纵波速度的实际变化率, 第2项为横波速度对纵波速度比值与横波速度变化率的乘积。由于纵波速度随流体性质差异而变化, 而横波速度在流体中不发生变化, 当地震波穿过含气储层时, 由于纵波速度下降, 而横波速度不变, 此时ΔF明显偏离不含气地层。

通过叠前反演, 得到研究区AVO流体因子属性, 对比实钻井情况, 两口实钻井的主力含气层段与属性异常有良好的对应关系(图 4), 气层顶界具有强负流体因子属性。A井主力气层呈明显的低值流体因子属性异常。B井钻遇的两套气水同层和水层对应属性的较大值(黄色和绿色条带), 显示与钻遇气层的属性差异明显, 反映流体因子属性能够满足研究区含气性的识别。

图 4(Fig. 4)

图 4 叠前AVO流体因子属性剖面

考虑到流体因子属性预测方法无井资料的约束, 存在一定的多解性, 结合气层和水层与流体因子属性值较好的相关关系, 通过AVO流体因子与含气饱和度交会分析, 辅助界定气水的分异门槛值, 进一步开展属性分析, 从而刻画含气储层边界。研究区含气饱和度低于40%储层段对应着流体因子大于-4×10⁵的高值区域; 含气饱和度大于40%时, 流体因子属性异常值均小于-4×10⁵, 且随着含气饱和度的增加, 属性值越来越小。据此可设定气水分异门槛值为-4×10⁵(图 5)。以目的层Y顶底界为时窗, 以气水流体因子属性门槛值为依据可圈定含气区带范围(图 6)。

图 5(Fig. 5)

图 5 流体因子属性与含气饱和度交会结果

图 6(Fig. 6)

图 6 流体因子属性预测有利富集区

对照目的层实钻井信息验证发现, A井目的层钻遇气层, B井钻遇为水层, 预测结果与实钻情况一致。

根据深层X气藏“甜点”储层的界定, 优质储层主要以主分流河道砂岩相为主, 物性较好, 具有一定的产能, 综合前文所述方法预测结果, 采用岩相预测-优质储层预测-含气性预测-“甜点”储层刻画逐级控制的研究思路, 圈定X气藏目的层Y的“甜点”储层分布范围(图 7, 图 8, 图 9)。通过开展叠前纵波阻抗及体积模量参数反演, 并应用叠前反演v_P/v_S弹性参数体对纵波阻抗和体积模量进行岩性过滤(按v_P/v_S取值1.58进行岩性过滤), 可得到优质储层预测成果(图 7, 图 8), 剖面中井曲线为伽马测井曲线, 红色虚线标注层段为目的层Y。以目的层Y顶底界面为时窗, 以储层岩石物理量板为依据提取优质储层平面展布如图 9所示。图 9中, 红色区域为一类储层分布区, 黄色区域为二类储层分布区, 实线圈定的范围为有利含气区, 其中图 9a中B井以西地区储层物性相对较好, 但含气性检测为水层, 揭示为非“甜点”区。预测结果显示该气藏“甜点”储层主要分布在粉色线条圈定的红、黄条带分布区域。

图 7(Fig. 7)

图 7 叠前同时反演纵波阻抗反演剖面(岩相过滤)

图 8(Fig. 8)

图 8 叠前同时反演体积模量反演剖面(岩相过滤)

图 9(Fig. 9)

图 9 “甜点”储层预测分布展示 a储层平面分布; b有效储层平面分布

实钻井资料揭示, A井在目的层显示为一套厚度大于20m、孔隙度为9.1%的气层, B井在目的层显示为一套厚度大于30m、孔隙度为8.6%的水层, 与预测结果吻合(表 2)。

表 2(Tab. 2)

表 2 实钻井目的层储层物性参数 井名 储层物性 厚度/m 孔隙度, % 渗透率/(10-3μm-2) 含气饱和度, % A井 24 9.1 1.2 46 B井 32 8.6 0.9 32

表 2 实钻井目的层储层物性参数

1) 东海海域深层“甜点”储层的分布受岩相控制作用明显, 不同岩相储层孔渗关系复杂。通过建立优质储层与弹性参数之间的相关关系, 实现叠前纵波阻抗及体积模量双参数对优质储层的直接识别与预测, 消除了传统的通过单参数阻抗反演结合阻抗和孔隙度关系式反演物性参数预测优质储层分布的复杂性和不确定性, 提高了优质储层识别精度。

2) 以地质分析为指导, 结合动态测试结果, 动静结合建立储层分类标准, 采用“控岩相、定优储、寻甜点”逐级控制的思路和方法, 提高了东海海域深层“甜点”储层预测的合理性和可靠性, 为科学高效开发低渗气藏奠定了基础, 也为类似地区低渗储层“甜点”预测提供了借鉴。