摘　要：四川盆地元壩地區(qū)二疊系長(zhǎng)興組發(fā)育大型的臺(tái)地邊緣生物礁灘氣藏，具有埋藏深、儲(chǔ)層空間展布復(fù)雜多變、一礁或一灘為一個(gè)氣藏、氣水分布極其復(fù)雜的特點(diǎn)，給勘探開(kāi)發(fā)帶來(lái)了很大的風(fēng)險(xiǎn)。為了精細(xì)刻畫(huà)元壩氣田生物礁灘氣藏儲(chǔ)層及氣水的展布特征，提高探井成功率，集成創(chuàng)新了儲(chǔ)層氣水識(shí)別技術(shù)：采用了疊前道集優(yōu)化技術(shù)提高了道集的信噪比；利用小角度疊前反演技術(shù)解決了超深層彈性參數(shù)的求取；最后從巖石物理參數(shù)分析入手，綜合實(shí)驗(yàn)室?guī)r石物理測(cè)試分析及測(cè)井、試氣成果統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，明確了氣水識(shí)別的敏感參數(shù)；在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步利用坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)技術(shù)構(gòu)建新的高靈敏度識(shí)別因子，從而提高了疊前敏感參數(shù)反演的識(shí)別能力和精度。在該地區(qū)l區(qū)塊實(shí)際應(yīng)用的結(jié)果表明，該技術(shù)有效刻畫(huà)出了元壩氣田氣區(qū)、水區(qū)以及氣水過(guò)渡區(qū)，預(yù)測(cè)結(jié)果與后期實(shí)際鉆井揭示的規(guī)律相一致。

關(guān)鍵詞：四川盆地  元壩氣田  超深層  生物礁灘氣藏  儲(chǔ)集層  敏感參數(shù)  氣水識(shí)別  石油地球物理勘探

Gas-water identification technologies for ultra deep reef reservoirs in the Yuanba Gas Field，Sichuan Basin

Abstract：Large platform margin reef gas reservoirs were discovered to be deep，one reef one reservoir，in the Permian Changxing Feixianguan Fm in the Yuanba area，Sichuan Basin．The exploratory drilling reveals that their spatial distributi。n is complex and changeable and their gas-water distribution is extremely complicated，which brings about a high risk in exploration and exploitation there．In order to improve the success ratio of exploratory wells，it is necessary to finely describe the characteristics of reef and beach gas reservoirs and gas water distribution in this study area．Therefore，technologies of gas-water identification were integrated and innovated．First，pre-stack gathers optimization techniques were used to improve the SNR．Then，the small angle stack inversion technology was employed to calculate the elastic paranleters．Finally，based on the analysis of petrophysical parameters from laboratory，logging and well test data，those sensitive gas water parameters were clearly identified．On this basis，the coordinate rotation technology was applied to build a new highly sensitive identification factor，thereby to improve the identificarlon abilitv and accuracy of pre-stack inversion of sensitive parameters．The application result from Block I in this study area indicated that the gas zone，water zone，and gas-water transition zone were precisely describcd，which is in good agreement with the later actual drilling data．

Keywords：Sichuan Basin，Yuanha Gas Field，ultra deep strata，reef reservoir，sensitive parameter，gas water identiffcation，petroleum geophysical prospecting

元壩氣田位于四川盆地東北部，氣藏中部埋深6673m，是目前我國(guó)已發(fā)現(xiàn)的埋藏較深的大氣田^[1]。自2007年YB1c1井鉆遇二疊系長(zhǎng)興組頂部?jī)?yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)層以來(lái)，部署在該礁灘相上的多口探井均獲百萬(wàn)立方米以上高產(chǎn)工業(yè)氣流，截至2013年底，累計(jì)探明天然氣儲(chǔ)量超過(guò)2000×10⁸m³。

在礁灘儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方面，前期利用“相控三步法”反演技術(shù)實(shí)現(xiàn)了礁灘儲(chǔ)層的精細(xì)描述，住礁灘儲(chǔ)層氣水識(shí)別技術(shù)方面，開(kāi)展了多種技術(shù)方法的探索，從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，AV0常規(guī)屬性分析^[2]、電阻率反演^[3]、DR反演^[4]、MEEI反演^[5-6]、瞬時(shí)頻譜分析技術(shù)^[7]、低頻伴影^[8]等方法取得了一定的效果，但這些技術(shù)方法還存在多解性和識(shí)別陷阱。因此，探索適合于超深層礁灘儲(chǔ)層的疊前氣水識(shí)別技術(shù)是實(shí)現(xiàn)元壩氣田高效勘探開(kāi)發(fā)的當(dāng)務(wù)之急。

1　礁灘儲(chǔ)層特征及氣水識(shí)別技術(shù)

元壩氣田長(zhǎng)興組生物礁儲(chǔ)層巖石類型主要為溶孔白云巖、白云巖、生屑灰?guī)r等，儲(chǔ)集空間類型包括溶孔、溶洞、晶間孔、裂縫及生物體腔溶孔。而長(zhǎng)興組臺(tái)緣淺灘儲(chǔ)層巖石類型主要為白云質(zhì)灰?guī)r、含云質(zhì)灰?guī)r，儲(chǔ)集空間類型主要為孔隙和裂縫，呈相對(duì)中孔高滲特征。

疊前AVO反演作為AVO應(yīng)用技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，是合理地提取隱藏在疊前地震信息中的巖性和流體信息的重要途徑之一。該區(qū)預(yù)測(cè)的難點(diǎn)主要體現(xiàn)在埋藏深帶來(lái)的一系列問(wèn)題：在如此深的地層AVO效應(yīng)是否明顯?小入射角的疊前反演能否實(shí)現(xiàn)?氣水識(shí)別的精度能否提高?

針對(duì)超深層礁灘儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的難點(diǎn)，利用方法創(chuàng)新與實(shí)踐結(jié)合，形成了一套超深層礁灘儲(chǔ)層氣水識(shí)別技術(shù)。即采用疊前道集優(yōu)化技術(shù)提升道集質(zhì)量，并利用小角度疊前反演技術(shù)解決超深層彈性參數(shù)的求取，通過(guò)對(duì)井中儲(chǔ)層段的流體類型進(jìn)行巖石物理參數(shù)分析，找到了敏感彈性參數(shù)，明確其響應(yīng)特征，最后利用改進(jìn)的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)技術(shù)來(lái)提高敏感參數(shù)識(shí)別精度，最終達(dá)到了超深層礁灘儲(chǔ)層氣水識(shí)別的目的。

1．1　疊前道集優(yōu)化技術(shù)

高質(zhì)量的疊前道集組合，是地震疊前氣水識(shí)別的基礎(chǔ)。疊前道集數(shù)據(jù)優(yōu)化的目的：①凈化道集背景；②拉平道集；③挖掘AVO特征。其要點(diǎn)包括：恢復(fù)和保持CRP道集中各道之間相對(duì)振幅關(guān)系，提高疊前道集的信噪比，從而提高道集數(shù)據(jù)的分辨率，尤其是要正確地確定反射界面的位置、剩余時(shí)差校正等，最大可能地消除非油氣或巖性因素引起的振幅隨炮檢距的變化，以獲得高信噪比、高分辨率和高保真度的疊前道集數(shù)據(jù)。元壩氣田海相礁灘儲(chǔ)層含氣AVO異常響應(yīng)特征為3類，但是入射角小，同時(shí)還受噪音等干擾，其特征不是很明顯(圖1左紅框內(nèi))。經(jīng)過(guò)對(duì)動(dòng)校正后的道集進(jìn)行優(yōu)化處理后，凸現(xiàn)了AVO響應(yīng)特征、提升了信噪比(圖1右紅框內(nèi))，為疊前精細(xì)反演提供了相對(duì)高質(zhì)量的道集數(shù)據(jù)。

1．2　小角度疊前反演技術(shù)

由于元壩氣田超深層天然氣藏受觀測(cè)系統(tǒng)和測(cè)線長(zhǎng)度的限制，難以獲得大角度信息，僅能獲得小、中角度的信息。從實(shí)際資料來(lái)看，其入射角一般就27°左右，最大不超過(guò)30°。因此，需要研究小角度反演方法來(lái)求取彈性參數(shù)。

根據(jù)Mallick等人對(duì)合成地震數(shù)據(jù)進(jìn)行彈性阻抗反演的研究表明：如果彈性阻抗反演時(shí)夾雜有少量噪音，則不能恢復(fù)初始速度和密度模型，但這種情況下仍可估算縱、橫波阻抗。Lu Shaoming和McMechan^[9]基于此原理，利用小角度tan²q≈sin²q時(shí)得到近似式與經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式：

當(dāng)K小于0.25時(shí)，系數(shù)a＝8.0、b＝0.5；當(dāng)K大于0.25時(shí)，a＝3.0、b＝3.0。Lu等人指出，對(duì)于所有介于0和0.8之間的K值，式(1)是一個(gè)合理的近似式^[9-10]。這樣，在求取縱橫波阻抗時(shí)，只需要中小角度信息便可，因而適合小角度入射情況下的參數(shù)求取。根據(jù)元壩地區(qū)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)得到經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)該區(qū)K值基本上大于0.25，此時(shí)系數(shù)a＝1.41、b＝2.65。

采用該方法進(jìn)行疊前反演，即可得到縱波阻抗，橫波阻抗，根據(jù)關(guān)系式：

lr＝Ip²-2Is²    　　　　　　(2)

mr＝Is² 　　　　　　　　　 (3)

便可求得該區(qū)敏感彈性參數(shù)。

1．3　敏感參數(shù)優(yōu)選

通過(guò)對(duì)元壩地區(qū)礁灘相儲(chǔ)層巖心樣品的巖石物理測(cè)試與分析，獲得了在地層溫壓等條件下的縱橫波速度、動(dòng)靜彈性參數(shù)、品質(zhì)因子等大量的物性參數(shù)數(shù)據(jù)，并建立了氣水識(shí)別敏感因子(圖2)，可知對(duì)該地區(qū)氣水識(shí)別比較敏感的因子依次分別是：lr、kr、l、K等，其中lr為最敏感的識(shí)別因子。另外從該區(qū)鉆井資料的巖石物理彈性參數(shù)分析來(lái)看，lr也是對(duì)流體最為敏感(圖3)，圖3選取了1口典型的既產(chǎn)氣又產(chǎn)水，以及氣水同層的井。從圖3上可以看到，當(dāng)儲(chǔ)層含流體后，彈性參數(shù)均產(chǎn)生變化，當(dāng)儲(chǔ)層為氣層時(shí)，變化幅度較大，氣水同層次之，當(dāng)儲(chǔ)層為水層時(shí)，變化幅度相對(duì)前兩者來(lái)說(shuō)最小。通過(guò)對(duì)各個(gè)彈性參數(shù)相對(duì)變化率的計(jì)算，lr的變化率為最大。因此在該地區(qū)的氣水識(shí)別可通過(guò)上述的疊前小角度反演方法獲取lr彈性參數(shù)體，進(jìn)而預(yù)測(cè)氣水的展布。

1．4　坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)技術(shù)

Goodway認(rèn)為Lambda(l)和Mu(m)屬性的物理解釋是：l屬性即不可壓縮性，對(duì)孔狀流體比較敏感；而m屬性即硬度，對(duì)巖石基質(zhì)(礦物成分)比較敏感。因此，對(duì)基于參數(shù)l、m和r提出了一種新的方法，稱為Lambda-Mu-Rho方法^[11]。

圖4為元壩地區(qū)長(zhǎng)興組礁灘儲(chǔ)層段井上Lambda-Mu-Rho參數(shù)交會(huì)圖。從圖4中可以看到：雖然敏感彈性參數(shù)lr能將氣層、水層以及氣水同層基本區(qū)分開(kāi)，但是識(shí)別精度還不夠。因此，為提高lr參數(shù)的識(shí)別精度，采用了坐標(biāo)選擇的方法，其基本原理如下。

采用數(shù)學(xué)上的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法——以斜直線與橫軸之間的夾角(q)為旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)，得到新的坐標(biāo)系(旋轉(zhuǎn)后的坐標(biāo)系橫軸與斜直線平行，縱軸與該斜直線垂直)，兩坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下所示(x、y為原坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；x¢、y¢為相應(yīng)新坐標(biāo)系的坐標(biāo))，即

x¢＝xcosq+ysinq             (4)

y¢＝ycosq+xsinq             (5)

順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向時(shí)，使用式(4)；逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，使用式(5)。這樣利用新舊坐標(biāo)系之間的數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換關(guān)系，就可以求出新參數(shù)與原參數(shù)的函數(shù)關(guān)系。

通過(guò)對(duì)圖4-a進(jìn)行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)后，氣層、氣水同層、水層分布的范圍區(qū)分更加明顯，構(gòu)建的新敏感因子(lr¢)對(duì)氣水的識(shí)別能力得到了顯著的提高，而且還可以確定氣水識(shí)別的門(mén)檻值進(jìn)行定量預(yù)測(cè)，其中含氣層小于100GPa·g／cm³，含水層大于115GPa·g／cm³，氣水同層則介于兩者之間。由此可見(jiàn)，利用旋轉(zhuǎn)后的新敏感因子將大大提高氣水識(shí)別的精度。

2　應(yīng)用效果分析

利用該技術(shù)完成了元壩氣田東部區(qū)域的氣水檢測(cè)，從識(shí)別的結(jié)果來(lái)看，與實(shí)鉆井的測(cè)試情況基本一致，也證實(shí)了該方法在該地區(qū)的有效性。圖5為該區(qū)過(guò)YBl04、YBll、YBl23、Ybl0cl井連井氣水識(shí)別剖面圖。其中YBl04測(cè)試獲得氣123×10⁴m³／d，YBll測(cè)試獲得氣51×10⁴m³／d，YBl23測(cè)試獲得氣5.3×10⁴m³／d，水290m³／d，Ybl0cl測(cè)試獲得氣107×10⁴m³／d，從圖5中可以看到，從產(chǎn)氣的YBl04井、YBll井到處于氣水過(guò)渡帶的YBl23井，穿過(guò)一段灘，間水區(qū)然后一直到產(chǎn)氣的YB10cl井，其氣區(qū)、水區(qū)分布帶及過(guò)渡帶清晰，與實(shí)鉆情況吻合好。

另外從預(yù)測(cè)的元壩氣田l區(qū)塊長(zhǎng)興組氣水分布平面圖(圖6)來(lái)看，整體上有利含氣區(qū)主要分布在西邊及北邊，東南邊多為產(chǎn)水區(qū)及氣水同層區(qū)，其刻畫(huà)的氣水平面展布與實(shí)鉆井揭示的規(guī)律基本上保持一致。從圖6中可以看到：含氣區(qū)(紅黃色區(qū)域)與含水區(qū)(藍(lán)色區(qū)域)分布清晰。處于黃色區(qū)域(紅圈內(nèi))的井，均獲得了工業(yè)性氣流。尤其處于紅黃色富集區(qū)域的YBl04井以及YB10cl井，獲得了日產(chǎn)天然氣過(guò)百萬(wàn)立方米的產(chǎn)能。藍(lán)色區(qū)域則為含水區(qū)(圖中黑圈內(nèi))，處于該區(qū)域的YB9井在長(zhǎng)興組鉆遇水層，日產(chǎn)水30m³。綠色區(qū)域?yàn)闅馑瑢訁^(qū)，該區(qū)域的YBl23井、YBl6井測(cè)試結(jié)果既產(chǎn)氣也產(chǎn)水。

在圖6中，識(shí)別結(jié)果顯示YB211井與YBl07井也同樣會(huì)穩(wěn)獲工業(yè)氣流，這與該井的測(cè)井解釋成果吻合，近期測(cè)試結(jié)果顯示YB211井產(chǎn)氣5.63×10⁴m³／d，YBl07井為38.35×10⁴m³／d，進(jìn)一步的說(shuō)明了預(yù)測(cè)結(jié)果的可靠性以及該方法的適應(yīng)性。

3　結(jié)論

該技術(shù)在元壩氣田長(zhǎng)興組—飛仙關(guān)組超深層礁灘儲(chǔ)層氣水識(shí)別中取得了良好的效果，提高了探井的成功率和經(jīng)濟(jì)效益，主要得到以下結(jié)論：

1)對(duì)于超深層地區(qū)的疊前道集，盡可能地開(kāi)展疊前道集預(yù)處理，從而改善道集的質(zhì)量，為后期精細(xì)疊前反演打好基礎(chǔ)。

2)小角度疊前反演技術(shù)的應(yīng)用可彌補(bǔ)由于缺失大角度信息而導(dǎo)致的方法適用性問(wèn)題。

3)坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)技術(shù)能夠在巖石物理分析獲得的敏感因子的基礎(chǔ)上，構(gòu)建更為靈敏的流體識(shí)別因子，從而可提高疊前反演對(duì)氣水的識(shí)別能力和精度。

4)該方法技術(shù)在元壩氣田超深層礁灘氣藏儲(chǔ)層氣水的識(shí)別中取得了良好的效果，為后續(xù)的勘探開(kāi)發(fā)提供了重要的支撐，在四川盆地及同類地區(qū)具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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本文作者：尹正武

作者單位：中國(guó)石化勘探南方分公司