徐深氣田徐深21區塊火山巖儲層預測與分類

摘 要

摘要：松遼盆地徐深氣田徐深21區塊火山巖儲層地質情況復雜，井間巖性、巖相變化快，儲層橫向不連續，非均質性強，氣水關系極其復雜，常規的地震反演方法不能有效地反映火山巖儲層變化特
摘要：松遼盆地徐深氣田徐深21區塊火山巖儲層地質情況復雜，井間巖性、巖相變化快，儲層橫向不連續，非均質性強，氣水關系極其復雜，常規的地震反演方法不能有效地反映火山巖儲層變化特征。采用優選的擬聲波重構密度反演和高斯配置協模擬密度反演相結合方案，對該區火山巖儲層進行定量預測，預測結果與井對比符合率較高，效果較好。在此基礎上根據儲層分類標準進行了火山巖儲層分類預測，結論認為：徐深21區塊火山巖儲層類型以Ⅱ、Ⅲ類儲層為主，Ⅰ類儲層局部發育。
關鍵詞：松遼盆地；徐深氣田；火山巖；儲集層；分類；巖相；密度反演；預測
    松遼盆地徐深氣田徐深21區塊下白堊統營城組一段火山巖具有埋藏深、起幅大、斷裂發育、火山噴發期次多、范圍廣，且火山巖巖性、巖相縱、橫向變化大的地質特點。應用常規的地震反演方法，預測結果與井對比符合率低，效果差，不能有效地反應火山巖儲層變化特征[1～5]。同時，根據反演成果、鉆井、測井成果預測全區儲層的分布，尤其準確預測Ⅰ～Ⅲ類儲層的厚度與分布有一定難度。因此，針對該區火山巖開展多種反演方法和參數的試驗就顯得尤為-必要。
1 儲層敏感性分析
    儲層敏感參數分析主要是利用各種測井數據與巖性、測試數據進行交匯圖、直方圖分析，針對地質分層劃分出的每一小層，對多井同一層段的測井參數在等時地質界面的約束下進行分析，以此確定每一層段各種巖性，測試信息與測井參數的對應關系，以及儲層敏感參數的截止值。然后根據儲層的測井敏感參數，優選反演方法，設計反演方案，為最終的儲層預測結果提供可靠的巖石物理基礎。
    由于本次反演選用的是Jason反演系統，上述工作主要是在Jason軟件中實現。其中巖性數據與測試數據從單井綜合柱狀圖中得到，通過加密采樣，使離散的巖性數據、測試數據像測井數據一樣，然后以1as格式加入Jason井工區中。測井曲線數據經過環境校正，標準化處理后，使得分析的數據點更加收斂，交匯分析結果更加可靠。
    通過分析，認為對徐深21區塊營一段火山巖儲層判別最為敏感的參數主要是密度和波阻抗。營一段火山巖具有相對低阻抗、低密度特征，有利儲層密度小于2.53g/cm3，波阻抗值小于14700m·g/(s·cm3)，由于所含流體性質不同，儲層的測井響應特征也會有所不同。通常密度越小，對應儲層物性越好，如果是氣層，電阻率值響應為高阻響應，如果是水層，則為低阻響應，如果是干層，密度和電阻率值均為高值響應[6～8]。這個認識與徐深氣田已開發區塊研究結果一致。
2 密度反演方法優選
    巖心統計分析認為孔隙度與密度有很好的對應關系，為了滿足開發地質建模的需要，針對火山巖儲層開展密度反演方法試驗是很有必要的。在該區試驗了以下幾種密度反演方法：波阻抗分離密度反演，擬聲波重構密度反演，高斯配置協模擬密度反演。
2.1 波阻抗分離密度反演
波阻抗等于密度和速度的乘積，而速度與密度存在一定的關系(如Gardner公式)[9]，因此可以通過擬合密度與速度的關系，將這種關系代入波阻抗體中，分離出密度來。但不能簡單地套用Gardner公式，因為Gardner公式是國外地球物理學工作者通過對美國墨西哥灣地區淺層海相地層中巖心樣品分析得到，它更適合于沉積巖，對于徐深氣田徐深21區塊深層火山巖，應該根據實際情況擬合適用于該區的公式模型。通過該區塊營一段火山巖地層的測井資料，得到如下公式模型(圖1)：ρ=494v0.1903，相關系數為0.531。然后，通過Jason軟件Function模塊編寫函數，將約束稀疏脈沖波阻抗體轉換成密度體。
 
    這種方法得到的密度信息，只是波阻抗信息的簡單復制，在波阻抗與密度兩者相關性較好時，這種方法是可行，但是從實際連井密度反演剖面看，這種方法與井上還是存在一定的誤差，產生這種誤差的原因是兩者相關性不高。
2.2 擬聲波重構密度反演
    將密度曲線的高頻信息加入到速度曲線的低頻背景中去，得到具有密度信息的偽速度曲線，然后將其與密度曲線乘積，得到擬波阻抗曲線，其流程見圖2。原始波阻抗與密度的相關系數為0.63，重構后波阻抗與密度的相關系數為0.78，重構后波阻抗與原始波阻抗的相關系數為0.81。可見重構后，密度與擬聲波曲線得到的波阻抗相關性得到了提高。重構后的聲波曲線完成的合成記錄與原始合成記錄一致，質量更好。
 
    這種方法反演出的密度體與分離法反演的密度體相比，兩者有一定區別，擬聲波重構與井上的吻合程度高于前面的分離法，同時對火山巖儲層特征的刻畫能力更好。根據地質認識，本區火山巖儲層主要集中于營一段Ⅰ氣層組上段，特別是火山口附近，火山錐兩側，與反演剖面基本吻合。
2.3 高斯配置協模擬密度反演
    高斯配置協模擬實質是將地質統計學理論融入隨機反演中，隨機反演在一定地質模式指導下進行，從而保證反演結果具有一定的地質意義。其具體工作流程(圖3)如下：利用測井密度曲線與波阻抗反演結果的相關性，把約束稀疏脈沖波阻抗反演結果作為隨機模擬先驗信息，使其成為橫向外推的約束條件，把密度曲線作為第一類數據，波阻抗結果作為第二類數據，通過對常規波阻抗結果和密度曲線的直方圖、變差函數分析，用地質統計學原理反演出第一類數據，進而得到密度的模擬結果。
 
    該方法其實質是在波阻抗體上的再次約束處理，不同于傳統的參數置換，高斯配置協模擬密度反演通過對井點處的密度信息進行直方圖分析，變差函數擬合，得到一個密度空間變化的分布模式，同時加入先前的波阻抗信息對密度模擬進行橫向約束控制，使得密度反演既能很好地保持波阻抗的橫向趨勢，又能保持井上原有的空間特征。最終反演結果為多個等概率密度體，通過對井分析和加權處理，便可以得到最終符合地質要求的密度體。其質量控制主要是通過對多個等概率密度體進行標準偏差計算，看模擬結果是否具有穩定性。當模擬結果穩定、多次模擬結果的偏差小(標準偏差普遍小于20kg/m3)說明多次模擬結果具有一致性，結果較為可靠。從最終反演效果看，這種密度反演具有與井吻合好的特點，同時縱向分辨率高，橫向也能表述火山巖非均質性的特點。
通過反演連井剖面對幾種密度反演方法比較后認為：擬聲波重構與井吻合程度好，其反演結果主要受重構模型影響，波阻抗分離法忠實于地震，但與鉆井吻合程度差，高斯配置協模擬法密度反演分辨率高，表達橫向非均質性強，但結果評估較難計算耗時長。綜合各種密度反演方法的優點，按照保留火山巖特征，同時兼顧與井上的吻合程度，將擬聲波反演結果與高斯配置協模擬結果進行信息融合，得到最終的密度反演方案，其過程如圖4所示，即擬聲波重構的結果作為密度初始模型，進行橫向趨勢控制，高斯配置協模擬結果作為縱向橫向局部調節，用以提高縱向分辨率和橫向非均質性，最終得到比較適合本區地質分析需要的密度參數體。通過密度反演連井剖面分析，認為這套方案反演的結果與實鉆探井吻合程度高，能夠反映儲層物性變化。
    與井對比分析看：鉆井儲層厚度與預測厚度也比較吻合(圖5)。
 
3 火山巖儲層預測
3.1 儲層定量預測
    根據密度信息，波阻抗信息，進行綜合評價。分析認為本區儲層具有低阻抗、低密度、高GR“兩低一高”特點。因此通過密度體與波阻抗體中的相對低阻抗、低密度部分門檻值處理，得到儲層發育信息，結合二者，互相約束，求取儲層交積體，便可以得到儲層發育信息。通過速度轉換和單井儲層約束，便可以實現儲層厚度平面預測。分析認為：營一段火山巖有利儲層密度為2.31～2.53g/cm3，聲阻抗值小于9900m·g/(s·cm3)，大于該值為致密層，小于該值為沉積巖中的泥巖。
    從儲層定量分析后完成的營一段工氣層組上段儲層平面發育情況看：儲層厚度分布特征與火山錐的分布有密切的關系，火山錐發育的區域儲層厚度相對較厚；儲層厚度也受地層厚度的影響，在徐深21開發區地層厚度相對較薄，盡管位于火山錐上儲層厚度仍然較薄，在工區西北部，盡管火山錐不發育，但地層厚度達325m，儲層厚度為100～200m。同時，儲層厚度還受地層剝蝕的影響，長期處于低洼部位的北部地層厚，相應儲層也較厚，但儲層占地層的比例仍然較低[10～12]。
3.2 儲層分類預測
參照SY/T 5830—93《火山巖儲集層描述方法》中的火山巖油藏儲層分類標準，建立了《火山巖氣藏儲層分類評價標準》(表1)。
表1 營一段火山巖儲層氣藏分類評價標準表
儲層分類
孔隙度(%)
滲透率(10-3μm2)
平均孔喉半徑(μm)
巖石密度(g/cm3)
采氣指數[m3/(MPa2·d)]
試氣產能
Ⅰ
＞10
＞5
＞0.5
2.31～2.40
0.040(壓前)
自然產能：高產
Ⅱ
5～10
1～5
0.25～0.50
2.40～2.48
0.040(壓后)
壓后產能：高產
Ⅲ
Ⅲ1
3.2～5
0.1～1
0.1～0.25
2.48～2.53
＜0.040(壓后)
壓后產量：工業產能
Ⅲ2
＜0.1
＜0.1
壓后低產
    儲層分類預測主要是利用密度反演數據體、巖性綜合柱狀圖、密度曲線等資料完成。首先利用巖性綜合柱狀圖、密度曲線資料，按分類評價標準對各井、各層段的儲層進行儲層類別的劃分，得到井點的儲層分類厚度。同時利用密度反演資料，按儲層分類評價標準提取分類儲層厚度。然后統計各井點分類儲層厚度與提取分類儲層厚度相比，統計誤差，對誤差進行網格。將網格誤差用于校正提取厚度(誤差趨勢面校正)，趨勢面校正后，誤差一般小于10m，最后再利用各井厚度進行井點校正。此時得到的分類儲層厚度與井點一致，同時由于井點的控制與校正，提高了儲層預測的精度。
    營一段Ⅰ氣層組上段是本區的主力產層，從鉆井及密度反演數據提取的數據體看，Ⅰ氣層組上段發育Ⅰ類儲層，主要分布在Ⅰ區西部，目前只有XS28井揭示Ⅰ類儲層，揭示厚度為82.3m。從平面分布看，Ⅱ類儲層分布較Ⅰ類儲層大很多，Ⅲ類儲層分布范圍基本與Ⅰ氣層組上段總厚度范圍和形態相似，Ⅱ、Ⅲ類儲層主要在徐東斷裂上升盤、XS2-XS28井區的中部低凸起儲層較薄或缺失。從厚度分布看，Ⅱ、Ⅲ類儲層主要分布在向斜區，Ⅱ類儲層最厚處位于XS23井區，達110m。Ⅲ類儲層最厚處位于XS22井以北，厚度達170m。
    統計分析認為：徐深21區塊火山巖儲層以Ⅱ類儲層為主，儲層厚度占總有效厚度的45.56%；Ⅲ1類儲層次之，儲層厚度占總有效厚度的24.76%；Ⅲ2占17%，工類儲層局部發育，僅占12.68%。
4 結論
    采用擬聲波重構密度反演和高斯配置協模擬密度反演相結合的密度反演方案，針對火山巖儲層進行定量預測，預測結果與井對比符合率較高，效果較好。分析認為儲層厚度與火山錐的分布有密切的關系，同時，儲層厚度也受地層厚度、地層剝蝕的影響。徐深21區塊火山巖儲層類型以Ⅱ、Ⅲ類儲層為主，Ⅰ類儲層局部發育。由于該區試氣資料較少，火山巖氣藏分類評價標準還需不斷完善。
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(本文作者：丁日新 舒萍 紀學雁 中國石油大慶油田有限責任公司勘探開發研究院)