辫状河含气砂岩储层预测*

洪 忠，刘化清，张猛刚

中国石油勘探开发研究院西北分院，甘肃 兰州 730020

辫状河含气砂岩储层预测*

洪 忠，刘化清，张猛刚

中国石油勘探开发研究院西北分院，甘肃 兰州 730020

鄂尔多斯盆地苏西地区盒8段及山1段为辫状河沉积，其含气储层与围岩纵波阻抗相近，利用常规叠后资料不能有效识别含气储层；同时，山1段砂体为中—弱振幅不连续地震反射，其同相轴无法在全区进行合理追踪，难以预测砂体的平面展布特点。针对以上问题，根据辫状河地质沉积特点，建立辫状河地震响应模式。利用含气储层和围岩泊松比差异明显的特点，尝试应用叠前AVO资料来识别含气储层。借鉴地震沉积学理论和方法，提出将AVO属性体岩性化，以便于后续的岩性解释。采用切片方法合理获取山1段砂体地震反射等时面。研究结果表明：正演和生产实践均验证了AVO属性体岩性化这一方法的合理性和实用性。应用该方法对研究区盒8段和山1段含气储层进行了有效的识别，具有等时意义的地震切片属性准确地反映了含气储层空间发育及平面展布特点。

辫状河沉积；叠前地震资料；AVO属性体；岩性化；地震沉积学

洪 忠，刘化清，张猛刚．辫状河含气砂岩储层预测[J]．西南石油大学学报：自然科学版，2014，36（6）：39–46．

HongZhong,LiuHuaqing,ZhangMenggang．Gas-bearingReservoirPredictionofBraidedRiver[J]．JournalofSouthwestPetroleumUniversity：Science &Technology Edition，2014，36（6）：39–46．

引言

基于常规地震资料的储层预测方法，如90°相位化等，适用于国外海相盆地[1-7]。同海相盆地相比，中国陆相盆地具有地层连续性较差、岩性复杂多变、相变快的特点，单一的叠后地震资料远不能满足在中国陆相盆地开展地震沉积学研究的需要，多样化岩性数据体的转换和使用已成为当前中国油气储层预测发展的一个趋势。朱筱敏等[8]应用频谱分解技术，将叠后数据体进行分频转换，对中亚某区块辫状河三角洲砂体进行了有效识别。黄捍东等[9]采用地震相控非线性随机反演方法获取反演数据体，对川东褶皱带生物礁滩进行全区追踪预测。洪忠等[10]针对复杂岩性地区的地球物理响应特点，采用测井参数反演技术，并结合地层切片方法，准确地预测了歧北凹陷滨4油组储层空间演化及平面展布特征。

研究区位于鄂尔多斯盆地苏里格气田西部，目的层为拗陷湖盆辫状河沉积。含气储层与围岩波阻抗差异小，常规叠后地震资料无法预测有效储层。近年来，随着苏里格地区全数字地震勘探技术的攻关和规模化应用，获得了高品质、信息丰富的地震资料，实现了从岩性体刻画到薄储层预测与流体检测的重大突破[11-12]。本文拟将叠前地震资料应用到研究区含气砂岩储层预测中，总结叠前资料使用方法和特点；同时，建立拗陷湖盆辫状河沉积地震相模式，进一步丰富陆相盆地地震沉积学研究成果。

1 研究区概况

苏里格气田西区位于鄂尔多斯盆地内的二级构造单元伊陕斜坡的西北部（图1a），地势相对平坦，整体为一西倾的平缓单斜，主要发育大型陆相致密砂岩岩性气藏。古生界二叠系下石盒子组盒8段和山西组山1段河流相砂岩储集层为主力含气层，地层总厚约200 m，储层非均质性极强。

本次研究三维地震资料覆盖面积约为300 km2，经振幅保真处理，反射波的频率（尤其是低频段）、相位、振幅和有效频宽得以最大程度的保留。目的层段（1 900～2 000 ms）资料主频为25 Hz（图1b），按照λ/8分辨率计算，地震资料分辨率为20 ms（约可识别速度为4 000 m/s的40 m砂层）。

图1 苏里格气田西区构造位置图Fig.1 The location map of Sulige western region

2 辫状河地质及地震响应特征

2.1 地质特征

苏里格气田二叠系下石盒子组盒8段和山西组1段储层属辫状河沉积体系[13]，包括河道亚相和河道间亚相。其中河道亚相包括河底滞留微相、心滩微相和河道充填微相，砂岩中多见槽状、板状、楔状交错层理；河道间亚相包括河间湖泊、泛滥平原微相。河道亚相的心滩和河道充填微相为主力储层，河间湖泊和泛滥平原微相中发育的泥岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩则为储集砂体间的隔层和夹层。

研究区辫状河沉积河道宽且浅，侧向迁移迅速，以垂向加积为主。辫状河沉积体系平面展布范围广、能量强，不同期次、不同级次砂体叠加，河道摆动建造了相当规模的叠置砂体（图2）。单砂体纵向相互叠置，横向相互搭接，砂体大面积复合连片分布，纵向上往往形成“砂包泥”的地层结构。

山1期，研究区水动力弱，沉积展布面积小，砂体相对较薄，地震响应为中—弱振幅反射，分布不连续，在全区难以追踪（图3）。盒8期水动力增强，砂体大面积分布，砂层较厚，反射振幅较强、连续性好，在全区可持续追踪，整体上表现为东高西低的构造格局（图1c，图3）。

图2 拗陷湖盆辫状河沉积模式图Fig.2 Braided-river depositional model of depression Lacustrine basin

图3 研究区W1–W2联井常规地震剖面A–BFig.3 Post-stack seismic section（A–B）crossing W1 and W2

2.2 地震响应特征

（1）由于砂体叠置复合连片分布，砂体发育区砂体地震反射连续，可长距离追踪。

（2）河道响应不明显，在剖面上少见短轴透镜状地震相，平面上没有清晰的河道展布特征。这是由于辫状河道宽而浅，且为陆上沉积，河流频繁改道，河道砂体和心滩砂体反复叠置，河道形态不如重力流水道和三角洲沉积水下分流河道典型。同时，又不具备重力流水道和三角洲沉积水下分流河道被泥质围岩迅速包裹保留的条件。因此，研究区目的层虽说是河流相沉积，但在地震响应上，剖面和平面都没有典型的河道响应特征。

（3）振幅强度反映了砂体的厚度，强反射通常指示厚砂层，中—弱反射为薄砂层。以盒8段砂体为例，砂体叠合厚度大于25 m时，为中强振幅反射，砂层顶底时差较大，相位宽缓；而砂体叠合厚度小于15 m时，为弱反射或空白反射，砂层顶底时差较小。

（4）弱反射或空白反射可作为砂岩间的泥岩相对发育带的指示，通常为河间湖泊及泛滥平原沉积。

（5）本溪组区域性分布的煤层为最稳定的标志层，相带稳定，呈强振幅反射。其同相轴具有等时性，可作为地震沉积学研究方法中的等时参考面（图3）。

3 地震岩石物理分析

根据测井、试气资料，对研究区探井盒8段和山西组1段储层统计表明：储层岩性多为干砂岩、含气砂岩、气砂岩。仅有两口井目的层段含水，且这两口井位于地震三维工区边缘。因此，将研究区岩性划分为含气砂岩、干砂岩、泥质岩3大类。

由于工区探井并无横波测井资料，亦利用Biot-Gassmann方程，根据测井上目的层含气饱和度解释数据来估算横波速度（图4）。具体为根据含气饱和度，计算储层饱含水时的密度和纵波速度，进而计算饱含水时的横波速度，最后经流体置换储层真实含气饱和度下的横波速度。其间也涉及到储层各种状态下体积模量和剪切模量的计算。泊松比是对区分岩性，特别是含气岩体比较敏感的一个弹性参量，其计算公式为：σ=(γ−2)/(2γ−2)，其中：γ=vP/vS。从图4中可以看到，研究区某产气井盒8和山1含气储层段的泊松比值均较低，与围岩差别较大。

图4 研究区某井流体置换横波预测图Fig.4 The prediction map of fluid substitution to S-wave velocity of a well within the study area

本次研究选取的7口均匀分布于工区的探井，进行泥质含量（自然伽马）和纵波阻抗、泊松比的交会分析。交会结果表明：含气砂岩由于孔隙度较泥质岩类高，其纵波阻抗分布范围和泥质岩存在部分重叠（图5a）。同时，研究区不同含气饱和度的储层的泊松比主体分布范围为0.13～0.20，泊松比和伽马曲线的交会能将含气层同其他岩性区分（图5b）。因此，常规地震叠加资料不能区分研究区含气砂岩、致密砂岩、泥质岩3大类岩性，需应用包含横波信息的叠前资料进行储层预测研究，方能识别含气储层。

图5 盒8段、山1段交会图Fig.5 Cross-plotting map of He 8 and Shan 1 member

4 叠前AVO属性数据体处理

研究区为高覆盖次数的宽方位全数字三维地震数据，偏移距范围为220 m至3 992 m，目的层盒8段和山1段入射角均达到30°，为在该区开展地震资料叠前AVO资料处理和属性提取奠定了基础。

4.1 AVO正演模型响应特征

对研究区多口产气井有效储层进行AVO正演研究表明，盒8层段含气砂岩主要表现为第III类AVO异常响应（图6）。但也存在一定的差别，以W3井和W4井为例。W3井的盒8段AVO响应是由弱变强；W4井盒8段则由强变为更强，其含气段日产气量高于W3井相应产量。因此，研究区含气砂岩的强AVO响应即代表好的储层。同时，含气砂岩AVO响应和围岩差别大，可通过使用AVO属性来进行含气储层预测。

图6 W3，W4井盒8段含气储层AVO正演模拟Fig.6 AVO forward simulation of gas-bearing reservoir of He 8 member，W3 and W4

4.2 AVO属性体岩性化转换

AVO分析可获得AVO截距A、斜率B及其衍生属性，包括横波阻抗反射系数（aA−bB）及比例化的泊松比变化属性（aA+bB）等。横波速度的大小不受流体影响，同岩性的相关性大，反射界面的泊松比差异是造成AVO响应的主要因素。本次研究拟采用横波反射系数来预测砂体的平面展布，然后利用泊松比变化属性来进行含气储层预测，进而以此为依据，划分出含气储层的分布范围。

AVO属性体是基于原始道集资料的转换，两者的相位是一致的。本次研究的地震资料采用SEG标准极性，子波相位为180°。所提取的截距属性体、泊松比变化属性体及横波阻抗反射系数属性体，其样点值均代表反射界面，不具有常规地震反演结果的岩性意义。为使AVO反演属性体便于后续的切片解释研究，本次研究借鉴曾洪流[14-15]提出的地震数据90°相位化的思路，将AVO属性体90°相位化，使之具有岩性意义。

设计一套含气砂岩及泥岩互层（表1），砂层厚10 m，其砂泥距离足够大，以忽略薄层调谐效应。针对上部含气砂岩层段顶部进行AVO正演模拟，结果表明，其角度道集振幅随角度增大而增大，为典型的第III类AVO响应。在角度道集上分别提取截距A、横波反射系数及泊松比AVO属性，并将其90°相位化（图7）。从图中可以看到，原始道集的波峰和波谷极值对应地质模型的岩性界面。在岩性化转换后，含气层段的法向纵波反射系数，横波反射系数及泊松比属性正负振幅均与岩性曲线相对应。同时，正演模拟结果表明第III类AVO含气砂岩的泊松比变化属性值为负值，可以此为模板解释研究区基于AVO岩性化数据体的切片。

表1 含气砂岩及泥岩互层速度参数表Tab.1 Velocity parameters of gas-bearing sandstone and mudstone

5 含气储层识别

5.1 地层切片处理和解释

研究区本溪组煤层为区域性发育的标志层，呈平行强振幅连续反射，具等时性。盒8段砂体在研究区内地震反射为亚平行中强振幅连续反射，地层起伏较小，且基本上平行于本溪组煤层等时面。因此，在小范围内可认为盒8段同相轴也具有等时性。以盒8段反射同相轴和本溪煤层反射同相轴为顶底地质等时面，在等时格架内生成等比例切片。根据切片所反映的岩性信息来研究山1段的沉积演化过程，从而解决了山1段砂体因难以连续追踪，而无法形成合理的地震层位难题。同时，由于盒8段砂体反射可连续追踪，因此可将该反射直接作为“切片”来反映盒8段的沉积空间展布，只需要根据因相位转换所造成的时间差稍作调整即可。

图7 AVO属性体岩性化转换正演模拟Fig.7 Forward simulation of lithologic converting of AVO attribute volume

选取盒8段和山1段由不同AVO属性岩性化数据体所生成的典型地层切片分析如下（图8）。

由图8可以看到，盒8段和山1段储层均呈南北向展布，印证了苏里格地区盒8段和山1段发育南北向双物源、砂体南北向分布的宏观沉积规律。山1段纵波阻抗切片反映出研究区中部为蓝色低值区（图8a），而与其对应横波阻抗切片为高值区（图8b），表明研究区中部山1段集中发育有利储层。这是因为砂岩含气后纵波阻抗降低，而横波阻抗不受流体充填影响。横波阻抗相对较高，而纵波阻抗低意味着天然气发育。泊松比是含气检测的最敏感参数，对应切片表明，研究区中部为橘黄色负异常，进一步印证了研究区山1段有利储层集中在中部发育的特点。

图9显示了前述盒8段和山1段切片在泊松比系数岩性化剖面上的位置，该剖面过W5井，显示W5井盒8段储层不发育，而山1段储层发育。试气资料表明，W5井盒8段为低产层，而山1段日产气5.1×104m3，验证了AVO属性岩性化数据体切片的有效性。

图8 盒8段、山1段典型AVO属性岩性化数据体地层切片Fig.8 Stratal slices of He 8 and Shan 1

图9 过W5井泊松比反射系数岩性化剖面Fig.9 Poisson ratio reflection coefficient lithologic section crossing W5

5.2 有利储层综合评价

根据应用切片方法在AVO属性岩性化数据体上获取的盒8段和山1段有利储层平面展布信息，结合研究区已钻井的生产资料，进一步预测研究区有利储层分布位置。图10展示了经综合解释的盒8段和山1段有利储层分布图，并划分为I类、II类、III类有利区。

钻探实践表明：针对盒8段储层部署水平井33口，完钻16口，有效储层钻遇率平均达76.42%，印证了本文方法的正确性和预测结果的可靠性。

图10 研究区盒8段、山1段有利储层综合评价图Fig.10 Comprehensive evaluation map of favorable reservoir in He 8 and Shan 1

6 结 论

（1）辫状河河道地震响应特征在剖面和平面上均不明显，总的来说，叠置连片的砂体地震反射连续，可长距离追踪。

（2）在常规地震资料无法识别有利储层的地区，首次尝试将叠前AVO属性体运用于地震沉积学研究中，识别出有利含气储层，实践证明应用效果显著。

（3）根据叠前AVO属性体特点，采用地震道90°相位化方法将其进行岩性化转换，使转换后的AVO属性岩性化数据体具有岩性意义，可直接进行岩性解释。

（4）针对研究区山1段砂体反射不连续的特点，运用地震沉积学切片的方法，获得了合理的山1段砂体反射等时界面。

[1]Zeng H L，Hentz T F，Wood L J.Stratal slicing of miocene-pliocene sediments in vermilion Block 50-Tiger Shoal Area，Offshore Louisiana[J].The Leading Edge，2001，20（4）：408–418.

[2]Kolla V，Bourges P，Urruty J M，et al.Evolution of deep-water Tertiary sinuous channels offshore Angola（west Africa）and implications for reservoir architecture[J].AAPG Bulletin，2001，85：1373–1405.

[3]Posamentier H W.Ancient shelf ridges，a potentially significant component of the transgressive systems tract：Case study from offshore northwest Java[J].AAPG Bul-letin，2002，86（1）：75–106.

[4]Posamentier H W，Kolla V，Seismic geomorphology and stratigraphy of depositional elements in deep-water settings[J].Journal of Sedimentary Research，2003，73（3）：367–388.

[5]ZengH L，HentzT F.High-frequencysequence stratigraphy from seismic sedimentology：Applied to Miocene，Vermilion Block 50，Tiger Shoal area，offshore Louisiana[J].AAPG Bulletin，2004，88（2）：153–174.

[6]Zeng H L，Loucks R L，Brown L F.Mapping sedimentdispersal patterns and associated systems tracts in fourthand fifth-order sequences using seismic sedimentology：Example from Corpus Christi Bay，Texas[J].AAPG Bulletin，2007，91（7）：981–1003.

[7]Zeng H L.Seismic imaging for seismic geomorphology beyond the seabed：Potentials and challenges[M]//Davies R J，Posamentier H W，Wood L J，et al.Seismic Geomorphology：Applications to hydrocarbon exploration and production.London：The Geological Society of London，2007，277：15–28.

[8]朱筱敏，刘长利，张义娜，等.地震沉积学在陆相湖盆三角洲砂体预测中的应用[J].沉积学报，2009，27（5）：915–920. Zhu Xiaomin，Liu Changli，Zhang Yina，et al.Seismic sedimentology of lacustrine deltaic depositional systems[J].Acta Sedimentologica Sinica，2009，27（5）：915–920.

[9]黄捍东，曹学虎，罗群，等.地震沉积学在生物礁滩预测中的应用-以川东褶皱带建南—龙驹坝地区为例[J].石油学报，2011，32（4）：629–636. HuangHandong，CaoXuehu，LuoQun，etal.An application of seismic sedimentology in predicting organic reefs and banks：A case study on the Jiannan-Longjuba region of the eastern Sichuan fold belt[J].Acta Petrolei Sinica，2011，32（4）：629–636.

[10]洪忠，刘化清，苏明军，等.地震沉积学在复杂岩性地区的应用[J].岩性油气藏，2012，24（4）：40–44. Hong Zhong，Liu Huaqing，Su Mingjun，et al.Application of seismic sedimentology in the area with complex lithologies：A case study from the second member of Shahejie Formation in Qibei sag[J].Lithologic Reservoir，2012，24（4）：40–44.

[11]杨华，付金华，刘新社，等.苏里格大型致密砂岩气藏形成条件及勘探技术[J].石油学报，2012，33（增刊）：27–35. Yang Hua，Fu Jinhua，Liu Xinshe，et al.Formation conditions and exploration technology of large-scale tight sandstone gas reservoir in Sulige[J].Acta Petrolei Sinica， 2012，33（S1）：27–35.

[12]代金友，李建霞，王宝刚，等.苏里格气田西区气水分布规律及形成机理[J].石油勘探与开发，2012，39（5）：524–529. Dai Jinyou，Li Jianxia，Wang Baogang，et al.Distribution regularity and formation mechanism of gas and water in the western area of Sulige gas field，NW China[J]. Petroleum Exploration and Development，2012，39（5）：524–529.

[13]何顺利，兰朝利，门成全.苏里格气田储层的新型辫状河沉积模式[J].石油学报，2005，26（6）：25–29. He Shunli，Lan Chaoli，Men Chengquan.New braided river model in Sulige Gas Field of Ordos Basin[J].Acta Petrolei Sinica，2005，26（6）：25–29.

[14]Zeng H L，Backus M M.Interpretive advantages of 90°-phase wavelets：Part 1―modeling[J].Geophysics，2005，70（3）：C7–C15.

[15]Zeng H L，Backus M M.Interpretive advantages of 90°-phase wavelets：Part 2― seismic applications[J].Geophysics，2005，70（3）：C17–C24.

编辑：杜增利

编辑部网址：http：//zk.swpuxb.com

Gas-bearing Reservoir Prediction of Braided River

Hong Zhong,Liu Huaqing,Zhang Menggang
Northwest Research Institute of Exploration and Development，PetroChina，Lanzhou，Gansu 730020，China

The He 8 and Shan 1 members belonging to braided-river deposition are pay zones of Sulige western region，Ordos basin.The ranges of P-wave impedance of gas-bearing reservoir and surrounding rocks of these two members are overlapping.The gas reservoir could not be feasibly recognized by conventional post-stack seismic data.Also，due to the discontinuous mid-weak amplitude of seismic reflection，the seismic event of Shan1 member can′t be picked in the whole work area，leading to difficulty in obtaining the plane view of its sandstone distribution.Attempting to solve the problems above，we established the seismic response characterization of braided-river according to its sedimentary model.As the difference of Poisson ratio of gas-bearing reservoir and surrounding rocks are distinct，the AVO seismic data were utilized to identify gas-bearing reservoir.The conception of lithological converting has been proposed with reference to the theory of seismicsedimentology.TheAVOattributevolumewasconvertedtolithologicalvolume，whichprovidesconvenienceforthesubsequent interpretationwork.TheisochronoussurfaceofShan1memberseismicreflectioncanbeobtainedwiththeaidofslicingmethod. The result shows that the feasibility of lithological converting of AVO attribute volume has been demonstrated by forward modeling and practical application.This series of method is capable of recognizing gas-bearing reservoir of He 8 and Shan 1 members，and the evolutional history and plane distribution character of the gas-bearing reservoir are clearly delineated by the slices with isochronous significance.

braided-river deposition；pre-stack seismic data；AVO attribute volume；lithological converting；seismic sedimentology

http：//www.cnki.net/kcms/doi/10.11885/j.issn.1674-5086.2013.07.18.02.html

洪忠，1985年生，男，汉族，湖北荆州人，工程师，主要从事地震解释及储层预测研究工作。E-mail：hongzhong_go@petroChina.com.cn

刘化清，1969年生，男，汉族，甘肃武威人，高级工程师，博士，主要从事沉积学及石油地质综合研究工作。E-mail：liu_hq@petroChina.com.cn

张猛刚，1975年生，男，汉族，陕西户县人，工程师，主要从事地震解释、储层预测和石油地质综合研究工作。E-mail：zhang_mg@petroChina.com.cn

10.11885/j.issn.1674-5086.2013.07.18.02

1674-5086（2014）06-0039-08

TE132

A

2013–07–18 < class="emphasis_bold"> 网络出版时间：

时间：2014–11–18

国家重大科技专项（2011ZX05044）。