三维地震数据解释在中牟区块储层中的应用

刘家橘 刘家橙 张筝 张驰 张馨元

（1.河南省地质调查院，河南 郑州 450001；2.河南省城市地质工程技术研究中心，河南 郑州 450001）

1 引言

在三维地震技术的发展中，地震采集数据可对地下储集层的分布、厚度、岩性和物理性质变化进行追踪[1]。本文以中牟区块为实验区域，在已有的地质调查的基础上，利用地质和测井数据进行波阻抗反演，根据实际需要对数据体进行目的层的岩性解释，显示页岩分布的特点，进而对页岩气储层进行预测。

2 基础研究

中牟区块位于南华北地区北部，其区域构造位置是通许隆起尉北凸起与中牟凹陷南部斜坡的交界地带。通过钻孔资料研究发现，中牟区块主要目的层是下二叠统海陆过渡相的太原组和山西组。根据岩心特征划分为井段2802.10 ～2896.24m，地层层位属于山西组上段和下段；井段2913.00 ～2963.00m，地层层位属于太原组上段、中段和下段。对海陆过渡相页岩气层系而言，在页岩气层系厚度、埋深及盖层条件相似的情况下，寻找构造相对稳定的保存条件较好区域，是进行储层预测的前提。中牟区块太原组含气页岩层段的孔隙度分布范围是0.4%～4.5%，平均为2.1%；渗透率分布在1.21×10-6～0.11mD，平均为7.48×10-3mD。山西组含气页岩层段的孔隙度分布范围是0.3%～8.8%，平均为2.3%；渗透率分布在2.3×10-6～0.92mD，平均为0.045mD。根据测井成果，太原组、山西组主要含气层段岩石杨氏模量在20 ～45GPa 之间[2-3]，属矿物复杂、埋藏深、低孔低渗储层，非均质性强。

3 研究技术流程

收集相关的地质、地震、测井等资料，分析井区地质层序，进行测井资料的综合处理和解释，开展优质页岩叠前、叠后研究，通过地震反演的波阻抗与纵横波速度比vp/vs等数据，描述目的层的物性变化趋势，预测储层分布范围。预测页岩储层的研究技术流程如图1 所示。

图1 研究技术流程图

3.1 测井数据校正

对测井资料进行全面分析和质量控制，应用多元线性回归法和神经网络法拟合测井记录，对测井曲线异常部分进行校正，确保所有曲线在井震标定和提取子波前经过可靠的预处理。针对易受井眼扩径、煤层和薄互层影响的测井曲线段，通过数据编辑，数据异常值均得到有效校正，与模型间保持了较好的一致性。

3.2 岩石物理分析

在测井校正基础上，用声学测量做交会图，以泥质含量、砂质含量、碳酸盐岩含量和有效孔隙度为色标进行岩石物理分析。目的层段页岩气储层岩性以页岩、砂质泥岩、泥质粉砂岩为主；有效孔隙度较小，主要介于1%～4%之间，平均1.7%[4]。MY 井各岩性波阻抗分析结果如图2 所示，煤层对应低纵波阻抗，碳酸盐岩对应高纵波阻抗，致密砂岩对应中高纵波阻抗和低纵横波速度比，页岩对应中低纵波阻抗和中高纵横波速度比，故利用地震反演的纵波阻抗和纵横波速度比在一定程度上可区分页岩、致密砂岩和泥灰岩。技术应用

图2 MY井各岩性波阻抗分析图

目的层段的泥质含量-纵波阻抗交会图（如图3左上图所示）以有效孔隙度为色标，泥质含量与纵波阻抗存在明显负相关，相关系数达到-0.82；目的层段的总孔隙度-纵波阻抗交会图（如图3 右上图所示）以总有机碳含量为色标，有效孔隙度与纵波阻抗、纵横波速度比相关性较差，但是总孔隙度与纵波阻抗回归相关性明显，相关系数达到-0.84；上述分析数据与地震反演结果相结合，可以预测目的层段的泥质含量和总孔隙度。

利用纵波阻抗和纵横波速度比两参数回归预测的TOC 含量与测井解释的TOC 含量交会图（如图3 左下图所示），以总含量为色标，两者相关系数达到74%，均方根误差为0.0065；同时，总含气量与TOC含量交会图（如图3 右下图所示），以岩性为色标，红色代表TOC 大于2%、总含气量大于2m3/t 的优质页岩，青蓝色代表非优质页岩，黄色代表致密砂岩，蓝色代表碳酸盐岩。总体来看，高TOC 含量对应高含气量，两者相关系数达到0.78[5]。该回归公式和地震反演结果为后续的综合分析提供数据基础。

结合上文的基础数据分析，在全叠加数据体上对MY 井进行了井震标定，将合成道与地震道区间进行匹配。通过井震标定，首先建立测井曲线的时深标定，同时利用测井曲线的反射系数序列和井旁道，提取出较准确的地震子波。从井震标定与子波分析可以看出，合同道与地质道的相关系数很高，在时间对应关系和波形的相似程度上都表现出了比较好的吻合特征。这表明，无论是从基值来看还是从不同岩性的对应关系来看，所选的测井曲线都是比较可靠的。

3.3 建立低频模型

利用井震标定等数据建立反演的初始模型（即低频模型），将低通滤波后的测井曲线在地震层位控制下进行插值，在井点处与井曲线完全一致，在远离井处保持层状连续光滑。根据对地震数据的频带分析，将低频补偿频率设置为10 赫兹。通过软件编制了叠后反演一维质控图、二维剖面图，显示出反演的波阻抗与井曲线在山西组和太原组都有很好的一致性，显示的山西-太原组地震均方根振幅和平均波阻抗平面图，通过叠后地震振幅图表明，地震东部的振幅能量整体较强。叠后阻抗表明整个山西-太原组阻抗特征比较均一，地层的阻抗特征比较一致，变化不大。

图3 MY井目的层段泥质含量、孔隙度、总气含量交会图

本次研究以全叠加地震体及其估算的子波和声波波阻抗为输入TechLog 数据库软件，进行了叠后反演工作。通过软件编制声波阻抗、vp/vs和密度低频模型的过井剖面图。为了得到储层刻画需要的vp/vs，以角度叠加体及其提取的子波和波阻抗、vp/vs、密度低频模型作为输入（如图4 所示），进行叠前地震AVO 反演。通过叠前同步AVO 反演的纵波阻抗平面图表明，地层的纵波阻抗特征在西部和东部没有明显差异，纵波阻抗比叠后反演纵波阻抗的更加合理。

在反演处理和研究过程中，以叠前同步AVO 反演为主，从叠后到叠前逐步质控等，优化参数，最终得到可靠的反演成果。为叠后反演与叠前反演的波阻抗过井剖面，对比叠前同步AVO 反演和叠后反演的纵波阻抗的剖面（如图5 所示），两者总体趋势相近，表明阻抗在反演所得结果稳定可靠。在叠前同步AVO 反演过程中，要注意对各方面的求解和控制，如对求解值正演合成记录与地震的对比、水平方向的变化、求解值与低频模型的偏离、反射系数计算的设定和优选、强反射系数纵向变化的设定和优选、多道反演求解等。

3.4 岩性预测

根据测井校正、反演结果，再结合孔隙度、TOC和含气量，都与波阻抗和vp/vs进行关联，根据井数据得到的弹性参数与储层参数间的回归方程计算储层参数体，得到孔隙度、TOC 和含气量的剖面平面图。从分析结果来看，各地层的平均孔隙度相差不大，储层段平均孔隙为2.3%；通过输入TechLog 数据库软件计算，利用层位和反演数据体，提取了各层的TOC 平面图，利用地化分析结果对结果进行校正，获得了各岩性段的储层预测参数（如表1 所示），山西组埋深2802 ～2896m，总碳含量为1.5%～2.3%；太原组埋深2897 ～2980m，总碳含量为1.8%～2.7%，预测太原组总碳含量明显高于山西组，太原组下段含量高，且高值区分布范围大；明确太原组上段埋深2913.5m到太原组下段埋深2960m 的范围，为优质页岩气储层，建议作为储层预测及勘探开发重点层段。

图4 反演中 使用的低频模型图

4 钻探验证

根据地震刻画储层预测结果，在中牟区部署了ZDY 井，完钻结果显示在ZDY 井山西组、太原组储层射孔压裂，取得较好的气量进行试气测试分析，对于进一步探明区块油气成藏的潜力具有重要意义。

图5 波阻抗反演 结果剖面图

表1 各岩性储层单元预测表

5 结论

本文利用三维地震解释技术对中牟区块目层段油气储层进行了预测，钻探验证了ZDY 井试气量，在勘探中取得了较好的应用效果。研究表明，通过岩石物理分析和地震反演研究，一定程度上可识别岩性，结合总含气量、TOC 和孔隙度等参数计算，可用于预测储层分布，为页岩岩性识别研究储层预测提供借鉴和参考。