英台断陷营城组火山火山岩储层特征及成因分析

英台断陷营城组火山火山岩储层特征及成因分析

0英台断陷火山火山岩的边界与内幕松辽盆地南部英台断裂储城群天然气储量超过1000亿3m，探明储量约600亿3m，具有很大的勘探和开发潜力。营城组广泛发育火山岩地层,其中营二段为火山碎屑岩与泥岩互层,营一段为火山熔岩。火山熔岩具有纵向厚度大、横向分布面积广及储集性能优良等特点,一旦钻探获得成功,将因其单井产量高、储量规模大而成为重要的勘探领域。由于火山熔岩岩性复杂,纵横向非均质性强,地震反射特征多样,因此对其边界的确定及火山机构的划分变得十分困难。钻井揭示英台断陷发育从基性到酸性的各种火山熔岩,其岩性共有11种,但主要为酸性流纹岩。该储层岩性、岩相既有纵向上的变化,也有横向上的变化。地震反射特征具有区域性,相邻地区比较相似,如断陷北部区域为杂乱反射,南部区域的成层性相对较好。火山熔岩顶面埋深为3500~4500m,其中北部区域较深,南部区域相对较浅。另外,地层埋藏深、地震资料品质低、道集入射角偏小及储层波阻抗叠置等原因,也给储层预测增加了难度。笔者利用地震反射特征分析、反演剖面识别、振幅包络及水平切片等多种方法,以英台断陷营城组火山熔岩为例,对其边界及内幕进行了识别,并明确了其空间展布。在此基础上,根据测井响应和气藏特征,采用了基于曲线重构的叠前同时反演技术,提高了火山熔岩储层的反演精度及预测的可靠性,为井位部署提供了依据,也为此类复杂储层的识别及预测提供了新的思路和方法。1火山熔岩的地震响应和边界规划1.1地震剖面界面钻井及地震反射揭示断陷南部营一段火山熔岩为多类型、多火山口次第喷发叠置而成的大型火山体[图1(a)]。不同期次的火山活动之间存在火山机构产状的角度相交,地震剖面上表现为强反射轴的不整合界面以及反射比较杂乱的火山机构内幕。北部营一段火山熔岩在地震剖面上整体表现为反射杂乱且无明显火山机构界面,可能为一期次的大规模喷发,其上部沉积了厚层的火山碎屑岩与泥岩互层[图1(b)],这2种火山岩的接触界面比较模糊,仅通过地震剖面难以识别、追踪。由于天然气成藏受熔岩顶面构造、储层物性和烃源岩等多重因素的控制,所以对顶界面的确立显得尤为重要。1.2火山火山岩地震剖面位置及特征断陷北部营一段地层顶面和上部营二段地层的接触面为区域不整合面。由于营二段早期湖盆发育,沉积了多套厚层泥岩,地震反射能量较弱,加之构造运动造成的地层破碎,使得地层同相轴连续性较差,这与营一段杂乱反射的地震响应特征相类似。由于深层地震波传播速度快、频率低且单位旅行时所代表的地层厚度大,因而较小的解释误差就可能带来几十米甚至上百米的深度误差,这将给工程及后续储层反演带来困难。火山熔岩在地震剖面上大多表现为丘状的外形特征,内部为强振幅和低频的杂乱反射结构,一般情况下与围岩存在清晰的反射界面。英台断陷南部熔岩为多期喷发叠置,成层性相对较好,与上部地层及内幕期次之间有较清晰的界面,很容易进行识别和刻画。针对北部地区营一段火山熔岩,综合利用地震反射特征、频率异常、振幅异常和能量异常等信息对其进行刻画。在纵向上采用地震剖面、包络剖面和反演剖面来确定其顶界面,在横向上采用水平切片来确定其分布范围,然后综合利用各种技术手段并结合反演剖面进行修正(图2),最大限度地减小误差,最终得到相对准确的火山熔岩顶界面。在地震剖面上,火山熔岩反射表现为低频、强振幅和连续性较差的特征,与围岩存在比较明显的差别,因此可以利用地震反射特征来识别其分界面[图2(a)];在波阻抗反演剖面上,因火山熔岩相对致密,具有较高的密度和速度,故其纵波阻抗值远高于围岩火山碎屑岩和沉积岩[图2(b)];在振幅包络剖面上,由于火山熔岩和围岩的振幅存在差异,使火山熔岩体形成了明显的振幅包络面[图2(c)];在水平切片上,由于火山熔岩与围岩内部在地震反射连续性方面存在差异,因此可明显识别出火山熔岩的分布边界[图2(d)]。2地层岩性及储层钻井及岩心分析表明,英台断陷发育多种类型的火山熔岩,有流纹岩、英安岩、安山岩和玄武岩等,总体上以酸性流纹岩为主,占总地层厚度的64%①。除玄武岩外,在其余各种岩性中均获得过工业气流。不同岩性的测井响应特征差异较小,因此难以直接利用测井参数反演的方法来寻找储层。目前完钻探井揭示火山熔岩含气储层厚度较大,大多超过40m,厚层间的致密夹层较薄。营一段地震资料主频为25Hz,频带为8~60Hz,分辨率基本满足储层预测的需要。2.1含气储层密度井内定量约束井-震联合的地震反演方法是基于储层的测井敏感性分析结果。测井曲线能否正确区分有效储层与非储层,地震反演结果能否反映储层的发育情况,都依赖于测井敏感性参数分析结果。岩心分析表明,火山熔岩地层的孔隙度与密度呈线性关系,计算公式为φ=-49.869×ρ+131.78(φ为有效孔隙度,%;ρ为目的层密度,g/cm3)。英台断陷营一段地层密度为2.35~2.75g/cm3,含气或含水时的地层密度小于2.54g/cm3,对应孔隙度大于4.6%。由于低密度的高孔隙地层也存在不含气或者只含水的情况,因此单纯利用密度测井不能准确进行气层识别。分析由测井曲线计算得到的纵波时差、横波时差及全井段vP/vS曲线,发现含气储层的vP/vS均为低值。测井曲线交会分析结果表明,英台断陷营一段对含气储层判别最为敏感的参数为密度和vP/vS,火山熔岩含气储层密度小于2.54g/cm3,vP/vS小于1.82,其中密度反映储层物性,vP/vS反映储层含烃情况(图3)。2.2密度数据体叠前反演由于地震资料分辨率满足储层预测的需要,因此可以采用完全基于地震资料的确定性反演方法。同时,因为密度和vP/vS均为储层敏感性参数,所以针对各种反演方法的特点和现有条件,可应用叠前同时反演来求取vP/vS数据体。受Zoepprite方程算法的限制,小角度时求解的密度会不稳定。研究区目的层叠前道集最大入射角为24°,要获得稳定的密度数据体,就要求密度和纵波阻抗有较好的相关性。为保证各叠加数据体的覆盖次数,通常采用3~5个部分叠加方案,且单个部分叠加体的入射角为4.8°~8.0°,但这样叠前反演得到的就不是稳定的密度数据体。针对此情况,可采用波阻抗重构技术代替密度进行反演以获得稳定的波阻抗体,从而实现火山熔岩有效储层的预测。2.3替代曲线的计算受实际数据及反演算法等的限制,采用叠前及叠后确定性反演方法均不能直接得到稳定的密度项,且波阻抗与密度的相关性较差,不能通过简单公式进行转换。因此,可采用波阻抗重构技术来获得密度替代曲线,方法为:①将密度曲线的高频信息加入到声波曲线的低频背景中,得到声波量纲的伪速度曲线;②将伪速度曲线与原始密度曲线相乘得到拟波阻抗曲线;③将拟波阻抗数据加入叠前同时反演中,通过计算得到拟波阻抗数据体,并用其代替密度来解释反演结果。从图4可以看出,井3的原始密度曲线与营一段火山熔岩解释气层的对应关系较好,原始声波和原始波阻抗曲线的部分井段与测井解释气层的对应关系差,重构后的拟波阻抗曲线与气层对应关系很好,说明其有利于火山熔岩储层反演的继续进行。拟波阻抗曲线对火山熔岩有利储层物性判别的门槛值上限为12250g/cm3·m/s。2.4料、地质信息及测井数据基于多个部分角度叠加数据体和多测井信息约束的叠前同时反演方法,综合利用了叠前和叠后地震资料、地质信息及测井数据。将叠前AVO属性信息整合到反演流程中,应用迭代算法,同时反演出与岩性和含油气性相关的纵波阻抗、横波阻抗及密度等多种弹性参数,进而综合判别储层物性和含油气性,该方法解决了叠后波阻抗等单参数反演中存在的叠置问题,增强了反演结果的稳定性和可靠性。2.4.1对叠前道集的预处理原始偏移道集一般不能直接进行部分叠加处理。首先,部分叠加处理降低了每个部分叠加道集的覆盖次数,并且直接靠叠加进行噪声压制的方法对地震剖面的质量影响也很大;其次,如果偏移处理过程中存在残余动校正量,那么部分叠加处理可能会破坏AVO的真实响应,直接影响后续的叠前同时反演结果。对叠前道集的预处理主要包括残余动校正、随机噪声压制,并分别基于它们的数据体进行全叠加和部分叠加参数测试,这些措施可为叠前反演提供合理的道集部分叠加方案。对于部分叠加而言,增加叠加体的数量可以较好地提高叠前同时反演算法的稳定性,但同时也会减少单个叠加体的覆盖次数,从而降低叠加体的信噪比并影响叠前反演的质量。因此,对于不同品质的地震数据,合理地选择部分叠加体的个数和叠加参数十分必要。根据实际情况,在英台断陷地层深部,为保证反演的稳定性,笔者设计了基于偏移距的5个部分叠加方案(图5),其单个叠加体的覆盖次数最大可达9次。在后续的反演测试中,最终选择了5个部分叠加数据体用于叠前同时反演。2.4.2有效储层的联合解释叠前同时反演可获得多个弹性参数组合体。根据测井敏感性参数分析结果,采用Jason软件可进行纵波阻抗、横波阻抗和vP/vS输出组合,并最终选用纵波阻抗和vP/vS进行双参数联合解释,进而预测有利含气储层的分布。利用Jason软件BodyCheck模块对反演结果进行了双参数联合解释。根据营一段火山熔岩有效储层的纵波阻抗门槛值小于12250g/cm3·m/s及vP/vS门槛值小于1.82,提取了有效储层。如图6所示,黄色为提取的有效储层,井6为已完钻探井,储层预测厚度为98m,钻井厚度为121m,纵向累计厚度吻合率为76.5%;井7为根据反演结果部署的新井,预测厚度为155m,钻井厚度为110m,纵向累计厚度吻合率为70.1%,且该井在营一段火山熔岩中试气获得了工业气流。由工区内已完钻的10口井所钻遇储层的预测厚度与解释厚度吻合率分析(表1)可看出,二者吻合情况较好,平均吻合率达到75%,进一步证实了反演结果的可靠性。3采动层预测方法确定(1)地震反射特征是识