张卫卫 颜承志 庞雄 申俊 何敏 薛怀艳 韩晋阳

(中海石油(中国)有限公司深圳分公司)

珠江口盆地白云深水区储层AVO异常特征分析*

张卫卫 颜承志 庞雄 申俊 何敏 薛怀艳 韩晋阳

(中海石油(中国)有限公司深圳分公司)

珠江口盆地白云深水区储层含气、含水时AVO异常没有规律，并且AVO正演时部分储层出现第IV类AVO异常，无法用AVO异常类型来区分气层和水层。对白云深水区储层AVO异常特征进行了分析，认为当气层横波速度小于上覆高速盖层横波速度时，气层AVO异常是气层顶界面第III类AVO异常与高速盖层底界面第IV类AVO异常两者平衡的结果，即由于储盖组合的不同及调谐厚度的影响，气层顶界面可能为第III类或第IV类AVO异常，而水层也可能表现为较弱的第III类AVO异常，因此不能简单地以AVO类型来识别气层和水层，须对各种储盖组合进行模型正演分析，以提高储层含气性预测精度。

白云深水区储层AVO异常上覆高速层调谐厚度

珠江口盆地白云深水区经过20多年的油气勘探取得了非常辉煌的成就，已经成为南海东部海域主要的天然气生产区［1-3］。探井资料表明，本区珠江组下段主要含气砂岩层SQ21.0之上均为巨厚泥岩沉积［3］。由于含气砂岩的波阻抗远低于泥岩，气层表现为“亮点”的地震振幅异常和明显的第III类AVO异常，而水层往往没有AVO异常，因此以往的研究认为本区第III类AVO异常和含气相对应，但部分探井却出现了与常规认识相矛盾的结果。

白云凹陷北坡番禺天然气区A圈闭的主要目的层段SQ21.0沉积体是一个位于21.0 Ma层序界面之上的构造-岩性复合圈闭，该圈闭上4口井的地震振幅和AVO异常明显。然而，A1、A3、A5井钻遇工业气流，而A4井却钻遇水层;并且A1、A5井AVO正演为第IV类AVO异常，A3井(含气)、A4井(含水)AVO正演为第III类AVO异常，这样在同一个圈闭内部储层含气和含水时的AVO异常没有规律，无法用AVO异常类型来区分气层和水层(图1)。针对该区AVO异常烃类检测中出现的新情况、新问题，本文从地质、地球物理两方面进行了分析。

图1 番禺天然气区A圈闭4口井的地震剖面及井旁CRP道集图

1 白云深水区含水砂岩AVO异常特征分析

首先分析A4井钻遇的Sand1水层为第III类AVO异常的原因。通常认为第III类AVO异常与地层埋深较浅的疏松砂岩储层含气有关［4］，而A4井钻遇的Sand1水层顶界面表现为第III类AVO异常，并且在地震剖面上与A1、A3、A5井钻遇的气层一样都表现为明显的“亮点”特征，这与常规认识不符。

AVO异常是由岩层泊松比的差异造成的，含气砂岩的泊松比小于泥岩，所以气砂顶面表现为AVO异常。按照这个原理推论，如果含水砂岩的泊松比也小于上覆泥岩，那么水砂的顶界面也应该表现为AVO异常。为了验证这个观点，选取深水区储层质量很好的D3井Sand1气层(泥质含量为18%，砂岩孔隙度达到25.7%，渗透率达到822 mD)的实际测井数据设计了流体替换模型，并进行了AVO正演分析。D3井Sand1气层表现为第III类AVO异常，当利用Gassmann方程将气层替换为水层后［5］，水层的纵波速度、密度、泊松比都高于气层，但仍低于围岩，只是相对于气层而言，其与上下围岩的差值变小，但仍然有第III类或第II类AVO异常。图2为白云深水区气层流体替换为水层的AVO正演图，图中红色曲线表示气层，蓝色曲线表示流体替换后的水层。AVO正演结果说明，含水砂岩也可能表现出第III类或第II类AVO异常，但含水砂岩AVO属性的截距和梯度远远小于含气砂岩，所以在P×G异常图上，气层的AVO异常明显强于水层，这也是利用AVO异常识别气层的理论依据。

图2 白云深水区气层流体替换为水层的AVO正演图

2 白云深水区含气砂岩AVO异常特征分析

图3 番禺天然气区A1井测井曲线图

对于第IV类AVO异常，有专家认为这是不同频率范围的吸收与衰减引起的地震振幅异常差异导致了AVO异常的差异，并提出了应用分频地震数据来进行AVO异常分析［6］。为了分析A1、A5井钻遇的Sand1气层为第IV类AVO异常的原因，对测井数据进行了编辑和处理，证明测井数据没有问题，但观察到在SQ21.0层段之上纵、横波速度等测井曲线有急剧变大的异常现象(图3)，GR曲线反映岩性没有发生很大的变化，基本是泥岩。经过查阅深水岩石物理的相关资料，认为白云深水区第一套主要目的层SQ21.0之上覆盖着巨厚深海泥岩，由于缺少渗透性好的孔隙砂岩的沟通，这套巨厚泥岩往往难以脱水压实，导致速度、密度都比较低，而紧靠SQ21.0储层之上的一小段泥岩容易通过下伏砂岩脱水，导致这段泥岩变硬，纵、横波速度急剧增大，最终导致测井曲线出现图3所示的特征。同理，当该区SQ21.0储层之上发育高速灰岩层时，也会表现出同样的纵、横波速度急剧增大的特征。Castagna等人［7］指出:“当气层的横波速度小于泥岩盖层横波速度时，可能形成第IV类AVO异常”。为了分析这种现象对储层AVO异常的影响，并验证Castagna的结论，参考实际测井数据设计了几种模型;为了能和常规地震资料主频对应(海上常规地震资料主要目的层主频约为35 Hz)，采用35 Hz零相位雷克子波进行了AVO正演研究。

首先，设计在泥岩背景中有一段20 m厚的高速层，高速层模型正演数据如下:vp=3 500 m/s，vs=1 800 m/s，ρ=2.5 g/cm3，可以得到这套高速层调谐厚度为25 m，叠后合成记录为“波峰-波谷”的地震响应特征，叠前合成记录中高速层顶界面(波峰)为第I类AVO异常，高速层底界面(波谷)为第IV类AVO异常，即高速层的顶底界面地震反射振幅都随入射角的增大而减小，和常规AVO理论认识相符(图4a)。然后，参考D3-1-1井Sand1层(气层)实际测井数据把这层20 m厚的高速层换为气层，气层模型正演数据如下:vp=2 880 m/s，vs=1 740 m/s，ρ =2.15 g/cm3，可以得到这套气层的调谐厚度为20 m，叠后合成记录为“波谷-波峰”的地震响应特征，叠前合成记录中气层顶界面(波谷)地震反射振幅随入射角的增大而增大，为典型的第III类AVO异常(图4b)。表明在无上覆高速层的影响下，地层埋深较浅的疏松砂岩储层含气后，其顶面地震反射表现为第III类AVO异常。以上的正演结果与常规认识相符，这也是区分高速岩性亮点与低阻抗含气亮点最方便的方法。

其次，分别设计气层之上覆盖5、10、18、20、30、50 m高速层段，注意到高速层的横波速度大于下伏气层。当气层之上覆盖5 m高速层时，地震响应特征变化不大，但AVO异常的截距增大，梯度变小，仍表现为第III类AVO异常(图4c);当气层之上覆盖10 m高速层时，地震响应特征发生变化，表现为“弱波峰-波谷-波峰”的特征，气层顶界面仍然对应波谷，零入射角时的反射系数继续负向增大且振幅变化率继续变小，上波峰开始变强;当气层之上分别覆盖18、20、30 m高速层时，地震响应均表现为“波峰-波谷-波峰”的特征，即勘探人员常说的“两红夹一黑”的特征(红色为波峰，黑色为波谷)，气层顶界面仍然对应波谷，叠前合成记录表现为第IV类AVO异常，且AVO截距在20 m厚高速层模型中达到极大值(图4d)。上波峰实际是高速层的顶界面波峰反射，下波峰是气层底界面的反射，而波谷实际是高速层的底界面波谷反射和气层顶界面波谷反射叠加的效果，图4a中显示高速层的底界面波谷反射实际表现为第IV类AVO异常，而图4b中显示气层顶界面波谷反射表现为第III类AVO异常。所以，气层之上覆盖高速层(盖层横波速度高于气层)的AVO异常实际是两者平衡的结果，根据盖层和气层厚度或波阻抗的不同，气层顶界面可能表现为第III类或第IV类AVO异常。

实际上，当上覆盖层厚度继续增大到50 m时，即厚度大于其调谐厚度后，高速盖层的影响在慢慢减弱，叠前CRP道集上气层顶界面波谷反射又表现为第III类AVO异常，且气层的亮点特征逐渐变弱，慢慢恢复“波谷-波峰”的反射特征(图4e)。

图4 白云深水区不同储盖组合AVO正演图

从以上AVO模型正演结果来看，由于上覆高速层厚度不同，岩性、物性、含气性一样的20 m气层在叠后剖面上的亮点程度不同，气层顶界面表现为第III类或第IV类AVO异常。为了验证正演的结论，分别对A1、A3、A5、A4井储层之上的高速泥岩层段进行了对比分析，结果表明:当气层的横波速度小于上覆盖层时，随上覆盖层厚度的变化，气层顶界面的波谷反射表现为第III类或第IV类AVO异常(图5);同样，这套储层之上的高速盖层使得下伏储层顶界面的反射系数之差变得更大，即使是在A4井SQ21.0层含水的情况下，由于上覆高速层的影响，增大了高速盖层与水层的波阻抗差，导致水层顶界面的反射仍表现为与气层相似的“亮点”特征。因此，如果没有这段高速层的影响，水层与围岩的波阻抗差不会有这么大，也就不会在地震剖面上出现“亮点”的特征。

图5 番禺天然气区A圈闭A4井(左图)、A5井(右图)地球物理响应特征

以上正演结果验证了Castagna的“当气层的横波速度小于泥岩盖层横波速度时，可能形成第IV类AVO异常”判断是正确的，并进一步指出当下伏气层厚度近似为调谐厚度时，随着上覆盖层厚度的增加，气层顶界面的AVO异常先由第III类变成第IV类;当盖层厚度继续增大至超过盖层的调谐厚度时，气层顶界面的AVO异常又会由第IV类变为第III类。

3 在白云深水区B目标的应用

根据以上的研究成果，在白云深水区对B目标进行了钻前烃类检测。B目标西北侧8 km处为C气田，从过C气田C2井和B目标设计井(B1井)的连井地震剖面上来看，B目标有着与C气田相似的“两红夹一黑”的“亮点”特征，过B目标的井旁CRP道集上主要目的层Sand1表现为第III类AVO异常(图6)。按照常规的认识，在没有更多资料的情况下，就会判断B目标的主要目的层Sand1含气，但根据本文分析，含水砂岩也可能表现为“亮点”及第III类AVO异常特征。进一步分析得到了过C2井和B1井的连井流体因子剖面(图7)，显示B目标处含气异常明显低于C2井，判断B1井Sand1层为高孔隙含水砂岩层。实际钻探结果也证实了该井Sand1层储层质量很好，是水层。

图6 白云深水区过C2井和B1井连井地震剖面及过B1井旁CRP道集

图7 白云深水区过C2井和B1井连井流体因子剖面

4 结论

(1)在深水区油气勘探中，不能仅仅依靠地震剖面上的“亮点”及道集上的第III类AVO异常特征就判断储层含气，因为高孔隙含水砂岩顶界面也可能表现为较弱的第III类AVO异常，但其AVO异常的截距和梯度均远小于含气砂岩。所以，在P×G等异常图上，气层的AVO异常明显强于水层，气层与水层AVO异常的差异性才是AVO技术识别气层的本质。

(2)当气层上覆高速盖层的横波速度大于气层，且气层厚度近似于调谐厚度时，随着上覆盖层厚度增加，气层顶界面的AVO异常先由第III类变为第IV类，当盖层厚度继续增大至超过盖层的调谐厚度时，气层顶界面的AVO异常又由第IV类变为第III类，即当气层的横波速度小于上覆盖层横波速度时，气层、盖层的厚度关系及调谐效应综合影响了气层顶界面的AVO异常和气层的亮点特征。所以，在深水区等储盖组合比较复杂的地区利用AVO技术进行油气检测时，不能简单地以AVO类型来识别气层和水层，要对各种储盖组合进行模型正演分析，考虑到储层、盖层的厚度变化及调谐厚度的影响，综合分析其含气性。

［1］庞雄，陈长民，彭大钧，等．南海珠江深水扇系统及油气［M］．北京:科学出版社，2007．

［2］施和生，柳保军，颜承志，等．珠江口盆地白云-荔湾深水区油气成藏条件与勘探潜力［J］．中国海上油气，2010，22(6):369-374．

［3］秦成岗，施和生，张忠涛，等．珠江口盆地番禺低隆起-白云凹陷北坡SQ21．0层序陆架坡折带沉积特征及油气勘探潜力［J］．中国海上油气，2011，23(1):14-18．

［4］张卫卫，何敏，颜承志，等．AVO叠前反演技术在珠江口盆地白云深水区烃类检测中的应用［J］．中国海上油气，2010，22(3): 160-163．

［5］FRED J H．Seismic amplitude interpreatation［M］．北京:石油工业出版社，2006:30-32．

［6］轩义华，秦成岗，汪瑞良．分频AVO技术在珠江口盆地番禺天然气区含气性分析中的应用［J］．石油地球物理勘探，2010，45 (1):79-84．

［7］CASTAGNA J P，SWAN H W．Principles of AVO crossplotting［J］．The Leading Edge，1997．

An analysis of AVO anomaly for reservoirs in Baiyun deep-water area，Pearl River Mouth basin

Zhang WeiweiYan ChengzhiPang Xiong Shen JunHe MinXue HuaiyanHan Jinyang
(Shenzhen Branch of CNOOC Ltd．，Guangzhou，510240)

In Baiyun deep-water area，Pearl River Mouth basin，the AVO anomalies are not regular for gas or water-bearing reservoirs，and they can not be used to recognize these two kinds of reservoir，because Type IV of AVO anomaly will be observed for a part of reservois when conducting AVO forwarding．By analyzing the features of AVO anomaly for reservoirs in the deep-water area，it is considered that the AVO anomaly for a gas-bearing reservoir may result from a balance between Type III of AVO anomaly from the top of the gas-bearing reservoir and Type IV of AVO anomaly from the bottom of the overlying high-velocity layer，when S-wave velocity in the gas-bearing reservoir is lower than that in the overlying high-velocity layer．In other words，because of different combinations of reservoirs and overlying layers and the effect of tuning thickness，Type III and Type IV of AVO anomaly may be observed at the top of gas-bearing reservoirs，and a weaker Type III of AVO anomaly may occur at the top of water-bearing reservoirs．Therefore，the types of AVO anomaly can not be simply used to discriminate a gas-bearing reservoir from a water-bearing one，and an analysis of model forwarding has to be conducted for different combinations of reservoirs and overlying layers，in order to improve the accuracy of predicting gas-bearing reservoirs．

Baiyun deep-water area;reservoir;AVO anomaly;overlying high-velocity layer;tuning thickness

2011-07-12改回日期:2011-09-05

(编辑:周雯雯)

*国家“十二五”重大专项“南海北部深水区储层识别技术与评价(编号:2011ZX05025-03)”部分研究成果。

张卫卫，男，工程师，2005年毕业于长江大学地球物理与石油资源学院，获硕士学位，现主要从事珠江口盆地油气勘探及储层预测和烃类检测方面的研究工作。地址:广州市江南大道中168号海洋石油大厦1619室(邮编:510240)。电话:020-84262340。E-mail: zhangww@cnooc．com．cn。