0.   引言

西湖凹陷位于东海陆架盆地中段的浙东坳陷东部，凹陷整体呈NNE向展布^[1]。HY气田位于西湖凹陷中央反转构造带中南部，为NE—SW向背斜构造，圈闭面积约50～60 km²（图1）^[2-3]。气田属勘探开发早期，目前已有探井3口，开发井5口，但主要分布在构造轴部高点，构造翼部无井分布，具有较大的开发调整潜力。

图  1  研究区地理位置、地质剖面、井位分布

Figure  1.  Geographic location of the study area and locations of geological sections and wells

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HY气田自下而上发育新生界古近系、新近系及第四系；渐新统花港组是本区主要含气层段，其中主产层为花港组上段H3—H5砂层组（图2）^[4]。H3层为中孔低渗油藏，H4—H6层为低孔低渗气藏^[5]。本次研究重点针对H4—H5层内开展储层精细描述及“甜点”储层预测。

图  2  主要目的层砂体对比

Figure  2.  Correlation of sand bodies of the target layer

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HY气田ODP实施后地质储量大幅减少，持续高效开发面临巨大挑战。该气田主力储层沉积相为河流—三角洲沉积环境^[6-7]，有利储层为水道类储层，具有水道边部物性差、含气丰度低，水道主体区物性相对较好、含气丰度高的特点。针对储层的精细描述工作是气田开发调整及挖潜的主要方向，主要存在以下攻关难点：

（1）油气储层埋藏深，主要位于3 000～3 600 m的深度范围，而相应层位地震资料主频低（25 Hz），垂向分辨率低，储层预测精度低。

（2）水道类储层非均质性强，纵向以砂泥互层为主，横向岩性、物性变化快，水道主体区及砂体边界的准确识别对井位部署影响较大。

（3）随埋深增大，油气储层孔隙度降低导致AVO特征发生变化，多种储层描述方法在面对不同类型储层时适用性不一，进一步增加储层精细描述复杂性。

针对上述问题，论文基于岩石物理正演模拟分析，指明了低渗储层AVO响应特征变化及成因，探索并制定了“一层一策”的储层精细描述方法，大幅改善了储层形态的刻画精度，并进一步实现了含气性预测的突破。论文中形成的基于AVO差异的低渗储层精细描述方法针对性强、适用性广，对同类油气田储层精细描述与开发实施等具有重要的指导意义。

1.   低渗储层AVO特征及差异性分析

1.1   压实作用是本区低渗储层孔隙度降低的主因

根据HY气田岩心资料，花港组上段储层平均孔隙度为9.8%～14.84%，平均渗透率（2.01～19.22）×10⁻³ μm²，储层物性明显具有随埋深增加而逐渐变差的特点（图3a），渗透率与孔隙度表现为较好的正相关^[8]。压汞资料显示，储层孔隙结构整体表现为单峰型特征（图3b）。铸体薄片鉴定资料表明，黏土矿物仅见高岭石，且含量为<2%（图3c）。综合分析表明，气田低渗储层主要为压实作用下的孔隙度降低导致。

图  3  HY气田花港组上段低渗储层物性影响因素

Figure  3.  Analysis of influencing factors on physical properties of low permeability reservoir in Upper Member of Huagang Formation in HY Gas Field

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1.2   低渗储层随孔隙度变化的AVO响应特征

狭义的AVO分析技术，是指利用地震资料研究实际纵波反射振幅随炮检距的变化。AVO分析技术作为一种储层表征及流体检测的有力工具，已被众多工区实践所证明并已纳入到常规的油气勘探的工作流程中^[9]。在以砂泥岩为主的地层中，孔隙度是影响砂泥岩弹性参数的最主要因素。通常情况下，浅层泥岩声波阻抗高于砂岩，而在深层由于进一步压实作用影响，砂岩声波阻抗高于泥岩。在某一特定的深度上，砂岩与泥岩的阻抗趋势会相交，此时它们的阻抗差异很小（图4a）。因此，对于浅层区域，泥岩-砂岩界面是负声波阻抗差、较小的负泊松比差，AVO响应表现为零偏移距反射系数为负且较小的负AVO梯度（Ⅲ类AVO响应）；对于深层区域，泥岩-砂岩界面具有正声波阻抗差及相对较明显的负泊松比差，AVO响应特征为零偏移距反射系数为正且具有较大的负AVO梯度（Ⅰ类AVO响应）^[10]。值得注意的是，在中深层区域，由于砂泥岩声波阻抗较为接近，AVO响应特征通常表现为零偏移距反射系数较小（可正可负），远偏移距为较大的负反射系数，负AVO梯度（Ⅱ类AVO响应）。通常，Ⅱ类AVO响应根据零移距时的反射系数的正负值响应可进一步分为Ⅱa类和Ⅱb类AVO特征（图4b、c）。

此外，在岩性组合较为复杂的地层中，会出现零入射角反射系数为负的较大值且振幅随移距增加而减少的AVO响应现象，即Ⅳ类AVO响应（图4b）。

图  4  砂泥岩地层压实作用下AVO响应特征

Figure  4.  AVO response characteristics of sandstone and mudstone under compaction

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AVO技术应用流程为首先在AVO正演模型的基础上，结合AVO异常类型分类标准进行油气层AVO类型划分，再在此基础上依据AVO异常类型来选择“标准”的AVO属性^[11]。基于HY气田储层埋深、岩性组合特征及孔隙度分布范围，对气田不同深度不同孔隙度的含水砂岩及含气砂岩开展叠前正演，结果与理论分析中AVO特征响应较为一致（图5）。

图  5  HY气田低渗储层不同孔隙度叠前正演

Figure  5.  Prestack forward modeling of low permeability reservoir with different porosity in HY Gas Field

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基于正演模型可以看出，在气田中深层孔隙度为10%～15%的条件下，砂岩均表现为Ⅱb类AVO响应特征。而当孔隙度降低至10%（H5层）以后，近远道振幅响应出现极性反转，表现为Ⅱa类AVO特征。

1.3   低渗储层随AVO类型变化的层位标定差异

低渗储层AVO类型随埋深的变化体现在叠后地震层位标定中，砂顶标定的位置具有明显不同。Ⅱb类AVO特征H4层砂顶标定为强波谷，Ⅱa类AVO特征H5层砂顶靠近零相位（图6）。

图  6  HY气田低渗储层层位标定

Figure  6.  Calibration of low permeability reservoir in HY Gas Field

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综上，基于低渗储层不同孔隙度特征的AVO特征分析可知，研究区低渗储层主要为Ⅱ类AVO特征，根据孔隙度的差异，可进一步分为相对高孔的Ⅱb类AVO征储层与相对低孔的Ⅱa类AVO特征储层。同时，由于AVO类型变化下叠后地震砂顶标定位置差异的存在，低渗储层在精细描述及综合分析中应选择针对自身AVO类型的方法。

2.   针对Ⅱb类AVO特征的储层精细描述技术

Ⅱb类AVO特征的低渗储层相对高孔，近远道反射系数没有相位变换，更贴近于Ⅲ类AVO特征的常规储层。因此，虽然砂泥岩阻抗差异并不明显，但由于叠后地震上不存在近道翻转导致的振幅削弱现象，通过对叠后地震开展精细化解释可实现储层精细评价的需求。

2.1   叠后−90°相移储层解释技术

地层由不同时期形成的沉积物垂向叠加而成，受上覆地层压实形成垂向可以区分的不同地层单元^[12]，地层单元之间由于岩性、接触面产状等因素的影响，对地震波的反射存在差异，从而能够在地震剖面上将其区分开^[13]。研究区地震子波为零相位，Ⅱb类AVO特征储层砂岩顶面标定于中强反射波谷相位，−90°相移后将砂岩顶面标定至零相位，砂体对应波谷响应，建立储层与地震同相轴之间的对应关系，将代表反射界面的地震波形赋予了岩性意义（图7）。

图  7  Ⅱb类储层−90°相位转换地震剖面

Figure  7.  −90 ° phase conversion seismic profile of type Ⅱb reservoir

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对研究区Ⅱb类AVO特征低渗储层H4层开展−90°相移地震波形解释（图8），原始地震剖面层拉平后，因砂顶标定于强波谷，受旁瓣效应影响，两侧的波峰相对对称，波谷所展现的地质形态并不清晰。而在−90°相移地震资料层拉平后，由于砂顶标定至零相位，下部波谷具有一定的岩性意义，结合地震波形可解释出较为明显的下切河谷特征。依据波形解释出的下切河谷范围，可看出前期井位X1井及X-A5P井均位于河谷的边部或溢岸区域，未钻遇有利储层区。后期在该层部署X-A8井钻遇10.7 m层，X-A10井钻遇24.6 m气层，实现了地震波形对储层展布的预测。从地震波形上看，原始地震剖面上X-A8井与X-10井地震波形无明显区别，而在−90°相移地震资料上X-A8井振幅强度明显弱于X-10井，与实钻更为吻合。

图  8  Ⅱb类储层−90°相位波形解释与钻井对比

Figure  8.  −90° phase waveform interpretation and correlation with drilling results of class Ⅱa reservoir

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综上，针对Ⅱb类AVO特征低渗储层，采用相移后的地震波形开展地质解释，不仅储层分布范围更加清晰，内部储层的强弱变化对岩性也具有一定的指示意义。

2.2   叠后包络属性流体预测技术

正演模拟显示，Ⅱb类AVO特征储层含气后地震响应更贴近于Ⅲ类AVO特征，易在常规地震中出现“亮点”现象；另一方面，由于强振幅“亮点”程度不及Ⅲ类AVO储层，在属性提取的时候应强化其属性“亮点”，弱化振幅间的相对差异。因此，建议进行含气性分析时仍然以−90°相移资料为基础，同时提取储层段的负振幅之和，可实现增强高含气区甜点，突出含气区与含水区差异性的目的。

通过−90°相移地震资料将Ⅱb类AVO特征储层H4层砂顶标定至零相位，并提取负振幅之和属性用于含气性异常区析（图9a）。与原始地震资料提取的最小振幅属性图（图9b）对比，可以发现，负振幅之和属性含气异常区（图中红色部分）与构造线叠和程度高，主要位于背斜构造高部位，含气异常区域呈连片发育特征。进一步的分析表明，图9b与构造的匹配、断层的搭接等可形成较好的厚层状边水气藏，具有较高的成藏可信度。2020年，在X3井南部及X1井东部合计钻探4口调整井，均发育厚气藏。特别是X-A11HP井，在原始地震最小振幅属性上为弱振幅，在−90°相移与负振幅之和属性上为强振幅区，实现了非亮点向强亮点的转化，在该位置部署的X-A11HP井钻遇垂厚53 m的厚气层，取了极佳的钻探效果。

图  9  HY气田H4层最小振幅属性与负振幅之和属性对比

Figure  9.  Comparison of minimum amplitude attribute and negative amplitude attribute of H4 in HY Gas Field

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图9a中红色区域已基本证实为厚层高含气区，该层亦成为HY气田的主力产气层，成功通过−90°相移与包络属性提取实现了该层有利相带及油气富集区的精准预测。

综上，针对Ⅱb类AVO特征的低渗储层，通过采用叠后地震−90°相移波形解释及叠后包络属性提取等技术，成功完成对储层形态精细刻画及储层含气性分析的综合评价。原开发井钻探于构造高部位，整体为平均厚度仅3.2 m的薄、散、差储层；该方法成功预测河谷中部厚储层富气区，调整井钻遇气层为平均厚度26 m的优质储层，大幅改善了该层开发现状。

3.   针对Ⅱa类AVO特征的储层精细描述技术

Ⅱa类AVO特征的低渗储层相对低孔，由于储层顶部在叠后地震上标定于偏零相位，可直接选用叠后地震0°相移波形解释开展储层形态描述。同时，由于近远道反射系数存在相位变换，叠后地震上砂体反射具有近偏移距与中偏移距的正负抵消后的削弱现象，在储层精细描述中应重点考虑叠前地震信息开展厚度预测及含气性分析。

3.1   叠后地震0°相移储层解释技术

研究区Ⅱa类AVO特征的储层H5层砂岩垂厚一般为20～35 m，部分井点内部被隔夹层分隔为2期砂体，基于井震标定成果（图6a）可以发现，厚层砂岩的顶底面标定于波谷的零相位，而井点表现为2期砂体的位置，地震剖面上表现为2个波谷夹一个弱波峰的特征（图6b），整体波谷响应与井点储层匹配关系良好。因此，研究区H5层地震波形解释采用原始地震，相位旋转角度为0°。等时地层切片的平面效果分析，地震反射强度与河道的不同位置具有较好的相关性，河道主体位置，地震反射强度较大，同相轴连续，河道边部，地震同相轴反射强度逐渐减弱，同相轴厚度逐渐减薄，与沉积认识基本一致。

基于地震波形变化，结合井点实际钻遇情况，在研究区主力层识别出多期河道，表现为垂向叠加型和侧向叠加型^[14]。垂向叠加型为2个波谷组成的复波，内部夹一个弱波峰，对应井上发育较厚泥质隔夹层，河道内部反射强度较强，向两侧逐渐减弱或相变为波峰，分析认为早期水动力较强，以河道下切为主，晚期水动力相对较弱，以侧向迁移叠加为主。侧向叠加型为多个透镜状强波谷边部相互切叠，切叠位置反射强度减弱，表现为河道侧向迁移或改道后切割或上覆于早期河道之上的沉积特征（图10）。

通过常规地震波形解释，H5层表现为多期厚储层水道砂体的相互叠置。依据该方法对H5层砂体进行平面连片追踪解释，实现H5层4期主要水道砂体形态的刻画（图11）。4期分流河道储层边界清晰，具有较高的可靠性。

图  10  Ⅱa类储层零相位波形解释与钻井对比

Figure  10.  Zero phase waveform interpretation and correlation with drilling results of class IIa reservoir

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图  11  HY气田H5层Vp/Vs反演储层厚度

Figure  11.  Inversed of reservoir thickness map by Vp/Vs in H5 reservoir HY Gas Field

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3.2   叠前扩展弹性阻抗流体检测技术

叠前地震正演道集显示，低渗储层同等孔隙度条件下，含气与含水砂岩AVO规律较为接近，仅在不同偏移距的反射强弱存在差异（图5）。因此，常用的AVO属性（截距+梯度、截距—梯度、截距×梯度）等无法实现低渗储层有效的烃类检测能力^[15]。本次研究中通过应用扩展弹性阻抗技术，实现了AVO属性的进一步延伸与应用。

基于线性AVO理论及AVO投影思想，利用Shuey近似：R=R(0)+Gsin²θ可以构建任意角度的地震数据。通过将Ⅱ类AVO响应特征投影到R(0)-G空间，可以将X轴看作反射系数的投影坐标轴，Y轴看作截距的投影坐标轴（图11）。因此，AVO交会图中，0°角的角度投影（R=R(0)+Gsin²0°）是沿着Y轴方向AVO交会图中的截距轴。增加投影角度表示沿逆时针方向旋转坐标轴（图12）。

扩展弹性阻抗（EEI）技术就是基于AVO投影思想，通过增加角度旋转变量θ，建立随投影角变化的弹性阻抗曲线，定义为：

图  12  扩展弹性阻抗流体检测原理

Figure  12.  Principle of extended elastic impedance fluid detection

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式中：AI为声波阻抗，(m/s)·(g/cm³)；

θ为AVO投影中的旋转角度投影角，（°）；

GI为梯度阻抗，(m/s)·(g/cm³)。

与公式（1）中的投影角对应的反射系数为

式中，A为截距；

B为梯度。

通过对研究区储层具体AVO特征进行分析，当θ取某个特定值时，由公式(2)计算得到的反射系数投影可以最大区分含烃异常与含水背景。根据阻抗与反射系数关系，将θ代入公式(1)，得到的EEI属性即是能够最大区分含烃异常与含水背景的AVO属性。理论上，当θ取值变化时，公式1可计算得到众多流体区分能力不同的弹性阻抗（EI）属性，因此公式(1)中等号右边的代数式为扩展弹性阻抗（EEI）属性。

基于扩展弹性阻抗针对Ⅱa类AVO特征低渗储层H5层开展流体检测，实现EW向剖面（剖面1）已钻井气层与水层的明显分异。同时，NS向剖面（剖面2）含气性强弱趋势预测亦与已钻井高度吻合。基于流体检测成果，预测H5气藏各期水道具有相互独立气水系统，并预测H5层构造翼部西南水道2低部烃检明显异常，有发育气层潜力（图13）。该成果指导A7井实施，并于2020年实钻证实，成功钻遇垂厚25.2 m高阻气层，实现该层进一步增储上产。

综上，针对Ⅱa类AVO特征的低渗储层，通过采用叠后地震0°相移波形解释及叠前抗展弹性阻抗流体检测等技术，成功完成储层形态精细刻画及含气性分析的综合评价。不仅在气田内部精细刻画出该层4期水道，实现各期水道含气与含水的预测。在此基础上，推动南部低部位的烃检异常水道2成功评价，实现该层地质储量大幅增长，极大改善其开发现状。

图  13  扩展弹性阻抗流体检测剖面

Figure  13.  Profile of extended elastic impedance fluid detection

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4.   结论

（1）研究区低渗储层主要为Ⅱ类AVO特征，根据孔隙度的差异，可进一步分为相对高孔的Ⅱb类AVO特征储层与相对低孔的Ⅱa类AVO特征储层。Ⅱ类AVO储层中，由于AVO响应的进一步变化，导致叠后地震砂顶标定位置存在差异，储层精细描述及综合分析应充分考虑针对该层AVO特征的方法。

（2）针对Ⅱb类AVO特征低渗储层，叠后地震−90°相移波形解释可较好实现储层形态刻画，叠后−90°相移与包络属性提取技术相结合可对储层含油气性有较好指示作用。

（3）针对Ⅱa类AVO特征低渗储层，叠后地震0°相移波形解释可用于储层形态刻画，叠前抗展弹性阻抗技术开展流体检测具有较高的可信度。