摘要：崖城13-1气田是中国海域内最早发现的千亿立方米级大气田，现已进入开发中后期，自20世纪80年代以来，针对该气田做过多轮地震资料的采集、处理和解释工作，并且引进了很多先进的技术和研究方法，比如三维油藏描述技术、时移地震技术等。随着地震采集处理解释技术的不断发展进步，对该气田构造、储层的认识也不断深入和完善。为此，首先回顾了该气田几轮有代表性的地震采集、处理工作和相应的解释成果，展示了对该气田认识的逐步深入和相应的构造变迁过程；其次详细阐述了该气田在国内首次应用的三维油藏描述技术，这为当时精确地计算气田储量奠定了基础；最后，通过多个方面的研究证实了气田的Ⅳ类AV0特征，为该气田开发挖潜及其周围目标的勘探评价提供了依据，降低了钻探风险。
关键词：崖城13-1气田；地震勘探；技术；构造；三维；AV0；类型；开发挖潜；勘探评价
崖城13-1气田的主要含气层属古近系陵水组和三亚组，上覆盖层主要是新近系梅山组的钙质砂泥岩，而下伏的是一套崖城组煤系地层。
自20世纪80年代以来，对该气田先后采集过多次地震资料：1990年以前由美国ARC0公司采集了多个批次的二维地震测线，1992年初由法国CGG公司进行了首次三维地震资料采集，2001年5月由WestenGeco公司完成了第二次三维地震采集。针对这些批次采集的地震资料，曾做过多轮构造和储层方面的研究，也率先应用了多项先进技术，例如：20世纪80年代就用到了叠前偏移技术，平点、亮点技术以及多种特殊处理技术(三瞬剖面、反射系数剖面、低频吸收系数等)；1996年首次应用了三维油藏描述和地质建模技术，2005年又应用了叠前AV0反演[1]、叠前随机反演技术进行储层描述，并开展了中国海上气田的首次时移地震研究[2]。其中的部分技术从技术发展的角度来说，已成为当今业界的成熟技术，但其中的大部分技术在当时均应该属于业界较为先进或领先的技术。甚至其中有些技术是首次在国内应用，比如三维油藏描述技术、时移地震技术等。
1 地震资料采集处理及构造形态变迁
崖城13-1气田地震资料的采集和处理工作是根据不同勘探开发阶段生产研究的需要和对气田地质认识的不断深入而实施的。由于采集、处理技术的不断发展，每次采集处理得到的结果都会促进对构造、地质和气藏的更深入认识，使这些认识不断趋近于地下的真实情况，从而为气田的开发奠定基础。
1.1 地震资料采集处理
1979年前由原南海石油勘探指挥部采集过少量地震资料，由于覆盖次数仅24次，测网不规则且后被新测网所覆盖，已无实用价值。自1979年开始，美国ARC0公司为作业者，先后于1979、1983、1984年和1985年做了4批海上地震采集工作，总工作量为540km。1990年以前对这些二维资料做了多次地震处理。有代表性的是在1985年底至1986年初针对资料存在的多次波问题、气水界面的位置问题等进行的处理，这次处理采用了叠前偏移和倾角校正等处理手段，压制了多次波，突出了不同斜率的反射，清楚地反映了砂层在顶部缺失的现象，并且发现在叠前偏移剖面上2.88s处有一个很清楚的平点反射，解释它为该气藏的水界面的反射[5]，现已被钻井证实；另外1988年初对1985—1986年的处理流程作了一些改进，最明显的地方是采用叠前FK偏移，提高了分辨率。气田开发ODP设计的构造基础即是根据1988年提高分辨率后的资料并结合1985—1986年的处理结果而获得的[4]。
为了解决气田构造的不确定性、降低断层对气田开发的影响，以及对ODP方案进行优化并指导其实施，1992年2月由法国CGG公司对崖城13-1构造区进行了第一次三维地震资料采集(AC92)。资料采集采用双源双缆地震船作业，这在南海海域尚属首次，共采集地震资料290km2。这批资料的第一次处理由美国Digicon公司进行，1992年12月完成全部三维地震资料的处理，处理采用的是常规的叠后偏移技术，三维资料处理面元为12.5m×12.5m。在这批三维地震资料基础上优化的和实施的气田开发方案，把最初设计气田第一批实施8～9口开发井的方案改为了6口井，而且同样达到了最初设计8～9口井的产能，大大节约了气田的开发成本。此外，该批资料还是1997年气田储量计算、气田开发前期(1996—2002年)管理的主要资料依据之一[5]。
气田开发5年以后，出现了各井压力下降存在差异和储层纵向动用不均的现象，加之下游对天然气的旺盛需求，需要实施已钻开发井未生产层进行补射孔作业和新钻生产井等措施。为此，在1999年开展了对AC92地震资料重处理，并在分析重处理资料的基础上于2001年5月实施了第二次的三维资料采集(BP01)。第二次三维资料采集由WestenGeco公司完成，采用双源八缆进行采集作业，采集面元为25m×12.5m，共采集资料550km2。BP01资料的处理由WestenGeco公司完成，采用的是叠前时间偏移技术，处理面元为12.5m×12.5m。第二次三维资料采集的主要目的是通过更高质量的三维地震资料来帮助研究气田储层分布和横向分块情况。将1992年采集处理和2001年采集处理的地震资料进行对比，可看出2001年的资料无论是分辨率还是信噪比都比1992年的资料有较大的改善，特别是在气田的主要目的层段——陵三段，2001年采集处理的地震资料其基底、陵三段气层底界反射和断层的断点反射更加清楚，另外，陵三段储层的内幕也变得更为清晰[6]。根据BP01三维地震资料研究成果，在今后的几年里，共设计和实施了8口调整生产井，为保证之后的10年气田稳定生产提供了可靠的数据基础。同时也实现了提高气田采收率和对气藏的最优管理的目的。
2011年，为了实现气田的三采，特别是对低渗透储层的开发，我们又开展了对BP01资料进行重新处理的工作。目前试处理的结果显示，重新处理资料在信噪比、分辨率和资料相对保幅方面的质量都会有所提高，预计重处理的资料可为主力气层下一步调整井的部署和低渗透储层甜点的寻找提供有力的支持。
1.2 构造特征变迁
由于采集处理技术的不断发展，和测网密度不断提高，崖城13-1气田每次采集处理都会促进构造和断层的解释不断深化，使得对气田构造的认识不断趋近于地下的真实情况。笔者着重介绍3次有代表性的解释成果，来展示构造认识的不断变迁。这3次有代表性的解释成果分别是1990年基于二维资料的解释成果、1997年基于AC92三维资料的成果和2003年基于BP01三维资料解释的成果。
1990年、1997年和2003年地震解释结果均表明：崖城13-1构造是一个半背斜构造，构造的形成与基底隆起有关。构造西冀以莺歌海①号断裂为界，陵水组和三亚组在构造顶部被剥蚀，对于陵三段储层来说其构造形态是一个“秃顶”的半背斜。
表1是1990年、1997年和2003年解释的陵三段气层顶(T62)、底(T70)构造要素对比表。这几次解释的构造走向均为北西 南东向(图1)，然而解释的气层顶面构造圈闭面积、构造幅度和最低圈闭线均有一定程度的变化，但在BP01资料基础上研究得到的构造图在实钻井深度、横向压力变化和气水界面等方面均与实际资料最为吻合。
综上所述，地震资料采集和重新处理贯穿了整个崖城13-1气田的勘探开发过程，每个阶段都根据勘探和开发的需求，充分利用业界采集处理技术的发展来解决气田开发面临的问题，为类似气田的开发提供了范例。
2 中国首个三维油藏描述研究及其应用
崖城13-1气田在1996年时在国内首次应用了综合地质统计三维油藏描述方法进行了气藏描述。该技术综合应用地震信息、地质资料和测井成果获得了崖城13-1气田精细的三维储层模型：包括岩相、孔隙度和渗透率的模拟结果，并估算出该气田的原始天然气地质储量。
这次气藏描述通过使用多步骤、复合地质统计模拟技术，构建了多个具有同等概率分布的岩相组、孔隙度和渗透率模型，图2是崖城13-1气田气藏描述流程。岩相组模式是这个流程的基本模型，它是以岩心的岩相描述资料为基础，用三维地震波阻抗体进行外推，应用分类变量条件序贯指示模拟方法(SISIMPDFP)来构建的，模拟的实现与实际的钻井资料和地质模型保持一致。在这个模型的基础上，选择岩相组模型和特定岩相组的孔隙度统计结果，使用序贯高斯模拟方法(SGSIM)估算孔隙度值。渗透率的分布则根据不同的岩相组、孔隙度以及用井资料确立的孔-渗关系，利用序贯高斯协模拟(SGCOSIM)来确定。
2.1 岩相组模拟
为了研究陵三段砂岩体的非均质性，研究采用了分类变量条件序贯指示模拟方法(SISIMPDFP)估算岩相组的空间分布。
进行岩相组模拟需要输入井的岩心描述资料，各岩相组展布方向和反映空间对比关系的变差函数模型等地质信息。每个单元中各岩相组所占的比例根据岩心的统计结果来确定，纵向的变差函数模型由岩心资料确定，但横向的变差函数型不能用有限的井点资料导出。为此，分析了岩相组与地震波阻抗值的关系，发现低阻抗区是好岩相高概率出现区，而高阻抗区则是细砂岩和泥岩相高概率出现区，把这个规律转换为一个概率表，用作岩相组模拟的“软”信息。当估算远离井点的岩相组时，用与地震阻抗相关度来指导岩相组的横向变化。由于地震阻抗提供了与岩相横向变化相关的有价值信息，减少了随机模拟的不确定性，从而使井间区域的储层描述不确定性明显下降。
在遵循地质模型纵横向变化趋势、空间对比关系及相应点的地震阻抗值的前提下，用克里金方法求取每个网格点上岩相组的局部条件累积分布函数(CCDF)，地震阻抗指示了各个岩相组出现的概率。在克里金处理中，在给定的搜索领域内，已模拟产生的资料可作为改善下一个新估算点的控制资料。按网格点上的累积分布函数，用随机抽取处理方式指定该网格点的岩相组，沿着任意指定路径，横切整个三维网格每个节点，不断重复上述过程，产生一个随机模拟实现。对多个变差函数模型所产生的多个实现进行观察后，最后确定一组最优化的参数集，这组参数集代表了基于井资料并与沉积相模式相结合的模拟参数的最佳估算，并由此获得岩相组的模拟结果。
2.2 孔隙度和渗透率模拟
用序贯高斯模拟(SGSIM)来估算特定岩相组的孔隙度分布，该方法按岩相组统计所得到的结果对孔隙度进行描述，每个岩相组的孔隙度都要经正态得分变换(NS)。井的孔隙度资料被绘制成归一化的高斯分布，井间孔隙度的估算是在归一化地层坐标系统中完成的，最后把估算出的孔隙度反变换成实际孔隙度。
SGSIM技术属于序贯模拟技术的一种，其要求的条件是通过把特定岩相组的孔隙度分配给邻近的网格，而远离井的网格用的是随机序列。对每个网格，孔隙度值从高斯概率分布中抽取，抽取方法是根据井的资料、相邻网点上已模拟产生的孔隙度值，以及岩相组给出的变差函数模型，用克里金方法估算这个分布的平均值和方差值。直至所有网格点的孔隙度都被估算出来后，这个岩相组孔隙度的模拟才结束，其他岩相组同样重复这个模拟过程。
在岩相组模型和孔隙度模型的基础上，用多步骤地质统计方法产生实际渗透率描述模型，应用的是序贯高斯协模拟技术(SGCOSIM)。这项技术类似于在孔隙度描述中使用的SGSIM技术，都依靠概率分布和变差函数。对于每个网格来说，先用协克里金方法计算概率分布，再根据概率分布计算渗透率。渗透率的变化趋势与孔隙度的变化趋势是相同的，高渗层在储层的上部，向下渗透率变低，这与岩心资料统计结果一致，也类似于孔隙度描述的变化趋势，对于单个网格点，渗透率的变化要比孔隙度的变化大一些。
基于上述岩相组、孔隙度和渗透率的模拟结果，采用一组孔、渗模型实现的中值及3种含水饱和度模型估算的地质储量有不到10%的变化，并且与后来在地震资料重新采集和钻井资料不断丰富的情况下开展的储量重算的结果相差无几。
应用地质统计方法，成功地对崖城13-1气田进行了储层描述，综合利用了地震、地质和钻井等方面的资料，得出了多个等概率的储层描述模型。这些模型代表了当时资料下对崖城13-1气田储层的最佳估算，为气田储量计算和开发方案制订奠定了坚实的基础。
3 AV0类型确定及在勘探开发中的应用
AV0实践表明，气层的AVO特征变化十分复杂，并不是所有气层的AV0特征都呈现增加情况。Koefoed详细研究了入射角小于30°的情况下泊松比对反射系数的影响：当界面两侧泊松比相同时，不论上下地层的波阻抗差为正或负，其反射系数绝对值随着入射角的增加而减小；当上覆介质的泊松比大于下伏介质的泊松比时，不论上下地层的波阻抗差为正或负，其反射系数代数值随着入射角的增加而减小；当上覆介质的泊松比小于下伏介质的泊松比时，不论上下地层的波阻抗差为正或负，其反射系数代数值随着入射角的增加而增加。Rutherford于1989年根据气层的波阻抗特征和泊松比特征将气层分为3类，Castagna等[7]于1998年将Rutherford的气层分类法推广到了Ⅳ类砂岩，也就是对于很大的反射系数值和小的泊松比变化，可能会看到与标准第Ⅲ类异常相反的情况，Castagna把它定义为第Ⅳ类异常。
3.1 崖城13-1气田AV0类型的确定
为了确定崖城13-1气田陵三段的AV0类型，首先从理论出发统计了井上的气层及上覆地层的属性参数，包括纵横波速度、密度、泊松比等参数，并通过Shuey’s的简化Zoeppritz方程计算了反射系数，发现气层顶面的反射系数大，而泊松比变化较小(表2)，满足产生第Ⅳ类异常的条件；接着选择代表性的井(A5井)进行了正演模拟，模拟结果显示该井正演道集的气层顶面均对应波谷(负反射系数)，并且随着偏移距的增加振幅有减弱的迹象；随后对实际的地震道集进行了AV0分析(图3)，从实际道集中提取的气层顶面AV0曲线表明：在偏移距200～4500m的变化范围内，反射系数均为负值，并且其绝对值随着偏移距的增多而减小，证实了该气藏的Ⅳ类AV0特征。另外，在没有钻井的地方也对实际地震道集进行了AV0分析，均显示为Ⅳ类AV0特征。
3.2 在勘探开发中的作用
理论计算、正演模拟和实际道集分析均表明崖城13-1气田陵三段气层具有Ⅳ类AV0特征，那么三亚组和陵三段气层周边的勘探目标是否也属Ⅳ类AVO特征呢?三亚组的WedgeA砂体在2000年之前只有崖城13-1-4井钻遇，钻遇的地层厚度为111.3m，但气层厚度只有6m，且物性较差，渗透率只有14mD，之前的地质研究成果认为该砂体的开发潜力不大。但是该砂体在地震资料上反射特征清楚，通过对比追踪、AV0分析和叠前AV0反演认为该砂体具有与陵三段气层相同的Ⅳ类AVO特征(图4)，从反演得到的WedgeA顶面纵横波速度比分布图(图5)可以看出崖城13-1-4井钻遇了WedgeA砂体的边部，相对整个砂体来说崖城13-1-4井位置物性较差，而该砂体东部物性变好、含气性特征更明显、厚度也变大，通过崖城13-1-4井层速度预测砂体A8井处气层厚度在50m以上，基于上述的地震预测结果决定钻探A8井。于2000年在崖城13-1-4井东边钻探了A8井，在该砂体钻遇气层厚度达65.2m，渗透率高达1600mD、日产气150×104m3，是目前该气田产量最高的井之一，从而证实了钻前的地震预测结果。
同样地对崖城13-1围区目标用实际道集进行了AV0分析，从图4可以看出崖城19-3和崖城13-1E两个目标均存在了Ⅳ类AV0异常特征，并且比较而言，在有效偏移距范围内崖城13-1E砂体反射系数的变化幅度较崖城19-3更大一些。
为了进一步评价这些目标、深入研究储层物性，笔者模拟了不同孔隙度情况下的AV0曲线，并基于地震道集做了叠前AV0反演，结果表明陵三段气藏的AV0响应对孔隙度的变化非常敏感，随着孔隙度的减小，反射系数的绝对值明显降低。而理论研究表明反射系数与阻抗差直接相关，在上覆泥岩的波阻抗值较大、并且分布稳定的情况下，气层的波阻抗值越小则阻抗差越大、反射系数绝对值也越大、孔隙度越高。从AV0反演得到了气层波阻抗分布图(图6)中可以看出崖城19-3和崖城13-1E两个目标都存在低阻抗异常，但较崖城13-1气田主体区的波阻抗值略大一些，结合敏感性分析表明这两个目标的孔隙度可能较崖城13-1气田要低，物性相对要差一些，但这两个目标同样也具有Ⅳ类AV0和低阻抗的含气特征，应作为气田下一步滚动勘探开发的主要目标。
4 结束语
迄今为止，崖城13-1气田为中国海域内最早发现的千亿方级大气田，气田已发现28年、投入开发16年，已进入开发的中后期。在气田整个勘探开发过程中开创性的应用了许多先进的地震技术，并取得了气田勘探开发的很多经验，这可为国内类似油气田的勘探开发提供借鉴。从气田的整个地震研究过程和所采用的先进技术可以得出以下几点认识：
1) 气田开发过程中应充分利用地震采集、处理技术的进步来不断提高资料品质，以达到解决地质、油藏的问题和提高气田管理水平的目的。
2) 三维地质建模的研究成果达到了三维储层预测和储量估算的目的，并开创了国内三维地质建模的先河。
3) AV0技术研究成果在气田内部的成功应用，为崖城13-1气田周围区或的滚动勘探开发目标的评价提供了技术依据，降低了钻探风险。
参考文献
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[3] 何汉漪.地震资料在崖城13-1气田评价中的应用(处理和解释)[R].湛江：中海石油(中国)有限公司湛江分公司，1987.
[4] 王桂先，何汉漪.崖城13-1气田构造研究[R].湛江：中海石油(中国)有限公司湛江分公司，1990.
[5] 骆宗强，符永磊.崖城13-1气田气藏描述报告[R].湛江：中海石油(中国)有限公司湛江分公司，1997.
[6] 周家雄.崖城13-1气田地球物理研究报告[R].湛江：中海石油(中国)有限公司湛江分公司，2004.
[7] CASTAGNA J P，BATZLE M L，EASTWOOD R L.Relationships between compression-wave and shear-wave velocities in clastic silicate rocks[J].Geophysics，1985，50(4)：571-581.
(本文作者：周家雄1，2 孙月成2 1.中国地质大学(武汉)资源学院；2.中海石油(中国)有限公司湛江分公司)
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