張杰,趙德勇 (中石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院,陜西 西安 710021)

王大興,趙玉華

中石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院

低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室,陜西 西安 710021

張振紅,黃黎剛,朱軍 (中石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院,陜西 西安 710021)

非縱地震及其在低滲透油藏開發(fā)中的應用

張杰,趙德勇 (中石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院,陜西 西安 710021)

王大興,趙玉華

中石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院

低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室,陜西 西安 710021

張振紅,黃黎剛,朱軍 (中石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院,陜西 西安 710021)

非縱地震是針對地表條件復雜、地下地層水平及低勘探成本地區(qū)的一種地震勘探方法,它借鑒三維地震勘探寬方位觀測、多方向采集的優(yōu)點,接收點線平行偏離激發(fā)點線,較好地避開了井口及地表層間產生的強次生干擾。從非縱地震時距曲線方程的推導出發(fā),介紹了非縱地震的勘探原理,通過與二維及三維地震勘探方法比較,說明了非縱地震的特點,并詳細闡述了非縱地震的適用條件及其能解決的地質問題,非縱地震可以提高復雜地表地區(qū)地震資料的品質,可以解決構造、古地貌刻畫、儲層預測及含油氣性檢測等問題。最后通過非縱地震在鄂爾多斯盆地的應用,證明了該技術在低滲透油藏開發(fā)中的應用效果較好。

非縱地震;鄂爾多斯盆地;低滲透油田開發(fā);儲層預測;含油氣性檢測

根據野外觀測系統(tǒng),地震勘探方法主要分為二維及三維兩種。二維地震的激發(fā)點與接收點基本在一條線上,它得到的是地下地質體在測線方向上的信息。三維地震的野外測線布置不受直線限制,可以獲得地下地質體在三維空間的信息。兩者相比較而言,二維地震勘探成本低,適合于勘探初期,查明大的區(qū)域地質構造;三維地震勘探成本高,適合勘探成熟區(qū),尋找有利的開發(fā)區(qū)塊及進行精細儲層描述。陸上原始單炮資料品質的主要影響因素之一為地表條件:若地表平坦,低降速帶薄,激發(fā)可以獲得高頻信息,地震波在地表衰減小,能量得以下傳,得到的地震資料品質好;相反,如果地表高差大,起伏不平,低降速帶厚度大,激發(fā)得不到高頻信號,地震波的吸收衰減及層間干擾嚴重,得到的地震資料品質就差。如何降低地表條件對地震資料品質的影響是該類地區(qū)地震勘探的關鍵。

非縱地震就是針對該類地表條件產生的一種地震勘探方法。非縱地震既是二維地震,也可以看作是一個大面元的三維地震,因此,常規(guī)二維地震能解決的問題它都能解決,同時也具有許多三維地震的解釋手段,可以解決地質體的平面特征及空間演化等問題。非縱地震通過合適的非縱距,可以避開井口及地表層間產生的強次生干擾,提高原始地震資料的品質,解決油氣田勘探開發(fā)中的地質問題。

1 非縱地震技術原理

非縱地震是相對于縱測線勘探而言的,它的激發(fā)點線平行偏離 (非縱距)接收點線,避開井口及地表層間產生的強次生干擾。圖1為非縱地震傳播示意圖,設P為平面,反射界面R與地面夾角 (傾角)為ψ,界面上部速度為v,測線沿X軸方向布設。取Q為坐標原點,Z軸垂直向下。如果在Q點激發(fā),沿X測線上的任意點S(x,y,0)觀測時,在S點接收到反射波所走的路經為QBS。從Q點向反射界面作垂線QA,將SB延長交QA的延長線于Q*(x1,y1,z1)(虛震源)點,從圖1可以得到QBS =Q*S,因此對于任意點S(x,y,0)來說,沿QBS傳播的反射時間t為:

從非縱地震反射波的時距曲面方程來看,非縱測線遵循共反射點面元疊加原理,如果界面水平,非縱距為y,界面距離為h,則式(1)為:

從時距曲線方程看,非縱地震遵循傳統(tǒng)的二維共反射點疊加原理。圖2為二維、非縱及三維地震野外觀測系統(tǒng)及采集方位角對比圖。從圖2中可以看到,非縱地震的最小偏移距最大,有效地衰減了井口干擾及層間干擾,突出了有效信號能量;同時,非縱地震的采集方位角介于二維和三維地震之間,較二維地震可以接收到更多的地下地質體信息。

圖1 非縱地震傳播原理示意圖

圖2 二維、非縱及三維地震觀測系統(tǒng)及采集方位角對比圖

2 非縱地震的適用條件

非縱地震是針對復雜地表條件產生的一種地震勘探方法,它存在一定的非縱距,地下反射面元較大,因此,具有特定的適用條件。

1)適合面波、次生干擾發(fā)育的地區(qū) 該類地區(qū)普通二維地震資料信噪比低,不能解決油氣田勘探開發(fā)的地質需求,而非縱地震可以降低地表條件對地震資料品質的影響,提高原始地震資料的信噪比,改善地震資料品質。

2)適合水平層狀介質 如果地下地層傾角較大、構造復雜,非縱距不固定,形成的地下反射面元大小不一致,則無法進行擬三維內插,在開發(fā)階段的應用受到限制。

3)適合于地下地質體具有相當規(guī)模的地區(qū) 非縱地震地下反射面元為非縱距的一半乘以CDP(共深度點)間距,如果垂直地震測線方向,地下地質體的規(guī)模小于非縱距,將無法控制它的展布特征,不利于解決地質問題。

4)適合較低勘探成本地區(qū) 目前最好的地震勘探方式為三維地震勘探,但它的成本較高,對于低成本勘探開發(fā)地區(qū),不能全面推廣應用,而非縱地震的成本只有三維地震勘探的一半,同時又可以較好地解決油氣田勘探開發(fā)中的問題,是一種經濟有效的技術手段。

3 應用實例

3.1 地質概況

馬嶺地區(qū)位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡的西南部,地表被黃土覆蓋,黃土最厚可達300m,由于長期受雨水的沖刷,形成的山溝呈樹枝狀分布,塬、梁、溝、坡并存。巨厚的黃土土質疏松,地震激發(fā)接收條件差,井口、層間次生干擾嚴重。馬嶺地區(qū)地下構造形態(tài)為一個西傾單斜,坡度平緩,地層傾角約0.5～0.7°,局部有微弱鼻狀構造,無斷層。主要目的層為侏羅系及三疊系長8油層組(Tyc8)。侏羅系發(fā)育古地貌背景的構造油藏,構造幅度小,分布范圍窄,為小而肥的構造油藏。長8油層組1油層()為巖性油藏,地層厚度45～50m,其上部緊鄰“張家灘頁巖”,成藏條件優(yōu)越。以三角洲前緣亞相沉積為主,發(fā)育水下分流河道分流間灣等沉積微相,發(fā)育兩套砂體:長8油層組1油層1砂體()及3砂體()),以砂體為主,局部發(fā)育。砂體厚度平均為9.2m,平均為5.4m。整個工區(qū)砂體薄、縱橫向變化快、儲層物性差。因此,準確刻畫該區(qū)古地貌形態(tài)及預測砂體展布成為該區(qū)開發(fā)的關鍵。

3.2 非縱地震觀測系統(tǒng)

該區(qū)以往地震資料為二維溝中彎線和黃土塬直測線。溝中彎線由于在老地層中激發(fā)接收,地震資料品質較好,原始剖面視主頻在30Hz左右,頻寬為15～70Hz,但由于地震測線沿溝布設,測網不規(guī)則,且鉆井一般在黃土塬上,偏離測線,因此應用受到限制。此外,溝中彎線排列短,不能滿足疊前儲層預測需要。黃土塬直測線跨溝過梁,地震測網不受地形限制,測網規(guī)則,但由于在黃土層中激發(fā)接收,地震資料品質差,處理后的成果剖面視主頻為30Hz,頻寬為10～70Hz,疊前分偏移距資料信噪比低,不能滿足含油儲層預測需要。

針對馬嶺地區(qū)地表及地質目標特點,2009年在該區(qū)開展非縱地震勘探,采用 “兩炮六線”的野外觀測系統(tǒng),測線等間距布設,中間線共用炮線,滾動采集方式(圖3),獲得13條剖面線,200km非縱地震資料。除兩邊的非縱線覆蓋次數(shù)為216次外,其余測線覆蓋次數(shù)均為144次。處理后的成果剖面視主頻為35Hz,頻寬為10～80Hz,內插形成270km2的三維數(shù)據體;偏移距疊加剖面各主要目的層成像較好,反射清晰,振幅、頻率、波形及相位一致性好,可滿足疊前儲層預測需要 (圖4)。

圖3 馬嶺地區(qū)非縱地震野外觀測系統(tǒng)示意圖

圖4 馬嶺地區(qū)地震測線疊加及分偏移距疊加剖面

3.3 古地貌刻畫

利用非縱地震資料,采用模型正演、三維可視化等技術對研究區(qū)古地貌進行了精細雕刻,圖5為恢復后的前侏羅紀古地貌形態(tài),研究區(qū)前侏羅紀時期處于甘陜古河和慶西古河交匯處,區(qū)內發(fā)育賀旗支溝,丘嘴發(fā)育,是古地貌油藏的有利發(fā)育區(qū)。

3.4 地震相分析

在地震正演模型分析的基礎上,采用Stratimagic的自主神經網絡波形分類及分頻成像技術對研究區(qū)Tyc18(1)及Tyc18(3)的地震相帶進行劃分,并對儲層分布進行預測。地震信號中各種參數(shù)的變化都會引起地震道形狀的改變,也就是說地震波形能反映地下地質體的特征[1,2]。根據該原理,應用自組織的人工神經網絡技術對目標時窗內的地震道進行分類、學習、記憶和分析,最終建立模型道,這些模型道代表了目標時窗內地震波形的變化;并根據類比相似原理,對全工區(qū)目標時窗內的地震道進行分類,建立地震相圖。地震相圖反映了地震信號的總體變化及其分布規(guī)律。根據典型地震相與地質、測井資料的對應關系,對相應的地震相作出合理準確的地質解釋,并向未鉆探區(qū)域外推,從而建立全區(qū)的沉積相圖。

分頻解釋技術是一種基于頻譜分析的高分辨率地震成像技術,其原理是薄層在時間域可以產生復雜的諧振反射,而在頻率域中的響應是唯一的,且可以描述時間厚度的變化[3]。通過地層切片,該方法可以揭示地層的縱向變化規(guī)律、沉積相帶的空間演變模式,并能進行儲集層厚度展布的描繪與分析。通過上述兩種方法相互佐證,刻畫了及的河道展布。圖6為沿5 0 Hz及70 Hz分頻調諧振幅切片,可以看出,發(fā)育2條河道,南北走向,河道寬度1～3km;河道規(guī)模較小,河道寬度0.8～2km;X1井位于河道邊部、間灣;X2井位于主河道、

圖5 馬嶺地區(qū)前侏羅紀古地貌圖 圖6 馬嶺地區(qū)分頻屬性切片

3.5 含油砂體預測

油氣檢測的核心是采用地震信息分解原理從原始地震信息中篩選與含油氣性相關的參數(shù)來預測目標含油氣性[4,5],根據所用的地震信息類型的不同,檢測方法可分為疊前、疊后2種。疊后儲層含油氣檢測的原理為:儲層具有某個固定的固有頻率,當儲層含有油氣時,含油氣儲層的固有頻率與原來儲層的固有頻率相比發(fā)生較大的變化,當?shù)卣鸩ń涍^含油氣儲層時,引起石油或天然氣與巖石顆粒之間的相對運動,含油氣后使儲層固有頻率降低,油氣與地震波低頻共振使低頻段能量加強;同時使地震波高頻成分衰減、吸收,高頻段能量減弱。因此,地震剖面上的含油氣段表現(xiàn)出低頻共振產生能量增強和高頻能量吸收衰減的明顯特征[6]。根據該原理,可以通過吸收衰減分析及分頻能量對比分析進行儲層含油氣性檢測。

疊前預測技術是以AVO(振幅隨偏移距的變化)理論為基礎,主要為AVO反演及疊前彈性參數(shù)反演,都是利用疊前地震資料,反演反映巖石骨架和流體信息的彈性參數(shù),對儲層及其含油氣性進行預測。AVO疊前反演使用的是疊前道集資料,反演的參數(shù)考慮了入射角因素,并與縱波速度、橫波速度、密度等參數(shù)有關,這樣就包含了大量的地震信息,而使反演獲得的巖性、物性信息更加豐富[7,8]。疊前彈性參數(shù)反演充分利用不同炮檢距道集數(shù)據及橫波、縱波、密度等測井資料,聯(lián)合反演出與巖性、含油氣性相關的多種彈性參數(shù),可以通過單一參數(shù)及參數(shù)交會綜合判別儲層物性及含油氣性[9～11]。

利用上述技術進行綜合分析后,共發(fā)現(xiàn)侏羅系有利產建區(qū)2個,面積為20.02km2;Tyc18有利產建區(qū)2個,面積為26.1km2;提供鉆探井位52口,鉆后含油氣性較好的井占88.5%,取得了較好的鉆探效果,有效地指導了該區(qū)的產能建設及開發(fā)井位部署。

圖7 馬嶺地區(qū)含油儲層巖石物理分析

4 結論及建議

1)非縱地震可以提高面波及地表層間干擾發(fā)育地區(qū)的地震資料品質。

2)非縱地震適合地表復雜、地下地層水平且勘探成本較低地區(qū)。

3)采用 “兩炮六線”的束狀觀測方式獲得的密集非縱地震資料,較好地解決了馬嶺地區(qū)致密油藏開發(fā)問題。

4)根據不同的地表條件及噪聲發(fā)育特點,可選擇不同的非縱距,以達到提高地震資料品質、解決地質問題的目的。

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[編輯]龔丹

P631.44

A

1000-9752(2014)02-0056-06

2013-05-29

國家科技重大專項(2011ZX05044)。

張杰(1977-),女,2001年大學畢業(yè),碩士,工程師,現(xiàn)主要從事地震資料解釋工作。