李道清,王彬,仇鵬,蘇航 (中石油新疆油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院,新疆克拉瑪依 834000)

杜慶祥 (中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院,北京 100083)

鄒明德 (中石油新疆油田分公司新港作業(yè)分公司,新疆 克拉瑪依 834000)

分頻屬性反演與模型正演技術(shù)識(shí)別火山巖氣藏夾層

李道清,王彬,仇鵬,蘇航 (中石油新疆油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院,新疆克拉瑪依 834000)

杜慶祥 (中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院,北京 100083)

鄒明德 (中石油新疆油田分公司新港作業(yè)分公司,新疆 克拉瑪依 834000)

目前火山巖儲(chǔ)層的夾層分布特征研究處于探索和初級(jí)定性描述階段,幾乎沒(méi)有定量的區(qū)分技術(shù)手段,因而,在低滲透薄儲(chǔ)層火山巖氣藏有效開(kāi)發(fā)過(guò)程中,夾層的識(shí)別成為一個(gè)新的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。在分析了克拉美麗氣田滴西17井區(qū)火山巖氣藏儲(chǔ)層及其夾層特征的基礎(chǔ)上,利用分頻屬性反演與模型正演相結(jié)合的方法能夠有效識(shí)別出火山巖儲(chǔ)層中夾層及其展布特征,而且大大提高了地震的縱橫向分辨率。將該方法應(yīng)用于火山巖儲(chǔ)層的開(kāi)發(fā)實(shí)踐中,取得了很好的應(yīng)用效果,且對(duì)于火山巖氣藏夾層識(shí)別方法的推廣及指導(dǎo)油氣藏開(kāi)發(fā)具有重要的意義。

低滲火山巖;分頻屬性反演;模型正演;夾層識(shí)別;水平井開(kāi)發(fā)

克拉美麗氣田滴西17井區(qū)火山巖氣藏儲(chǔ)層經(jīng)過(guò)風(fēng)化淋濾改造,使其非均質(zhì)性大大增強(qiáng),夾層廣泛發(fā)育,儲(chǔ)層預(yù)測(cè)困難,也使得水平井實(shí)施過(guò)程中有效避開(kāi)夾層難度異常大。因此,提高夾層的識(shí)別和分辨能力是火山巖氣藏開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)和難點(diǎn),也是氣藏有效開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵因素。目前對(duì)于火山巖儲(chǔ)層的夾層描述還處于探索階段或者初級(jí)定性描述階段[1～4],幾乎沒(méi)有定量的區(qū)分手段和方法[5],也沒(méi)有可借鑒的成熟技術(shù)方法。

因受地震數(shù)據(jù)體分辨率和信噪比的制約以及地震解釋人員不同的知識(shí)建構(gòu)和經(jīng)驗(yàn),地震解釋預(yù)測(cè)的圈閉形態(tài)、地層深度和儲(chǔ)層特征等與實(shí)鉆情況存在一定的差異,應(yīng)用地震屬性也往往不能很好地解決儲(chǔ)層的橫向預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和多解性問(wèn)題,所以常規(guī)地震方法幾乎無(wú)法識(shí)別和預(yù)測(cè)夾層的展布特征。為此,筆者通過(guò)井震結(jié)合,綜合利用包含各種地質(zhì)信息的地震反演技術(shù)與地震資料橫向延伸范圍廣的優(yōu)勢(shì)聯(lián)合起來(lái),在地震剖面上確定儲(chǔ)層位置,再利用正演的方法求取儲(chǔ)層中可能存在的夾層甚至隔層,并應(yīng)用于水平井開(kāi)發(fā),以檢驗(yàn)方法的可行性和地震識(shí)別的可靠性。

1 火山巖儲(chǔ)層特征及夾層特征

滴西17井區(qū)火山噴發(fā)以裂隙式噴發(fā)為主,火山巖儲(chǔ)層巖性巖相變化快,表現(xiàn)為強(qiáng)非均質(zhì)性。其中,儲(chǔ)層巖相以火山沉積相再搬運(yùn)亞相和溢流相中部亞相為主,火山沉積巖包括凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)砂礫巖等,溢流相熔巖巖性以玄武巖及角礫熔巖為主,儲(chǔ)層的平均孔隙度為12.27%,滲透率為1.112mD,屬于中低孔、低滲儲(chǔ)層。

滴西17井區(qū)氣層內(nèi)部夾層主要有物性?shī)A層和巖性?shī)A層。物性?shī)A層主要是火山巖相的相變形成的,夾層巖相以火山沉積相含外碎屑亞相為主,火山沉積相再搬運(yùn)亞相次之;而巖性?shī)A層的特征具有厚度薄、密度小、頻率較低、物性較好、裂縫較發(fā)育、裂縫寬度較大的特點(diǎn) (見(jiàn)表1),夾層的巖性以沉火山角礫巖為主,沉凝灰?guī)r次之。

表1_滴西17井區(qū)夾層特征表

2 夾層識(shí)別技術(shù)

2.1 分頻屬性反演

從滴西17井區(qū)玄武巖和沉積巖的地震響應(yīng)特征 (表2)來(lái)看,在地震剖面上玄武巖表現(xiàn)為席狀或楔形反射外形,平行-亞平行反射結(jié)構(gòu),低頻率、強(qiáng)振幅、較連續(xù)相位特征 (圖1);沉積巖在地震剖面上表現(xiàn)為層狀-充填外形,平行-亞平行反射結(jié)構(gòu),中低頻、頂部中弱振幅、中差連續(xù)特征。但是嚴(yán)格確定儲(chǔ)層的橫向分布范圍只有在井距較小、地震資料品質(zhì)較好的儲(chǔ)集地區(qū)才能實(shí)現(xiàn);而對(duì)于井距較大、巖性巖相變化很快的火山巖氣藏儲(chǔ)集層段,則效果不明顯。因此必須開(kāi)展平面上的儲(chǔ)層展布預(yù)測(cè),才能為氣藏的合理開(kāi)發(fā)奠定基礎(chǔ)。

表2 不同巖性的地震響應(yīng)特征

在預(yù)測(cè)儲(chǔ)層的平面、剖面發(fā)育范圍時(shí),由于非線(xiàn)性的分頻屬性反演可以直接反演巖性、物性等信息,在波阻抗和巖性對(duì)應(yīng)關(guān)系不明確的復(fù)雜地區(qū)有獨(dú)到的作用。由于基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分頻屬性反演對(duì)孔隙度平面預(yù)測(cè)有很好的適用性,井旁道反演的孔隙度曲線(xiàn)和實(shí)測(cè)的測(cè)井解釋波阻抗曲線(xiàn)相關(guān)性比較好,從而保證了反演結(jié)果在井點(diǎn)處具有較高的可靠性[6]。因此考慮到火山巖儲(chǔ)層的特殊性,利用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分頻屬性反演的方法預(yù)測(cè)了滴西17井區(qū)的有利儲(chǔ)層區(qū)域 (圖2中橢圓框)。從儲(chǔ)層分頻屬性反演的結(jié)果與常規(guī)地震剖面對(duì)比可以看出,儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)域?qū)?yīng)較好,但其連續(xù)性存在差異,顯示出非均質(zhì)性的特點(diǎn),即有可能預(yù)示著儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)存在夾層,且其反射特征與透鏡狀地震波形對(duì)應(yīng)。

圖1 厚層玄武巖地震響應(yīng)特征 圖2 分頻屬性反演孔隙度剖面圖

2.2 模型正演

在對(duì)目的層的構(gòu)造和儲(chǔ)層研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合地質(zhì)、地震、測(cè)井等資料反映的特征,建立了包括構(gòu)造的幾何形態(tài)和地層物性參數(shù)的地質(zhì)模型;然后用正演的理論方法對(duì)模型進(jìn)行正演,模擬地下的地質(zhì)信息在地震剖面上的反射特征;結(jié)合儲(chǔ)層反演結(jié)果,在其分異區(qū)域增加夾層信息,不斷修正模型,直到正演結(jié)果與地震剖面信息無(wú)限逼近為止;最后結(jié)合理論反射特征和實(shí)際地震剖面的反射特征,研究?jī)?chǔ)層及其內(nèi)部的變化規(guī)律。

統(tǒng)計(jì)滴西17井區(qū)巖性的經(jīng)驗(yàn)速度和波阻抗,模型正演取二疊系地層平均速度3000m/s,石炭系玄武巖平均速度4606m/s,石炭系凝灰?guī)r平均速度3708m/s;假設(shè)凝灰?guī)r夾層厚度為10m,長(zhǎng)度為250m,北傾30°產(chǎn)狀。正演結(jié)果表明,100m厚的玄武巖內(nèi)部如果出現(xiàn)僅有10m厚度但是延展范圍足夠大的薄夾層,在地震波形剖面上能夠有所響應(yīng)(見(jiàn)圖3)。

圖3 玄武巖內(nèi)部夾層正演地震剖面

3 應(yīng)用實(shí)例

在對(duì)滴西17井區(qū)北部的薄儲(chǔ)層進(jìn)行開(kāi)發(fā)時(shí),為了進(jìn)一步驗(yàn)證正演結(jié)果的可靠性和可行性,利用該方法對(duì)工區(qū)內(nèi)實(shí)施部署的DXHW172水平井進(jìn)行了過(guò)程指導(dǎo)和調(diào)整(圖4)。

DXHW172井設(shè)計(jì)的目的層為滴西17巖體石炭系玄武巖氣層,水平段鉆穿第1段玄武巖氣層后,鉆遇到視厚度較大的凝灰?guī)r層,對(duì)于能否鉆遇到第2段玄武巖氣層一直存在爭(zhēng)議。

從地震剖面上看,儲(chǔ)層厚度較大,同相軸連續(xù)性較好,入靶后水平段中間稍有分叉,分叉后反射特征為薄透鏡體狀,結(jié)合儲(chǔ)層反演結(jié)果認(rèn)為,即使存在夾層但其分布范圍有限。為了準(zhǔn)確鉆遇第2段玄武巖氣層并驗(yàn)證夾層與透鏡狀反射特征的對(duì)應(yīng)關(guān)系,確定夾層的存在范圍,降低鉆進(jìn)風(fēng)險(xiǎn),設(shè)計(jì)了類(lèi)似地下地層信息的夾層正演模型來(lái)分析。

從實(shí)際鉆進(jìn)結(jié)果看,DXHW172井最終從3692m到3800m鉆遇到第1段有利玄武巖氣層后,又在4118m到4200m鉆遇到第2段有利玄武巖氣層,2段儲(chǔ)層中間分布了滲透性較差的凝灰?guī)r夾層。結(jié)合井震資料、儲(chǔ)層反演和夾層正演結(jié)果分析認(rèn)為,標(biāo)定的夾層恰好對(duì)應(yīng)透鏡狀地震波形特征,且?jiàn)A層處含2個(gè)微小的凸起,第1個(gè)凸起在波峰之中出現(xiàn),第2個(gè)凸起緊隨其后,順層傾斜但角度稍有偏差,從而通過(guò)實(shí)鉆證實(shí)了玄武巖儲(chǔ)層中夾層的存在,也說(shuō)明正演模型能夠真實(shí)反映地下地質(zhì)信息。

通過(guò)目的層石炭系玄武巖氣層生產(chǎn)分析,DXHW172井平均日產(chǎn)氣10×104m3左右,是鄰井滴西17井產(chǎn)氣量的近2倍,該井的實(shí)施獲得了成功。

總之,利用分頻屬性反演刻畫(huà)儲(chǔ)層和模型正演相結(jié)合的方法,能夠有效識(shí)別儲(chǔ)層中的夾層及其分布特征,并提高地震識(shí)別和分辨夾層的能力,從而大大降低了地震解釋的多樣性,增加了有利儲(chǔ)層鉆探的準(zhǔn)確性。

圖4 過(guò)DXHW172井軌跡與薄夾層地震解釋剖面

4 結(jié)論

1)玄武巖在地震剖面上表現(xiàn)為席狀或楔形反射外形,平行-亞平行反射結(jié)構(gòu),低頻率、強(qiáng)振幅、較連續(xù)相位特征;沉積巖在地震剖面上表現(xiàn)為層狀-充填外形,平行-亞平行反射結(jié)構(gòu),中低頻、頂部中弱振幅、中差連續(xù)特征。

2)由于受井距及地震分辨率的限制,常規(guī)地震剖面在確定巖性巖相變化較快的火山巖儲(chǔ)層及其內(nèi)部夾層的橫向分布范圍方面的能力有限,且識(shí)別夾層存在與否對(duì)地質(zhì)解釋人員的經(jīng)驗(yàn)及知識(shí)結(jié)構(gòu)要求較高。

3)利用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的分頻屬性反演技術(shù),能夠有效預(yù)測(cè)儲(chǔ)層的平面、剖面展布范圍。

4)在地震剖面和儲(chǔ)層反演剖面上,可能存在夾層的儲(chǔ)層區(qū)域與透鏡狀地震波形對(duì)應(yīng)。

5)正演結(jié)果表明,100m厚的玄武巖內(nèi)部如果出現(xiàn)僅有10m厚度但是延展范圍足夠大的薄夾層時(shí),在地震波形剖面上能夠有所響應(yīng),也就是說(shuō)在滴西17井區(qū)地震地質(zhì)條件下,識(shí)別夾層的垂向分辨率為10m。

6)實(shí)鉆證明,利用分頻屬性反演與模型正演相結(jié)合的方法能夠有效識(shí)別夾層及其分布范圍,大大提高地震識(shí)別夾層的分辨能力。

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[編輯]龔丹

P631.44

A

1000-9752(2014)02-0066-04

2013-06-07

中國(guó)石油天然氣股份有限公司科研項(xiàng)目(2012E-34-10)。

李道清(1982-),男,2005年中國(guó)石油大學(xué) (華東)畢業(yè),工程師,現(xiàn)主要從事天然氣綜合地質(zhì)方面的研究工作。