潘光超 裴健翔 周家雄 王立鋒 于俊峰

(中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司)

鶯歌海盆地中深層超壓帶氣水界面平點(diǎn)特征分析*

潘光超 裴健翔 周家雄 王立鋒 于俊峰

(中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司)

以亮點(diǎn)識(shí)別、AVO分析為核心的烴類識(shí)別技術(shù)在鶯歌海盆地淺層常壓帶的天然氣勘探中發(fā)揮了重要作用,但在中深層超壓帶低含氣飽和度的含水層容易產(chǎn)生“假亮點(diǎn)”,直接利用這一油氣識(shí)別技術(shù)已經(jīng)難以預(yù)測(cè)該區(qū)的復(fù)雜地質(zhì)情況。對(duì)鶯歌海盆地淺層常壓帶及中深層超壓帶氣水界面巖石物理特征進(jìn)行了對(duì)比分析,證實(shí)了中深層超壓帶氣水界面在地震響應(yīng)上可以形成平點(diǎn)反射;利用地震正演模擬方法對(duì)該盆地淺層常壓帶及中深層超壓帶氣水界面地震響應(yīng)特征進(jìn)行了分析,指出了淺層常壓帶及中深層超壓帶氣水界面平點(diǎn)特征的差異,有效指導(dǎo)了東方13區(qū)中深層大型超壓氣田的勘探和整體評(píng)價(jià)。

中深層超壓帶;巖石物理分析;地震正演;氣水界面;平點(diǎn)特征;鶯歌海盆地

1 問題的提出

鶯歌海盆地是世界上罕見的高溫超壓盆地[1]。20世紀(jì)90年代,以亮點(diǎn)識(shí)別、AVO分析為核心的烴類直接識(shí)別技術(shù)的成功應(yīng)用使得在該盆地淺層(鶯歌海組—樂東組)發(fā)現(xiàn)了一批常溫常壓底辟背斜氣田[2]。90年代后期在該盆地東方1-1構(gòu)造先后鉆探的3口探井均未獲得實(shí)質(zhì)性突破。2010年在東方1-1構(gòu)造西側(cè)越南物源控制的大型海底扇體首鉆DF13-A14井并取得巨大成功,揭開了中深層高溫高壓領(lǐng)域勘探的序幕[3-4]。隨后的鉆探揭示,中深層超壓帶地震亮點(diǎn)及AVO異常雖然可以反映含氣性,但無法解決儲(chǔ)層含氣飽和度的預(yù)測(cè)難題,而且氣層、氣水同層及含氣水層均在地震上呈現(xiàn)出相似的亮點(diǎn)反射特征及AVO異常。DF13-A14井儲(chǔ)層不同含氣飽和度流體替換試驗(yàn)表明,含氣飽和度為5%時(shí)即可產(chǎn)生與高含氣飽和度(40%～100%)相同的強(qiáng)振幅及AVO異常(圖1),形成“假亮點(diǎn)”(圖2)。因此,直接利用以亮點(diǎn)識(shí)別、AVO分析為核心的烴類直接識(shí)別技術(shù)已經(jīng)難以解決該區(qū)的復(fù)雜地質(zhì)情況[5-7],尋找一種能夠區(qū)分商業(yè)氣藏與低含氣飽和度的含氣水層的地球物理方法來指導(dǎo)中深層的天然氣勘探,已成為擺在地球物理技術(shù)人員面前的重要課題。

圖1 DF13-A14井儲(chǔ)層不同含氣飽和度流體替換及AVO正演

圖2 DF13-A14井儲(chǔ)層不同含氣飽和度流體替換及自激自收正演

區(qū)域地質(zhì)研究認(rèn)為:DF13-A14井在中深層黃流組一段揭示的儲(chǔ)層具有規(guī)模大、儲(chǔ)層厚、物性好等特點(diǎn),主要目的層砂巖在測(cè)井曲線上以箱狀為主,局部砂泥巖互層,地質(zhì)模型相對(duì)簡(jiǎn)單,氣水界面具備在地震響應(yīng)上形成平點(diǎn)的條件。筆者借鑒淺層氣藏地震勘探的成功經(jīng)驗(yàn)——平點(diǎn)勘探[8-9],基于區(qū)域地質(zhì)認(rèn)識(shí)與鉆探資料,通過巖石物理分析、模型技術(shù)等手段對(duì)鶯歌海盆地中深層黃流組一段大型海底扇氣藏在地震剖面上的平點(diǎn)特征進(jìn)行分析,指出淺層常壓帶與中深層超壓帶氣水界面平點(diǎn)特征差異,有效指導(dǎo)了該地區(qū)中深層?xùn)|方13區(qū)大型高溫超壓氣田的勘探和整體評(píng)價(jià)。

2 中深層超壓帶與淺層常壓帶氣水界面平點(diǎn)特征差異

2.1 巖石物理特征對(duì)比

對(duì)于淺層常壓帶,選取DF1S井及LD5S井為例進(jìn)行分析。巖石物理分析發(fā)現(xiàn)(圖3):淺層常壓帶氣層之下直接過渡到水層,氣層波阻抗明顯低于水層波阻抗,氣層與水層之間存在明顯的波阻抗界面,由此判斷平點(diǎn)出現(xiàn)在氣層與水層之間。

圖3 淺層常壓帶2口井巖石物理分析

圖4 深層超壓帶2口井巖石物理分析

對(duì)于中深層超壓帶,選取DF13-B3井及DF13-B1井為例進(jìn)行分析。巖石物理分析發(fā)現(xiàn)(圖4):中深層超壓帶氣層與水層之間存在較長(zhǎng)的氣水同層、含氣水層這樣一個(gè)過渡帶,過渡帶厚度在15～60m不等,不同氣藏的過渡帶厚度可能與儲(chǔ)層本身物性及壓力有關(guān);氣層與過渡帶之間沒有明顯的波阻抗界面,波阻抗界面出現(xiàn)在水層和過渡帶之間,由此判定平點(diǎn)應(yīng)該出現(xiàn)在水層和過渡帶之間,這與淺層常壓帶平點(diǎn)出現(xiàn)在氣層與水層之間是不同的。

2.2 正演模擬地震響應(yīng)特征對(duì)比

通過已鉆井合成地震記錄標(biāo)定結(jié)果來看,在該區(qū)采用與主頻相匹配的30Hz雷克子波進(jìn)行標(biāo)定,合成地震記錄和實(shí)際地震數(shù)據(jù)無論在地震相位還是反射強(qiáng)度上均能達(dá)到很好的匹配,因此,最終選取30Hz雷克子波作為正演子波,模型中巖石物理參數(shù)均參考附近已鉆井測(cè)井資料。

如圖5、6所示,在鶯歌海盆地淺層,因地層巖石物理性質(zhì)橫向變化小,平點(diǎn)在地震剖面上表現(xiàn)為呈水平的反射波同相軸,平行于構(gòu)造等值線。以DF1S井及LD5S井的實(shí)鉆巖石物理參數(shù)及實(shí)際地震資料提取的地震子波為基礎(chǔ),通過正演模擬結(jié)合實(shí)際過井地震剖面地震反射特征證實(shí):當(dāng)儲(chǔ)層較薄時(shí),氣水界面在地震剖面上的響應(yīng)僅僅表現(xiàn)為振幅變?nèi)?圖5);當(dāng)儲(chǔ)層較厚時(shí),氣水界面在地震剖面上的響應(yīng)表現(xiàn)為在傾斜反射同相軸中出現(xiàn)能量較強(qiáng)的水平反射同相軸且分布范圍不大的特征,其中氣水界面之上振幅較強(qiáng),氣水界面之下振幅較弱(圖6)。

在鶯歌海盆地中深層,氣水界面均出現(xiàn)在儲(chǔ)層的底部,由于純水層較薄,因此氣水界面的響應(yīng)表現(xiàn)為地質(zhì)反射界面和純水界面的復(fù)合波,導(dǎo)致地震反射氣水界面難以分辨(圖7),但在井附近發(fā)現(xiàn)了類似平點(diǎn)但并不平坦的反射波同相軸。為此,通過地震正演的方法判斷該地震反射是否為平點(diǎn)。

對(duì)DF13-B1井鉆遇的氣水界面設(shè)計(jì)了無氣水界面和有氣水界面2個(gè)模型(圖8、9)。無氣水界面模型正演模擬結(jié)果為砂體內(nèi)出現(xiàn)弱波峰反射(圖8),而有氣水界面模型正演模擬結(jié)果為砂體內(nèi)出現(xiàn)較強(qiáng)波峰反射,且氣水界面之上為一強(qiáng)波峰反射,氣水界面之下為一弱波峰反射(圖9),與實(shí)際過井地震剖面非常相似,因此認(rèn)為該井附近波谷內(nèi)出現(xiàn)的較強(qiáng)波峰反射為該井氣水界面的平點(diǎn)特征。進(jìn)一步分析認(rèn)為:無氣水界面模型正演模擬結(jié)果在波谷內(nèi)出現(xiàn)的弱波峰反射是巨厚水道砂體子波旁瓣的地震響應(yīng),并非巖性或氣水等真實(shí)地球物理界面[10],而有氣水界面模型正演模擬結(jié)果在波谷內(nèi)出現(xiàn)的較強(qiáng)波峰反射為巨厚水道砂體子波旁瓣地震響應(yīng)與氣水界面地震響應(yīng)的疊加。因此,在實(shí)際工作中要通過地震正演等手段正確判斷真假平點(diǎn),尤其是對(duì)類似水道砂等較厚砂體,其地震響應(yīng)會(huì)出現(xiàn)由于子波旁瓣效應(yīng)而產(chǎn)生的弱波峰反射,該弱波峰反射平行于水道砂體頂面,當(dāng)水道儲(chǔ)層頂面較平坦時(shí)很可能被誤認(rèn)為平點(diǎn)。

圖5 過DF1S井地震剖面、正演模型及正演模擬結(jié)果

圖6 過LD5S井地震剖面、正演模型及正演模擬結(jié)果

圖7 過DF13-B3、DF13-B1井地震剖面

圖8 DF13-B1井正演模型及正演模擬結(jié)果(無氣水界面)

圖9 DF13-B1井正演模型及正演模擬結(jié)果(有氣水界面)

對(duì)DF13-B3井鉆遇的氣水界面設(shè)計(jì)了3個(gè)正演模型(圖10～12),分別為無氣水界面、含泥巖夾層、有氣水界面。無氣水界面模型正演模擬結(jié)果在疑似平點(diǎn)出現(xiàn)的位置為一極微弱的波峰反射(圖10);含夾層模型正演模擬結(jié)果在疑似平點(diǎn)出現(xiàn)的位置為一弱波峰反射(圖11);而有氣水界面模型地震正演模擬結(jié)果在疑似平點(diǎn)出現(xiàn)的位置為一弱波峰反射,氣水界面之上為一強(qiáng)波峰反射,氣水界面之下為一弱波峰反射(圖12),與實(shí)際地震剖面非常相符,分析認(rèn)為該井附近波谷內(nèi)出現(xiàn)的弱波峰反射為該井氣水界面的平點(diǎn)特征。

圖10 DF13-B3井正演模型及正演模擬結(jié)果(無氣水界面)

圖11 DF13-B3井正演模型及正演模擬結(jié)果(含泥巖夾層)

圖12 DF13-B3井正演模型正演模擬結(jié)果(有氣水界面)

3 中深層超壓帶氣水界面其他平點(diǎn)特征

高溫高壓領(lǐng)域平點(diǎn)地震響應(yīng)除了具備以上特征外,從過東方13-B區(qū)及東方13-A區(qū)平點(diǎn)發(fā)育位置的典型地震剖面來看,還有2個(gè)重要現(xiàn)象(圖13):一是平點(diǎn)不平,是一個(gè)傾斜的界面,局部有起伏;二是同一砂體存在多個(gè)平點(diǎn)。

對(duì)于第一個(gè)問題,分析認(rèn)為由于地層埋藏較深,地層速度的各向異性是造成平點(diǎn)傾斜的主要原因。東方13-B區(qū)已鉆井時(shí)深關(guān)系曲線(圖14)證實(shí),沿平點(diǎn)傾斜方向,速度呈明顯變大趨勢(shì)。顯然,平點(diǎn)的傾斜是由速度的橫向變化所致,而平點(diǎn)局部有起伏可能是砂巖內(nèi)部泥巖夾層反射和平點(diǎn)反射相互干涉所致。對(duì)于第二個(gè)問題,在東方13-A區(qū)氣層底面時(shí)間構(gòu)造圖平點(diǎn)發(fā)育的位置發(fā)現(xiàn)分別存在2個(gè)自圈的構(gòu)造低洼(圖15),分析認(rèn)為是在成藏過程中局部排水不暢,導(dǎo)致局部富水所致。

圖13 東方13區(qū)典型地震剖面平點(diǎn)位置

圖14 東方13-B區(qū)中深層鉆井時(shí)深關(guān)系

圖15 東方13-A區(qū)氣層底面時(shí)間構(gòu)造圖

4 中深層超壓帶平點(diǎn)特征識(shí)別效果

通過大量的鉆井及研究證實(shí),以上關(guān)于鶯歌海盆地中深層超壓帶氣水界面平點(diǎn)特征具有普遍規(guī)律,基于新認(rèn)識(shí)的平點(diǎn)識(shí)別技術(shù)成功地指導(dǎo)了該區(qū)中深層超壓帶的烴類檢測(cè)工作及井位部署工作, 2013年設(shè)計(jì)鉆探的多口探井和評(píng)價(jià)井均取得了成功。以DF13-B5井為例,類比分析結(jié)合正演分析在鉆前預(yù)測(cè)該井與DF13-B1井鉆遇平點(diǎn)類似(圖16),認(rèn)為該井鉆遇砂體內(nèi)部出現(xiàn)的波峰在高部位反射變強(qiáng)是由于巨厚水道砂體子波旁瓣的地震響應(yīng)與氣水界面地震響應(yīng)疊加的結(jié)果,而在低部位該波峰變?nèi)跏且驗(yàn)閮H僅存在巨厚水道砂體子波旁瓣的地震響應(yīng)而無氣水界面地震響應(yīng)的結(jié)果,預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)井鉆遇一氣組氣水界面,最終得到鉆探結(jié)果證實(shí)。

圖16 過DF13-B5井地震剖面平點(diǎn)特征分析

5 結(jié)束語

鶯歌海盆地中深層超壓帶氣水界面平點(diǎn)特征新認(rèn)識(shí)有效指導(dǎo)了該盆地東方13區(qū)中深層大型超壓氣田的勘探及整體評(píng)價(jià),對(duì)于指導(dǎo)井位部署、擴(kuò)大氣田探明儲(chǔ)量均有重要意義。這些理論認(rèn)識(shí)已經(jīng)過實(shí)際鉆探驗(yàn)證,對(duì)于鶯歌海盆地其他地區(qū)及鄰近鶯歌海盆地的瓊東南盆地中深層高溫超壓帶的勘探具有一定的參考價(jià)值。

[1]謝玉洪,張迎朝,李緒深,等.鶯歌海盆地高溫超壓氣藏控藏要素與成藏模式[J].石油學(xué)報(bào),2012,33(4):604-609.

[2]何家雄,陳偉煌,李明興,等.鶯-瓊盆地天然氣成因類型及氣源剖析[J].中國(guó)海上油氣(地質(zhì)),2000,14(6):398-405.

[3]謝玉洪,范彩偉.鶯歌海盆地東方區(qū)黃流組儲(chǔ)層成因新認(rèn)識(shí)[J].中國(guó)海上油氣,2010,22(6):355-359.

[4]王振峰,裴健翔.鶯歌海盆地中深層黃流組高壓氣藏形成新模式——DF14井鉆獲強(qiáng)超壓優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)天然氣層的意義[J].中國(guó)海上油氣,2011,23(4):213-217.

[5]崔炯成.高壓地層條件下AVO異常陷阱研究[J].中國(guó)海上油氣,2012,24(3):21-24.

[6]張衛(wèi)衛(wèi),顏承志,龐雄,等.珠江口盆地白云深水區(qū)儲(chǔ)層AVO異常特征分析[J].中國(guó)海上油氣,2012,24(3):25-29.

[7]裴健翔,于俊峰,王立鋒,等.鶯歌海盆地中深層天然氣勘探的關(guān)鍵問題及對(duì)策[J].石油學(xué)報(bào),2011,32(4):573-579.

[8]汪云家,王興謀,韓文功,等.濟(jì)陽(yáng)坳陷中層氣藏的地震識(shí)別技術(shù)[J].石油物探,1997,36(4):16-27.

[9]王興謀.濟(jì)陽(yáng)拗陷淺、中層天然氣藏地震預(yù)測(cè)技術(shù)[J].石油地球物理勘探,2005,40(3):322-327.

[10]潘光超,韓光明,宋瑞有,等.鶯歌海盆地水道地震相新模式及其含氣性預(yù)測(cè)[J].石油地球物理勘探,2012,47(6):984-989.

An analysis of flatspot features on a gas-water interface in themiddle-deep overpressure zone, Yinggehai basin

Pan Guangchao Pei Jianxiang Zhou Jiaxiong Wang Lifeng Yu Junfeng
(Zhanjiang Branch of CNOOC Ltd.,Guangdong,524057)

In Yinggehai basin,the hydrocarbon recognition technology that includes bright-spot recognition and AVO analysis as the core tools hasplayed asignificant role in gas exploration in theshallow normal-pressure zone,but it is difficult topredict the complexity in themiddle-deep overpressure zone by directly applying this technology,due to false brightspotsproduced easily by the aquifers with low gassaturation.By comparing thepetrophysicalproperties on a gas-water interface between theshallow normal-pressure zone andmiddle-deep overpressure zone,it was confirmed thatseismic flatspot reflections can occur on a gas-water interface in themiddle-deep overpressure zone.Amethod ofseismic forwardsimulation was used to analyze theseismic response characteristics on a gas-water interface both in theshallow normal-pressure andmiddle-deep overpressure zones,indicating the difference of flatspot features between the two zones and effectively guiding the exploration and overall evaluation ofmajor overpressure gas fields in themiddle-deep zone of Dongfang13 area.

middle-deep overpressure zone;petrophysical analysis;seismic forwardsimulation;gaswater interface;flatspot features;Yinggehai basin

2013-11-14改回日期:2014-03-30

(編輯:馮 娜)

*“十一五”國(guó)家科技重大專項(xiàng)“鶯瓊盆地高溫高壓天然氣成藏主控因素及勘探突破方向(編號(hào):2008ZX05023-004)”部分研究成果。

潘光超,男,物探工程師,2008年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢),獲能源地質(zhì)工程專業(yè)碩士學(xué)位,現(xiàn)主要從事地震地質(zhì)綜合解釋及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)、烴類檢測(cè)等相關(guān)工作。地址:廣東省湛江市坡頭區(qū)中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司(郵編:524057)。E-mail:pangch1@ cnooc.com.cn。