非纵地震及其在低渗透油藏开发中的应用

2014-06-19张杰赵德勇中石油长庆油田分公司勘探开发研究院陕西西安710021

石油天然气学报 2014年2期

关键词：马岭测线含油

张杰,赵德勇 (中石油长庆油田分公司勘探开发研究院,陕西西安 710021)

王大兴,赵玉华

中石油长庆油田分公司勘探开发研究院

低渗透油气田勘探开发国家工程实验室,陕西西安 710021

张振红,黄黎刚,朱军 (中石油长庆油田分公司勘探开发研究院,陕西西安 710021)

非纵地震及其在低渗透油藏开发中的应用

张杰,赵德勇 (中石油长庆油田分公司勘探开发研究院,陕西西安 710021)

王大兴,赵玉华

中石油长庆油田分公司勘探开发研究院

低渗透油气田勘探开发国家工程实验室,陕西西安 710021

张振红,黄黎刚,朱军 (中石油长庆油田分公司勘探开发研究院,陕西西安 710021)

非纵地震是针对地表条件复杂、地下地层水平及低勘探成本地区的一种地震勘探方法,它借鉴三维地震勘探宽方位观测、多方向采集的优点,接收点线平行偏离激发点线,较好地避开了井口及地表层间产生的强次生干扰。从非纵地震时距曲线方程的推导出发,介绍了非纵地震的勘探原理,通过与二维及三维地震勘探方法比较,说明了非纵地震的特点,并详细阐述了非纵地震的适用条件及其能解决的地质问题,非纵地震可以提高复杂地表地区地震资料的品质,可以解决构造、古地貌刻画、储层预测及含油气性检测等问题。最后通过非纵地震在鄂尔多斯盆地的应用,证明了该技术在低渗透油藏开发中的应用效果较好。

非纵地震;鄂尔多斯盆地;低渗透油田开发;储层预测;含油气性检测

根据野外观测系统,地震勘探方法主要分为二维及三维两种。二维地震的激发点与接收点基本在一条线上,它得到的是地下地质体在测线方向上的信息。三维地震的野外测线布置不受直线限制,可以获得地下地质体在三维空间的信息。两者相比较而言,二维地震勘探成本低,适合于勘探初期,查明大的区域地质构造;三维地震勘探成本高,适合勘探成熟区,寻找有利的开发区块及进行精细储层描述。陆上原始单炮资料品质的主要影响因素之一为地表条件:若地表平坦,低降速带薄,激发可以获得高频信息,地震波在地表衰减小,能量得以下传,得到的地震资料品质好;相反,如果地表高差大,起伏不平,低降速带厚度大,激发得不到高频信号,地震波的吸收衰减及层间干扰严重,得到的地震资料品质就差。如何降低地表条件对地震资料品质的影响是该类地区地震勘探的关键。

非纵地震就是针对该类地表条件产生的一种地震勘探方法。非纵地震既是二维地震,也可以看作是一个大面元的三维地震,因此,常规二维地震能解决的问题它都能解决,同时也具有许多三维地震的解释手段,可以解决地质体的平面特征及空间演化等问题。非纵地震通过合适的非纵距,可以避开井口及地表层间产生的强次生干扰,提高原始地震资料的品质,解决油气田勘探开发中的地质问题。

1 非纵地震技术原理

非纵地震是相对于纵测线勘探而言的,它的激发点线平行偏离 (非纵距)接收点线,避开井口及地表层间产生的强次生干扰。图1为非纵地震传播示意图,设P为平面,反射界面R与地面夹角 (倾角)为ψ,界面上部速度为v,测线沿X轴方向布设。取Q为坐标原点,Z轴垂直向下。如果在Q点激发,沿X测线上的任意点S(x,y,0)观测时,在S点接收到反射波所走的路经为QBS。从Q点向反射界面作垂线QA,将SB延长交QA的延长线于Q*(x1,y1,z1)(虚震源)点,从图1可以得到QBS =Q*S,因此对于任意点S(x,y,0)来说,沿QBS传播的反射时间t为:

从非纵地震反射波的时距曲面方程来看,非纵测线遵循共反射点面元叠加原理,如果界面水平,非纵距为y,界面距离为h,则式(1)为:

从时距曲线方程看,非纵地震遵循传统的二维共反射点叠加原理。图2为二维、非纵及三维地震野外观测系统及采集方位角对比图。从图2中可以看到,非纵地震的最小偏移距最大,有效地衰减了井口干扰及层间干扰,突出了有效信号能量;同时,非纵地震的采集方位角介于二维和三维地震之间,较二维地震可以接收到更多的地下地质体信息。

图1 非纵地震传播原理示意图

图2 二维、非纵及三维地震观测系统及采集方位角对比图

2 非纵地震的适用条件

非纵地震是针对复杂地表条件产生的一种地震勘探方法,它存在一定的非纵距,地下反射面元较大,因此,具有特定的适用条件。

1)适合面波、次生干扰发育的地区该类地区普通二维地震资料信噪比低,不能解决油气田勘探开发的地质需求,而非纵地震可以降低地表条件对地震资料品质的影响,提高原始地震资料的信噪比,改善地震资料品质。

2)适合水平层状介质如果地下地层倾角较大、构造复杂,非纵距不固定,形成的地下反射面元大小不一致,则无法进行拟三维内插,在开发阶段的应用受到限制。

3)适合于地下地质体具有相当规模的地区非纵地震地下反射面元为非纵距的一半乘以CDP(共深度点)间距,如果垂直地震测线方向,地下地质体的规模小于非纵距,将无法控制它的展布特征,不利于解决地质问题。

4)适合较低勘探成本地区目前最好的地震勘探方式为三维地震勘探,但它的成本较高,对于低成本勘探开发地区,不能全面推广应用,而非纵地震的成本只有三维地震勘探的一半,同时又可以较好地解决油气田勘探开发中的问题,是一种经济有效的技术手段。

3 应用实例

3.1 地质概况

马岭地区位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡的西南部,地表被黄土覆盖,黄土最厚可达300m,由于长期受雨水的冲刷,形成的山沟呈树枝状分布,塬、梁、沟、坡并存。巨厚的黄土土质疏松,地震激发接收条件差,井口、层间次生干扰严重。马岭地区地下构造形态为一个西倾单斜,坡度平缓,地层倾角约0.5～0.7°,局部有微弱鼻状构造,无断层。主要目的层为侏罗系及三叠系长8油层组(Tyc8)。侏罗系发育古地貌背景的构造油藏,构造幅度小,分布范围窄,为小而肥的构造油藏。长8油层组1油层()为岩性油藏,地层厚度45～50m,其上部紧邻“张家滩页岩”,成藏条件优越。以三角洲前缘亚相沉积为主,发育水下分流河道分流间湾等沉积微相,发育两套砂体:长8油层组1油层1砂体()及3砂体()),以砂体为主,局部发育。砂体厚度平均为9.2m,平均为5.4m。整个工区砂体薄、纵横向变化快、储层物性差。因此,准确刻画该区古地貌形态及预测砂体展布成为该区开发的关键。

3.2 非纵地震观测系统

该区以往地震资料为二维沟中弯线和黄土塬直测线。沟中弯线由于在老地层中激发接收,地震资料品质较好,原始剖面视主频在30Hz左右,频宽为15～70Hz,但由于地震测线沿沟布设,测网不规则,且钻井一般在黄土塬上,偏离测线,因此应用受到限制。此外,沟中弯线排列短,不能满足叠前储层预测需要。黄土塬直测线跨沟过梁,地震测网不受地形限制,测网规则,但由于在黄土层中激发接收,地震资料品质差,处理后的成果剖面视主频为30Hz,频宽为10～70Hz,叠前分偏移距资料信噪比低,不能满足含油储层预测需要。

针对马岭地区地表及地质目标特点,2009年在该区开展非纵地震勘探,采用 “两炮六线”的野外观测系统,测线等间距布设,中间线共用炮线,滚动采集方式(图3),获得13条剖面线,200km非纵地震资料。除两边的非纵线覆盖次数为216次外,其余测线覆盖次数均为144次。处理后的成果剖面视主频为35Hz,频宽为10～80Hz,内插形成270km2的三维数据体;偏移距叠加剖面各主要目的层成像较好,反射清晰,振幅、频率、波形及相位一致性好,可满足叠前储层预测需要 (图4)。

图3 马岭地区非纵地震野外观测系统示意图

图4 马岭地区地震测线叠加及分偏移距叠加剖面

3.3 古地貌刻画

利用非纵地震资料,采用模型正演、三维可视化等技术对研究区古地貌进行了精细雕刻,图5为恢复后的前侏罗纪古地貌形态,研究区前侏罗纪时期处于甘陕古河和庆西古河交汇处,区内发育贺旗支沟,丘嘴发育,是古地貌油藏的有利发育区。

3.4 地震相分析

在地震正演模型分析的基础上,采用Stratimagic的自主神经网络波形分类及分频成像技术对研究区Tyc18(1)及Tyc18(3)的地震相带进行划分,并对储层分布进行预测。地震信号中各种参数的变化都会引起地震道形状的改变,也就是说地震波形能反映地下地质体的特征[1,2]。根据该原理,应用自组织的人工神经网络技术对目标时窗内的地震道进行分类、学习、记忆和分析,最终建立模型道,这些模型道代表了目标时窗内地震波形的变化;并根据类比相似原理,对全工区目标时窗内的地震道进行分类,建立地震相图。地震相图反映了地震信号的总体变化及其分布规律。根据典型地震相与地质、测井资料的对应关系,对相应的地震相作出合理准确的地质解释,并向未钻探区域外推,从而建立全区的沉积相图。

分频解释技术是一种基于频谱分析的高分辨率地震成像技术,其原理是薄层在时间域可以产生复杂的谐振反射,而在频率域中的响应是唯一的,且可以描述时间厚度的变化[3]。通过地层切片,该方法可以揭示地层的纵向变化规律、沉积相带的空间演变模式,并能进行储集层厚度展布的描绘与分析。通过上述两种方法相互佐证,刻画了及的河道展布。图6为沿5 0 Hz及70 Hz分频调谐振幅切片,可以看出,发育2条河道,南北走向,河道宽度1～3km;河道规模较小,河道宽度0.8～2km;X1井位于河道边部、间湾;X2井位于主河道、

图5 马岭地区前侏罗纪古地貌图图6 马岭地区分频属性切片

3.5 含油砂体预测

油气检测的核心是采用地震信息分解原理从原始地震信息中筛选与含油气性相关的参数来预测目标含油气性[4,5],根据所用的地震信息类型的不同,检测方法可分为叠前、叠后2种。叠后储层含油气检测的原理为:储层具有某个固定的固有频率,当储层含有油气时,含油气储层的固有频率与原来储层的固有频率相比发生较大的变化,当地震波经过含油气储层时,引起石油或天然气与岩石颗粒之间的相对运动,含油气后使储层固有频率降低,油气与地震波低频共振使低频段能量加强;同时使地震波高频成分衰减、吸收,高频段能量减弱。因此,地震剖面上的含油气段表现出低频共振产生能量增强和高频能量吸收衰减的明显特征[6]。根据该原理,可以通过吸收衰减分析及分频能量对比分析进行储层含油气性检测。

叠前预测技术是以AVO(振幅随偏移距的变化)理论为基础,主要为AVO反演及叠前弹性参数反演,都是利用叠前地震资料,反演反映岩石骨架和流体信息的弹性参数,对储层及其含油气性进行预测。AVO叠前反演使用的是叠前道集资料,反演的参数考虑了入射角因素,并与纵波速度、横波速度、密度等参数有关,这样就包含了大量的地震信息,而使反演获得的岩性、物性信息更加丰富[7,8]。叠前弹性参数反演充分利用不同炮检距道集数据及横波、纵波、密度等测井资料,联合反演出与岩性、含油气性相关的多种弹性参数,可以通过单一参数及参数交会综合判别储层物性及含油气性[9～11]。

利用上述技术进行综合分析后,共发现侏罗系有利产建区2个,面积为20.02km2;Tyc18有利产建区2个,面积为26.1km2;提供钻探井位52口,钻后含油气性较好的井占88.5%,取得了较好的钻探效果,有效地指导了该区的产能建设及开发井位部署。