李道清,王彬,仇鹏,苏航 (中石油新疆油田分公司勘探开发研究院,新疆克拉玛依 834000)

杜庆祥 (中国地质大学(北京)能源学院,北京 100083)

邹明德 (中石油新疆油田分公司新港作业分公司,新疆 克拉玛依 834000)

分频属性反演与模型正演技术识别火山岩气藏夹层

李道清,王彬,仇鹏,苏航 (中石油新疆油田分公司勘探开发研究院,新疆克拉玛依 834000)

杜庆祥 (中国地质大学(北京)能源学院,北京 100083)

邹明德 (中石油新疆油田分公司新港作业分公司,新疆 克拉玛依 834000)

目前火山岩储层的夹层分布特征研究处于探索和初级定性描述阶段,几乎没有定量的区分技术手段,因而,在低渗透薄储层火山岩气藏有效开发过程中,夹层的识别成为一个新的热点和难点。在分析了克拉美丽气田滴西17井区火山岩气藏储层及其夹层特征的基础上,利用分频属性反演与模型正演相结合的方法能够有效识别出火山岩储层中夹层及其展布特征,而且大大提高了地震的纵横向分辨率。将该方法应用于火山岩储层的开发实践中,取得了很好的应用效果,且对于火山岩气藏夹层识别方法的推广及指导油气藏开发具有重要的意义。

低渗火山岩;分频属性反演;模型正演;夹层识别;水平井开发

克拉美丽气田滴西17井区火山岩气藏储层经过风化淋滤改造,使其非均质性大大增强,夹层广泛发育,储层预测困难,也使得水平井实施过程中有效避开夹层难度异常大。因此,提高夹层的识别和分辨能力是火山岩气藏开发的重点和难点,也是气藏有效开发的关键因素。目前对于火山岩储层的夹层描述还处于探索阶段或者初级定性描述阶段[1～4],几乎没有定量的区分手段和方法[5],也没有可借鉴的成熟技术方法。

因受地震数据体分辨率和信噪比的制约以及地震解释人员不同的知识建构和经验,地震解释预测的圈闭形态、地层深度和储层特征等与实钻情况存在一定的差异,应用地震属性也往往不能很好地解决储层的横向预测的准确性和多解性问题,所以常规地震方法几乎无法识别和预测夹层的展布特征。为此,笔者通过井震结合,综合利用包含各种地质信息的地震反演技术与地震资料横向延伸范围广的优势联合起来,在地震剖面上确定储层位置,再利用正演的方法求取储层中可能存在的夹层甚至隔层,并应用于水平井开发,以检验方法的可行性和地震识别的可靠性。

1 火山岩储层特征及夹层特征

滴西17井区火山喷发以裂隙式喷发为主,火山岩储层岩性岩相变化快,表现为强非均质性。其中,储层岩相以火山沉积相再搬运亚相和溢流相中部亚相为主,火山沉积岩包括凝灰岩和凝灰质砂砾岩等,溢流相熔岩岩性以玄武岩及角砾熔岩为主,储层的平均孔隙度为12.27%,渗透率为1.112mD,属于中低孔、低渗储层。

滴西17井区气层内部夹层主要有物性夹层和岩性夹层。物性夹层主要是火山岩相的相变形成的,夹层岩相以火山沉积相含外碎屑亚相为主,火山沉积相再搬运亚相次之;而岩性夹层的特征具有厚度薄、密度小、频率较低、物性较好、裂缝较发育、裂缝宽度较大的特点 (见表1),夹层的岩性以沉火山角砾岩为主,沉凝灰岩次之。

表1_滴西17井区夹层特征表

2 夹层识别技术

2.1 分频属性反演

从滴西17井区玄武岩和沉积岩的地震响应特征 (表2)来看,在地震剖面上玄武岩表现为席状或楔形反射外形,平行-亚平行反射结构,低频率、强振幅、较连续相位特征 (图1);沉积岩在地震剖面上表现为层状-充填外形,平行-亚平行反射结构,中低频、顶部中弱振幅、中差连续特征。但是严格确定储层的横向分布范围只有在井距较小、地震资料品质较好的储集地区才能实现;而对于井距较大、岩性岩相变化很快的火山岩气藏储集层段,则效果不明显。因此必须开展平面上的储层展布预测,才能为气藏的合理开发奠定基础。

表2 不同岩性的地震响应特征

在预测储层的平面、剖面发育范围时,由于非线性的分频属性反演可以直接反演岩性、物性等信息,在波阻抗和岩性对应关系不明确的复杂地区有独到的作用。由于基于神经网络的分频属性反演对孔隙度平面预测有很好的适用性,井旁道反演的孔隙度曲线和实测的测井解释波阻抗曲线相关性比较好,从而保证了反演结果在井点处具有较高的可靠性[6]。因此考虑到火山岩储层的特殊性,利用基于神经网络的分频属性反演的方法预测了滴西17井区的有利储层区域 (图2中椭圆框)。从储层分频属性反演的结果与常规地震剖面对比可以看出,储层发育区域对应较好,但其连续性存在差异,显示出非均质性的特点,即有可能预示着储层发育区存在夹层,且其反射特征与透镜状地震波形对应。

图1 厚层玄武岩地震响应特征 图2 分频属性反演孔隙度剖面图

2.2 模型正演

在对目的层的构造和储层研究的基础上,结合地质、地震、测井等资料反映的特征,建立了包括构造的几何形态和地层物性参数的地质模型;然后用正演的理论方法对模型进行正演,模拟地下的地质信息在地震剖面上的反射特征;结合储层反演结果,在其分异区域增加夹层信息,不断修正模型,直到正演结果与地震剖面信息无限逼近为止;最后结合理论反射特征和实际地震剖面的反射特征,研究储层及其内部的变化规律。

统计滴西17井区岩性的经验速度和波阻抗,模型正演取二叠系地层平均速度3000m/s,石炭系玄武岩平均速度4606m/s,石炭系凝灰岩平均速度3708m/s;假设凝灰岩夹层厚度为10m,长度为250m,北倾30°产状。正演结果表明,100m厚的玄武岩内部如果出现仅有10m厚度但是延展范围足够大的薄夹层,在地震波形剖面上能够有所响应(见图3)。

图3 玄武岩内部夹层正演地震剖面

3 应用实例

在对滴西17井区北部的薄储层进行开发时,为了进一步验证正演结果的可靠性和可行性,利用该方法对工区内实施部署的DXHW172水平井进行了过程指导和调整(图4)。

DXHW172井设计的目的层为滴西17岩体石炭系玄武岩气层,水平段钻穿第1段玄武岩气层后,钻遇到视厚度较大的凝灰岩层,对于能否钻遇到第2段玄武岩气层一直存在争议。

从地震剖面上看,储层厚度较大,同相轴连续性较好,入靶后水平段中间稍有分叉,分叉后反射特征为薄透镜体状,结合储层反演结果认为,即使存在夹层但其分布范围有限。为了准确钻遇第2段玄武岩气层并验证夹层与透镜状反射特征的对应关系,确定夹层的存在范围,降低钻进风险,设计了类似地下地层信息的夹层正演模型来分析。

从实际钻进结果看,DXHW172井最终从3692m到3800m钻遇到第1段有利玄武岩气层后,又在4118m到4200m钻遇到第2段有利玄武岩气层,2段储层中间分布了渗透性较差的凝灰岩夹层。结合井震资料、储层反演和夹层正演结果分析认为,标定的夹层恰好对应透镜状地震波形特征,且夹层处含2个微小的凸起,第1个凸起在波峰之中出现,第2个凸起紧随其后,顺层倾斜但角度稍有偏差,从而通过实钻证实了玄武岩储层中夹层的存在,也说明正演模型能够真实反映地下地质信息。

通过目的层石炭系玄武岩气层生产分析,DXHW172井平均日产气10×104m3左右,是邻井滴西17井产气量的近2倍,该井的实施获得了成功。

总之,利用分频属性反演刻画储层和模型正演相结合的方法,能够有效识别储层中的夹层及其分布特征,并提高地震识别和分辨夹层的能力,从而大大降低了地震解释的多样性,增加了有利储层钻探的准确性。

图4 过DXHW172井轨迹与薄夹层地震解释剖面

4 结论

1)玄武岩在地震剖面上表现为席状或楔形反射外形,平行-亚平行反射结构,低频率、强振幅、较连续相位特征;沉积岩在地震剖面上表现为层状-充填外形,平行-亚平行反射结构,中低频、顶部中弱振幅、中差连续特征。

2)由于受井距及地震分辨率的限制,常规地震剖面在确定岩性岩相变化较快的火山岩储层及其内部夹层的横向分布范围方面的能力有限,且识别夹层存在与否对地质解释人员的经验及知识结构要求较高。

3)利用基于神经网络算法的分频属性反演技术,能够有效预测储层的平面、剖面展布范围。

4)在地震剖面和储层反演剖面上,可能存在夹层的储层区域与透镜状地震波形对应。

5)正演结果表明,100m厚的玄武岩内部如果出现仅有10m厚度但是延展范围足够大的薄夹层时,在地震波形剖面上能够有所响应,也就是说在滴西17井区地震地质条件下,识别夹层的垂向分辨率为10m。

6)实钻证明,利用分频属性反演与模型正演相结合的方法能够有效识别夹层及其分布范围,大大提高地震识别夹层的分辨能力。

[1]阎海龙,孙卫.水下分流河道砂体中夹层的识别及定量分析——以靖安油田盘古梁长6油层为例 [J].西北大学学报 (自然科学版),2006,36(1):133～136.

[2]张吉,张烈辉,胡书勇.陆相碎屑岩储集层隔夹层成因特征及其识别[J].大庆石油地质与开发,2003,22(4):1～3.

[3]郭长春,李阳.河流相储集层中夹层的发育规律及预测[J].石油天然气学报(江汉石油学院学报),2006,28(4):200～203.

[4]林博,戴俊生,陆先亮,等.孤岛油田中一区馆5段隔夹层划分与展布[J].西安石油大学学报(自然科学版),2006,21(4): 11～14.

[5]李虎,李相方,赵林,等.隔夹层发育碎屑岩气藏水平井开发对策研究[J].石油钻采工艺,2009,31(6):96～99.

[6]朱青奇,刘英.基于褶积理论的地震模型分析与探讨[J].石油地质与工程,2012,26(2):20～23.

[编辑]龚丹

P631.44

A

1000-9752(2014)02-0066-04

2013-06-07

中国石油天然气股份有限公司科研项目(2012E-34-10)。

李道清(1982-),男,2005年中国石油大学 (华东)毕业,工程师,现主要从事天然气综合地质方面的研究工作。