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物探与化探, 2021, 45(4): 961-969 doi: 10.11720/wtyht.2021.1175

方法研究·信息处理·仪器研制

油气检测多技术联合在B油田的应用研究

马良涛1, 范廷恩1, 许学良2, 董建华1, 蔡文涛1

1.中海油研究总院有限责任公司,北京 100028

2.中国石油集团测井有限公司 青海分公司,青海 茫崖 816400

The application of multi-seismic hydrocarbon detection technology to gas identification in B oilfield

MA Liang-Tao1, FAN Ting-En1, XU Xue-Liang2, DONG Jian-Hua1, CAI Wen-Tao1

1. CNOOC Research Institute Co.,Ltd.,Beijing 100028,China

2. Qinghai Branch of CNPC Logging Co.,Ltd.,Mangya 816400,China

责任编辑: 叶佩

收稿日期: 2020-04-24   修回日期: 2021-03-3  

基金资助: 国家油气重大专项项目“海外重点油气田开发钻采关键技术”.  2017ZX05032-004

Received: 2020-04-24   Revised: 2021-03-3  

作者简介 About authors

马良涛(1984-),男,博士,高级工程师,主要从事油藏地球物理相关工作。

摘要

B油气田处于开发初期,钻井少,目标区内含气储层边界认识不清,直接影响油田储量准确计算及后期开发井网部署和优化。为准确落实油田含气储层边界,利用分频能量衰减技术、AVO分析技术以及叠前弹性参数反演等多技术结合,并与已钻井相互印证,开展目标区含气储层地震响应特征分析,进而准确预测目标区含气储层边界。分析表明,受地震波衰减特性的影响,目标区含气储层具有低频能量增加、高频能量减弱的“低频共振、高频衰减”特征;通过已钻井AVO正演分析可以判定目标区含气储层属于第Ⅲ类AVO异常,其地震正振幅随偏移距的增大而增强;岩石物理参数中,拉梅系数、泊松比、纵横波速度比为含气砂岩敏感参数,且泊松比区分含气砂岩的效果最好,可较好地反映含气储层平面分布。分频能量衰减、AVO分析及叠前弹性参数反演能较好地检测含气储层,多技术结合相互印证有助于提高含气储层边界预测精度,为目标区储量准确计算和开发井网部署优化提供支持。

关键词： 油气检测 ; 含气储层 ; 分频能量衰减 ; AVO分析 ; 叠前弹性参数反演

Abstract

The target field is in the early stage of development with few drilling wells.Unclear boundary of gas reservoir in the target area affects accurate calculation of oil field reserves and well pattern deployment for later development.To solve this problem,the authors analyzed the seismic response characteristics of gas-bearing reservoirs in the target area by spectral decomposition energy attenuation,AVO analysis and pre-stack elastic parameter inversion technology,and then predicted the boundary of gas-bearing reservoirs in the target area.The result shows that the gas-bearing reservoir in the target area is characterized by "low frequency resonant and high frequency attenuated".That means the increase of low frequency energy and the decrease of high frequency energy due to the attenuation of seismic wave.Through AVO forward analysis of drilled well,it can be determined that the gas-bearing reservoir in the target area belongs to class III AVO anomaly,and its seismic positive amplitude increases with the increase of offset distance.Among the petrophysical parameters,Lame's coefficient,Poisson's ratio and P-S wave velocity ratio are sensitive to gas-bearing sandstone.Besides,Poisson's ratio is the best one for distinguishing gas-bearing sandstone and can reveal the gas-bearing reservoir and predict its plane distribution.Applying spectral decomposition energy attenuation,AVO analysis and pre-stack elastic parameter inversion technology,the authors detected gas-bearing reservoirs. With the application of multi-technology,the prediction precision of gas-bearing reservoir boundary can be improved and this would provide support for accurate calculation of reserves and development of well pattern deployment in the target area.

Keywords： hydrocarbon-bearing detection ; gas-bearing reservoirs ; spectral decomposition energy attenuation ; AVO analysis ; prestack elastic parameter inversion

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本文引用格式

马良涛, 范廷恩, 许学良, 董建华, 蔡文涛. 油气检测多技术联合在B油田的应用研究. 物探与化探[J], 2021, 45(4): 961-969 doi:10.11720/wtyht.2021.1175

MA Liang-Tao, FAN Ting-En, XU Xue-Liang, DONG Jian-Hua, CAI Wen-Tao. The application of multi-seismic hydrocarbon detection technology to gas identification in B oilfield. Geophysical and Geochemical Exploration[J], 2021, 45(4): 961-969 doi:10.11720/wtyht.2021.1175

0 引言

基于地震资料对储层含流体特征进行描述有助于提高钻井成功率、降低钻井成本,对油气藏勘探与开发具有重要意义。目前,依据地震数据类型,油气检测技术可分为叠前和叠后油气检测技术两类。叠前油气检测技术主要是基于AVO理论,利用测井资料和地震道集进行叠前流体参数反演,如纵横波速度比、泊松比等[1,2,3,4,5,6,7,8,9],该方法计算工作量大、周期长[10,11,12,13];叠后油气检测集输主要基于“亮点”或吸收衰减理论,利用地震波穿过含油气储层后振幅、频率、相位发生异常变化的特性来检测流体,此类方法计算工作量小、周期短[11,12,13]。“亮点”技术利用储层含油气后地震振幅增强这一现象来对储层油气进行检测,该技术被广泛应用于气层检测;基于吸收衰减理论的油气检测技术主要基于储层含流体后地震频率降低这一特性,即当地震波穿过含油气储层时,地震频率发生衰减,且低频能量衰减幅度较小,高频能量衰减幅度大,在频谱上表现为 “低频增强,高频衰减”的现象[13]。基于此,Castagna 等提出分频能量衰减技术,并阐述了如何利用谱分解结果来检测流体[14,15,16]。目前,这些方法在碎屑岩储层中得到广泛应用,并取得了较好的应用效果[17,18,19,20,21]。

B油气田处于开发初期阶段,目前,仅Well-3井在Block-1块的构造高部位钻遇气层,其余钻遇井为油层或水层。油气边界的准确判断,油田范围内是否还有其他含气储层,其平面如何展布是下一步油田开发井位部署与优化、油气储量准确计算的关键。

针对研究区气层钻遇资料少的情况,为降低含气储层预测风险,本文以油田H30河流—湖泊三角洲沉积储层为目标,采用分频能量衰减、AVO分析及叠前参数反演的方法,结合已知钻井资料,多技术方法结果相互印证,开展油田含气储层检测研究,进而落实目标区含气储层平面分布,指导后期的井位部署与优化及开发方案编制。

1 地质特征

B油气田构造上为多条断层夹持而成的楔状断块,南、北部以NE向断层为边界(F1、F2),西部以近SN向断层为界(F3),内部发育多条次级断层,其中,近EW向断层(f1)将目标区划分为Block-1、Block-2南北两个断块(图1)。目标区发育H30、H27U、H25、H17四套中新统河流—湖泊三角洲沉积储层,地层自NE向SW方向倾斜,倾角3°左右。

图1

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图1   目标区H30构造特征

Fig.1   H30 structure map in study area


2 基于地震波衰减特性检测含气性

地震波吸收衰减是指地震波在地下介质传播中总能量的损失。研究表明,当储集层中含气时,地震波频率出现衰减的特征,其中,低频能量衰减幅度较小,高频能量衰减幅度大,在频谱上表现为低频能量相对增强,高频能量相对减弱,整体呈现“低频共振,高频衰减”的特征[22,23,24,25,26]。

2.1 目标区气层频谱特征

目标区储层为深水浊积水道沉积,储层内油气空间分布受岩性和构造联合控制,为岩性—构造油气藏。Well-2井位于构造低部位,在目的层共钻遇3套储层(H30、H27U和H25),其中,H30、H27U为油层,H25为水层;Well-3井位于构造高部位,共钻遇3套储层(H30、H27U和H25),其中,H30、H27U为气层,H25为油层(图2)。

图2

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图2   Well-2井与Well-3井钻遇储层流体性质

Fig.2   Reservoir flow quality in Well-2 and Well-3


含不同流体储层段的地震频谱特征曲线表明(图3),当储层为含气储层时,受地层吸收作用的影响,地震频谱在10~35 Hz范围内出现低频能量增强,在35~70 Hz范围内出现高频能量衰减的特征,且高频衰减的幅度远大于低频增强的幅度;当储层为含油储层和含水储层,地震频率衰减的幅度远小于含气储层。因此,可根据地震频谱各频率成分的能量衰减特征分析储层的流体性质。

图3

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图3   不同流体储层段地震频谱特征

Fig.3   Characteristics of seismic data frequency spectrum for reservoirs including different flow


2.2 储层含气性检测结果

采用广义S变换对地震资料进行频谱分解,将地震资料由时间域转换到频率域,以获取单频地震数据,进而分析目的层段地震波频率成分变化特征。图4a、4b分别为40 Hz和120 Hz的单频地震数据连井剖面。

图4

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图4   Well-1-Well-2-Well-3过井分频能量剖面

a—低频能量剖面;b—高频能量剖面;c—衰减能量剖面

Fig.4   Frequency energy section across Well-1-Well-2-Well-3

a—low-frequency energy section;b—high-frequency energy section;c—attenuation section


分析结果表明,Well-1井钻遇的含气储层与Well-3钻遇的含气储层对应40 Hz低频能量剖面中的红色强能量区域,为地震波穿过含气储层时低频能量增强的结果(图4a圆圈处),而在120 Hz高频能量剖面中,两口井所钻遇的含气储层则对应蓝色低能量区,为地震波穿过含气储层发生高频衰减的结果(图4b圆圈处)。而Well-1、Well-2、Well-3井所钻遇的油层和水层未出现明显的“低频衰减、高频增强”的特征。

为突出含气层段地震波的衰减特性,将低频能量剖面与高频能量剖面做差, 得到能量衰减剖面(图4c)。衰减剖面中黄色—红色区域代表高能量区,对应高衰减异常段,指示含气储层。与井上钻遇结果对比分析表明,Well-1井和Well-3钻遇的含气储层位置对应衰减剖面中的高衰减异常区;而Well-1井、Well-2井、Well-3钻遇的含油储层及含水储层位置则对应衰减剖面中的低衰减异常区。含气储层检测结果与Well-1、2、3三口已钻井吻合,验证了该方法进行含气储层检测的可靠性。

3 基于AVO分析技术检测含气性

AVO现象(振幅随偏移距变化)是由地震反射上、下界面岩性及流体差异引起的,主要表现为当储层含气后,地震反射正振幅随炮检距增大会出现明显增强的特征[27,28,29]。

3.1 AVO类型分析

以钻遇含气储层的Well-3井为例, 采用主频为25 Hz的雷克子波制作AVO正演模型,分析目标区含气储层AVO类型。结果表明,随着偏移距逐渐增大,含气、含油砂岩地震振幅逐渐增强,但含气砂岩增强幅度远大于含油砂岩;含水砂岩振幅随偏移距的增大而减小(图5)。根据AVO异常分类标准,目标区含气储层为Ⅲ类AVO异常。

图5

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图5   Well-3井储层AVO分析

Fig.5   Classification map of AVO analysis in Well-3


3.2 油气检测

H30层部分角度叠加地震数据反射特征表明,在Well-3井附近,由近道部分叠加数据到远道部分叠加数据,地震振幅逐渐增强(图6);同时,分别提取近、中、远部分角度叠加数据H30层均方根地震属性,进而确定目标区含气储层边界(图7)。结果表明,由近道到远道,Block-1区域Well-3井处地震均方根振幅逐渐增强。根据AVO正演分析结果,可以判定Well-3井所钻遇储层为含气储层,油气检测结果与实钻结果吻合,进而可基于该方法预测Block-1区域内含气储层边界。

图6

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图6   H30层部分角度叠加地震数据反射特征

a—近道地震数据;b—中道地震数据;c—远道地震数据

Fig.6   Seismic reflection characteristic of pre-stack seismic for H30

a—near trace seismic data;b—middle trace seismic data;c—far trace seismic data


图7

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图7   H30层部分角度叠加地震数据均方根振幅变化特征

a—基于近道地震数据;b—基于中道地震数据;c—基于远道地震数据

Fig.7   RMS amplitude variation characteristic of pre-stack seismic for H30

a—based on near trace seismic data;b—based on middle trace seismic data;c—based on far trace seismic data


4 基于叠前反演参数检测含气

岩石物理分析从测井资料出发,综合地质、测井及地震资料,分析测井揭示的油气特征和对应的地球物理响应规律,为储层、物性、流体预测提供依据。通过岩石物理分析明确含气储层敏感参数,并开展叠前参数反演,进而基于反演结果识别含气储层的方法在油田已得到广泛应用[30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40]。

4.1 储层岩石物理分析

目标区内储集砂岩具有低速、低密的测井响应特征,随着泥质成分增加,砂岩逐渐向泥岩转变,其自然伽马升高,声波时差降低。不同地震弹性参数对储层孔隙流体发生变化时所表现的敏感程度不同。为提高含气性检测的精度,选取纵横波速度比、纵波阻抗、泊松比、拉梅系数等各种地震弹性参数开展岩石物理交会分析,进而筛选出含气砂岩敏感弹性参数。

图8为Well-3井拉梅系数(λ)、泊松比(σ)、纵横波速度比(vp/vs)、纵波阻抗(Ip)等各种弹性参数交会图,图中红色为含气砂岩、绿色为含水砂岩/含油砂岩、棕色为泥岩。结果表明,拉梅系数、泊松比、纵横波速度比对含气砂岩的响应较剪切模量敏感,其中,泊松比区分含气砂岩的效果最好。含气砂岩的泊松比范围为0.25~0.35、含水/含油砂岩为0.35~0.41、泥岩则大于0.41。

图8

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图8   Well-3井不同岩性弹性参数交会

Fig.8   Different lithology elastic parameters crossplot of Well-3


4.2 油气检测结果分析

基于岩石物理分析结果,对目标区开展叠前弹性参数泊松比反演。图9为过Well-3、Well-4井连井泊松比反演剖面,其中红色为低泊松比,代表含气砂岩;黄色为泊松比中等,代表含油砂岩;蓝色为高泊松比,代表泥岩,反演结果与井上钻遇结果一致。

图9

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图9   过Well-3 和Well-4泊松比反演连井剖面

Fig.9   Poisson’s ratio profile across Well-4 and Well-3


在此基础上,基于叠前反演泊松比数据提取H30层地震属性(图10),图中Well-3位于泊松比红色区域(低值区),为含气区; 而Well-4井位于泊松比黄色区域(高值区),为非含气区,油气检测结果与实钻井吻合。因此,可依据叠前反演泊松比数据预测Block-1区域含气储层边界。

图10

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图10   H30叠前反演泊松比平面特征

Fig.10   Plane map of pre-stack seismic inversion Poisson's ratio in H30


5 成果应用

5.1 Block-1含气储层边界落实

通过采用分频能量衰减技术、AVO分析技术及叠前参数反演技术相结合,并与实钻井相互印证的方法,可明确油田区Block-1断块内含气储层平面展布,进而落实该区块内含气储层边界。分析结果表明(图11),Block-1的含气储层主要分布于f2和边界断层F1所夹持断块的高部位,向下倾的Well-4井方向则为含油储层,油气边界位于635 m附近,这与Well-3井实钻结果一致。

图11

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图11   目标区含气储层平面展布

Fig.11   Plane map of gas distribution for H30 reservoir in the study area


5.2 Block-2储层含气平面展布预测

分析表明,位于Block-2断块的M区域在叠前角度叠加数据和叠前反演泊松比数据上与Block-1断块含气储层具有相似的特征,主要表现为:

1)随偏移距的增大,M区域内地震振幅逐渐增强(图7);

2)M区域叠前反演泊松比位于代表含气储层的红色低值区(图10)。

由此,基于AVO分析结果和叠前参数反演数据可预测Block-2内含气储层的平面展布范围,其含气储层边界位于715 m附近(图11)。

6 结论

1)目标区含气储层具有:①低频相对增强、高频衰减的频谱特征;②随偏移距增大,地震振幅逐渐增大的Ⅲ类AVO特征;③低拉梅系数、低泊松比、低纵横波速度比的岩石物理特征。

2)为提高资料缺乏地区油气储层预测精度,规避预测的多解性,有必要采用分频能量衰减技术、AVO分析技术及叠前参数反演等多技术相结合的方法,结合实际钻遇情况,相互论证,进而降低含气储层预测风险。

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