水道浊积体特征识别模式及其储层地震预测——以西非下刚果盆地MC块为例
Feature identification model and seismic reservoir prediction of channel turbidite bodies: A case study of the MC block,Lower Congo Basin,West Africa
第一作者:
责任编辑: 叶佩
收稿日期: 2025-02-24 修回日期: 2025-06-10
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Received: 2025-02-24 Revised: 2025-06-10
西非下刚果盆地深水区发育典型水道浊流体系,是深水油气勘探的重点区域。该区浊积体具有非均质性强、储层展布复杂的特点。传统方法在浊积体识别精度和储层预测能力上存在不足,难以满足高效勘探需求。本研究基于深水重力流理论,以西非下刚果盆地深水区水道浊流体系为对象,依据浊积作用发育部位、可容空间形态及浊积体内幕特征,结合钻井揭示的岩石相、测井相以及地震相等综合建立了4类不同尺度水道浊积体的特征识别模式;进一步以相带控储为基础,基于改进的射线弹性阻抗反演方法构建了新的复合弹性参数,使其对浊积砂岩储层具有更佳的分辨能力,从而实现了浊积砂岩储层的定量预测。经后验井检验精度较高,应用效果好,为该类深水区油气资源评价、井位部署提供了重要依据。
关键词:
A typical channel turbidite system is developed in the deep-water area of the Lower Congo Basin,West Africa,establishing this area as a significant target for deep-water oil and gas exploration.Turbidite bodies in this area are characterized by strong heterogeneity and a complex reservoir distribution.Traditional methods show limited turbidite body identification accuracy and reservoir prediction ability,failing to support efficient exploration.This study investigated the channel turbidite system in this area based on the deep-water gravity flow theory.It established feature identification models for four kinds of channel turbidites at different scales.The models integrate the turbidite depositional site,accommodation space geometry,internal turbidite characteristics,and the rock,log,and seismic facies obtained through drilling.Furthermore,guided by the principle of facies-controlled reservoir distribution,new composite elastic parameters were constructed based on an improved ray-path elastic impedance inversion method.These parameters provided enhanced resolution for turbidite sandstone reservoirs,enabling a quantitative prediction of such reservoirs.Validation with post-test wells demonstrates high accuracy and favorable application outcomes.Overall,this study serves as a foundational guide for oil and gas resource assessments and well placement in similar deep-water areas.
Keywords:
本文引用格式
高君, 徐睿, 黄家宸, 苑书金.
GAO Jun, XU Rui, HUANG Jia-Chen, YUAN Shu-Jin.
0 引言
深水油气资源丰富、潜力巨大。据统计,全球已发现的与深水(海)盆地重力流沉积体系有关的油气藏超过1 200个,并且在墨西哥湾、巴西桑托斯和坎波斯盆地、西非大西洋沿岸以及东南亚等海域均发现了许多受深水沉积体系控制的大型油气田[1],因而,该类油气目标越来越受到广泛关注,截至2017年,全球深水区油气储量占油气发现总量的50%左右[2]。研究表明,深水碎屑浊积物主要以重力流方式将陆架边缘沉积物沿海底峡谷或陆架坡折搬运到陆架斜坡和深海平原形成异地沉积,沉积物源的规模、粒度、输入路径和海底地貌控制了深水沉积体系的几何形态、岩性岩相及其平面分布特征[3]。自20世纪50年代Kuenen等[4] 提出粒序层理由浊流形成以来,许多学者致力于深水沉积作用的研究,如Mennard[5]的现代海底扇、Bouma[6]的浊积岩序列或称鲍马序列、Normark[7]的海底扇模式、Walker[8]的综合扇模式等,从初期对重力流的认识,到后来建立了不同的深水沉积模式,不断补充认识、更新模式,从而推动了深水沉积体系的研究进展,促进了深水区油气成藏研究以及深水区域油气的重要发现。
20世纪90年代以来,地球物理技术的进步有力促进了深水区油气业务的发展,涉及深水沉积模式和构型研究[9-10]、地震储层定量化预测方法等[11
本研究针对西非下刚果盆地MC块的地质特征和目标需求,依据浊积作用背景、浊积体形态特征和内幕结构,结合岩石相、测井相及地震相等综合建立了水道浊积体的特征识别模式,进一步以相带控储为基础,基于改进的射线弹性阻抗反演方法构建了新的复合弹性参数,实现了浊积砂岩储层的定量预测,从而为深水区油气资源评价、井位部署提供了重要依据。
1 浊积体特征识别模式构建
下刚果盆地深水区发育的水道浊积体具有其独特性,其物源为富砂的大型刚果扇,储层砂地比较高,储集条件优越,是深水区油气最重要的储集体。一般而言,发育于不同位置的水道,其形态和规模差别较大,依据水道的几何特征、充填样式、内幕结构,结合前人的研究和区域认识,通过野外观测、室内模拟,特别是基于高质量三维地震成像资料等识别和定义了水道(主轴)、溢岸沉积(天然堤)、朵叶体、垮塌和块体搬运沉积等多种重力流沉积单元,并建立了浊积体特征识别技术流程(图1)。该项工作对深化浊积体系认识和储层地震的定量化预测具有重要的指导作用。
图1
图1
浊积岩体特征识别技术流程
Fig.1
Technical flow of turbidite rock mass characteristic identification
基于上述技术流程,针对下刚果盆地水道浊积体的地质地震特征,重点依据浊积作用发育部位、沉积体的样貌形态、浊积体内幕特征,并结合钻井揭示的岩石相、测井相以及地震相等,综合建立了4类不同尺度水道浊积体的特征识别模式(图2),包括溢岸浊积体、单期水道浊积体、多期水道浊积复合体及浊积朵叶体,对于有效识别水道浊积岩体和精细刻画其内幕特征具有重要意义。
图2
图2
安哥拉海域水道浊积体特征模式
Fig.2
Feature recognition model of turbidite in the sea of Angola
1)溢岸浊积体发育于上陆坡的陡坡带,V型谷形态,平面顺直延伸,但规模一般不大。水道内以泥质沉积为主,为弱振幅、低连续地震反射;水道溢岸发育薄层砂,测井GR曲线为互层状或微齿化漏斗形,地震反射呈中强振幅、较连续特征。
2)单期水道浊积体一般发育上陆坡的减缓带,U型谷形态,水道侧向摆动似“曲流河”样貌,水道局部弯曲度变大。一般水道下部砂体相对发育,砂地比高,为中强振幅、中高连续地震反射;水道上部砂地比低,以泥质沉积为主,地震反射为弱振幅、低连续特征。
3)多期水道浊积复合体往往发育于中下陆坡,外形为大型宽缓U型谷,纵向属于多期浊积的叠合,不同期次的浊积体间有加积、侧积、并列堆积等多种方式,切叠关系复杂,一般发育多套砂泥岩组合,砂地比高值区的GR曲线为微齿化矩形或漏斗形,呈现强振幅、中低连续反射特征,砂地比低值区以弱振幅、低连续反射为主。
4)浊积朵叶体分布区域广,陆坡及深水平原区均可发育。常见的水道决口朵叶,其朵叶状平面特征明显,一般近端地层沉积厚度大、砂地比高,远端沉积厚度薄、沉积物粒度变细、砂地比低,整体看,朵叶体呈现为强振幅、中高连续地震反射特征。
2 改进的射线弹性阻抗地震反演方法
常规弹性参数对薄储层分辨不足,因此改进射线弹性阻抗方法以构建新的复合弹性参数,提高储层预测精度。弹性阻抗(EI)反演继承了传统波阻抗(AI)反演优点,同时包含了AVO特性和弹性参数信息,可对储层流体与岩性进行准确表征。弹性阻抗反演是纵、横波速度,密度和入射角度的函数,表达式为:
式中:α、β分别为纵、横波速度(m/s),ρ为密度(g/cm3);K为纵横波速度比。
弹性阻抗反演方法在实际应用中仍存在缺陷,因为EI假设不同深度的纵横波速度比为常数K,与实际不符,同时弹性阻抗的误差随着入射角度的增大而逐渐变大。为了克服这一局限性,在前人研究基础上,引入刘力辉等[18]提出的一种改进的射线弹性阻抗(REI)算法以及相应的弹性参数反演公式,将射线弹性阻抗改写为纵、横波阻抗的函数关系式(2)。与原射线弹性阻抗计算公式相比,新的射线弹性阻抗算法的稳定性和抗噪性有较大改进,提高了射线弹性阻抗反演运算的适用性。即,第i层的射线弹性阻抗与纵、横波阻抗的关系式如下:
式中:REIi为入射角θi的射线弹性阻抗,AIi和SIi分别是纵、横波阻抗。由纵横波速度比(vp/vs)代替纵、横波阻抗,即有:
通过式(2)、(3),可求得:
由此,通过求得射线弹性阻抗和纵、横波阻抗,即可得到纵横波速比和密度:
式中:vp、vs、ρ分别为纵波速度、横波速度和密度。
可见,射线域弹性阻抗是满足斯奈尔定律的地震波射线传播路径定义的,是关于纵波阻抗和纵横波速度比的函数,在入射角较小的情况下,可以通过假定纵横波速度比为常数,即可求得相关弹性参数,相比角度域弹性阻抗,射线域弹性阻抗不仅更直观,反演过程也更加稳健。
3 应用效果
将研究成果应用于西非海域下刚果盆地深水区MC块。该区水深>1 000 m处于陆架坡折带,面积约260 km2;储层主要为古近—新近系渐新统—中新统浊积砂体,砂岩以石英矿物为主,颗粒中等、分选好,弱固结,因而储层的孔渗物性好,孔隙度平均值达20%,渗透率平均值为几百到上千毫达西,属于中—高孔、高渗透砂岩储层。区内现有8口钻井,其中M-1井为水井,O-1井和O-st1井测试为气井,其他5口均为油井。
图3
图3
地震分频体RGB融合属性图及C-n1井岩性剖面
a—近东西向反射地震剖面;b—地震分频RGB融合属性;c—过井地层岩性剖面
Fig.3
RGB fusion attribute map of seismic frequency and lithologic section of well C-n1
a—nearly east-west reflection seismic profile;b—RGB blended attribute from seismic spectral decomposition;c—well-traverse lithostratigraphic section
其次,开展岩石物理特征分析,将浊积水道内部的砂泥岩组合分为储层和非储层两大类,并采用改进的射线弹性阻抗反演方法完成了远、近角射线弹性阻抗的求解。图4地震反演剖面揭示出目标层上下部分存在低阻抗值域,基本代表浊积砂岩的发育。
图4
图5
图5
射线弹性阻抗交会构建新的AVO弹性阻抗
Fig.5
A new AVO elastic impedance was constructed by plotting between the ray-path elastic impedances
最后,井震结合,进一步建立fAVO-IMP阻抗与储层厚度和孔隙度的关系,如孔隙度Por=0.563-0.001 8 fAVO-IMP,从而实现了浊积岩储层参数的定量预测。图6为基于射线反演方法构建新参数的浊积砂岩储层厚度预测和孔隙度预测平面,可见,浊积砂岩受水道限制,呈SE—NW向条带状展布,储层孔隙度与砂岩相关性好,砂岩厚度一般30~60 m,西侧最厚达80 m。储层预测结果经盲井检验,砂岩厚度预测符合率达92.7%。该结果为油气储量估算和开发方案编制奠定了良好基础。
图6
图6
基于射线弹性反演的fAVO-IMP浊积砂储层厚度预测(a)和孔隙度预测(b)
Fig.6
fAVO-IMP prediction turbidite sand thickness(a) and porosity(b) based on the ray-path elastic inversion
4 结论
1)深水浊积砂岩储层的精细描述是确保油气勘探发现和效益开发的关键。本研究实现了深水浊积岩储集体从定性描述到定量预测的技术跨越,为深水油气勘探开发提供了新的解决方案。
2)基于浊积理论和认识,结合西非研究区实际情况,综合建立了4种不同类型浊积体的特征识别模式,对于浊积岩体的识别刻画有重要作用。
3)基于射线弹性阻抗反演和坐标转换构建新的复合弹性参数,实现了深水浊积砂岩储层的定量预测,对井精度较高,为油气储量估算和开发方案编制奠定了良好基础。
参考文献
被动大陆边缘盆地油气勘探新进展与展望
[J].
DOI:10.7623/syxb201710001
[本文引用: 1]
2006年以来被动大陆边缘盆地已成为全球油气储量的主要增长区。通过统计分析被动大陆边缘盆地的勘探趋势,系统总结了被动大陆边缘盆地的地质进展,阐述了主要盆地的油气分布基本特征和勘探潜力,并提出了下阶段被动大陆边缘盆地油气勘探的主要方向。被动大陆边缘盆地油气勘探呈现出由浅水盐上走向深水盐下、由构造走向地层-岩性、由大西洋向印度洋拓展、由常规带走向极地、天然气储量比重日趋增大等5方面趋势,在深水盆地、深水沉积、盐下储层等方面取得的新进展是取得油气突破的重要原因。大西洋沿岸、印度洋西岸被动大陆边缘盆地在一定程度上具有规律性的共轭关系,但其油气富集程度、分布和类型有很大差异,以共轭关系为主线对寻找新的勘探领域提供了新勘探思路。对于未来的被动大陆边缘盆地油气勘探,应重点评价近期获得突破的深水区盆地,并坚持对含盐盆地盐下裂谷期层系进行持续勘探,同时要加强超深水盆地的前瞻性研究。
New development and outlook for oil and gas exploration in passive continental margin basins
[J].
DOI:10.7623/syxb201710001
[本文引用: 1]
Since 2006, passive continental margin basins are the main growth region for global oil and gas reserves. Through a statistical analysis on the exploration tendency of passive continental margin basins, this paper systematically summarizes the geological progress of passive continental margin basins, and describes the characteristics and exploration potential of oil and gas distribution in the main basins. Moreover, the main direction of the next stage oil and gas exploration in passive continental margin basins is proposed. The exploration in passive continental margin basins show five aspects of tendencies, i.e., from shallow water upsalt to deepwater undersalt, from tectonics to stratum-lithology, expanding from the Atlantic to the Indian Ocean, from conventional zone to polar regions and the proportion of natural gas increasing. The new development in the aspects of deepwater basin, deepwater sediment and undersalt reservoir are the important approaches to achieve a breakthrough in oil and gas exploration. The passive continental margin basins along the Atlantic coast and the Indian Ocean west coast have regular conjugate relations to certain extent, of which there are great differences in oil and gas enrichment degree, distribution and types. The principal line based on such conjugate relations offers a new exploration idea for new exploration field. For the future oil and gas exploration in passive continental margin basins, it is suggested to significantly appraise the deepwater basins with recent breakthroughs, insist on the constant exploration in the salt-bearing basin strata during the undersalt rift period, and strengthen the prospective study on the ultra-deepwater basin.
Turbidite systems in deep-water basin margins classified by grain size and feeder system
[J].
Turbidity currents as a cause of Graded bedding
[J].
Deep-sea channels topography and sedimentation
[J].
Growth patterns of deep sea fans
[J].
Deep water sandstone facies and ancient submarine fans:Models for exploration of stratigraphic traps
[J].
深水沉积研究前缘问题
[J].
Frontier of the deep-water deposition study
[J].
西非下刚果盆地深水水道发育特征及沉积储层预测
[J].
The development characteristics of deep water channel and sedimentary reservoir prediction in Lower Congo basin,West Africa
[J].
复杂深水重力构造勘探研究新方法——以尼日尔三角洲深水区A构造为例
[J].
A new method to research complex gravity structures in deep water:A case of structure A in deep-water Niger Delta
[J].
西非深水区地震勘探关键技术研究及应用实践
[J].
Some key techniques of seismic prospecting and their application in West Africa deep water region
[J].
叠前反演技术在玛湖油田储层预测中的应用
[J].
DOI:10.3969/j.issn.1006-6535.2022.01.012
针对玛湖凹陷有效储层识别精度较低的问题,以玛湖油田M2井区百口泉组为研究对象,运用同步反演和随机反演相结合的反演及地质统计学方法,预测玛湖油田致密砂砾岩有效储层,完成了储层品质及“甜点”分类评价,精细刻画了玛湖油田百口泉组的储集特征。研究结果表明:通过建立横波原型、调整波形因子参数、反演结果质量控制、多属性体操作等技术,不仅有效解决致密储层波阻抗重叠的问题,而且大幅度提高储层预测的纵横波分辨率,进一步确定反演结果的客观性和可靠性。利用叠前反演技术提高了岩性分布概率及储层物性预测效果,成功刻画了砂体边界,为地质及岩石力学参数建模提供可靠的空间约束条件。研究成果为玛湖油田百口泉组油藏评价和开发方案部署提供技术支持。
Application of pre-stack inversion technology to reservoir prediction of Mahu Oilfield
[J].
时变分频反褶积在提高薄砂体预测精度方面的应用
[J].
Application of time-varying frequency-division deconvolution in improving the prediction accuracy of thin sandbodies
[J].
Ray-path elastic impedance
[R].
弹性阻抗EI意义的延伸与广义弹性阻抗
[R].
Extension of elastic impedance and generalized elastic impedance
[R].
一种改进的射线弹性阻抗公式及弹性参数反演
[J].
DOI:10.3969/j.issn.1000-1441.2011.04.003
[本文引用: 1]
用射线弹性阻抗直接求解纵横波速度比时,解析式是由两个弹性阻抗比值构成的高幂次函数,在实际应用时,其稳定性和抗噪能力较差,因而其应用前景受到制约。在生产中有必要开发出一种改进的射线弹性阻抗,使弹性参数求解更加稳定。对射线弹性阻抗公式进行二次项展开,将射线弹性阻抗表达成纵波阻抗和横波阻抗的函数。通过误差推导和实验分析,给出了用其反演纵波阻抗、横波阻抗及其它弹性参数的解析式。最后在某海上油田工区应用该方法进行反演,取得了良好的应用效果。
One modified ray-path elastic impedance and elastic parameter inversion
[J].
DOI:10.3969/j.issn.1000-1441.2011.04.003
[本文引用: 1]
During the direct computation of vP/vS by ray-path elastic impedance,the analytic expression is high-power function consisted of the ratio of two elastic impedance,which has poor stability and anti-noise ability,so it is limited for application.Therefore,one modified ray-path elastic impedance need to be developed to make the computation of elastic parameters more stable.Through using binomial theorem quadratic to the ray-path elastic impedance formula,the ray-path elastic impedance was expressed into a function of P-wave impedance and S-wave impedance.By experimental analysis and error derivation,analytical formula of P-wave impendence,S-wave impendence and other elastic parameters were given.The application in some offshore area obtained good results.
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