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地震曲率属性在叙利亚西Tishrine油田评价中的应用

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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地震曲率属性在叙利亚东北地区西 田评价中的应用 曹鉴华 译1 引言油田位于叙利亚东北地区,从 1978 年就开始进入生产阶段。在 2005 年,油公司获得作业者权益。在 2006 年进行了三维地震资料采集,紧接着对资料开展解释和属性分析并部署井位实钻,油田的产能和储量都得到了极大提升。地震曲率属性定义为一个用来量化层界面偏离平面程度的三维层面属性( 007)。对曲率属性的分析有助于减少区域倾角的影响,同时突出小尺度的地质现象如裂缝。在该油田区块,开启性裂缝或传导性裂缝的存在使得储层渗透性变好,产能也获得增加。本文将介绍曲率属性在部署水平井时的应用,同时也是为了钻遇最佳裂缝发育程度区域。接下来的章节介绍区域地质概况,然后是对三维资料和构造解释的概述。文章第 4 节简要讨论曲率属性的基本原理。用已知井与曲率属性的校正对比将在第 5 节中阐述。在第 6 节详细描述采用曲率属性来部署水平井的流程。第 7 节对井优化状况进行统计说明,最后在第 8 节对曲率属性应用提出结论以及进一步应用范围的建议。2 造背景(略)积环境图 2d 为该区块的地层柱子概述。油层主要从 。其中 可分为两个小层:间被一套较薄的石膏层分开。 属于更深更靠外侧的陆棚正常海相环境,然后渐变为受限的水下蒸发环境。主要为灰岩和白云岩储层,内颗粒孔隙变化较大。储层性能由于地层中存在 I 型和 开启性裂缝而得到极大改善。图 3 介绍了本例采用的裂缝方位和划分方案。I 型裂缝平行于最大剪切应力方向,而 裂缝则与最大压应力方向垂直。对于 田储层来说,裂缝密度和裂缝连通程度是两个基本的控制因素。 图 3 本文采用的裂缝划分方案在该油田上还进行了 像测井,并建立了裂缝模型。图 4 为构造应力体,同时显示了应力与沿 斜发育的裂缝分布模式之间的关系。斜的形成与东西向大断层挤压作用有关,这也说明存在一组 向的最大压应力。在 2 组,还有 ,南北走向的 I 型裂缝是占主导的。东西走向的 裂缝在 层段发现过。利用这个裂缝模型,结合地震曲率属性研究形成了一个水平井部署的方案,并获得了极高的成功率。 图 4 工区构造特征、地层分布状况以及与裂缝发育模式之间的关系3 地震资料如图 5(略)所示,在该工区有近 1575 公里的二维线,但因为时间久远现在只有纸介质了。初步的构造解释就是在这些二维线上进行的,解释成果还用来指导了后续的三维采集设计。在 2006 年进行了三维数据的采集,目标包括:(1)摸清 区的构造特征;(2)以最佳方式部署评价井位和生产井位。最终成果为叠后时间偏移数据,同时进行了 波处理以提高资料的信噪比。用三维资料解释并成了三层图,分别对应 膏层顶界面,和 界面。图 6 为前两层的构造图。两者在构造特征类似,都存在一个东西向的背斜构造,也可以看作为三个相关的子构造。油田就位于背斜的侧翼,在构造上倾方向极有可能形成油气聚集。 图 6 膏层顶界面,构造图图 7 为一条穿过 油田的从北往南的测线。在 发育的断裂可能受古构造运动控制。断距比较小,不大可能形成封闭面。两层中间的反射轴存在往上倾方向变薄的现象,预示在此沉积时期可能会存在构造高点。 图 7 横穿 油田的从北往南的测线剖面 用三维地震层位计算出来的曲率属性在预测断层和裂缝中的应用已经有十多年了;一些曲率特征与在露头资料上观察到的开启裂缝比较吻合(994),或者与生产资料一致(002)。基于层位计算的曲率属性不仅受限于解释人员的追踪水平,还受目标层在三维资料中反射能量水平有关。如果资料中含有噪音或者岩性界面不呈现强反射界面时层位追踪是很困难的。近些年开始进行体曲率属性计算,这种方式就能减少层位追踪的影响( 006)。其计算过程简单表述为:先计算倾角属性和方位角属性体,这样每个样点处都有最佳的单倾角属性,然后比较邻近样点的倾角和方位角计算曲率,获得整个三维体的曲率属性。可以计算出很多类型的曲率属性,其中最大正曲率、最大负曲率属性是最常用的。体曲率在刻画微小扰曲和褶皱时很有用处。除了断层和裂缝识别外,一些地层特征如河堤、点砂坝以及与断裂相关的成岩特征如岩溶、热液化白云岩等都能在曲率属性图上有很好的呈现。有差异压实作用的河道也能反映出来。曲率属性体计算(2003)提出并被 006)延伸到体计算的多频曲率计算方法可以获得长波长和短波长的曲率图,使得解释人员能够分辨不同尺度的地质现象。(短波长)狭曲率可以描述裂缝系统内部细节,而广曲率(长波长)能够突出 100常规剖面上很难看见的微小扰曲现象,而且能够分辨小于地震分辨率的裂缝发育区域、以及那些岩石风化破碎特征和成岩变化引起的陷落现象。 2006 年提出一种多频曲率体计算的分形求导方法,求导公式为:其中算子 F 代表傅立叶变换,u 为反射轴倾角的主测线或联络测线方向分量,a 为分形实数(变化范围为 0-1/ 为一阶求导,0 为 换)。方法中分形求导来源于 003),但细心的人可以看到在原始公式中是没有 i 的。这里,我们可以认为公式 1 的运算实际上相当于对常规的一阶导数进行低通滤波,滤波器为 Kx(在给定谱响应值,特别是与求导算子的谱响应值相乘时,我们可以称最后的成果图为短波长或长波长曲率属性。对地震数据体的每个采样点处利用不同的 a 值与前面计算得到的倾角分量进行褶积运算。然后在一个圆形时窗内(不是线性时窗)计算方向导数,这样避免产生由于采集轴引起的计算偏差。a 值越低,高波数的贡献就少,由此可以将带宽往长波长方向移动。这样就得到整个三维体的不同尺度的曲率属性,有助于从地震数据中挖掘有用的微小的信息。当然这些地震属性的质量与输入地震数据品质是直接关联的。实际上即使很注意地震资料的采集、处理和成像过程,噪音还是无法避免的。所以建议在进行属性计算之前先进行一下去噪处理。构造约束 波手段是很不错的,可以获得更清晰连续的反射剖面( 006)。图 8 显示了滤波前后的剖面对比情况。滤波后剖面更清晰,裂缝特征更明显。图 9 为沿 提取的最大正曲率属性图。图中只有高值显示出来,其余的值进行了透明处理。由此可以突出目标特征,如图中红色聚集分布的就是裂缝。 图 9 沿 膏层顶界面最大正曲率属性切片。图中红色指示裂缝。5 用已知井校正曲率属性在 田进行了 层成像测井。如前面章节所述,南北走向的 I 型裂缝在 及 层段中占主导。而东西走向的 裂缝则在 层段有发育。根据这个信息,结合最大正曲率属性切片,建立了裂缝分布模型,并用来指导水平井位部署(如图 10)。根据这个模型,时间切片上的幅度指示裂缝密度。时间切片并不能真正指示单个裂缝的实际方位,但能用来判别裂缝的空间分布方位。裂缝包括南北向和东西向两个方位的,南北向的为 I 型,东西向的则为 。在我们部署井位的时候,裂缝密度大的区域就是目标区域。在曲率属性用于井位部署之前,曲率切片还与已经井情况进行了详尽对比,这里采用了 6 口直井和 4 口水平井。下面是一些对比的实例。图 10 利用三维曲率属性及成像测井建立的裂缝预测模型,地震曲率属性提供裂缝分布的密度,而裂缝的方位信息来源于 井。图 11 为过 的最大正曲率切片。这口井日产 145 桶,累计已经产油超过 100 百万桶。钻入 层,共包括 4 个主要产层段。属性切片(图 11)显示该井钻入了高裂缝密度分布区域。尽管没有成像资料,但在钻井过程中很好的产能曲线及流体漏失情况验证了这些层段存在裂缝发育。由此地震属性和钻井结果得到了很好的匹配。图 11 曲率属性与实际钻井结果的对比。图中 4 张切片正好分别位于 4 个测试产油层段内。同样在 也是这样。这口井开始设计在晚白垩系更深的 段进行地层水处理。在 层没有钻遇裂缝,但在 层段的成像测井图上(图 12)发现有裂缝存在。图 12 也显示了井点处成像资料与关键曲率属性切片的对比。从曲率图上(图 12b 和图 12c)看到在 段上部确实没有裂缝发育,而在 上部(图 12e)则存在裂缝。但在 中下部(图 12d)则看不到高密度裂缝发育。有意思的是,在 南侧观察到高幅度特征。因此在该层段可能是地震上不合理的空间定位引起的这种地震属性和井结果的差异。图 12 与曲率属性的对比。左侧为 像测井得到的裂缝分布位置及方位图,右侧 4 张切片的位置如左图所示。图 13 显示 平井的对比情况。从曲率切片上预测在 部和 有两个区域可能会钻遇裂缝(图13c)、实际井的情况如图 13d。在 界处和 层均钻遇了裂缝。这与属性预测结果完全一致。 图 13 曲率属性与 的对比上面的对比实例表明在曲率属性上看到的异常特征与实际地下裂缝的发育情况是比较吻合的。因此可以依此进行水平井设计,如后章节所述。6 利用曲率属性设计井位对整个 维工区数据体计算了曲率属性,主要生成最大正曲率和最大负曲率属性体,其中前者在井位设计时应用最多。既然在 断层断距偏移都很小,近乎垂直发育,由此导致的误差应该是可以忽略不计的。为了说明整个井位设计过程,选择 作为实例(如图 14)。第一步是根据附近的直井钻井结果或者邻近的产油特征确认靶点。为了确定井轨迹,还要考虑局部的构造特征。一般会沿着成功井的上倾和下倾方向来设计水平井。 图 14 平井的设计方案一旦井的整体轨迹和目标靶点确定好后,根据曲率属性切片和构造图选取几个关键点并形成一个基本的井轨迹,然后依据钻井施工条件进行修正。设计好的井然后输入到地震工区中,就可以用曲率切片来检测裂缝是否存在。如果确实存在裂缝,那这口井设计就可以获得许可。在钻井过程中一到水平段时就出现了泥浆漏失(从 5 桶/小时到 20 桶/小时的流量)。在接近设计底深时漏失量还在增大,差不多到了 70 桶/小时。而在图 14 中的最大正曲率属性上存在一个很强的异常区域,说明存在裂缝。该井最后获得了很好的产能,日产达到 430 桶,累计产油已经 18 万桶。7 结果到现在为止,已经根据曲率属性分析钻了 105 口井(包括水平井和直井)。其中,88 口井钻遇了裂缝,在钻井过程中大部分井都有泥浆漏失现象。有几口井虽然没有观察到钻井泥浆漏失现象,但后面的 像测井显示还是存在裂缝。如果仅考虑水平井的话,87 口井中有 75 口井钻遇了裂缝,占 尤其喜人的是依据这种方法在 田西南侧也钻了一些井。图 15 显示了 顶 20m 或 12最大正曲率属性切片。所钻的 26 口井有 23 口钻遇了裂缝,预测成功率为 如果我们仅考虑 22 口水平井的话,有 21 口井钻遇了裂缝,而且有泥浆漏失现象,预测成功率超过 95%。西南侧区域的开发对于整个 油田的储量增大有极大的贡献。图 15 顶 20m 或 12最大正曲率属性切片曲率属性的解释同样应用在 田延伸到西北侧区域的储层评价中。图 16 显示了在该区域四个主要目的层的最大正曲率属性沿层切片。在该区域已经钻了 30 口井(包括水平井和直井),其中有 21 口钻遇裂缝或有泥浆漏失现象。如果只分析水平井钻遇裂缝情况的话,26 口井中的 19 口钻遇了裂缝,预测成功率为 73%。仔细观察曲率切片还可以发现在西北侧区域噪音要比西南侧大。 图 16 该区域四个主要目的层的最大正曲率属性沿层切片8 总结与结论维地震工区对整个 块的开发有很大的价值。在西北侧区域和西南侧区域关键井的部署和实钻都是基于三维数据上的解释。这些井的成功以及后续的评价井的投产大大增加了油田的储量。三维曲率属性在寻找高密度裂缝发育区域方面很有效,现在根据该属性设计的井钻井成功率要远比应用其它地震属性预测部署的井高
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