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塔里木盆地缝洞型碳酸盐岩储层地震描述技术进展与需求

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塔里木盆地 缝洞型 碳酸盐 岩储层 地震 描述 技术 进展 需求
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2010年7月 岩性油 气藏 综述与需求· 塔里木盆地缝洞型碳酸盐岩储层地震描述 技术进展与需求 高宏亮,范秋海,段文胜,李国会,郑多明,高莲花 (中国石油塔里木油田分公司勘探开发研究院) 摘要:针对碳酸盐岩油气藏的勘探开发工作,塔里木盆地主要集中在塔北和塔中地区的奥陶系地层.资 源量预计可达(35~40)t。塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩目的层埋藏深度在5 000~7 000 m.岩性主要 为灰岩,储层非均质性非常强。原有地震资料主频低、信噪比低、分辨率低.地震储层预测、流体检测成果 精度不能完全满足非均质性油气藏“精雕细刻”的需求。近年来.塔里木油田在碳酸盐岩储层描述、地震资 料处理、储层反演、裂缝预测(叠前、叠后)、缝洞定量雕刻、烃类检测方法( 方面开展了大量的攻关研究,取得了一系列勘探成果:缝洞钻遇率>90~/5;烃类预测吻合率>75% 尽管如此. 塔里木油气勘探仍然存在诸多问题,还需要进一步攻关 关键词:碳酸盐岩;地震描述;非均质性;定量雕刻;塔里木盆地 中图分类号: 4 文献标识码:A 1 研究现状 塔里木盆地碳酸盐岩的分布面积为2 占勘探面积的三分之一。目前针对碳酸盐岩油气藏 的勘探开发工作主要集中在塔北和塔中地区奥陶 系,有利勘探面积约资源总量预计可达 (35~40)t。2002年以来,油田新增原油储量 90%集中在碳酸盐岩储层,特别是塔中上奥陶统礁 滩复合体及下奥陶统风化壳特大油气田的落实及 哈拉哈塘亿吨级富油气区的发现,明确了塔里木今 后10年油气勘探的方向。碳酸盐岩虽然资源规模 和勘探潜力大,但也面临很多复杂问题,如非均质 性强、地震资料信噪比低、储层量化预测与流体识 别难等问题需要解决。 2002年以来.塔里木油田加大了地震攻关研究 力度,针对超深、复杂碳酸盐岩勘探技术难点。以提 高信噪比、成像精度、裂缝预测、储层量化研究为关 键点。分别从地震资料采集、处理、碳酸盐岩储层预 测及量化雕刻、流体检测4个方面开展技术攻关,形 成了一套适合碳酸盐岩大面积联片三维地震采集、 处理和解释技术系列。该技术系列精细刻画了超深 层复杂碳酸盐岩储层体系,取得了一系列技术创新。 其中,子波一致性激发技术、井控各向异性叠前时 间偏移技术、波动方程叠前深度偏移技术、分方位 角裂缝预测技术、叠前弹性阻抗反演技术、碳酸盐岩 缝洞储层量化雕刻等技术攻克,解决了制约碳酸盐 岩勘探开发的瓶颈问题,形成了国内标准的碳酸盐 岩三维地震描述技术流程,在生产中发挥了极大的 作用,为塔里木油田碳酸盐岩增储上产提供了坚实 的技术支撑和保障。 近过在塔里木盆地轮古、哈拉哈 塘一英买力、塔中等碳酸盐岩油藏勘探开发中地震 技术的应用.总结出了高产井的地震反射特征类型, 应用构造描述、储层预测、烃类检测等成果指导钻 探,取得了哈拉哈塘5亿千亿方大气田的发现,开辟了英买2高效开发实 验区。2009年塔里木盆地碳酸盐岩地区上钻探井、 开发井65口.54口获得工业油气流.钻探成功率创 历史新高(达到83%),26 I=产,高效 井比例达到40%。 第一作者简介:高宏亮,1967年生,男,高级工程师,主要从事碳酸盐岩地震储层研究工作。地址:(841000)新疆库尔勒中国石油塔里木油探开发研究院。电话:(0996)2172232。E.宏亮等:塔里木盆地缝洞型碳酸盐岩储层地震描述技术进展与需求 9 2地震技术进展 经过多年来的不断努力,地震勘探技术在碳酸 盐岩勘探中发挥着越来越重要的作用。尤其在地震 资料处理、储层反演、裂缝预测(叠前、叠后)、缝洞 定量雕刻、烃类预测等方面开展了大量攻关研究,取 得了重要进展。有效地指导了勘探开发工作。 2.1地震处理技术取得重要进展 地震资料处理作为地震勘探技术攻关创新的 先锋。经过多年的勘探开发实践.逐渐形成了针对 碳酸盐岩的叠前特色去噪、各向异性叠前时间偏移、 精细速度分析等处理技术。这些技术逐渐成为通用 技术。正在被广泛应用。从而使碳酸盐岩“串珠”成 像品质大幅提升,成为缝洞储层成像的利器。 2.1.1 交叉排列去噪技术 2007年地震资料处理行业提出了交叉排列的 概念,通过不断摸索与完善,以碳酸盐岩为目的层 的地震处理取得了明显效果,从道集和速度谱上看 改善明显,目的层信噪比有较大提高(图1)。 图1交叉排列去噪前(上)、后(下)叠加效果对比图 2.1.2各向异性叠前时间偏移技术 各向异性叠前时间偏移处理属于井控提高分 辨率的范畴。该技术的思路是首先通过不断迭代优 化以获得时间偏移域最优的各向同性层速度;其次 利用井分层数据获得初始的各向异性参数:最后通 过各向异性参数的迭代与优化建立最优的各向异 性层速度体;最终完成各向异性叠前时间偏移。该 技术在“串珠”成像效果上有较大提高(图2),是常 规叠前时间偏移技术的有益补充。 2.1.3精细速度分析技术 台盆区常规三维地震勘探速度分析控制点在 500 验发现速度误差对“串珠”成 像影响较大,在速度差异很小(仅20~40 m/s)的情 况下成像差异较大,通过对“串珠”发育的部位进行 速度分析。控制点加密至200 m,能够有效地 图2各向异性叠前时间偏移效果对比图 上图为常规叠前时间偏移.下图为各向异性叠前时间偏移 对“串珠”进行准确成像,改善由于速度不准引起的 “串珠”成像不准现象。 在速度分析控制点加密的基础上,采用高密度 逐点速度分析使得速度场更趋于准确,该项技术计 算了每一个密度 逐点速度分析的网格现已缩小至1线×1道,从处理 效果上看,精确的速度分析将不整合面、串珠刻画 得十分清楚(图3)。 图3高密度逐点速度分析前(上)、后(下)偏移效果对比图 另外,波动方程叠前深度偏移方面也在不断探 索,该处理技术在速度场精度、串珠聚焦、偏移归位 等方面均具有一定优势。该技术目前正在实践中, 计划下一步推广应用。 2.2叠前地震描述流程 随着勘探形势的发展及采集、处理技术的进步, 2004年起,碳酸盐岩地震技术进入了全新的阶段。 高密度、较宽方位采集及叠前道集处理技术的应用, 标志着碳酸盐岩地震技术叠前时代、标准化研究时 代的来临。经过不断的实践与探索,形成了一套针 对碳酸盐岩叠前地震描述的标准流程(图4)。该流 程在多个碳酸盐岩勘探目标区进行应用,取得了良 好的效果。 10 岩性油气藏 2010丘 图4塔里木盆地碳酸盐岩地震叠前描述流程图 2.3碳酸盐岩储层反演技术 塔里木盆地碳酸盐岩储层的非均质性极强.油 气藏十分复杂。在常规地震剖面上地震反射系数受 到多种因素的影响,使得利用地震属性(特别是振 幅类属性)描述储层的响应特征存在较大风险。为 了更准确地描述碳酸盐岩储层。应对储层进行叠前/ 叠后联合反演。叠后测井约束反演得到纵波阻抗数 据体,以用于研究储层的空间展布特征:叠前同时 反演得到纵波阻抗、横波阻抗和密度数据体,均为 具有明确物理含义的岩石本征弹性参数,可用于碳 酸盐岩储层识别。 2.3.1叠后反演 现阶段叠后反演的主流技术主要有约束稀疏 脉冲反演(确定性反演)和地质统计学反演(随机反 演)2种。约束稀疏脉冲反演通过调整反射系数序 列的稀疏性来拓宽输入地震数据的有效频带宽度, 并得到一个弹性参数模型。约束稀疏脉冲反演得到 的是绝对波阻抗模型。其中,实测地震数据中缺失 的低频成分无法直接使用稀疏脉冲反演得到。需要 建立低频趋势模型作为反演的约束条件。由于地震 数据的带宽有限,稀疏脉冲反演方法得到的结果不 是唯一的。为了保证稀疏脉冲反演得到的弹性属性 在地质和地球物理意义上合理,应尽量避免将随机 噪音引入反演,需要引入适当的约束条件进行反演 的约束。 通过叠后反演,得到稳定的子波、地质格架模 型、纵波阻抗体后,可以进行地质统计学反演。将地 震和岩相、测井曲线、概率分布函数、变差函数等信 息相结合,定义严格的概率分布模型。首先,对井资 料和地质信息分析后获得概率分布函数和变差函 数。其中概率分布函数描述的是特定岩性对应的岩 石物理参数分布的可能性,而变差函数描述的是横 向和纵向地质特征的结构和特征尺度。其次,根据 概率分布函数(得统计意义上正确的样点 集,即根据概率分布函数能够得到何种类型的结果; 岩性模拟的样点产生过程并不是完全“随机”的,因 为地震统计学反演引擎要求在引入高频数据信息 的同时,每次岩性模拟所对应的合成地震记录必须 和实际的地震数据有很高的相似性,保证了在地震 数据有效带宽范围内,确保地震统计学反演结果是 稳定而明确的,能够反映出更多的细节来重现一个 真实的油藏。 以塔里木盆地某地区为例,在储层精细标定的 基础上.对该地区奥陶系碳酸盐岩进行了约束波阻 抗反演 可以清楚地看出在波阻抗剖面上不同缝洞 储层特征所对应的波阻抗值有明显不同(图5)。 通过利用波阻抗对井上缝洞储层的精细标定,发现 波阻抗值小于4 100 g/的洞穴型储层,波阻抗值为(4 100~7 500)~ m/阻抗值为 (7 5005 000)~m/层和裂缝孔洞型储层,而波阻抗在15 000 g/ m/图5塔里木盆地某地区连井波阻抗剖面图 2.3.2叠前反演 叠前多角度道集同时反演(脉冲同时反演)以应用弹性反演或者波阻抗反演 的常规约束稀疏脉冲反演技术为基础。同时反演根 据选择的弹性参数配置,对不同角度或者偏移距叠 加后的多个地震数据体同时进行反演,生成纵波阻 抗、横波阻抗、纵、横波速度比等模型。对于每个叠 加道集数据应用相同的褶积模型,并且应用到储 层的不同弹性参数的数据体(纵波阻抗、横波阻抗、 纵横波速度比等弹性参数),进而对储层进行精细 宏亮等:塔里木盆地缝洞型碳酸盐岩储层地震描述技术进展与需求 11 研究。 在精细波阻抗反演的基础上,通过测井交会分 析建立波阻抗与孔隙度之间确定性或地质统计学 关系,即得到直接反映碳酸盐岩储层的孑。通过精细速度研究将孔隙度数据体从时间域转 化为深度域后,则更有利于碳酸盐岩非均质储层(特 别是裂缝型储层)的精细描述与地质建模。 2.4叠前、叠后多种方法联合裂缝预测技术 裂缝性油气藏由于孔隙度低、非均质性强且裂 缝分布复杂,与孔隙性油气藏有本质的区别,使得 对裂缝性油气藏的研究成为当今石油界公认的难 题。有效地描述裂缝裂隙型油气藏取决于准确的确 定裂缝裂隙的方位和密度分布。经过多年的探索, 裂缝预测技术发展到倾角、方位角、本征值相干、叠 前横波、各向异性方位角预测、裂缝建模等多种叠 前、叠后预测方法。 2.4.1 叠前横波裂缝预测技术 自20世纪80年代初横波分裂现象被发现以 来,利用横波分裂研究地层介质的各向异性进人一 个前所未有的繁荣时期,并取得了一系列的研究成 果。如在介质中的各向异性是由一组定向垂直的裂 缝引起的,当横波平行或垂直裂缝方向传播时具有 不同的旅行速度,并导致旅行时间的差别或横波在 地震数据的水平分量的分裂,这2个不同的横波能 被垂直地分解为平行和垂直裂缝的分量(1986),其垂直分量可以从横波地震资料中获取裂 缝的方向。另外,2个横波分量的分裂是检测裂缝密 度和角度的直接参数。与横波相比。尽管纵波在各 向异性介质中平行或垂直裂缝方向传播时确实有 不同的旅行速度,但它是一个标量波类型.不能像 横波一样分解成分量,因此,纵波对地层介质各向 异性的灵敏度不如横波。岩石物理也表明横波是识 别裂缝的有效参数,通过叠前反演得到优质、可靠 的横波结果是利用横波识别断裂的基础 2.4.2裂缝建模技术 对于非均质性极强的缝洞型油气藏,测井资料 难以精确地表征裂缝的横向及空间展布规律.地震 资料具较强的横向分辨率,二者有机结合,可以更 好地对裂缝分布规律进行预测。一般思路是以岩心 观察的裂缝段标定测井、用测井识别结果标定地震。 在构造及断裂系统精细解释基础上。依据断层与裂 缝的同源性及自相似性,应用裂缝建模技术对裂缝 发育带的平面及空间分布进行预测。 在测井、倾角体等较大断裂约束下,用矢量化 加强处理后高精度相干体约束建立了裂缝孔隙度 属性模型(图6)。在考虑地震属性空间分布和以构 造应变为基础的裂缝密度、参考测井及岩心数据等 基础数据的基础上,提供了一个预测裂缝网络合理 正确的方法。 1 )。c I 豳 一 嗣黑 & 蹬 ‘ / 鲞 。 鹦 如 0_a ¨ ……H.. _ , .. . 一94S.,// 图6塔里木盆地某区块裂缝孔隙度平面图 (利用裂缝建模得到) 2.5碳酸盐岩缝洞储层量化雕刻思路 缝洞储层雕刻总体思路是在精细储层标定的 基础上,利用深度域波阻抗反演预测缝洞型储层,统 计拟合波阻抗与孔隙度的函数关系,利用此函数关 系将波阻抗体转换为孔隙度体,进而利用三维可视 化技术,定量刻画出碳酸盐岩储层有效的储集空间。 对计算出的储集体积利用动态储量或正演模型得 到的校正系数进行校正.最终得到与实际储层体积 最接近的定量结果(式1)。 缝洞体容积=∑深度域体积) 在该缝洞储层雕刻总体思路的指导下.对多地 区碳酸盐岩缝洞型储层的定量化进行了积极尝试。 但该方法还存在一些不足,需要不断地探索研究。 2.6烃类检测技术由单项向多项、由叠后向叠前 发展 塔里木盆地碳酸盐岩埋藏深度较大、储层非均 质性强、油水关系复杂。通过储层预测攻关,碳酸盐 岩缝洞钻遇率大幅提高,但烃类检测研究仍然是高 效开发的关键。经多年探索,形成了一系列的烃类 检测方法,主要包括叠后频率吸收类烃类预测方法 (叠前2 岩性油 气藏 2010丘 测方法。烃类检测技术总体上具有由单项向多项、 叠后向叠前发展的趋势。从应用效果来看,烃类预 测吻合率大于75%。 3 技术应用效果 (1)地震处理技术的发展是获得优质地震资料 的保障。新技术的应用很大程度上解决了缝洞型储 层的成像及空间归位问题。钻井直接中靶率高达 98%,极大地提高了效率,节约了成本。 (2)总结出一套针对碳酸盐岩缝洞型储层的地 震叠前、叠后联合反演流程,对缝洞型储层建模具 有重要意义。 (3)通过构造及古地貌精细研究,地震多属性 分析,结合开发静动态资料,总结出一套缝洞储层 划分与评价方法,形成油藏解剖及开发技术政策制 定的依据,在生产中取得非常好的效果。 (4)缝洞融合雕刻技术广泛地应用在井位部署 中,2009年雕刻了114个储集体,65口井被采纳, 预测吻合率达到9O%以上。 (5)地震勘探技术是钻井成功率及碳酸盐岩储 量研究的技术保障。 4 存在问题及技术需求 (1)由于潜山顶面波阻抗差较大,潜山之下常 有“伴随”相位(新处理资料亦存在此现象),严重影 响解释及储层预测准确性,需要加强井控地震处理 攻关,消除潜山以下“伴随”相位。同时进一步提高 资料信噪比、分辨率,并使子波零相位化,为高精度 储层预测提供基础 (2)目的层段多次波较发育,特别是储集体内 部的微曲多次难以有效压制.严重影响解释及储层 预测的精度,需加大攻关力度。 (3)非均质缝洞体雕刻目前只能做到半定量刻 画,如何实现真正的定量雕刻是下一步的重点攻关 方向。 (4)目前裂缝研究只能做裂缝发育密度及展布 方向的预测,须加强裂缝连通性及其量化研究。 (5)烃类检测工作仍然处在探索攻关阶段,还 需要在叠后及叠前多种方法适用性、准确性等方面 上不断的探索与总结。 iu—en—I 41000,t up .5 he is 000~7 000 In of he /N O of t of as of as 90%.5%.to be in 编辑郭言青)
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