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盐岩地震储层学在塔中地区生物礁滩复合体油气勘探中

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地震 储层学 地区 生物 复合体 油气 勘探
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第 22 卷 第 2 期2010 年 6 月岩 性 油 气 藏2010收稿日期 :2010回日期 :2010国家科技重大专项课题 (编号 :2008大型油气田及煤层气开发 ”及中国石油天然气股份有限公司重大科技专项课题 (编号 :2008海相碳酸盐岩大油气田勘探开发关键技术 ”联合资助 。第一作者简介 :王宏斌 ,1966 年生 ,男 ,博士 ,高级工程师 ,主要从事地震资料解释与油藏描述 。 地址 :(720020)甘肃省兰州市雁儿湾路 535号 。 电话 :(0931)8686347。 张虎权 ,卫平生 ,孙 东 ,王振卿 ,李 闯(中国石油勘探开发研究院西北分院 )摘 要 :该文以碳酸盐岩地震储层学的理论和技术为指导 ,以塔中 I 号断裂坡折带上奥陶统良里塔格组礁滩复合体为目标 ,结合缝洞储集体主控因素 ,针对性地选用印模法古地貌恢复技术 、波动方程正演模拟技术 、地震相波形分类组合技术 、多属性约束井 分层次 、分类型 、分级别对缝洞储集体进行刻画 ,满足了勘探开发一体化的生产需求 。关键词 :碳酸盐岩地震储层学 ; 生物礁滩复合体 ; 储层预测 ;塔里木盆地中图分类号 :1 文献标识码 :1673010)02言近年来 , 塔里木盆地海相碳酸盐岩油气勘探进展很快 。 截至2008 年底 ,仅在塔中 、塔北两大重点探区已累计发现三级储量超过 4×108t(油当量 )。 尽管塔里木盆地碳酸盐岩油藏资源丰富 ,但由于下古生界碳酸盐岩储层成因类型多样 、非均质性极强 ,油气成藏复杂 ,多年来受技术的限制储量仍然难以有效动用[1~3]。目前 ,碳酸盐岩储层预测技术已在塔里木盆地取得了重要进展和良好的应用效果[4~9],但储层识别及评价技术仍处于发展和完善阶段[10~14],依然存在很多问题 ,主要表现在 :①不同地区 、不同资料 、不同类型的储层地球物理响应特征差异较大 ;②针对不同成因类型储层还缺乏成熟的配套技术组合 ;③以提高钻探成功率为目的的缝洞体烃类检测技术仍在探索中 ,现有的技术有待深化 ;④缝洞体定量化雕刻与缝洞系统 、缝洞单元评价方法刚刚起步 ,目前还不能完全满足勘探开发一体化的生产需求 。碳酸盐岩地震储层学作为新建立的地震储层学的一个分支学科 ,它将地震 、地质和测井等信息有机结合并预测缝洞储集体 ,其思路正好符合目前塔里木盆地碳酸盐岩勘探开发一体化阶段对技术的迫切需求[15]。 该学科最大特色就是针对碳酸盐岩特殊的缝洞储集体非均质性强的发育特征 ,以地震储层学的五大关键技术为基础[15,16],优选并形成有效的技术组合 ,实现对缝洞体由微观特征解剖到宏观规律的认识 ,由岩性 、物性预测到孔隙充填流体的检测 ,由多井点储层特征参数提取到以地震资料所能分辨的尺度内的三维空间储层定量化雕刻及综合评价 。笔者将碳酸盐岩地震储层学理论与技术 ,具体应用到塔中 Ⅰ 号断裂坡折带上奥陶统良里塔格组生物礁滩复合体的储层预测中[17],围绕古地貌 、沉积相带 、构造破裂与溶蚀改造等缝洞储集体的主控因素[18,19],针对性地选用有效技术 ,分层次 、分尺度 ,开展礁滩复合体由宏观外部结构到内幕非均质变化规律的刻画 。1 塔中地区地质概况塔中 Ⅰ 号断裂坡折带是塔中北斜坡上奥陶统2010 年2010 年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年图 1 塔中 Ⅰ 号坡折带良里塔格组礁滩体古地貌图1 of o. 1 0],其西南侧为带状陆棚边缘沉积 ,以发育厚度为 100~300 m 的礁滩复合体为特征 ,具有地层厚度变化大 ,相带窄 、横向变化快和礁滩体向上营建的特点 。 纵向上 ,在良里塔格组颗粒灰岩段和泥质条带灰岩段内发育粒屑滩 、灰泥丘 、骨架礁的多旋回组合 ;横向上 ,表现为沿 Ⅰ号坡折带发育礁滩复合体 ,往内带演变为丘滩复合体 。 主要岩石类型为礁滩相骨架礁灰岩 、颗粒灰岩和灰泥丘藻粘结岩类 ,储集空间类型主要为受礁滩体控制的次生孔洞型和裂缝 储层物性以生物礁最好 ,其次为滩 ,再次为生物丘 ,其它相带的岩石基本为非储层 。 总之 ,沉积相带为礁滩体储集空间的形成提供了岩性基础 ,岩溶作用是本区优质储层形成的根本原因 ,构造破裂作用产生的断裂与裂缝进一步沟通了孔洞 ,并改善了储层的储集性能[21~24]。2 地震储层学在生物礁滩复合体油气勘探中的应用2. 1 印模法古地貌恢复技术宏观预测礁滩体钻井和沉积研究表明 ,沿塔中 Ⅰ 号坡折带 ,上奥陶统良里塔格组广泛发育礁滩相沉积 ,但东西存在差异[18]。 塔中地区良里塔格组礁滩体上覆地层桑塔木组泥岩段为海侵沉积时期 (地层中能够识别 ),塔中 Ⅰ 号坡折带保存的范围较广 ,其稳定的地震反射辅助层基本能够代表最大海泛面 ,将桑塔木泥岩沉积前古地貌恢复的参考层面拉平 ,计算参考层至礁滩体顶界的地层厚度 ,就能够基本反映出礁滩复合体向上营造时期的宏观分布特征 。根据上述方法 ,借助三维可视化技术对良里塔格组礁滩体古地貌进行恢复 (图 1)。 图 1 中红色代表台缘礁 、台内礁的分布 ;绿色代表粒屑滩的分布 ;蓝色代表粒屑滩渐变为滩间海的分布范围 。 总体看 ,礁滩复合体具有东部发育窄且厚 、形成高而陡的礁体特征 ,向西渐变为薄而宽的粒屑滩体特征 ,由台缘外带向内带 ,礁体过渡为滩相 ,面积近 800 . 2 地震响应特征分析与正演模型的建立利用井 4],对钻遇上奥陶统的 16 口井进行有效储层段的井 -震标定 。 通过对储层类型 、储层物性 、储层厚度 、测试结果 ,以及频谱特征 、空间位置和几何形态等主要储层特征参数进行统计 、分析 ,确定了礁滩复合体外部多为不对称的正向楔状体 ,内幕主要存在串珠状强振幅和非串珠弱振幅 2 种优质储层地震响应特征 (图 2)。后者储层振幅小于 48、频率为中等 (18~25 剖面上表现为楔状体内的弱振幅或近空白反射 ,以为代表[25~27]。一般以反演为主的预测手段已不能有效识别碳酸盐岩缝洞储集体 ,但借助正演模拟结果可以从本质上解剖储层地震响应的形成机理 。 缝洞体串珠状强反射地震响应是缝洞系统内部规则反射 、散射和绕射及相互干涉迭加的结果 ,前人已作过许多论证[28~31]。 本次着重研究礁滩体内部缝洞体在相同的围岩和上覆盖层条件下 ,串珠状强振幅与非串珠弱振幅 2 种储层地震响应之间的变化成因 。根据塔中地区生物礁滩体地质认识 、测井资料图 2 塔中 Ⅰ 号坡折带良里塔格组礁滩体非串珠储层地震响应 (分频剖面 )2 o. 1 内滩 台缘礁塔中 Ⅰ号坡折 带碳酸盐岩地震储层学在塔中地区生物礁滩复合体油气勘探中的应用 19岩 性 油 气 藏 第 22 卷 第 2 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期与地震资料 ,在礁滩体灰岩内部 ,按照同一个缝洞复合体 (直径为 20 m)、具有相同的围岩条件 (由 000 m/s,上覆泥岩层速度为 4 500 m/s,灰岩内部缝洞体未充填流体速度为 3 000 m/s)、其顶界到上覆泥岩底界距离是变化的 (依次为 0 m,30 m,…,210 m)多个储集体的地质 图 3 上图 ),利用全波场波动方程数值模拟技术 ,根据研究区野外观测系统和地震地质条件 (包括地表与地下 )来模拟实际地震记录 。图 3 下图为模拟的叠后偏移成果剖面转化为深度域剖面后与模型的叠合图 。 由模拟结果可知 :在相同围岩条件下 ,直径为 20 m 的同一个缝洞复合体顶部到上覆泥岩底界距离为 0~60 m,缝洞复合体地震响应由近空白向弱振幅变化 ;距离为 90~120 m,缝洞复合体地震响应由弱振幅变为中 —强振幅 ,并出现单个珠子至 2 个珠子 ;距离大于 120 塔中 Ⅰ 号坡折带良里塔格组礁滩体非串珠储层地震响应模拟正演结果3 of o. 1 m)振幅变弱 ,波谷变窄 振 幅 增 强振幅增强 ,出现串珠30m 60m 90m 120m 150m 180m 21000 m/m) 1000 2000 3000 4000 5000 60004 500 m/0 00 m/0 60 90 120 150 180 210 240 270 300 33000 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800缝洞体后 ,缝洞复合体地震响应渐变为完全不受上覆盖层影响的 、其顶界在第一个波谷与波峰转换处的典型的串珠状强振幅反射 。2. 3 地震相波形分类组合技术识别有利岩相带礁滩复合体的发育往往是一个不同相带相互叠置并向上营造的多旋回沉积过程 ,沉积微相边界往往是一个过渡相 ,界限并不明显 ,因此 ,由波形分类得到的地震相并不是某一个相带的单一代表 ,它常常是以某一相带为主的相带组合[18,21]。 按照相带组合的思路 ,用各单井相结果精细标定地震相 ,并进行合理的平面解释 ,最终得到符合沉积规律的沉积相平面图 。针对塔中 Ⅰ 号断裂坡折带主要发育台缘礁 台内浅滩 、灰泥丘和滩间海 4 种沉积微相 ,在储集相带发育的时窗段内 (灰岩顶面向下 60 图 2 储层标定的基础上 ,将本区钻遇的 4 种沉积微相的典型井井旁道标定结果 ,选出具有代表各类沉积微相的典型地震波形样本 ,应用人工神经网络算法进行运算 ,实现地震波形有效分类 ,最终实现目的层段地震相平面成图 (图 4)。图 4 是由地震相转化后的礁滩体沉积微相图(右上角为地震相波形分类剖面 )。 地震相中第一类地震波形组合为台缘礁 台缘滩相 (红色 —黄色 ),该组合代表以台缘礁相和台内礁相为主的礁滩复合体 ,以 为代表 ;第二类地震波形组合为台缘滩 黄色 —绿色 ),该组合代表以台内滩相为主的粒屑滩沉积 , 以 为代表 ;第三类地震波形组合为灰泥丘 蓝色中带红色 ),该组合代表在滩间海中发育的灰泥丘 ,以 第四类地震波形组合为滩间海 色 —绿色 ),该组合大面积发育滩间海 ,以 解释后沉积微相图反映出上奥陶统良里202010 年2010 年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年图 4 塔中 82—塔中 62 井区良里塔格组礁滩复合体地震 4 of z 822 多属性约束井 5 of by a) 礁滩体孔隙度平面图 ;(b) 礁滩体孔隙度剖面塔格组中 、上段沉积微相从北东向南西 、由外带的台缘礁滩相依次向内带的台缘礁 、台内礁滩 、粒屑滩 、粒屑滩 预测结果与古地貌恢复结果吻合 。2. 4 多属性约束井 造成了地震的纵向和横向分辨率较低 ,反映出缝洞储集体物性及其内部流体成分等相关信息的地震波场的变化 ,它们都隐藏于相对独立的各类属性中[10]。利用单一属性与储层特征参数关系预测的缝洞体 ,其结果具有片面性 。 将优化的地震属性组合与钻井 、测井 、试油数据相结合的井 5,26,32,33]。在 区 , 从地震数据体中优选与储层孔隙度相关度最大的优化属性组合 (分频振幅 、波阻抗和平均频率 )进行归一化处理 ,并与实际各井孔隙度测井曲线建立关系 ,应用该关系作为神经网络算法的输入数据 ,通过迭代运算外推研究区目的层段孔隙度属性体 。 该方法避免了基于模型地震反演方法会出现层状模型化的现象 ,基本满足了碳酸盐岩岩溶储层非均质特征 (图 5)。图 5 中红色 —黄色代表孔隙度大于 的以洞穴型为主的台缘礁储层 ;黄色 —绿色代表孔隙度为 的以孔洞型和裂缝 蓝色代表孔隙度小于 的无效储层 。 礁滩体在平面上沿台缘呈条带状分布 (图 5a),具有北西宽缓 ,南东窄陡的分布规律 ;储层物性以台缘生物礁和台内礁最好 ,次为粒屑滩和零星分布的灰泥丘 ;剖面上储层呈准层状展布 ,横向上又具有非均质性 (图 5b);总体看 ,礁滩体北西薄南东厚 ,在 一带生物礁最发育 。 预测该区礁滩复合体优质储层面积为 293 . 5 叠前地震方位各向异性预测有效裂缝发育带针对有叠前地震资料的 西三维区 ,选取了保真度较好的保幅道集资料进行裂缝预测 。 该区地震三维覆盖面积为 218.7 集数据中最小偏移距为 13.9 m,最大偏移距为 6 871 m,最大覆盖次数为 66 次 ,为全方位三维地震数据 。 按照满足叠前属性处理为宽方位三维观测系统的需要 (方位角分布较好 ,排列片横纵比不小于或者接近 纵横向覆盖次数基本相当或差别不大 ),选取偏移距为 200~2 000 最大覆盖次数为 17 次 。 由于目的层埋深在 6 000 m 左右 ,分方位各向异性地震信息主要来自大偏移距 ,将 15°,40°,65°,90°,115°,140°,123波形色标4台内滩地震相波形塔中 82 塔中 823台内礁a)坡0200001000030000400005000060000700008000090000100000110000折带礁滩体时间(200b)王宏斌等 :碳酸盐岩地震储层学在塔中地区生物礁滩复合体油气勘探中的应用 21岩 性 油 气 藏 第 22 卷 第 2 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期岩 性 油 气 藏 第 卷 第 期图 6 叠前各向异性强度裂缝预测与岩溶三维空间雕刻图6 of 等 7 个方位角数据体 ,在上奥陶统良里塔格组顶界下延 15~50 时窗内作叠前裂缝分析 。 依据振幅随方位角的变化来确定裂缝的方向 ,依据衰减属性 (频率属性 )随方位角的变化来确定开启性裂缝密度强度[11,12]。依据上述方法进行了裂缝预测 ,并将叠前各向异性检测的裂缝 (蓝色 )与地震溶洞体 (橘黄色 )在三维空间中进行融合 ,结果如图 6 所示 。 预测结果显示 ,本区裂缝主要沿大型走滑断裂分布 ,裂缝方向主要有 2 组 :一组为受早海西期 X 剪切作用而产生的南北走向和北东走向的裂缝 ,这组裂缝主要分布在研究区西侧 、南侧 ;另外一组是受晚加里东期北西西向最大压扭主应力作用而产生的东西向和北西向裂缝 ,海西期也有复活 。 缝洞融合结果表明 :裂缝带与溶洞发育带具有较好的配置关系 ,缝洞体沿着裂缝带展布 ,裂缝带中心部位即是大型断裂发育带 ;由各向异性检测的小级别裂缝包裹在岩溶体外围 ,这种裂缝和溶洞的空间配置关系揭示了断裂 、裂缝与岩溶的标本关系[34~37]。3 应用效果截至 2008 年 ,利用地震储层学原理及有效技术 ,落实了塔中 Ⅰ 号坡折带上奥陶统礁滩体良里塔格组有利区块总面积为 659 源量总计 2 770×108利用预测结果上钻 22 口探井 ,钻探证实储层钻遇成功率为 96%,钻探成功率为 46%;协助油田在塔中地区累计提交三级储量近 08t(油当量 )。4 结论(1) 礁滩体具有外部不对称楔状体几何形态 ,内幕发育串珠状强振幅和非串珠弱振幅 2 种储集体地震响应特征 ;正演模拟揭示同一个缝洞体顶界到上覆泥岩底界距离的增大是缝洞体由非串珠弱振幅地震响应向强振幅串珠状地震响应转变的重要因素 。(2) 印模法古地貌恢复技术 、地震相波形组合分类技术和多属性约束地震 -测井联合孔隙度反演技术可以分层次地刻画礁滩体宏观发育特征 、沉积微相发育特征和内幕储层非均质发育特征 。 叠前地震方位各向异性强度更精细地刻画了开启裂缝的分布特征 。 缝洞融合直观地刻画了缝洞体沿着裂缝带发育的特征 ,二者的依附关系恰好表征了裂缝对岩溶孔洞发育程度的控制和改造作用 。(3) 实践表明 :地震储层学的建立促进了塔里木盆地碳酸盐岩油气勘探与开发的深入 。 随着碳酸盐岩地震储层学理论与技术的不断发展与完善 ,国内碳酸盐岩的油气勘探与生产必将迎来油气储量增长的新高峰 。参考文献 :[1] 周新源 ,王招明 ,杨海军 ,等 J]2006,11(1):452] 杨海军 ,邬光辉 ,韩建发 ,等 J]2007,8(4):263] 韩剑发 ,梅廉夫 ,杨海军 ,等 J]2007,18(3):164] 张旭光 J]2002,41(3):3595] 姚姚 ,唐文榜 J]2003,38(6):6236] 师永民 ,陈广坡 ,潘建国 ,等 J]2004, 24(12):517] 潘建国 ,王宏斌 ]2005,25(增刊 B):348] 陈广坡 ,潘建国 J]2005,28(3):439] 张昕 ,郑晓东 J]2005,40(6):72410] 莫午零 ,吴朝东 2010 年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年(编辑 杨琦 )of to 30020, of of of to of o. 1 of ]自然科学版 ),2006,4(6):70411] 龚洪林 ,潘建国 ,王宏斌 ,等 J]2008,28(6):3112] 王宏斌 方法及应用 [D]中国地质大学 ,2009:10213] 王宏斌 ,张虎权 ,孙东 ,等 地震综合预测技术与应用 [C]. 京 2009国际地球物理会议 2009.[14] 卫平生 ,张虎权 ,王宏斌 ,等 . 塔中地区缝洞型碳酸盐岩储层的地球物理预测方法 [J]2009,29(3):3815] 杨杰 ,卫平生 ,李相博 内容和研究方法 [J]2010,22(1):116] 卫平生 ,潘建国 ,张虎权 ,等 研究方法和关键技术 [J]2010,22(2):117] 张虎权 ,卫平生 ,潘建国 ,等 J]2010,22(2):1418] 王招明 ,赵宽志 ,邬光辉 ,等 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