田立新 周東紅 明 君 李心寧 唐光華

(1.中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室; 2.中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司;3.阿派斯油藏技術(shù)(北京)有限公司)

渤海Q 32-6北地區(qū)稠油層預(yù)測(cè)

田立新1,2周東紅2明 君2李心寧3唐光華3

(1.中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室; 2.中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司;3.阿派斯油藏技術(shù)(北京)有限公司)

在精細(xì)巖石物理分析及AVO地震響應(yīng)特征分析基礎(chǔ)上,充分利用研究區(qū)測(cè)井、地震及各種鉆井資料,并采用疊前彈性反演多屬性交會(huì)分析方法對(duì)渤海Q32-6北地區(qū)稠油層分布進(jìn)行了預(yù)測(cè),預(yù)測(cè)結(jié)果已被鉆探證實(shí)是含油區(qū)。

稠油層 預(yù)測(cè) 彈性反演 巖石物理 AVO 渤海Q32-6北地區(qū)

稠油層的地震響應(yīng)特征與水層有較強(qiáng)的相似性,因此,應(yīng)用常規(guī)地震含油性預(yù)測(cè)方法難以識(shí)別與預(yù)測(cè)稠油層。筆者針對(duì)渤海Q32-6北地區(qū)稠油層特點(diǎn),提出了一套彈性反演識(shí)別稠油層的方法,即基于稠油層巖石物理分析及AVO地震響應(yīng)分析,先找出稠油層的彈性敏感參數(shù),再結(jié)合疊前地震資料反演處理結(jié)果預(yù)測(cè)稠油層的分布。應(yīng)用結(jié)果表明,在渤海Q32-6北地區(qū)利用疊前地震資料進(jìn)行彈性反演識(shí)別出的6套稠油層與實(shí)鉆井吻合,預(yù)測(cè)的新區(qū)已被鉆探證實(shí)是含油區(qū)。

1 彈性反演識(shí)別稠油層的方法

根據(jù)稠油層的特征,從稠油層巖石物理性質(zhì)出發(fā),進(jìn)行流體替換等處理,使得測(cè)井屬性更能反映原狀地層響應(yīng)特征;分析巖石的彈性參數(shù)特征[1],確定可識(shí)別稠油層的參數(shù);在AVO地震響應(yīng)特征分析基礎(chǔ)上約束疊前不同入射角度的地震資料進(jìn)行AVA彈性反演處理[2,3],并對(duì)反演得到的彈性屬性體進(jìn)行交會(huì)分析,識(shí)別稠油層并預(yù)測(cè)稠油層的分布。

1.1 稠油層彈性敏感參數(shù)確定

針對(duì)Q32-6北地區(qū)稠油層高孔隙度特點(diǎn),利用交會(huì)圖分析對(duì)稠油層相對(duì)敏感的彈性參數(shù)。

1.1.1 稠油層的波阻抗

渤海Q32-6北地區(qū)波阻抗與含油性、孔隙度、含水飽和度交會(huì)分析結(jié)果表明,稠油層的波阻抗為3700～4500 g/cm3·(m/s),水層的波阻抗為4000～5000 g/cm3·(m/s),致密砂巖的波阻抗為4500～6000 g/cm3·(m/s),可見波阻抗對(duì)油層、水層及致密砂巖的區(qū)分能力較差,特別是稠油層與水層的波阻抗有較大部分的重疊,這說明利用波阻抗不能識(shí)別稠油層和水層。

1.1.2 稠油密度對(duì)縱波時(shí)差、體積密度和 vP/vS的影響

原油密度對(duì)縱波時(shí)差、體積密度、vP/vS(縱橫波速度比)等儲(chǔ)層彈性特征參數(shù)有影響(圖 1)。如Q32-6北地區(qū)埋深1200 m處儲(chǔ)層孔隙度為33%,含油飽和度為80%,當(dāng)原油密度為0.78 g/cm3時(shí),縱波時(shí)差值與背景值的差值為23μs/ft,體積密度與背景值的差值為0.062 g/cm3,vP/vS值與背景值的差值為0.22;當(dāng)原油密度為0.86 g/cm3時(shí),縱波時(shí)差值與背景值的差值為18μs/ft,體積密度與背景值的差值為0.039 g/cm3,vP/vS值與背景值的差值為0.15;當(dāng)原油密度為0.95 g/cm3時(shí),縱波時(shí)差值與背景值的差值為8μs/ft,體積密度與背景值的差值為0.014 g/cm3,vP/vS值與背景值的差值為0.12?？梢?在儲(chǔ)層巖性、物性特征不變的情況下,隨著原油密度的增大,縱波時(shí)差、體積密度、vP/vS與背景值的差別變小,而且 vP/vS對(duì)稠油的識(shí)別能力比體積密度、縱波時(shí)差要強(qiáng)。

1.1.3 稠油層彈性參數(shù)敏感性分析

圖2為Q32-6北地區(qū)25口井稠油層的各種彈性參數(shù)(縱波阻抗、橫波阻抗、體積模量、楊氏模量、拉梅系數(shù)、拉梅系數(shù)×密度、縱橫波速度比)及含水飽和度交會(huì)分析結(jié)果,圖中低含水飽和度的紅黃色點(diǎn)以含油為主,高含水飽和度的藍(lán)綠色點(diǎn)以含水為主,而含水100%的黑色點(diǎn)以泥巖為主(其中包含部分致密砂巖)。從圖2可以看出,縱波阻抗與縱橫波速度比(近似泊松比)的交會(huì)結(jié)果對(duì)稠油層的分辨率相對(duì)最好,縱波阻抗與其他彈性參數(shù)交會(huì)的結(jié)果對(duì)油、水層及砂泥巖有一定的分辨能力。

1.1.4 vP/vS與巖性、含油性、孔隙度、含水飽和度的關(guān)系

Q32-6北地區(qū)目的層泥巖的 vP/vS較高,分布在2.2～2.6之間;砂巖的 vP/vS低于泥巖,分布在2.00～2.35之間;稠油層的 vP/vS低于水層和致密砂層,主要分布在2.05～2.20之間,比巖性、物性相同儲(chǔ)層的 vP/vS值低(圖3),其降低程度與儲(chǔ)層的孔隙度和含水飽和度等因素有關(guān)。

1.2 稠油層的AVO地震響應(yīng)特征分析

在單井巖石物理模型的基礎(chǔ)上建立AVO正演模型,分析稠油層的AVO特征,進(jìn)而確定稠油層在地震剖面上的特征。圖4是渤海 Q32-6北地區(qū)Q32-6-A井AVO正演模型。圖中正演道集上的紅、藍(lán)線分別對(duì)應(yīng)稠油層的頂和底,其中稠油層頂位于正極性振幅(波峰),稠油層底位于負(fù)極性振幅(波谷)。正演道集下部的紅、藍(lán)曲線圖為AVO模型,縱軸為反射系數(shù),橫軸為入射角度(0°～30°);模型中的紅、藍(lán)曲線分別代表正演道集中稠油層的頂和底的紅、藍(lán)線位置的AVO模型,可見隨著入射角度的增大,稠油層頂?shù)姆瓷湎禂?shù)由強(qiáng)變?nèi)踉僮儚?qiáng),而稠油層底的反射系數(shù)由弱變強(qiáng)再變?nèi)?與右邊的實(shí)際地震道集相吻合,但從實(shí)際地震道集上看AVO異常變化幅度不明顯,這與本區(qū)油水密度接近相吻合。

1.3 彈性反演處理流程

Q32-6北地區(qū)稠油層的識(shí)別采用由不同偏移距對(duì)應(yīng)的地震數(shù)據(jù)反演得到的彈性波阻抗計(jì)算縱、橫波速度和密度的反演算法:首先對(duì)疊前道集進(jìn)行限角疊加,得到小、中、大入射角的疊加數(shù)據(jù),繼而分別作子波估算、稀疏脈沖反演得到不同角度的彈性阻抗體。彈性阻抗是縱波速度、橫波速度、密度及入射角的函數(shù),所以聯(lián)立求解超定方程可實(shí)現(xiàn)縱、橫波阻抗及密度的計(jì)算。Q32-6北地區(qū)稠油層彈性反演處理主要流程如圖5所示,包括:①計(jì)算每口井對(duì)應(yīng)不同角度道集在儲(chǔ)集層段的彈性阻抗;②針對(duì)稠油層,對(duì)各井作彈性阻抗交會(huì)圖;③分析AVA響應(yīng)特征;④對(duì)不同入射角道集(或不同偏移距)疊加數(shù)據(jù)體估算子波;⑤對(duì)不同角度道集分別進(jìn)行反演;⑥分別利用不同角度道集地震數(shù)據(jù)體、提取的子波進(jìn)行聯(lián)合反演,得到縱波阻抗、橫波阻抗、密度數(shù)據(jù)體;⑦采用交會(huì)分析確定各種彈性阻抗與稠油層屬性的關(guān)系;⑧綜合利用反演得到的多個(gè)彈性阻抗體作差值分析、比值分析等,將彈性阻抗信息轉(zhuǎn)換成油氣屬性,從不同側(cè)面來描述稠油層的空間分布特征。

圖5 Q 32-6北地區(qū)稠油層彈性反演處理主要流程

Q32-6北地區(qū)稠油層彈性反演采用的是同時(shí)反演方法,該方法首先反演不同角度的彈性阻抗,然后將不同角度的彈性阻抗作權(quán)重疊加求解超定方程,最后計(jì)算出縱、橫波阻抗及 vp/vs等,得到縱波阻抗、橫波阻抗及vp/vs等數(shù)據(jù)體成果。

2 Q 32-6北地區(qū)稠油層識(shí)別與預(yù)測(cè)

渤海Q32-6北地區(qū)稠油特征為:①原油密度0.941～0.967 g/cm3,平均0.956 g/cm3;②粘度 163～1 358m Pa·s,平均 678m Pa·s;③膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量平均37%;④含蠟量平均3.84%;⑤凝固點(diǎn)平均-10.9℃。隨深度增加,原油密度和粘度逐漸降低[4];同時(shí),原油密度和粘度的平面分布特征也不具有明顯的規(guī)律性。由疊前反演得到的縱波阻抗、橫波阻抗和縱橫波速度比剖面顯示,橫波阻抗不受孔隙流體的影響,且變化幅度較小,局部受地震資料分辨率的限制,分辨率有所降低,但預(yù)測(cè)結(jié)果與井曲線基本一致,說明反演成果與地質(zhì)原始數(shù)據(jù)吻合程度較高。

由于稠油層地震資料AVO響應(yīng)特征不明顯,會(huì)造成縱橫波速度比對(duì)油氣的敏感性有一定誤差,如果只依據(jù)縱橫波速度比直接檢測(cè)油氣,可能會(huì)有陷阱。如圖6所示,Q 32-6-B井Nm23層在縱橫波速度比剖面中顯示油氣特征明顯,但實(shí)際上該井Nm23層為水層。油氣檢測(cè)剖面是縱波阻抗與縱橫波速度比兩者的交集得到的稠油數(shù)據(jù)體剖面,該剖面反映Nm23層為水層,與Q32-6-B井吻合。根據(jù)這一預(yù)測(cè)結(jié)果,稠油數(shù)據(jù)體中紅黃色區(qū)域存在油氣的可能性大于50%,這些區(qū)域有油氣的可能性大;綠藍(lán)色區(qū)域存在油氣的可能性小于50%,這些區(qū)域有存在油氣的可能;而白色區(qū)域存在油氣的可能性很小。通過與單井含水飽和度曲線對(duì)比,這一預(yù)測(cè)結(jié)果與含水飽和度曲線基本吻合。

在油氣檢測(cè)數(shù)據(jù)體上沿層提取信息,預(yù)測(cè)各個(gè)層的油氣分布,在平面上各個(gè)小層的油氣分布各有特點(diǎn)。如圖7所示,Nm13小層油氣平面分布預(yù)測(cè)圖中的實(shí)線圈閉區(qū)域是通過鉆井證實(shí)的油氣分布區(qū),虛線圈閉區(qū)域是油氣檢測(cè)的預(yù)測(cè)區(qū),可以看到,在研究區(qū)南部這兩個(gè)區(qū)域是基本重合的,在研究區(qū)北部和東部反映的含油氣信息與南部已知油氣區(qū)相似,預(yù)測(cè)是油氣檢測(cè)有利區(qū);預(yù)測(cè)Nm13小層油氣主要沿2個(gè)條帶分布,一個(gè)是北東向條帶,另一個(gè)是過Q 32-6-A井近東西向條帶,與本時(shí)期河流相砂體的分布基本一致(圖7)。

圖6 Q 32-6北地區(qū)縱橫波速度比剖面(a)與稠油檢測(cè)剖面(b)的對(duì)比

圖7 Nm13小層油氣平面分布預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)鉆結(jié)果的對(duì)比

3 結(jié)論

(1)渤海Q32-6北地區(qū)稠油層巖石物理特征分析結(jié)果表明,縱橫波速度比對(duì)該地區(qū)稠油層敏感程度高。

(2)渤海Q32-6北地區(qū)稠油層的AVO異常變化幅度不明顯,利用通過彈性反演得到的各種數(shù)據(jù)體可以預(yù)測(cè)該區(qū)儲(chǔ)層的分布,但直接識(shí)別稠油層存在一定誤差,須將彈性反演成果與縱波阻抗成果結(jié)合識(shí)別和預(yù)測(cè)稠油層。

[1] GARYM.The rock physics handdook[M].London:Cambridge University,2008.

[2] GRA Y FD.Inversion for fundamental rock p roperties[J].SEG Summer Research Workshop on Geo Inuerxion,1999:34.

[3] CONNOLLY P.Elastic impedance[J].The Leading Edge,1999,18(4):438-452.

[4] 朱偉林,米立軍,高陽(yáng)東,等.中國(guó)近海近幾年油氣勘探特點(diǎn)及今后勘探方向[J].中國(guó)海上油氣,2009,21(1):1-8.

A prediction of heavy-oil beds in North Q 32-6 area,Bohai sea

Tian Lixin1,2Zhou Donghong2M ing Jun2Li Xinning3Tang Guanghua3
(1.Petroleum Resource and Survey Laboratory of China University of Petroleum,Beijing,102249;2.Tianjin B ranch of CNOOC L td.,Tianjin,300452;3.A PEX Reservoir Service(Beijing)L td.,Beijing,100733)

Based on a fine analysis of rock geophysics and an analysis of AVO seismic response,the distribution of heavy oil beds are p redicted in North Q32-6 area,Bohai sea,in which the logging,seismic and various drilling data are fully utilized,and a crossp lot method of multip le attributes of p re-stack elastic inversion is app lied.The p redicted results have been p roved to be oil bearing by drilling.

heavy-oil bed;p rediction;elastic inversion;rock geophysics;AVO;North Q32-6 area in Bohai sea

田立新,男,高級(jí)工程師,現(xiàn)任中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司勘探開發(fā)研究院院長(zhǎng),長(zhǎng)期從事地震資料解釋和勘探目標(biāo)評(píng)價(jià)工作。地址:天津市塘沽區(qū)閘北路1號(hào)609信箱(郵編:300452)。

2009-07-06改回日期:2009-08-20

(編輯:周雯雯)