李 茂 李緒深 朱紹鵬
1.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院 2.中海石油(中國)有限公司湛江分公司
海上油氣勘探開發(fā)具有投資高、風(fēng)險(xiǎn)大的特點(diǎn),通常鉆一口井投資是陸上的10倍,甚至數(shù)十倍,因而在海上進(jìn)行油氣勘探所能投入的鉆井工作量十分有限。因此在海上要探明一個(gè)油氣田的儲量,既要少井高效[1],又要符合國家相關(guān)規(guī)定,在探井的部署、資料錄取、新技術(shù)的應(yīng)用等方面有更高的要求。樂東22-1氣田[2-3]的成功評價(jià)就是海上油氣田評價(jià)中“少井高效”的典型事例之一。
樂東22-1氣田位于鶯歌海盆地[2-5]中央泥底辟帶,是1996年通過鉆探6口探井落實(shí)的一個(gè)平面分2塊、縱向有17層的中型氣田,含氣面積約160km2,是當(dāng)時(shí)我國海上的第三大氣田[6-7]。該氣田實(shí)現(xiàn)了當(dāng)年發(fā)現(xiàn)、完成氣田鉆探評價(jià),在當(dāng)時(shí)的地質(zhì)認(rèn)識程度和技術(shù)手段條件下是非常高效的。之所以能達(dá)到如此效果,與合理的評價(jià)部署思路和關(guān)鍵新技術(shù)的應(yīng)用是分不開的。
樂東22-1構(gòu)造是基于1993年采集的二維地震資料解釋發(fā)現(xiàn)的,但是由于受模糊區(qū)的影響,當(dāng)時(shí)所解釋的構(gòu)造全區(qū)呈“U”形,“U”形范圍內(nèi)地震資料有屬性異常,如該異常代表含氣,則該氣田應(yīng)屬巖性圈閉氣藏。最終通過6口探井的鉆探,同時(shí)在評價(jià)期間還增加了高分辨率二維地震資料,落實(shí)該氣田主體是一相對完整的大中型穹隆背斜圈閉(圖1)。
圖1 樂東22-1氣田主力氣組構(gòu)造圖
根據(jù)1993年采集的常規(guī)二維地震資料,確定樂東22-1構(gòu)造預(yù)探井鉆探基本原則為:①地震資料可靠度較高的位置;②有自圈的位置;③縱向可能多層且能控制一定儲量的位置?;诖耍谌﹂]的東南處鉆探1井。通過鉆探,在第四系樂東組二段、三段和新近系鶯歌海組一段共發(fā)現(xiàn)6套氣藏,測試產(chǎn)能高(無阻流量介于23~238m3/d),氣體組分差異大(非烴含量介于15.4%~85.7%),證實(shí)了該區(qū)的含氣性。但要將其經(jīng)濟(jì)開發(fā)還需繼續(xù)擴(kuò)大儲量規(guī)模。
雖然1井證實(shí)了該氣田的含氣性,但要獲得更大的突破,關(guān)鍵取決于對“模糊區(qū)”的認(rèn)識。于是制訂了先落實(shí)“模糊區(qū)”,再探含氣邊界的整體評價(jià)思路。
這一評價(jià)思路基于以下幾點(diǎn)認(rèn)識:①“模糊區(qū)”的形成可能是由淺層氣屏蔽和熱流體造成;②“模糊區(qū)”在時(shí)間剖面上的下凹,很可能是速度陷阱造成的假象,可能是構(gòu)造的高部位;③從沉積相分析,該區(qū)儲層可能是連片分布的,也就是說“模糊區(qū)”內(nèi)可能存在儲層;④該區(qū)域已發(fā)現(xiàn)的東方1-1氣田和樂東15-1氣田的含氣范圍在地震資料上都有平點(diǎn)或亮點(diǎn)等異常特征,該氣田可能也存在這一特征。
為了證實(shí)上述認(rèn)識,1996年1月有針對性地采集了測網(wǎng)密度1km×1km的高分辨率[8]二維地震資料。另外,選取兩條地震測線進(jìn)行疊前深度偏移處理。為后續(xù)評價(jià)井的部署和地質(zhì)研究提供了有利的基礎(chǔ)資料。
1996年5月在模糊區(qū)邊緣鉆探評價(jià)井2井。經(jīng)鉆探,1井發(fā)現(xiàn)的氣層依然存在,且在第四系樂東組一段發(fā)現(xiàn)了5層超淺氣藏,各氣藏CO2含量低,均屬正常壓力系統(tǒng)。泥底辟構(gòu)造帶中地震模糊區(qū)這個(gè)曾經(jīng)被視為鉆探禁區(qū)并長期困擾人們的難題得到了滿意的答案,為泥底辟構(gòu)造帶開辟了新的勘探領(lǐng)域。
基于新采集的高分辨率地震資料的認(rèn)識,在構(gòu)造主體部位的西翼、東翼、北翼相繼鉆探了評價(jià)井3、4、5井,證實(shí)了地震亮點(diǎn)和平點(diǎn)是該氣田含氣范圍,氣田范圍得以控制(圖2)。為了進(jìn)一步落實(shí)“模糊區(qū)”內(nèi)的儲層變化和構(gòu)造特征,又在“模糊區(qū)”核心部位鉆探了評價(jià)井6井,達(dá)到了鉆探目的。這4口評價(jià)井的鉆探成果證實(shí)了2井鉆遇氣層在北區(qū)的穩(wěn)定分布,又發(fā)現(xiàn)了鶯歌海一段Ⅰ、Ⅱ氣組中低CO2含量的高產(chǎn)氣藏。
圖2 樂東22-1氣田主力氣組最小振幅圖
2井的成功鉆探,揭開了“模糊區(qū)”的神秘面紗,但也帶來了新的難題:①超淺層、淺層疏松儲層的取心和巖心化驗(yàn)分析;②薄層的厚度、低電阻率氣層的識別和精細(xì)定量解釋;③“模糊區(qū)”的深度構(gòu)造成圖等。為了解決這些難題,在后續(xù)4口評價(jià)井的鉆探中進(jìn)行了有針對性的井筒基礎(chǔ)資料錄取,主要包括:①引進(jìn)鋁合金內(nèi)筒和冷凍保藏方法進(jìn)行疏松儲層取心;②采用液氮取樣和鉛套加壓封樣,同時(shí)進(jìn)行多種實(shí)驗(yàn),確定合理操作程序和實(shí)驗(yàn)條件,確保疏松巖心的化驗(yàn)分析成功;③引進(jìn)核磁共振、陳列感應(yīng)等多項(xiàng)測井新技術(shù);④每口井均錄取VSP資料。這些舉措保證了地質(zhì)油藏研究的深度,符合探明儲量研究和后續(xù)開發(fā)方案研究的要求。整個(gè)氣田從1996年1月1井開鉆至1997年3月完成儲量報(bào)告,前后不足15個(gè)月,共鉆6口井,落實(shí)了一個(gè)含氣面積達(dá)166km2的中型氣田,充分體現(xiàn)了海上石油勘探的“少井高效”的特點(diǎn)。
樂東22-1構(gòu)造位于構(gòu)造中心部位,在地震時(shí)間剖面上表現(xiàn)為同向軸下凹,形似向斜,深層出現(xiàn)地震“模糊區(qū)”,經(jīng)2、4井鉆探證實(shí)和從疊前深度偏移剖面來看,“模糊區(qū)”內(nèi)的深度實(shí)際比“模糊區(qū)”外要淺,是一典型的背斜構(gòu)造。如何合理解釋該構(gòu)造的深度構(gòu)造圖呢?通過深入研究,認(rèn)為建立合理的速度體非常關(guān)鍵。
2.1.1 井點(diǎn)VSP速度分析
氣田6口井均錄取了VSP資料,經(jīng)分析,“模糊區(qū)”外圍的井(1、3、4、5井)的速度均屬正常,速度變化不大,但進(jìn)入“模糊區(qū)”后速度明顯變低,而且越深入“模糊區(qū)”,速度越低。由此說明,地震時(shí)間剖面出現(xiàn)的下凹是由于低速造成的,必須建立三維地震速度體,才能得到可靠的深度構(gòu)造圖。
2.1.2 精細(xì)速度譜分析
基于上述認(rèn)識,加強(qiáng)了對全區(qū)的地震速度譜的解釋分析。分析發(fā)現(xiàn)“模糊區(qū)”外速度譜能量團(tuán)集中,質(zhì)量較好,解釋可靠;進(jìn)入“模糊區(qū)”后,速度譜質(zhì)量明顯降低,看不到一次波的能量團(tuán),特別是中心部位只有多次波的能量團(tuán)出現(xiàn),無法進(jìn)行速度解釋(圖3)。分析認(rèn)為該區(qū)淺層氣十分發(fā)育,淺層氣與其圍巖的波阻抗差別很大,從而形成很強(qiáng)的反射。淺氣層與淺氣層之間、淺氣層與海底之間就產(chǎn)生了很強(qiáng)的層間多次波,致使在地震速度譜上一次波的能量被掩蓋,譜上顯示出的全是多次波的能量團(tuán)。因此壓制多次波便成為精細(xì)速度分析的首要任務(wù)。經(jīng)過多次試驗(yàn),f-K濾波[9]對壓制本區(qū)的多次波效果較好(圖3)。經(jīng)濾波處理后,“模糊區(qū)”外正常地層的速度譜能量團(tuán)更清楚;剛進(jìn)入“模糊區(qū)”的速度譜也出現(xiàn)了較集中的一次波的能量團(tuán),能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行解釋;“模糊區(qū)”中心的速度譜雖然仍有較強(qiáng)的多次波能量團(tuán)出現(xiàn),但一次波的能量團(tuán)已清楚地出現(xiàn)在速度譜上,完全可以進(jìn)行可靠的速度解釋。
2.1.3 地震速度體的建立
對該區(qū)速度譜有了清晰的認(rèn)識后,分兩部分進(jìn)行速度分析。在“模糊區(qū)”外主要解釋了高分辨率二維地震速度譜,在“模糊區(qū)”內(nèi)主要用1993年常規(guī)二維地震測線的道集和部分1996年高分辨率二維地震資料進(jìn)行交互速度分析拾取。速度體的建立[6]要經(jīng)過速度解釋、數(shù)字化輸入等多個(gè)環(huán)節(jié),難免會出現(xiàn)一些差錯,為了解決這一問題,使建立的速度體更加準(zhǔn)確可靠,采用“INDEPTH”軟件的速度監(jiān)控功能對速度資料進(jìn)行了質(zhì)量控制。較好地從點(diǎn)、線、面上找出野值或不合規(guī)律的值,經(jīng)質(zhì)量控制后,消除這些野值和奇異點(diǎn),使地震速度更加準(zhǔn)確可靠,對比各井VSP速度與井旁地震速度譜速度發(fā)現(xiàn),兩種速度非常接近,雖然仍有一定的誤差,但已完全可以滿足精度要求。把經(jīng)質(zhì)量控制后的速度數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換,用“EARTHVISION”軟件進(jìn)行三維網(wǎng)格化(網(wǎng)格間距為250m×250m×20ms),再用6口井的VSP速度進(jìn)行校正,獲得了準(zhǔn)確可靠的地震速度體[10]。將該速度體轉(zhuǎn)換的深度構(gòu)造圖與井點(diǎn)實(shí)鉆進(jìn)行比較,其絕對誤差最大為1.8m,精度較高(表1)。
圖3 樂東22-1氣田不同位置f-K濾波前后速度譜對比圖
該氣田所揭示的氣層有3種特征:①薄氣層,最小單層厚度為0.8m;②低電阻氣層,巖性為泥質(zhì)粉砂巖,氣藏厚度一般為2~5m,電阻率為1.2~2Ω·m,中子、密度曲線特征不明顯,在自然伽馬曲線上砂泥巖特征不明顯;③高電阻氣層,巖性以中細(xì)砂巖、粉細(xì)砂巖為主,氣層厚度一般為5~11m,電阻率為2~65Ω·m,中子、密度曲線呈低密度低中子的典型氣層特征,在自然伽馬曲線上砂泥巖特征明顯。這3種氣層,在當(dāng)時(shí),除高電阻率氣層外,薄層的厚度精細(xì)解釋、低阻氣層的識別和儲層參數(shù)精細(xì)解釋均需要深入研究[11]。通過引進(jìn)測井新技術(shù)和綜合研究,最終提高了對薄層和低阻氣層的認(rèn)識。
2.2.1 薄層的精細(xì)解釋
為了提高薄氣層厚度的解釋精度,引進(jìn)陣列感應(yīng)測井[12](Array Induction Tool,簡稱 AIT)、方位電阻率測井[13](Azimuthal Resistivity Imager,簡稱 ARI)、綜合孔隙度測井(Integration Porosity Log,簡稱IPL)提高了薄層厚度的解釋精度。如圖4中在519.7~521.4m,氣層段由于侵入影響AO90電阻率值明顯高于常規(guī)感應(yīng)電阻率值6Ω·m左右;而在580.0~591.0m氣層段為砂泥巖交互層段AO90電阻率曲線明顯顯示了砂泥巖薄互層的特性,薄砂層電阻率明顯高于常規(guī)感應(yīng)電阻率值,而常規(guī)感應(yīng)電阻率曲線只反映了薄互層的平均電阻率值,同時(shí),AST、IPL等曲線也顯示了與之對應(yīng)的砂泥巖薄互層的特性。
2.2.2 低阻氣層的識別和解釋
低阻氣層[14-16]面臨的主要問題是如何識別和提高單井儲層參數(shù)解釋的可靠性(主要是含水飽和度)。在低阻氣層的識別方面除了參考?xì)鉁y錄井、綜合應(yīng)用重復(fù)地層電纜測試的壓力、測試等資料外,還應(yīng)用了陣列聲波測井(Array Sonic Tool,簡稱 AST),雖然低阻氣層在常規(guī)測井系列上無明顯的響應(yīng),但在陣列聲波測井上有明顯的衰減特征[17],為測井資料識別氣層提供了依據(jù)。另外,首次引進(jìn)了核磁共振測井 (Combinable Magnetic Resonance,簡稱CMR),通過核磁資料的應(yīng)用,較好地解釋了該氣田氣層含水飽和度高,結(jié)果是可靠的。特別是低阻氣層,由測井資料解釋的含水飽和度為75%~80%,但測試和MDT取樣均未見水,其結(jié)果與常規(guī)認(rèn)識不符。經(jīng)CMR資料證實(shí),地層是高含束縛水的,主要原因是由巖性偏細(xì)所導(dǎo)致的。
圖4 樂東22-1氣田AIT、AST、IPL測井綜合解釋圖
本氣田共有26個(gè)儲量計(jì)算單元,實(shí)鉆的界面只有6個(gè)單元,其他各單元均是采用多參數(shù)綜合分析確定,大大減少了評價(jià)井的數(shù)量。
由于含氣砂巖明顯的低速特征,在模糊區(qū)之外氣層的亮點(diǎn)或極性反轉(zhuǎn)等都非常清楚(圖5)。在南區(qū)可以看到氣層的平點(diǎn)特征,而薄層一般可見明顯的極性反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。實(shí)鉆資料和壓力推算證實(shí),這一地震信息是可以確定各氣藏的含氣范圍的。如Ql1Ⅴ上氣組的氣水界面,壓力推測為-573m,亮點(diǎn)為-575m,實(shí)鉆為-570.8m,基本一致(表2);另外,利用試井分析結(jié)果明確斷層位置,確定合理含氣范圍。如N2y1Ⅰ氣組6井區(qū)和3、5井區(qū)兩個(gè)單元經(jīng)井證實(shí)氣水界面和氣體組分均有差異,但由于模糊區(qū)的存在,兩個(gè)井區(qū)之間疑似有一條走向近南北的斷層,通過2、6井的試井解釋,均顯示有不滲透邊界的存在,證實(shí)了“模糊區(qū)”內(nèi)F4斷層的存在,為合理確定這兩個(gè)計(jì)算單元的含氣范圍提供了依據(jù)。
圖5 樂東22-1氣田地震信息確定含氣范圍圖
表2 樂東22-1氣田主力氣層各單元?dú)馑缑嫒≈当?m
1)合理的整體勘探部署和適時(shí)優(yōu)化調(diào)整是實(shí)現(xiàn)海上“少井高效”評價(jià)的基本保障。樂東22-1氣田從發(fā)現(xiàn)到儲量評價(jià)結(jié)束,僅用了15個(gè)月的時(shí)間,儲量研究和評價(jià)工作同步進(jìn)行,相輔相成。初探井以保證發(fā)現(xiàn)為主,評價(jià)井則基于區(qū)域地質(zhì)特征,解決制約氣田評價(jià)和儲量研究的關(guān)鍵問題為目的,并考慮后續(xù)儲量評價(jià)和開發(fā)的需求制訂整體評價(jià)方案,根據(jù)評價(jià)井鉆探成果和最新研究認(rèn)識,及時(shí)優(yōu)化調(diào)整評價(jià)井井位和取資料要求,多學(xué)科緊密配合,相互滲透,最終實(shí)現(xiàn)了在充分應(yīng)用高分辨率地震資料和測井新技術(shù)的基礎(chǔ)上,用6口井探明了約160km2含氣范圍的海上中型氣田的目的,是海上勘探“少井高效”評價(jià)策略典型事例之一。
2)廣泛采用新技術(shù)、新方法,及時(shí)解決了制約評價(jià)和儲量研究的關(guān)鍵問題:①在測井方面采用CMR、AIT等多項(xiàng)新技術(shù),提高了對薄層氣層和低電阻氣層的識別和解釋精度,同時(shí)保證了結(jié)果的可靠性;②在地球物理研究方面,全面應(yīng)用高分辨率地震資料,采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件,攻克了氣田中心部位地震“模糊區(qū)”的成像、速度等技術(shù)難關(guān),同時(shí)綜合實(shí)鉆和壓力資料證實(shí)地震平點(diǎn)和亮點(diǎn)等信息代表了氣藏的含氣范圍。這些新技術(shù)新方法的應(yīng)用為樂東22-1氣田的評價(jià)提供了有力的技術(shù)保障,同時(shí)也為以后油氣田的評價(jià)類似技術(shù)的合理使用提供了技術(shù)借鑒。
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