廖 儀 周家雄 劉 巍 馬光克 殷修杏 張坤坤

(中海石油(中國)有限公司湛江分公司，廣東湛江 524057)

0 引言

時移地震技術(shù)是指在油氣田不同開發(fā)階段開展三維資料的可重復(fù)性采集和一致性處理，利用不同批次資料間的差異分析各開發(fā)階段的儲層變化，達到監(jiān)測油氣藏動態(tài)、指導(dǎo)下一步油氣開發(fā)的目的[1]。但是，長久以來海上時移地震的應(yīng)用與推廣受到了諸多限制，主要原因有三點：一是經(jīng)濟成本高，不同批次三維地震資料采集與處理所需費用較高；二是地震資料品質(zhì)要求高，要求不同批次的地震資料能有效反映儲層油氣動態(tài)且保持較高的非油氣變化的一致性，但現(xiàn)有條件仍較難滿足；三是應(yīng)用效果不確定，高成本投入不一定會產(chǎn)生可靠的時移地震成果資料和商業(yè)經(jīng)濟效益?？傊?，高投入和高風(fēng)險是造成目前時移地震資料缺乏、阻礙時移地震技術(shù)應(yīng)用的主要因素。

南海Y氣田于2012年投入開發(fā)，由于氣藏水體倍數(shù)較大，2口水平井(C井和D井)均采用天然能量開發(fā)，穩(wěn)產(chǎn)3年，于2015年步入遞減期。目前C井停產(chǎn)，D井帶水生產(chǎn)，氣田進入開發(fā)后期，亟需通過時移地震資料挖掘氣田潛力。Y氣田主力氣層為新近系中新統(tǒng)弱膠結(jié)疏松砂巖，屬于濱—淺海環(huán)境下的三角洲前緣沉積；孔隙度為16%～22%，滲透率為100～1500mD，屬于中孔、高滲儲層；埋深為2600～2700m，儲層厚度為30～60m，為正常溫壓系統(tǒng)。Y氣田氣藏為強底水驅(qū)動的構(gòu)造型，滿足當(dāng)前海上時移地震應(yīng)用的前提條件[2]： 儲層物性較好，孔隙度在15%以上；儲層埋深小于3000m，厚度大；地震資料品質(zhì)好；為輕氣藏或氣藏水驅(qū)等。因此在Y氣田開展時移地震監(jiān)測水侵和氣藏變化是可行的。

常規(guī)的時移地震資料處理主要包括頻率、相位、振幅、時差和空間位置校正等步驟，消除所有與油氣藏變化無關(guān)的不一致因素，使基礎(chǔ)資料與監(jiān)測資料的差異能反映與油氣生產(chǎn)相關(guān)的動態(tài)變化。因此必須針對時移分析的需求設(shè)計重復(fù)觀測系統(tǒng)。然而，Y氣田現(xiàn)有的2001年二維和2015年三維地震資料均屬于常規(guī)采集與處理，從數(shù)據(jù)采集到資料處理都沒有考慮時移分析的需求，且目前未開展新地震資料采集或老地震資料疊前一致性重處理。在缺少新地震資料的情況下，2018年后的氣藏變化狀態(tài)無從得知。另外，在油氣開發(fā)前A井和B井兩口探井取得了測井資料，后續(xù)開發(fā)井(C井和D井)缺乏測井資料，因而，氣田剩余潛力預(yù)測困難。

為此，本文開展了擬時移地震氣藏剩余潛力研究，即從三維地震資料中抽取相同位置的二維測線或利用多個二維數(shù)據(jù)內(nèi)插成三維數(shù)據(jù)[3]，優(yōu)選具有相對低頻、保幅的基礎(chǔ)資料(2001年二維地震資料)和監(jiān)測資料(2015年三維地震資料)，優(yōu)化兩者的一致性；通過優(yōu)選、優(yōu)化后的基礎(chǔ)資料和監(jiān)測資料[4]，開展時移地震差異性分析，定性判斷氣藏開發(fā)變化情況；再根據(jù)氣藏水侵模式開展氣藏動態(tài)模擬，指導(dǎo)尋找剩余氣潛力區(qū)。

1 擬時移地震資料優(yōu)選和優(yōu)化

優(yōu)選和優(yōu)化的目的是為了得到具有較好一致性且能反映氣藏流體變化的擬時移地震資料。

1.1 地震資料優(yōu)選

Y氣田目前存在多批次獨立處理的地震成果資料，在振幅能量、分辨率和相位等方面存在較大差異，需要進行數(shù)據(jù)優(yōu)選才能開展時移地震研究。

優(yōu)選的原則主要參考以下幾個方面： ①采集方向基本一致； ②處理流程大致相同； ③低頻信息無明顯缺失； ④無增加資料多解性的特殊處理步驟； ⑤地震剖面儲層段成像質(zhì)量相對較好。

除上述原則外，還應(yīng)加強地震資料高頻、低頻部分的多解性和可靠性分析。首先，地震資料高頻部分雖然在識別薄層及儲層橫向連通性等起重要作用，但易受殘余噪聲、處理技術(shù)及速度場精度等影響[5]。對于不同采集、處理參數(shù)的非一致性地震資料，高頻部分的殘余噪聲、成像精度存在差異。過分增強高頻部分能量，差異將會被放大而增加不同批次地震資料的非一致性，帶來地震資料的多解性。 其次，低頻比高頻部分具有更強的抗干擾能力，對偏移速度誤差不太敏感，因而能提高深層的成像質(zhì)量[6]。對于多批次非一致性地震資料而言，低頻部分可掩蓋殘余噪聲、空間方位誤差和速度精度不足等導(dǎo)致的成像差異，提高資料的視覺一致性和地震資料的可靠性。

1.2 地震資料優(yōu)化

Y氣田2001年二維地震資料和2015年三維地震資料采集方向一致，均采用疊前時間偏移處理，波組特征清楚，資料品質(zhì)較高。但是兩批資料未經(jīng)疊前一致性處理，仍存在非一致性問題，如振幅能量和相位極性均存在差異，因而需要采取互均衡處理，使基礎(chǔ)資料和監(jiān)測資料具有較好的一致性[7-8]?；ゾ馓幚碇饕耸Ｓ嚯S機噪聲剔除、相位校正、頻率校正和振幅歸一化等[9-12]。

1.3 地震資料優(yōu)選和優(yōu)化效果

依據(jù)優(yōu)選原則，選出4套地震資料，即主頻30、50Hz的基礎(chǔ)資料和監(jiān)測資料各一套(圖1)。對比、分析儲層及其上方的非氣藏區(qū)域(介于非儲層區(qū)域?qū)Ρ然鶞?zhǔn)線與氣水界面之間)，發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)資料和監(jiān)測資料之間存在振幅能量差異大、地震相位不一致以及基礎(chǔ)資料隨機噪聲明顯等問題(圖1a、圖1b)，因此對基礎(chǔ)資料和監(jiān)測資料進行優(yōu)化處理。

圖1 基礎(chǔ)資料(左)與監(jiān)測資料(右)優(yōu)化前、后效果對比

通過對比優(yōu)化前、后地震資料發(fā)現(xiàn)：①優(yōu)化后，相位一致性明顯改善，30Hz基礎(chǔ)資料與監(jiān)測資料非氣藏區(qū)振幅能量差異減小，基礎(chǔ)資料上的非儲層區(qū)域?qū)Ρ然鶞?zhǔn)線(波谷，黑色)和儲層頂面(波峰，紅色)反射(圖1a)優(yōu)化后與三維監(jiān)測資料相位一致(圖1c)；②相對保幅效果好，氣水界面的平點響應(yīng)特征清楚，保留了由油氣開采引起的振幅相對強弱變化(圖1b、圖1d)；③50Hz主頻的基礎(chǔ)資料和監(jiān)測資料均能識別泥巖—泥質(zhì)砂巖隔層，但兩者的隔層地震響應(yīng)特征存在差異(圖1d)。

氣藏類因素(如氣藏開采)或非氣藏因素(如數(shù)據(jù)采集方位偏差、偏移處理歸位差異等)均能產(chǎn)生隔層地震響應(yīng)的不一致性，對后續(xù)時移地震氣藏開發(fā)差異的對比造成干擾。但主頻30Hz的基礎(chǔ)資料和監(jiān)測資料由于不能分辨隔層(圖1c)，從視覺上規(guī)避了非氣藏因素的影響，為氣藏動態(tài)變化分析提供了資料基礎(chǔ)。

2 氣藏剩余潛力研究

依據(jù)擬時移地震資料，開展一致性分析識別氣水關(guān)系；利用隔層特征劃分氣藏水侵模式；結(jié)合分頻能量屬性及氣田生產(chǎn)數(shù)據(jù)模擬氣藏動態(tài)，從而明確氣藏剩余潛力區(qū)。

2.1 氣水關(guān)系識別

在時移地震條件滿足的前提下，氣藏變化一般會導(dǎo)致地震響應(yīng)的差異，而這種差異的大小主要與氣藏的水侵程度有關(guān)。在水侵初期，底部水侵厚度較小，流體替換未達到地震可識別的程度，即水替換氣的有效厚度不足以引起地震響應(yīng)的明顯變化。當(dāng)水侵達到一定程度后，出現(xiàn)強水侵區(qū)，導(dǎo)致儲層速度明顯增大，這時便可以通過時移地震資料觀測氣藏開發(fā)后流體界面抬升引起的地震響應(yīng)變化(如氣藏底部振幅減弱、波形寬度變窄等，圖2)[13]。

本文選取4條過氣藏區(qū)經(jīng)過優(yōu)化處理得到的擬時移地震剖面(圖3)，對比基礎(chǔ)資料和監(jiān)測資料地震反射特征差異，定性分析氣水變化情況。

1號測線(圖3a)地震反射差異主要出現(xiàn)在氣藏中部(箭頭指示處)，氣水界面之上基礎(chǔ)資料反射波形寬、振幅較強，監(jiān)測資料中相應(yīng)位置的反射波形寬度明顯變窄，振幅變?nèi)?，表明該處存在氣水置換，流體界面抬升。而構(gòu)造兩翼地震反射變化小，說明流體替換主要發(fā)生于氣藏中部。

圖2 流體替換模型合成地震記錄對比

2號測線(圖3b)地震反射差異主要出現(xiàn)在構(gòu)造高點南側(cè)(箭頭指示處)，相比基礎(chǔ)資料，監(jiān)測資料振幅變?nèi)?、頻率變高、波形寬度變窄、平點反射近于消失，說明該區(qū)出現(xiàn)強水侵。構(gòu)造高點北側(cè)氣藏受斷層遮擋，地震反射變化較小，表明水侵弱。

3號測線(圖3c)、4號測線(圖3d)監(jiān)測資料相比基礎(chǔ)資料地震反射特征無明顯變化，說明處于水侵初期，剩余氣藏仍有開發(fā)潛力。

區(qū)內(nèi)其他測線依此對比、分析，可得到氣水關(guān)系定性識別圖(圖4)。由圖4可見，Y氣田西北區(qū)域水侵程度較強，剩余氣潛力有限；東南區(qū)域水侵程度較弱，屬于可進一步開發(fā)的氣藏潛力區(qū)。

2.2 氣藏水侵模式

Y氣田中新統(tǒng)主力氣層內(nèi)部發(fā)育一套隔層，對氣藏水侵影響較大。由于物源來自北西，該套隔層向南東方向，從泥質(zhì)砂巖逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槟鄮r，厚度逐漸變大，封堵性變強(圖5)。其中，A井鉆遇隔層泥質(zhì)砂巖厚度為9.9m，孔隙度介于11%～13%，滲透率介于4～50mD，以低孔、低滲為主；B井鉆遇隔層為厚層泥巖，厚度為18.4m。另外，順物源方向，隔層上覆氣層砂巖物性逐漸變差，A井、D井、B井平均滲透率分別為467.7、137.2、118.4mD，平均孔隙度分別為17.9%、16.7%、15.5%。

圖3 基礎(chǔ)資料(左)與監(jiān)測資料(右)擬時移地震剖面對比

圖4 擬時移氣水關(guān)系定性識別

根據(jù)儲層物性及隔層滲透性可將隔層劃分為三種類型： ①高滲濾型，近物源，砂巖中泥質(zhì)含量低且厚度較小，難以阻擋底水上侵； ②滲濾型(砂泥過渡區(qū))，砂巖中泥質(zhì)含量高且具有一定厚度，可延緩底水錐進速度； ③非滲透型(泥巖區(qū))，泥巖厚度大，可完全阻擋底水上侵(圖5)。由此，Y氣田的水侵模式為： 底水主要從北西方向的高滲濾型區(qū)域侵入，然后再往南東方向的滲濾型和非滲透型區(qū)域驅(qū)進；其中A井區(qū)的“隔層”屬于滲濾型，存在底水錐進的可能性。

2.3 氣藏動態(tài)模擬

氣藏模擬主要是通過地質(zhì)建模和生產(chǎn)井?dāng)?shù)據(jù)擬合開發(fā)動態(tài)過程。研究區(qū)鉆井較少，因而需要利用擬時移地震資料，在氣藏敏感屬性的約束下開展氣藏數(shù)值模擬[14-16]。

在固、液、氣構(gòu)成的多相介質(zhì)中，氣態(tài)物質(zhì)對縱波能量的吸收最為顯著，并且與地震波的頻率相關(guān)[17]。在含氣儲層中，頻散引起低頻分量相速度變化增大，導(dǎo)致含氣層出現(xiàn)低頻強能量異常，而高含水層則表現(xiàn)為相對弱能量響應(yīng)[18]，因此利用20Hz頻段的分頻能量屬性開展油氣藏動態(tài)監(jiān)測。由圖6可見，含氣范圍與基礎(chǔ)資料、監(jiān)測資料高能量區(qū)域吻合程度較高。

C井在2015年初開始見水，水氣比快速上升，于2016年停產(chǎn)，關(guān)停前該井氣產(chǎn)量仍近22萬方/天(圖7)。相比基礎(chǔ)資料，監(jiān)測資料開發(fā)井附近的分頻能量明顯衰減，與此時C井水氣比快速上升的情況吻合。井軌跡南、北兩側(cè)在監(jiān)測資料中能量較強，與其關(guān)停前的高產(chǎn)量情況一致。相比基礎(chǔ)資料，監(jiān)測資料1號測線所在的西北區(qū)域能量變?nèi)?，說明存在流體替換。該認識與前述該區(qū)發(fā)育高滲濾型及滲濾型隔層(圖5)以及處于強水侵區(qū)(圖4)的結(jié)論一致?？傮w上，西北區(qū)域剩余氣潛力有限，進一步開發(fā)風(fēng)險較大。在C井區(qū)快速見水的相同時段，D井區(qū)日產(chǎn)量高且尚未見水(圖7)。3號和4號測線所在的D井區(qū)及其東南區(qū)域開發(fā)后能量仍較強，說明其剩余潛力相對較大，可作為下一步挖潛目標(biāo)區(qū)。

圖5 隔層厚度及分類

分頻能量屬性與開發(fā)生產(chǎn)動態(tài)高度吻合，并與擬時移地震資料一致性分析(氣水關(guān)系識別)及氣藏水侵模式(隔層類型劃分)相互驗證。因此可以用來模擬氣藏動態(tài)，修正以底水驅(qū)動為主的數(shù)值模型(圖8a)。C井區(qū)的水侵模式存在較大強邊水驅(qū)，造成剩余氣從物性好的西北區(qū)域逐漸被驅(qū)至D井區(qū)附近開采(圖8b)。對比圖6可知，模型中含氣飽和度較高的部位對應(yīng)分頻能量較強的區(qū)域，含氣飽和度相對低的部位對應(yīng)分頻能量較弱區(qū)域。通過模型修正獲得了更加逼近真實氣藏開發(fā)動態(tài)的結(jié)果。以2015年氣藏優(yōu)化模型為基礎(chǔ)(圖8b)，結(jié)合最新生產(chǎn)數(shù)據(jù)對2018年氣藏模型重新進行了擬合，落實潛力區(qū)主要集中在D井區(qū)的東南側(cè)，估算剩余地質(zhì)儲量氣約為8×108m3(圖8c、圖8d)。

圖6 基礎(chǔ)資料(a)與監(jiān)測資料(b)20 Hz分頻能量屬性

圖7 C井(a)與D井(b)生產(chǎn)曲線

圖8 氣藏模型優(yōu)化及當(dāng)前剩余潛力擬合

Y氣田已進入開發(fā)生產(chǎn)末期，因此預(yù)測氣田停產(chǎn)時間對于減少氣田運營成本至關(guān)重要。由于D井水下井口壓力計損壞且無法維修，研究采用類比法，類比C井見水速度趨勢(C井見水后穩(wěn)產(chǎn)431天)，預(yù)測D井見水生產(chǎn)約500天后正式進入棄置階段。但根據(jù)擬時移地震研究成果，D井區(qū)及其東南區(qū)域尚有剩余氣潛力，因此采取了延緩氣田棄置進程，繼續(xù)保持氣田平穩(wěn)生產(chǎn)的措施。截至目前，D井見水生產(chǎn)天數(shù)已經(jīng)超過500天，并仍以近14×104m3/d的產(chǎn)量保持平穩(wěn)生產(chǎn)(圖7)，而且水氣比數(shù)據(jù)也顯示，D井實際見水速度趨勢明顯小于預(yù)期(圖9)，進一步證明了針對Y氣田開展的擬時移地震研究成果可靠，有效指導(dǎo)了氣田的開發(fā)與生產(chǎn)。

圖9 D井見水速度預(yù)測與實際趨勢對比

3 結(jié)論

時移地震技術(shù)發(fā)展?jié)摿薮?，但高投入和高風(fēng)險導(dǎo)致時移地震資料缺乏。本文探索擬時移地震研究技術(shù)，得到了如下結(jié)論。

(1)擬時移地震為利用低重復(fù)性的地震資料開展時移地震研究、相對準(zhǔn)確地預(yù)測剩余油氣分布提供了一條可行的技術(shù)思路，將其作為常規(guī)地震與時移地震之間的過渡技術(shù)加以應(yīng)用，發(fā)展?jié)摿^大。

(2)擬時移地震氣水關(guān)系定性識別的關(guān)鍵在于對多批次的非一致性地震資料進行優(yōu)選、優(yōu)化。在資料相對保幅前提下，盡量選用以低頻為主的地震資料進行具有相對一致性的定性分析。

(3)通過擬時移地震研究認為，南海Y氣田西北區(qū)域為強水侵區(qū)，剩余潛力有限；東南區(qū)域?qū)儆谒殖跗?，為剩余氣潛力區(qū)，可進一步挖潛。