番禺低隆起坡折帶儲(chǔ)層含氣性綜合預(yù)測(cè)技術(shù)

軒義華 袁立忠 汪瑞良 秦成崗 全志臻

中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司研究院

番禺低隆起坡折帶儲(chǔ)層含氣性綜合預(yù)測(cè)技術(shù)

軒義華 袁立忠 汪瑞良 秦成崗 全志臻

中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司研究院

軒義華等.番禺低隆起坡折帶儲(chǔ)層含氣性綜合預(yù)測(cè)技術(shù).天然氣工業(yè),2010,30(8):17-20.

PY氣田位于番禺低隆起白云凹陷北坡斷裂坡折帶上,地質(zhì)條件復(fù)雜,砂巖儲(chǔ)層的含氣性預(yù)測(cè)難度極大。為此,探究了由AVO技術(shù)、AFI流體成分反演技術(shù)及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多屬性反演技術(shù)組成的綜合預(yù)測(cè)技術(shù),以期有效摒除單一技術(shù)在含油氣性預(yù)測(cè)過程中不盡客觀的現(xiàn)象。首先是以AVO技術(shù)初步確定含氣區(qū),再結(jié)合AFI技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多屬性反演技術(shù)確定最終的有利含氣區(qū)。該綜合預(yù)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用有助于指導(dǎo)該區(qū)下一步天然氣勘探,提高勘探成功率。

珠江口盆地 番禺低隆起 坡折帶 天然氣 流體 識(shí)別 地震勘探

1 地質(zhì)概況

圖1 距今21.0Ma陸架坡折的特征及展布圖

番禺低隆起是珠江口盆地中南部的一個(gè)重要含油氣區(qū),區(qū)內(nèi)新近系沉積期主要發(fā)育NW向和近EW向的同沉積斷裂,它們的發(fā)育和分布控制著沉積充填和總體的古構(gòu)造地貌特征。古隆起的東南和東北緣發(fā)育的主要同沉積斷裂形成明顯的古地貌突變帶或多級(jí)斷裂坡折帶(圖1)。斷裂坡折帶下斜坡低位域具有形成構(gòu)造—巖性油氣藏的良好條件,并為該區(qū)近期的勘探突破提供了重要依據(jù)[1]。PY氣田位于珠江口盆地中南部番禺低隆起—白云凹陷北坡,位于一級(jí)坡折帶上(圖1)。主要目的層段新近系中新統(tǒng)珠江組SB21.0砂巖位于距今18.5Ma最大海泛面之下、距今21.0Ma層序界面之上,形成大型的構(gòu)造+巖性復(fù)合圈閉,且在地震剖面上有很好的亮點(diǎn)顯示。研究區(qū)內(nèi)已鉆探6口井,以斷層為界,D井和 F井位于氣田的北部,A井、B井、C井和 E井位于氣田的南塊。已鉆6口井中,僅B井鉆遇水層,但B井同其他井一樣具有振幅亮點(diǎn)、AVO及吸收系數(shù)等明顯的含氣異常特征;AVO正演表明,氣田北塊儲(chǔ)層的AVO類型不同于南塊,珠江組砂巖含氣性在該區(qū)呈現(xiàn)多樣化的特征。因此,采用有效的地球物理技術(shù)、合理的區(qū)分儲(chǔ)層流體的含油氣性,有助于指導(dǎo)番禺天然氣區(qū)坡折帶下步勘探方向的確定,提高該區(qū)隱蔽型氣藏勘探的效益。為實(shí)現(xiàn)這一目的,展開了有效技術(shù)系列在該地區(qū)應(yīng)用研究的技術(shù)攻關(guān)。

2 AVO技術(shù)

Zoeppritz理論是AVO技術(shù)的核心,完整的Zoeppritz方程[2]全面考慮了平面縱波和橫波入射在平界面兩側(cè)產(chǎn)生的縱橫波反射和透射能量之間的關(guān)系。當(dāng)反射波地震勘探使用主要產(chǎn)生縱波的震源、接收的是反射縱波時(shí),Zoeppritz公式可以被大大簡(jiǎn)化,即只考慮平面縱波入射產(chǎn)生的反射振幅隨入射角的變化情況。一方面可以節(jié)省計(jì)算工作量,另一方面更有利于AVO技術(shù)的研究和應(yīng)用。R.T.Shuey給出的簡(jiǎn)化公式是目前人們使用最多的Zoeppritz近似方程[3]:

其中

當(dāng)α<30°時(shí),公式(1)可以簡(jiǎn)化為:

由式(2)可以看出:反射系數(shù)與sin2α近似為線性關(guān)系,其截距(P)為法線入射(零炮檢距)時(shí)的反射系數(shù),梯度(G)與泊松比有關(guān)。

利用Shuey公式進(jìn)行了AVO正演模擬,其模擬結(jié)果見圖2。

從圖2中可見:PY地區(qū)構(gòu)造圈閉內(nèi)的井(A井、C井、E井)氣層頂表現(xiàn)為振幅隨偏移距增大而減小的趨勢(shì);復(fù)合圈閉內(nèi)的含氣砂巖(D井、F井)則表現(xiàn)為振幅隨偏移距增加而增大的特征,不同圈閉類型的儲(chǔ)層AVO響應(yīng)特征不同的根本原因在于坡折帶上沉積環(huán)境不同,導(dǎo)致泊松比關(guān)系不同,從而影響到AVO響應(yīng)特征;含水砂巖(B井)則表現(xiàn)為振幅隨偏移距增加而增大的含氣的特征。因此,在研究區(qū)用AVO技術(shù)預(yù)測(cè)儲(chǔ)層的含油氣性具有很大的不確定性。

圖2 PY氣田各井沿儲(chǔ)層頂AVO響應(yīng)特征圖

沿SB21.0儲(chǔ)層頂?shù)玫紸VO的PG屬性平面圖(圖3),紅色區(qū)域代表儲(chǔ)層頂?shù)暮瑲馓卣鳛椤暗谌悺钡腁VO異常。按以往對(duì)儲(chǔ)層含油氣性的認(rèn)識(shí),PY地區(qū)有利的勘探目標(biāo)(“第三類”AVO異常)主要集中在紅色區(qū)域。AVO技術(shù)預(yù)測(cè)結(jié)果在B井處就不符合實(shí)鉆的結(jié)論。

圖3 PG屬性平面圖

3 AFI流體成分反演技術(shù)

眾所周知,地下不均勻性描述是儲(chǔ)層可靠描述的關(guān)鍵因素,不均勻性部分造成了解釋的不確定性。地震儲(chǔ)層描述中的一些方法是基于多元技術(shù)[4]的純粹統(tǒng)計(jì)方法。另一些方法是確定性的,基于彈性理論及實(shí)驗(yàn)室觀測(cè)導(dǎo)出的物理模型。依據(jù)特定的研究,每一組技術(shù)都有某種程度的成功。優(yōu)化策略是把每種方法最好的部分結(jié)合起來,產(chǎn)生比單獨(dú)使用純粹統(tǒng)計(jì)或純確定性技術(shù)都更好的結(jié)果[5]。AFI流體成分反演技術(shù)中的統(tǒng)計(jì)巖石物理理論的創(chuàng)新之處是結(jié)合了 Monte Carlo模擬和Bayes分類理論,并將其應(yīng)用到AVO理論中得到流體成分反演理論。流體成分反演理論研究的最終目的是獲得PY氣田主要儲(chǔ)層含油氣性的定量解釋。實(shí)例表明:該理論能有效地規(guī)避AVO技術(shù)陷阱,達(dá)到定量預(yù)測(cè)儲(chǔ)層含油氣性的目的,有助于提高該地區(qū)的勘探成功率。利用原始疊前道集得到流體成分反演結(jié)果如圖4所示。

對(duì)比反演結(jié)果圖,發(fā)現(xiàn)圖4指示的含氣范圍(黃色區(qū)域)、氣水界面以及與各井含油氣性與實(shí)鉆結(jié)果吻合。需要強(qiáng)調(diào)的是:該技術(shù)對(duì)B井的預(yù)測(cè)與實(shí)鉆結(jié)果吻合,更接近地質(zhì)認(rèn)識(shí)。但是PY地區(qū)F井北部有一處面積達(dá)20km2的高含氣區(qū)(箭頭所示),需要進(jìn)一步評(píng)價(jià)、落實(shí)該地區(qū)的含油氣性。

4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多屬性反演

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的并行處理能力、分布式信息處理方式、自組織自學(xué)習(xí)能力、高度容錯(cuò)性等優(yōu)點(diǎn),吸引了各個(gè)領(lǐng)域的學(xué)者[6]。地球物理學(xué)家對(duì)它的識(shí)別能力特別感興趣,它優(yōu)于傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)方法和人工智能方法,因此很快被引入到地球物理學(xué)領(lǐng)域,并力圖解決油氣識(shí)別之類的問題?？碧降厍蛭锢韺W(xué)中常用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與多層感知器、自組織特征映射網(wǎng)絡(luò)及 Hopfield網(wǎng)絡(luò)等。地震屬性分析技術(shù)[7]是近年來迅速發(fā)展起來的一種技術(shù),它主要是應(yīng)用多種數(shù)學(xué)分析(如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等)方法,從地震數(shù)據(jù)體中提取有關(guān)儲(chǔ)層物性、巖性信息的多種屬性,同時(shí)結(jié)合工區(qū)內(nèi)的測(cè)井資料,建立井旁道測(cè)井屬性與地震屬性的關(guān)系,使用相關(guān)性最大的屬性預(yù)測(cè)和估算整個(gè)地震數(shù)據(jù)體的曲線屬性特征,從而達(dá)到儲(chǔ)層含油氣性預(yù)測(cè)的目的[8-9]。

圖4 碳?xì)渲甘疽蜃訄D

多屬性反演技術(shù)即是利用測(cè)井曲線和地震數(shù)據(jù)的關(guān)系“預(yù)測(cè)”或估測(cè)地震體上所有點(diǎn)的測(cè)井曲線特征體。利用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多屬性反演技術(shù)得到了研究區(qū)的含水飽和度圖5。綜合分析圖4、5,認(rèn)為圖4所示的F井北部應(yīng)是一個(gè)相對(duì)高含水的區(qū)域,其余各井儲(chǔ)層含油氣性的預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)鉆結(jié)果較符合(圖5)。

5 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1)流體成分反演技術(shù)不但是一種定量化的AVO技術(shù),而且摒除了常規(guī)AVO技術(shù)中僅能從測(cè)井響應(yīng)或地震響應(yīng)單一進(jìn)行含油氣性分析的缺點(diǎn),緊密地將井和震響應(yīng)特征結(jié)合起來進(jìn)行了相關(guān)性分析,提高了儲(chǔ)層含油氣性預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度和直觀性。

2)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多屬性分析技術(shù),能夠緊密結(jié)合測(cè)井特征與井旁道地震屬性,有效解決儲(chǔ)層含油氣性預(yù)測(cè)問題。

3)AVO技術(shù)、AFI流體成分反演技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多屬性反演技術(shù)組成的含油氣預(yù)測(cè)技術(shù)系列,可有效提高鉆前目標(biāo)儲(chǔ)層含油氣性預(yù)測(cè)工作的準(zhǔn)確度,降低勘探風(fēng)險(xiǎn)。

符 號(hào) 說 明

R(α)為反射系數(shù);R0為0°角入射時(shí)的反射系數(shù);α為入射角,(°);α1為反射角,(°);α1為透射角,(°);P為截距;G為梯度;ρ為密度,g/cm3;ρ1為介質(zhì)1的密度,g/cm3;ρ2為介質(zhì)2的密度,g/cm3;vp為縱波速度,m/s;vp1為介質(zhì)1的縱波速度,m/ s;vp2為介質(zhì)2的縱波速度,m/s;vs為橫波速度,m/s;vs2為介質(zhì)2的橫波速度,m/s;vs1為介質(zhì)1的橫波速度,m/s;σ為泊松比; σ2為介質(zhì)2的泊松比;σ1為介質(zhì)1的泊松比。

[1]董偉,林暢松,謝利華,等.珠江口盆地番禺隆起東南緣斷裂坡折帶及其對(duì)低位域構(gòu)造—巖性油氣藏的控制作用[J].地球?qū)W報(bào),2009,30(2):256-262.

[2]殷八斤,曾灝,楊在巖.AVO技術(shù)的理論與實(shí)踐[M].北京:石油工業(yè)出版社,1995.

[3]SHUEY R T.A simplification of the Zoeppritz equations [J].Geophysics,1985,50(4):609-634.

[4]FOURNIER F.Extraction of quantitative geologic information from seismic data with multidimensional statistical analyses:Part I,methodology,and PartⅡ:a case history[J]. SEG Expanded Abstracts,1989(8):726-733.

[5]LUCET N,MAVKO G.Images of rock properties estimated from a cross-well tomogram[J].SEG Expanded Abstracts,1991(10):363-366.

[6]朱廣生.地震資料儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法[M].北京:石油工業(yè)出版社,1995.

[7]國(guó)慶鵬.濟(jì)陽坳陷大蘆家區(qū)塊薄儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)研究[J].石油勘探與開發(fā),2005,32(5):82-84.

[8]張喜,喬向陽,王玉艷,等.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多屬性分析技術(shù)[J].油氣田地面工程,2007,26(8):1-3.

[9]丁峰,尹成,朱振宇,等.利用改進(jìn)的自組織網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行地震屬性分析[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2009,31(4):47-51.

(修改回稿日期 2010-06-21 編輯 韓曉渝)

DOI:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.08.005

Xian Xihua,born in1978,is studying for a Ph.D degree.He is mainly engaged in oil and gas exploration and comprehensive studies.

Add:CNOOC Building,No.168,Middle Jiangnan Avenue,Guangzhou,Guangdong510240,P.R.China

Tel:+86-20-84262129 E-mail:xuanyihua999@126.com

An integrated prediction technology for gas bearing of the reservoirs in the slope-breaks of Panyu low uplift,Pearl River Mouth Basin

Xuan Yihua,Yuan Lizhong,Wang Ruiliang,Qin Chenggang,Quan Zhizhen
(Research Institute of CNOOC’s S henzhen B ranch Com pany,Guangzhou,Guangdong510240,China)

NATUR.GAS IND.VOLUME30,ISSUE8,pp.17-20,8/25/2010.(ISSN1000-0976;In Chinese)

The PY gas field is situated on the fault slope breaks in the north slope of Baiyun Sag of Panyu low uplift,with complex geological conditions and extremely big difficulties in gas potential prediction of water-bearing sandstone reservoirs.Therefore,an indepth investigation is made on an integrated prediction technology composed of the AVO technique,the AFI fluid component inversion,and neural network multi-attribute inversion,with the purpose of avoiding a single technique’s bias and errors in hydrocarbon potential forecast.First,gas-bearing zones are determined by the AVO technique,then in combination with the AFIfluid component inversion and neural network multi-attribute inversion,the favorable gas areas are finally confirmed.The application of this integrated application technology will help guide the further gas exploration in this field and improve the exploration ratio.

Pearl River Mouth Basin,Panyu low uplift,Panyu,slope-break,natural gas,fluid,identification,seismic exploration

book=17,ebook=624

10.3787/j.issn.1000-0976.2010.08.005

軒義華,女,1978年生,博士;主要從事油氣勘探和綜合研究工作。地址:(510240)廣東省廣州市江南大道中168號(hào)海洋石油大廈。電話:(020)84262129。E-mail:xuanyihua999@126.com