地震預(yù)測(cè)技術(shù)在JZ31-6氣田發(fā)現(xiàn)中的作用

劉椏穎張樹林

1.中國(guó)石油大學(xué)(北京)資源與信息學(xué)院 2.中國(guó)海洋石油總公司

地震預(yù)測(cè)技術(shù)在JZ31-6氣田發(fā)現(xiàn)中的作用

劉椏穎1張樹林2

1.中國(guó)石油大學(xué)(北京)資源與信息學(xué)院 2.中國(guó)海洋石油總公司

劉椏穎等.地震預(yù)測(cè)技術(shù)在JZ31-6氣田發(fā)現(xiàn)中的作用.天然氣工業(yè),2010,30(4):42-45.

JZ31-6氣田是近年在渤海遼東灣海域發(fā)現(xiàn)的一個(gè)巖性氣田,標(biāo)志著渤海海域隱蔽油氣田勘探取得了可喜的突破,其中,針對(duì)薄而復(fù)雜多變的陸相儲(chǔ)層高精度地震預(yù)測(cè)技術(shù)在該氣田鉆前發(fā)現(xiàn)中起到了關(guān)鍵性的作用。在對(duì)該目標(biāo)地質(zhì)情況及常規(guī)地震資料分析的基礎(chǔ)上,引進(jìn)和研究開發(fā)了一系列新技術(shù),包括 Hilbert-Huang變換、混合相位反褶積、基于廣義S變換的高精度頻譜成像與高精度巖性—物性反演技術(shù)等,摸索出了一套適合研究區(qū)地質(zhì)特點(diǎn)的陸相儲(chǔ)層高精度地震預(yù)測(cè)技術(shù)流程。利用上述技術(shù)和流程不但提高了地震資料保幅處理水平,而且成功、有效地預(yù)測(cè)了其儲(chǔ)層和含氣性,儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度可提高到5m(厚度),預(yù)測(cè)精度較以往有明顯提高,預(yù)測(cè)結(jié)果也得到了實(shí)鉆的證實(shí)。

JZ31-6氣田 儲(chǔ)集層 烴類檢測(cè) 地震勘探 技術(shù) 預(yù)測(cè)

1 JZ31-6氣田概況

J Z31-6構(gòu)造位于遼東灣海域遼西低凸起向遼中凹陷中洼的傾沒區(qū),距離J Z31-1含氣構(gòu)造2km,距離J Z25-1S油氣田16km,氣田平均水深28m。

J Z31-6巖性圈閉位于遼中凹陷中部成熟烴源巖之上,主要目的層為古近系漸新統(tǒng)東二下段,包括南部和北部?jī)商诐岱e扇砂體。此外,東三段頂部也發(fā)育了一套濁積扇砂體。J Z31-6構(gòu)造北部半深湖相濁積砂體發(fā)育在東二下段中部,剖面上呈透鏡狀,平面上呈長(zhǎng)條狀。物源來自東南部,砂體主要沿東部斷裂坡折帶沉積,南北兩翼砂體尖滅,靠泥巖封堵。在筆者預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上,針對(duì)東二下段北部濁積體鉆探了JZ31-6-1井,獲得了高產(chǎn)工業(yè)油流。該井共解釋了3層氣層,厚達(dá)18m,單層最厚達(dá)12m。二開井后,在1822.5～1837m層段利用不同大小的油嘴進(jìn)行了DST測(cè)試,效果很好。東二下段北部巖性圈閉探明和控制地質(zhì)儲(chǔ)量分別為27.65×108m3和24.45×108m3。鉆探結(jié)果揭示了該地區(qū)乃至渤海海域隱蔽型圈閉良好的勘探前景。

2 儲(chǔ)層特點(diǎn)與預(yù)測(cè)難點(diǎn)

遼東灣海域陸相儲(chǔ)層或油氣層有以下特點(diǎn)[1]:①新近系為河流相沉積,古近系主要為湖相沉積,儲(chǔ)層縱橫向變化非?？?非均質(zhì)性很強(qiáng),連通性差;②儲(chǔ)層或油層厚度薄,儲(chǔ)層厚度一般小于10m;③斷層非常發(fā)育;④儲(chǔ)層和油層速度變化比較大。這些特點(diǎn)給J Z31-6儲(chǔ)層高精度鉆前預(yù)測(cè)帶來極大的困難。

另一方面,常規(guī)處理的地震資料的子波主頻一般低于20Hz,頻帶窄,振幅保真度、分辨率和信噪比均不高,很難反映出地層與儲(chǔ)層的變化情況,嚴(yán)重影響儲(chǔ)層細(xì)部特征、巖性及物性預(yù)測(cè)精度。

為了在鉆前更好地預(yù)測(cè)研究區(qū)儲(chǔ)層及其含氣性,筆者開展了以下主要研究工作:①研究開發(fā)新的地震數(shù)據(jù)處理方法和流程,使重處理地震數(shù)據(jù)盡量滿足儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的要求;②研究開發(fā)新的高精度儲(chǔ)層地震預(yù)測(cè)技術(shù),提高陸相薄而復(fù)雜儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度和效果;③經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn),研發(fā)了適合J Z31-6及周邊待鉆目標(biāo)的高精度儲(chǔ)層及含油氣性預(yù)測(cè)流程。

3 研究思路及技術(shù)流程

3.1 研究思路

高精度儲(chǔ)層預(yù)測(cè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,涉及地震采集、處理和儲(chǔ)層預(yù)測(cè)三個(gè)重要環(huán)節(jié)[2-3]。早期的地震數(shù)據(jù)采集往往是針對(duì)構(gòu)造落實(shí)而展開的。由于采集費(fèi)用昂貴,很難為了儲(chǔ)層預(yù)測(cè)而重新采集,只能寄希望于重處理。筆者在分析了研究區(qū)常規(guī)地震采集數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,研發(fā)了新的“三高”地震數(shù)據(jù)處理方法和流程,使重處理地震數(shù)據(jù)滿足鉆前儲(chǔ)層高精度預(yù)測(cè)的要求。在此基礎(chǔ)上,研發(fā)了新的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)以提高鉆前儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度和效果。

具體研究思路為:①?gòu)V泛調(diào)研國(guó)內(nèi)外陸相儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)研究現(xiàn)狀,借鑒經(jīng)驗(yàn);②提高地震資料對(duì)砂體的表現(xiàn)能力,通過地震資料的保幅處理,使地震資料能夠準(zhǔn)確、合理地反映地質(zhì)體的地球物理響應(yīng)特征;③利用多種技術(shù)手段提取各種地震信息,在地質(zhì)認(rèn)識(shí)和沉積研究的基礎(chǔ)上,研究砂體的展布特征和幾何形態(tài);④在古沉積環(huán)境和水動(dòng)力條件研究成果的指導(dǎo)下,利用巖性物性聯(lián)合反演等多種技術(shù)手段,預(yù)測(cè)鉆探目標(biāo)的巖性和物性,研究砂體的接觸關(guān)系及其他特征。

3.2 預(yù)測(cè)流程

針對(duì)J Z31-6的地質(zhì)及沉積特點(diǎn),在做好地震資料保幅處理、砂體發(fā)育特征識(shí)別、巖性預(yù)測(cè)等核心技術(shù)研發(fā)的基礎(chǔ)上,形成了鉆前儲(chǔ)層高精度地震預(yù)測(cè)的技術(shù)流程(圖1),其特點(diǎn)如下:①把巖石物理分析放在首位;②高度重視地震保幅處理;③真正做到地震處理和解釋真正一體化;④引進(jìn)或研發(fā)了一系列新的技術(shù)和方法。這些新技術(shù)包括:基于常規(guī)采集地震數(shù)據(jù)的地震資料高分辨率、高信噪比、高保真度重處理技術(shù)(如混合相位反褶積方法);基于廣義S變換的高精度頻譜成像技術(shù);高精度廣義巖性—物性反演技術(shù)。

4 關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用效果

4.1 地震資料“三高”目標(biāo)處理新技術(shù)

應(yīng)用效果良好的地震數(shù)據(jù)“三高”處理技術(shù)包括Hilbert-Huang變換(簡(jiǎn)稱 HHT變換)、混合相位反褶積、疊后頻率與振幅恢復(fù)、小波與KL變換去噪。限于篇幅,只對(duì)HHT變換技術(shù)應(yīng)用效果作介紹。

4.1.1 HHT變換技術(shù)效果

4.1.1.1 HHT變換的提出

常規(guī) Hilbert變換方法有著只能應(yīng)用于窄帶信號(hào)、只能處理單一頻率信號(hào)兩大局限性。而地震信號(hào)是多頻率成分的非窄帶信號(hào)。為此,N.E.Huang于1996年提出了把信號(hào)分解成基本模態(tài)函數(shù)的算法——基于經(jīng)驗(yàn)的模態(tài)分解(簡(jiǎn)稱為 EMD)算法。1998年,N.E.Huang提出了更為完整的 Hilbert-Huang變換法。

HHT變換有以下3個(gè)優(yōu)點(diǎn):①該變換有明確的物理意義;②精度高;③適合處理非平穩(wěn)、非線性時(shí)間序列的譜分析方法,具有自適應(yīng)性。

4.1.1.2 HHT效果分析

從對(duì)遼東灣海域某測(cè)線部分地震數(shù)據(jù)利用HHT重處理后結(jié)果與常規(guī)處理結(jié)果對(duì)比來看(圖2),HHT重處理地震資料的縱橫向分辨率均得到明顯提高,振幅特征更加清晰,頻帶寬度有了較大的拓寬。常規(guī)處理剖面的主頻約19Hz,重處理后,主頻達(dá)到了48Hz,提高了1.5倍。

圖1 JZ31-6及周邊海域河湖相儲(chǔ)層高精度地震預(yù)測(cè)流程圖

圖2 實(shí)驗(yàn)線處理結(jié)果比較圖

4.1.2 地震資料“三高”處理效果

在常規(guī)相對(duì)保幅處理流程中,球面擴(kuò)散振幅恢復(fù)模塊只能進(jìn)行振幅恢復(fù)而不能進(jìn)行頻率恢復(fù)。因此,用HHT疊前分頻頻率和振幅恢復(fù)模塊取代球面擴(kuò)散振幅恢復(fù)模塊,從而達(dá)到疊前同時(shí)進(jìn)行振幅和頻率恢復(fù)的目的,提高疊前數(shù)據(jù)的分辨率。聯(lián)合應(yīng)用混合相位反褶積與預(yù)測(cè)反褶積,進(jìn)一步提高分辨率、壓制鳴震和多次波。疊加后,進(jìn)一步應(yīng)用 HHT疊后分頻頻率恢復(fù)技術(shù)或小波提高分辨率技術(shù)以及小波去噪技術(shù)。

從J Z31-6原始炮集剖面來看,高頻信息被壓制了。經(jīng)過HHT分頻頻率、振幅恢復(fù)處理后,道集高頻能量被恢復(fù),分辨率有了很大提高。用這個(gè)數(shù)據(jù)繼續(xù)進(jìn)行混合相位反褶積處理,分辨率進(jìn)一步提高。

遼東灣海域常規(guī)地震資料的主頻比較低,只能分辨30m的砂層。通過上述“三高”處理后,分辨率有明顯提高,可分辨12～20m的砂層。

4.2 基于廣義S變換的頻譜成像技術(shù)及應(yīng)用效果

遼東灣海域儲(chǔ)層普遍小于10m。因此,上述“三高”處理后的地震資料仍然不能完全滿足薄而復(fù)雜儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的要求,必須引進(jìn)新的高精度儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)以進(jìn)一步提高儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度。

4.2.1 廣義S變換頻譜分解技術(shù)

信號(hào)的S變換的分辨率與頻率(即尺度)有關(guān),物理意義明確,且基本小波不必滿足容許性條件[4-6]。但S變換中基本小波是固定的。眾所周知,信號(hào)的時(shí)間—頻率域分布特征既與信號(hào)本身有關(guān),也與所選用的基本小波有關(guān)。為此,高靜懷(2004)等提出了廣義S變換的思路。

廣義S變換依據(jù)地震信號(hào)的特征用振幅、能量衰減率、能量延遲時(shí)間及視頻率四類參數(shù)構(gòu)造基本小波,是一種高分辨率的尺度變換。廣義S變換頻譜分解方法不受時(shí)窗長(zhǎng)度的限制,大大提高了抗噪性、穩(wěn)定性和分辨率,具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。

4.2.2 應(yīng)用效果分析

利用基于廣義S變換的頻譜成像儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)對(duì)J Z31-6構(gòu)造東二下段北部濁積體開展了研究。利用頻率掃描結(jié)果分析東二下段北部濁積體整體和局部單頻能量強(qiáng)弱的變化,進(jìn)而了解砂體整體和局部特征如厚度、砂體尖滅邊界等。圖3為東二下段北部濁積體從15Hz到75Hz對(duì)應(yīng)單頻平均能量的平面圖,顏色越紅表示能量越強(qiáng)。從15Hz到35Hz的分頻平面圖反映出了該濁積體厚層和整體特征;從35Hz到75Hz的分頻平面圖,逐步反映出了砂體薄層和局部特征。35Hz的分頻平面圖比較模糊的地反映出了濁積體由3個(gè)局部砂體組成。在更高頻率的分頻平面圖上,更清楚地反映出北部濁積體是由3個(gè)局部砂體組成的。這一預(yù)測(cè)結(jié)果已被后來鉆井所證實(shí)。

4.3 巖性物性反演技術(shù)及應(yīng)用效果

為了克服常規(guī)反演方法局限性,引進(jìn)開發(fā)了廣義波阻抗與巖性及物性反演、高分辨率非線性地震波阻抗及儲(chǔ)層物性聯(lián)合反演、基于寬帶約束的模擬退火反演方法。

通過對(duì)J Z31-6周邊鉆測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)分析表明,該地區(qū)縱波阻抗與孔隙度具有很好的線性關(guān)系,孔隙度隨縱波阻抗增大而減小?？v波阻抗與密度能夠比較好地區(qū)分巖性和物性。

圖3 15～75Hz對(duì)應(yīng)單頻平均能量平面圖

筆者利用廣義波阻抗反演流程計(jì)算得到了過J Z31-6構(gòu)造部分測(cè)線波阻抗、孔隙度和巖性剖面。J Z31-6-1井鉆后結(jié)果表明反演結(jié)果是正確的。

4.4 高精度儲(chǔ)層預(yù)測(cè)效果綜合分析

J Z31-6構(gòu)造的地震數(shù)據(jù)通過“三高”處理后,分辨率有明顯提高,可分辨厚度為12～20m的砂層?；趶V義S變換的頻譜成像技術(shù)進(jìn)一步提高了河湖相儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的精度,可預(yù)測(cè)厚8m左右的儲(chǔ)層?；凇叭摺碧幚砗蟮牡卣鹳Y料,應(yīng)用J Z31-6及周邊海域河湖相儲(chǔ)層高精度地震預(yù)測(cè)流程可預(yù)測(cè)厚5m左右的儲(chǔ)層。在綜合分析各種技術(shù)方法預(yù)測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)上,針對(duì)J Z31-6構(gòu)造東二下段北部濁積體,部署了1口探井。后期鉆探結(jié)果十分理想,地震預(yù)測(cè)結(jié)果得到了鉆探證實(shí)。

5 結(jié)論

1)河湖相薄而多變的復(fù)雜儲(chǔ)層預(yù)測(cè)是一個(gè)系統(tǒng)工程。筆者綜合應(yīng)用了多學(xué)科、多方法、多途徑預(yù)測(cè)了遼東灣及J Z31-6構(gòu)造儲(chǔ)層。

2)新的數(shù)理方法及信號(hào)處理方法被嘗試性地應(yīng)用到遼東灣海域及J Z31-6構(gòu)造天然氣勘探中。引進(jìn)并開發(fā)的“三高”地震數(shù)據(jù)處理技術(shù)應(yīng)用效果良好。

3)總結(jié)出了一套可行的、有效的地震數(shù)據(jù)“三高”重處理流程。該流程能較大幅度地提高了地震分辨率、信噪比和保真度,使地震預(yù)測(cè)儲(chǔ)層的精度和準(zhǔn)確度更高。

4)基于“三高”地震數(shù)據(jù)的廣義S變換頻譜成像技術(shù)可解決厚8m左右的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)問題。

5)引進(jìn)或研發(fā)了多種新的地震反演技術(shù),較好地解決了儲(chǔ)層巖性與物性預(yù)測(cè)難題。

6)建立起了J Z31-6及周邊海域陸相儲(chǔ)層高精度地震預(yù)測(cè)技術(shù)體系和流程。基于“三高”處理地震資料,該技術(shù)流程可預(yù)測(cè)5m左右(厚度)的儲(chǔ)層。該技術(shù)體系和流程已在全渤海海域推廣應(yīng)用。

[1]張樹林,周心懷,鄧君.三維地震資料在油田早期評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].中國(guó)海上油氣:地質(zhì),2003,15(2):46-51.

[2]張樹林.三維地震儲(chǔ)層橫向預(yù)測(cè)方法及效果[J].石油地球物理勘探,1994,29(增刊).

[3]黎從軍,黃躍,謝用良.四川盆地馬井氣田低致密儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)研究[J].石油物探,2002,41(4):443-447.

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DOI:10.3787/j.issn.100020976.2010.04.009

Liu Yaying,born in1978,is studying for a Ph.D degree with research interest in petroleum geology.

Add:Mail Box234,China University of Petroleum,No.18,Fuxue Rd.,Changping District,Beijing102249,P.R.China

Tel:+86210289732003 E2mail:zhenhunnv38@sina.com

The role of seismic reservoir prediction technique in discovery of the JZ3126G as Field

Liu Yaying1,Zhang Shulin2
(1.College ofN atural Resources & Inf ormation Technology,China University of Petroleum,Beijing102249,China;2.China N ational Of f shore Oil Corporation,Beijing100010,China)

The JZ3126Gas Field is a lithologic gas reservoir discovered in offshore Liaodong Bay of Bohai Sea.It marks the break2through of subtle reservoir exploration in offshore Bohai.High2precision seismic prediction technique aiming at thin and highly2varia2ble continental reservoirs plays a key role in the pre2drill discovery of the JZ3126Gas Field.Based on a thorough analysis of the geo2logic conditions and conventional seismic data,a series of new techniques are introduced or developed,including Hilbert2Huang con2version,mixed2phase deconvolution,the generalized S transform2based high2precision frequency spectrum imaging,and high2accura2cy lithological2physical inversion.A work flow is established for high2precision seismic prediction of continental reservoirs in the study area.These techniques and this work flow not only improve the amplitude2preserving processing of seismic data,but also suc2cessfully and effectively predict the reservoirs and their gas potentials.The accuracy of reservoir prediction is significantly improved to5m in thickness.The prediction results have been verified by drilling.

JZ3126Gas Field,reservoir,hydrocarbon detection,seismic exploration,technique,prediction

book=42,ebook=320

10.3787/j.issn.1000-0976.2010.04.009

2009-11-25 編輯 韓曉渝)

劉椏穎,1978年生,博士研究生;主要從事油氣田地質(zhì)研究工作。地址:(102249)北京市昌平區(qū)府學(xué)路18號(hào)中國(guó)石油大學(xué)234號(hào)信箱。電話:(010)89732003。E-mail:zhenhunnv38@sina.com

NATUR.GAS IND.VOLUME30,ISSUE4,pp.42245,4/25/2010.(ISSN100020976;In Chinese)