復(fù)雜斷塊精細(xì)構(gòu)造解釋技術(shù)與效果

馬玉歌,崔世凌,陳海云

(勝利油田分公司物探研究院,山東東營 257100)

復(fù)雜斷塊精細(xì)構(gòu)造解釋技術(shù)與效果

馬玉歌,崔世凌,陳海云

(勝利油田分公司物探研究院,山東東營 257100)

以大蘆家地區(qū)為例詳細(xì)論述了復(fù)雜斷塊精細(xì)構(gòu)造解釋的方法和流程。對地震資料的選取、層位標(biāo)定、斷裂系統(tǒng)識別與組合、層位立體解釋及構(gòu)造成圖每個(gè)步驟的方法給以具體論述,重點(diǎn)分析了三維精細(xì)構(gòu)造解釋使用的關(guān)鍵技術(shù)如時(shí)變子波標(biāo)定技術(shù)、相干體技術(shù)、變速成圖技術(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。

大蘆家;復(fù)雜斷塊;精細(xì)構(gòu)造解釋;變速成圖技術(shù)

0 引言

隨著油田勘探開發(fā)程度的日益提高,勘探開發(fā)目標(biāo)日趨隱蔽,難度也越來越大。大蘆家地區(qū)是臨盤采油廠的主要產(chǎn)油區(qū),同時(shí)也是臨邑洼陷構(gòu)造最為復(fù)雜的地區(qū)之一,屬于典型的由多種油藏類型組成的復(fù)式油氣聚集區(qū),具有斷層多,斷塊小,構(gòu)造復(fù)雜的特點(diǎn)。長期以來很多斷塊由于構(gòu)造不清,注采井網(wǎng)難以完善,甚至沒有注上水,開發(fā)效果較差。因此,需要通過地質(zhì)和地震的密切結(jié)合,利用精細(xì)構(gòu)造解釋技術(shù),對地震資料精雕細(xì)刻的解釋[1],重新認(rèn)識老區(qū)塊,明確含油范圍,落實(shí)勘探開發(fā)井位及補(bǔ)充完善井位,同時(shí)在老區(qū)發(fā)現(xiàn)新的有利圈閉,為滾動勘探奠定基礎(chǔ)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

大蘆家斷塊區(qū)位于濟(jì)陽坳陷惠民凹陷中央隆起帶西部臨邑大斷層下降盤。構(gòu)造為短軸背斜,軸線近東西,與斷裂線近于平行。構(gòu)造本身又為次級反向斷裂所切割。發(fā)育北東向、北東東向、北西西向和南北向斷裂,可分為3個(gè)斷裂系統(tǒng):①北東走向斷層屬臨邑大斷裂主斷層系統(tǒng)。②北東東向斷層屬臨邑?cái)嗔逊种е銧顢嗔严到y(tǒng)。③北西西向斷層和南北走向斷層屬次級調(diào)節(jié)斷層。從斷裂規(guī)模上分析,本區(qū)發(fā)育2條三級斷層,是臨邑大斷層的派生斷層。延伸長度為5～10km,斷距幾十米至幾百米,全區(qū)以這2條近東西向的斷層為界從北向南分成3大斷塊區(qū)。四五級斷層20余條,不同級別及走向的斷層相互切割,使整個(gè)背斜的構(gòu)造復(fù)雜化。

該區(qū)位于惠民中央斷裂背斜帶盤河構(gòu)造南部,是惠民凹陷中央隆起帶復(fù)式油氣聚集帶的重要組成部分,南臨臨南生油洼陷、油氣資源豐富?；緲?gòu)造形態(tài)為一滾動背斜,具有地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、斷層多、斷塊小、上下構(gòu)造差異大,含油層系多。該區(qū)主要油氣藏類型是斷塊,因此,斷層的組合及構(gòu)造的精細(xì)解釋是關(guān)鍵[2-3]。

2 精細(xì)構(gòu)造解釋技術(shù)

三維精細(xì)構(gòu)造解釋的步驟是地震資料的選取、精細(xì)層位標(biāo)定、斷裂系統(tǒng)識別與組合、層位立體解釋及變速成圖。

2.1 地震資料的選取與評價(jià)

本區(qū)共有4套地震資料可用:1是“馬寨”三維原始資料,2是“唐莊—馬寨三維連片”目標(biāo)處理資料,3是惠民大連片資料,4是2006年出站的盤河高精度三維資料。馬寨三維原始資料分辨率、信噪比都較低,且已多家、多次構(gòu)造成圖,不能解決沙二下的地震、鉆井矛盾,因此不選用;“唐莊—馬寨三維連片”目標(biāo)處理資料的分辨率很高,但信噪比極低,且經(jīng)過振幅歸一化處理,反射軸的可追蹤性差,并沒有起到壓制火成巖反射、突出正常地層反射的作用;盤河高精度三維資料分辨率較低,但信噪比很高,同相軸的連續(xù)性較好,斷點(diǎn)清楚,資料比較可靠,因此最終選用了盤河高精度三維地震資料來進(jìn)行精細(xì)構(gòu)造解釋。

2.2 時(shí)變子波多元綜合標(biāo)定技術(shù)

2.2.1 速度分析

速度是地震解釋及綜合研究的基礎(chǔ),速度的精確與否直接影響到標(biāo)定層位的準(zhǔn)確性,從而影響到解釋精度的高低。復(fù)雜斷塊區(qū)精細(xì)構(gòu)造解釋離不開精確的速度分析。以往應(yīng)用東營速度在該區(qū)存在速度偏低的問題,精細(xì)解釋需要一個(gè)適用于該區(qū)的比較準(zhǔn)確的平均速度,為此,首先對大蘆家地區(qū)的平均速度進(jìn)行進(jìn)一步研究:

(1)利用VSP測井資料擬合平均速度

零井源距的VSP測井是公認(rèn)的求取地層平均速度的最好方法。在大蘆家地區(qū)利用L98井VSP測井資料,根據(jù)非線性公式V=V0(ekt-1)/t進(jìn)行擬合,得到V0,k。

(2)利用合成記錄反求平均速度

零井源距的VSP測井是目前國內(nèi)外公認(rèn)的求取地層平均速度的最好方法。但由于本井區(qū)僅有一口VSP測井資料,因此,它不可能全面準(zhǔn)確反映該區(qū)的地下速度場的空間變化規(guī)律。合成記錄既可用于層位標(biāo)定,又是反求平均速度較好的方法。

應(yīng)用區(qū)域速度與VSP速度標(biāo)定,目的層 T3標(biāo)定的結(jié)果相差比較大(圖1),為此,對研究區(qū)塊的東營速度、大蘆家及位于工區(qū)南部的VSP進(jìn)行對比,經(jīng)對比L98速度與大蘆家速度目的層段幾套平均速度基本是重合的 ,差別比較小。因此合成記錄標(biāo)定過程中選擇大蘆家速度作為基礎(chǔ)。

圖1 大蘆家速度與東營速度在地震剖面上對比圖

2.2.2 時(shí)變子波多元綜合標(biāo)定技術(shù)

單一的合成記錄標(biāo)定存在一定的局限性,綜合標(biāo)定以鉆井的地質(zhì)分層和區(qū)域標(biāo)志層作為約束條件,利用精細(xì)的合成記錄和VSPLOG剖面與井旁地震道進(jìn)行反射波組、能量等反射信息的相關(guān)對比,通過反復(fù)調(diào)試,使之相關(guān)性達(dá)到最好,從而得到精確的時(shí)深關(guān)系,利用該時(shí)深關(guān)系,將有關(guān)信息(如鉆井地質(zhì)分層,測井解釋及試油成果,反映波阻抗界面的速度曲線或聲波曲線,反映儲層物性的自然電位曲線等)由深度域轉(zhuǎn)換為時(shí)間域,并與合成記錄一起放于井旁地震道上,進(jìn)行層位的二次標(biāo)定。從而提高標(biāo)定的準(zhǔn)確程度,并且賦予地震剖面豐富的地質(zhì)含義。多元綜合標(biāo)定克服了單一用聲波進(jìn)行標(biāo)定的局限性,使層位標(biāo)定更加準(zhǔn)確,地震與地質(zhì)的結(jié)合更加緊密,目前該方法已普遍使用。

由于地震資料的頻率隨著深度的增加而衰減,用不變的子波制作合成地震記錄會影響合成記錄與地震資料的匹配。通過提取井旁道地震子波時(shí)變子波很好地解決了這一問題,即在不同時(shí)段采用不同的子波作為標(biāo)定的子波,進(jìn)行合成記錄制作,大大提高了合成記錄與地震剖面的匹配,從而很好地完成地質(zhì)與地震間的對比及標(biāo)定[4]

此次在做綜合標(biāo)定的過程中,我們應(yīng)用了 Geo-Frame4中的時(shí)變子波對該區(qū)的井位進(jìn)行了標(biāo)定,得到了合理的時(shí)深關(guān)系,為精細(xì)的構(gòu)造解釋奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.3 斷裂系統(tǒng)識別、組合

地震解釋就是斷層的解釋和層位的追蹤,因此,斷層的解釋至關(guān)重要,本次研究主要采用三維可視化和斷層展布法進(jìn)行解釋。三維可視化解釋就是在三維地震數(shù)據(jù)體解釋之前,利用 Geoframe軟件中GeoViz模塊對目的區(qū)塊進(jìn)行三維動畫顯示,以期從總體上了解本區(qū)的空間構(gòu)造形態(tài)。目前可以從主測線方向、聯(lián)絡(luò)測線方向以及深度(或時(shí)間)3個(gè)方向來了解地層產(chǎn)狀的變化、構(gòu)造的變化,斷層的空間展布情況,以及構(gòu)造的高低、地層的厚薄等,通過三維可視化基本可以了解本區(qū)的復(fù)雜程度。從斷層的產(chǎn)生到消失以及斷層間的交切點(diǎn)都可利用三維可視化功能做到心中有數(shù)。在以上流程的基礎(chǔ)上應(yīng)用了以下新技術(shù)、新方法。

2.3.1 水平切片法

斷層在水平切片上的反映主要表現(xiàn)在:(1)同相軸中斷、錯(cuò)開是斷層最明顯的標(biāo)志(2)振幅發(fā)生突變,即在水平切片上同相軸的寬度發(fā)生突變(3)同相軸突然拐彎(4)相鄰兩組同相軸走向不一致。水平切片技術(shù)可以根據(jù)同相軸的中斷、錯(cuò)開、振幅突變、拐彎、走向不一致等特點(diǎn),分析小斷裂和斷層的細(xì)微變化。

2.3.2 相干體技術(shù)

(1)技術(shù)原理

相干體是一種定量化計(jì)算波形相似性的方法[5],它是通過在時(shí)空中定義“全局化的”孔徑并利用傾角和方位角的計(jì)算來實(shí)現(xiàn)。此種處理方法可為地震波形空間變化提供準(zhǔn)確的成圖顯示,并可方便直觀地與地質(zhì)特征及沉積環(huán)境聯(lián)系在一起。斷層與斷裂系統(tǒng)可直接在空間成像或平面成圖,而不必在所選垂直剖面上進(jìn)行主觀繁瑣的斷層解釋再對其進(jìn)行平面組合成圖。

相干分析技術(shù)減少了解釋員的主觀判斷干預(yù)和經(jīng)驗(yàn)因素影響,解釋結(jié)果更客觀、合理。對斷層的分辨率大大提高,工作效率大大提高。對小斷層的識別尤為有效。

(2)相干體分析工作流程

Ⅰ對研究區(qū)內(nèi)每一口井進(jìn)行綜合標(biāo)定,確定出各標(biāo)準(zhǔn)層、非標(biāo)準(zhǔn)層、斷點(diǎn)準(zhǔn)確位置等,以確定進(jìn)行地震相干計(jì)算的數(shù)據(jù)體的有效時(shí)窗。

Ⅱ以鉆井密度較大、斷裂系統(tǒng)較清楚的區(qū)塊為基準(zhǔn),在目的層段開相應(yīng)的時(shí)窗,對時(shí)窗內(nèi)的記錄作相干系數(shù)的統(tǒng)計(jì)特征分析,經(jīng)過不斷修改、驗(yàn)證,找出相關(guān)性較好的時(shí)窗及相干參數(shù)。

Ⅲ利用優(yōu)選出的相干參數(shù),對所選時(shí)窗范圍內(nèi)的地震數(shù)據(jù)體進(jìn)行地震相干計(jì)算,產(chǎn)生相干數(shù)據(jù)體,進(jìn)行斷層的識別,了解斷裂的展布及斷層的組合。

(3)應(yīng)用實(shí)例

利用相干技術(shù)完成的東二段頂面相干圖上可以看出(圖2),L34北部2條斷層主次發(fā)生了變化。老的構(gòu)造圖上是南部的斷層搭接在北部的東西向斷層上,結(jié)合相干圖修改了解釋方案,北部的斷層搭接在南部的近東西向展布的斷層上。結(jié)合上下的構(gòu)造圖進(jìn)行分析,新的解釋方案更加合理。

圖2 東二段頂面相干圖

2.3.3斷裂系統(tǒng)疊合

在一個(gè)區(qū)帶中,當(dāng)研究目的層多時(shí),若忽略了斷層解釋在構(gòu)造研究中的重要性,上下圖之間的斷裂系統(tǒng)常出現(xiàn)上下層斷裂組合不合理現(xiàn)象,如斷層組合主次不分,同一條斷層上下層的上盤下盤交叉(俗稱斷層打架)。對于以斷塊油藏為主的高勘探程度地區(qū),這種只重視層位解釋的方法在一定程度上影響了其剩余含油斷塊的發(fā)現(xiàn)率和已發(fā)現(xiàn)斷塊油水關(guān)系的劃分。

通過此種方法,可以做到同一條斷層淺、中、深在平面上的斷點(diǎn)準(zhǔn)確、交接關(guān)系合理,平面上斷裂組合合理,避免斷層“打架”現(xiàn)象,理順全區(qū)的斷裂系統(tǒng)。

從各層斷裂系統(tǒng)圖上可以看出,館一至沙一段的構(gòu)造均具有繼承性的特點(diǎn),構(gòu)造形態(tài)基本一致。到沙二下沉積時(shí)期構(gòu)造形態(tài)復(fù)雜化。但是2條臨邑大斷層派生的三級斷層繼承性發(fā)育,延伸長度為5～10km,斷距幾十米至幾百米,全區(qū)以1#、2#斷層為界從北向南分成3大斷塊區(qū)。四五級斷層20余條,不同級別及走向的斷層相互切割,使整個(gè)背斜的構(gòu)造復(fù)雜化。

2.4 層位立體解釋

三維空間立體解釋是對研究目的層段在三維空間內(nèi),從井出發(fā),沿縱、橫剖面、任意剖面、水平切片乃至整個(gè)數(shù)據(jù)體進(jìn)行全方位立體解釋,從空間的角度來認(rèn)識構(gòu)造、解釋層位,可以將剖面、特殊地質(zhì)體、動畫體、座椅狀剖面以及解釋層位、斷面迭合顯示,這樣可提高解釋精度,用此方法可準(zhǔn)確落實(shí)復(fù)雜斷塊區(qū)的構(gòu)造形態(tài)、斷裂展布。

層位、斷層統(tǒng)一解釋就是對層位進(jìn)行追蹤對比解釋的同時(shí),對區(qū)內(nèi)斷層編號逐條閉合解釋,做到了縱向上淺、中、深層層位斷點(diǎn)準(zhǔn)確、各斷層交接關(guān)系合理,平面上斷裂組合合理,更準(zhǔn)確反映其真實(shí)形態(tài),可避免上下層位間上盤與下盤的交叉。在大蘆家復(fù)雜斷塊區(qū)的精細(xì)構(gòu)造解釋中,解釋了區(qū)內(nèi)斷層30多條,分別一一給予編號,保證了斷層解釋與層位解釋的一致性,提高了構(gòu)造解釋精度。

目前,這種技術(shù)在勘探中后期和開發(fā)階段對復(fù)雜斷塊油藏描述極為實(shí)用,可理順斷裂關(guān)系,合理組合斷裂系統(tǒng),在高勘探程度區(qū),結(jié)合鉆井資料,還可用于確定含油斷塊的油水邊界。借助工作站高效運(yùn)算速度,目前此技術(shù)已廣泛用于惠民中央隆起帶的滾動勘探工作中,大大提高了斷塊解釋精度。

2.5 井約束變速成圖

大蘆家地區(qū)沙二上在一砂組底部穿插一套輝綠巖侵入體,面積4.0km2,厚度10～55m。造成了速度陷阱。火成巖速度陷阱導(dǎo)致構(gòu)造變形產(chǎn)生誤差,是本次研究工作最大的難題之一,但這不是人為因素,而是地震資料所限定的。地震地質(zhì)解釋模型是建立在水平層狀均質(zhì)地層基礎(chǔ)上的,火成巖在空間上的形態(tài)變化、內(nèi)部的速度變化勢必會引起平均速度在橫向上產(chǎn)生不均勻,導(dǎo)致速度陷阱。地震處理不可能事先對火成巖的速度、形態(tài)建立精確的地質(zhì)模型,因而就不能完全消除速度陷阱。速度陷阱引起了鉆井、地震矛盾,使地震資料不能準(zhǔn)確反映構(gòu)造高低。

在常規(guī)成圖中,往往采用單一速度成圖,而實(shí)際速度場通常是不斷變化的,為了準(zhǔn)確查明大蘆家地區(qū)的構(gòu)造形態(tài),首先利用疊加速度建立初始速度模型[6];然后以地震資料解釋的t0層位為基礎(chǔ)控制層位,將鉆井、測井、VSP等資料作為約束,按照層位控制法建立精細(xì)速度場;最后利用校正后的速度場對t0圖進(jìn)行時(shí)一深轉(zhuǎn)換,形成構(gòu)造圖。對火成巖引起的速度陷阱進(jìn)行校正,使最終得到的結(jié)果更接近實(shí)際情況(表1)。

井名 鉆井深度/m校正后深度/m誤差/m校正前深度/m誤差/m L48 3278 3281 3 3271 7L10 3027 3026 1 2965 62L45-20 2922 2922 0 2860 62L45-23 2958 2950 8 2920 38L45-24 2994 2994 0 2966 28L45-25 2984 2988 4 2955 33L45-26 2973 2973 0 2961 12L45-29 3020 3020 0 2973 47L34 2952 2952 0 2926 26L34-3 2927 2929 2 2855 72L34-15 3157 3157 0 3233 76

3 應(yīng)用效果分析

完成了16口井的地震-地質(zhì)合成記錄標(biāo)定;總結(jié)出各層系的地震反射特征。應(yīng)用水平切片、分頻相干分析等技術(shù)識別出斷距在15m左右的斷層23條,同時(shí)總結(jié)出一套行之有效的識別斷層的方法技術(shù)系列,對于相似地區(qū)有著一定的借鑒作用。在構(gòu)造成圖過程中應(yīng)用CPS3中的井校正方法。構(gòu)造成圖與鉆井吻合率達(dá)到98%。

完成了各主要目的層的精細(xì)構(gòu)造圖,并建議和提供了18口井位,取得了豐富的成果。其中L27-3井是臨盤采油廠大蘆家東二段南塊的一口調(diào)整井,生產(chǎn)層位東二。開井投產(chǎn),排完壓井液后,該井開始自噴,安裝2mm油嘴生產(chǎn),日產(chǎn)油19t,取樣化驗(yàn)含水僅為3.5%。目前油套同采,油壓4.0MPa,套壓 3.5MPa。鉆探沙二下的L45-斜 43井,投產(chǎn)后,初期日產(chǎn)油19.2t,含水1.1%,目前日產(chǎn)油10.6t,含水1.9%,累計(jì)產(chǎn)油802t。

4 結(jié)語

大蘆家復(fù)雜斷塊構(gòu)造精細(xì)解釋在吸收前人研究成果的基礎(chǔ)上,根據(jù)本區(qū)的特點(diǎn)制定了一套行之有效的針對復(fù)雜斷塊的解釋流程,綜合應(yīng)用了時(shí)變子波多元綜合標(biāo)定技術(shù)、時(shí)間切片、相干體技術(shù)等目前成熟的技術(shù)手段在解釋中互補(bǔ)長短,并針對該區(qū)火成巖發(fā)育的地質(zhì)特征采用了變速成圖技術(shù),從而完成了準(zhǔn)確的構(gòu)造解釋以及構(gòu)造成圖,取得了良好的勘探效果。

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Application of The Complicated Fault-block Fine Structural Interpretation Technique and Its Effect in Dalujia Area

MA Yu-ge,CUI Shi-ling,CHEN Hai-yun
(GeophysicaL Research Institute of Shengli OilField Branch CO.,Dongying257100,China)

This paper examplized the region of Dalujia to discuss the methods and process of complex fault block interpretation.Steps about selecting seismic data,labeling subtle horizon,identificating and combining fracture system,3D seismic stereo interpretation and structure mapping were discussed in details.And the key techniques in 3D seismic tectonic interpretation,such as time-varying wavelet,spectral decomposition coherence and the varying velocity mapping technique,were also emphasized in this paper.It has great results in the practical application.

Dalujia;complex fault block;fine structural interpretation;the varying velocity mapping technique

P315.8

A

1003-1375(2011)01-0010-05

2010-06-12

馬玉歌(1975-),女(漢族),陜西省華陰市人,勝利油田分公司物探研究院工程師,主要從事物探綜合解釋工作.E-mail:mayuge.slyt@sinopec.com.