鄂爾多斯盆地北部上古生界陸相含煤碎屑巖系隱蔽氣層的識別研究

林耀庭 （長江大學地球物理與石油資源學院，湖北 荊州434023）

寧松華 （油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室 （長江大學），湖北 荊州434023）

鄂爾多斯盆地北部上古生界陸相含煤碎屑巖系隱蔽氣層的識別研究

林耀庭 （長江大學地球物理與石油資源學院，湖北 荊州434023）

寧松華 （油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室 （長江大學），湖北 荊州434023）

地震數據體結構特征油氣預測方法是通過提取地震道的振幅數值，研究其數據排列、組合結構特征與含油氣性的關系，以達到定量或半定量預測油氣層的目的。針對鄂爾多斯盆地北部上古生界陸相含煤碎屑巖系隱蔽氣藏 （大牛地氣田）成藏控制因素不清，背斜構造和含氣特征不明顯，無斷層作用等特點，利用地震數據體結構特征油氣預測法對該區(qū)上古生界陸相含煤碎屑巖系的盒2段和盒3段砂巖氣層進行了油氣預測。結果表明，大牛地氣田盒2段和盒3段砂巖氣層具有明顯的地震數據體結構異常響應特征，并在此基礎上，劃分了8個有利含氣區(qū)塊，部署了一系列開發(fā)井，鉆井成功率達85%，取得了顯著的經濟效益。

地震數據體結構；灰色異常；關聯分析；油氣預測

地震數據體結構特征油氣預測方法是近年來新興的一項儲層油氣預測技術，以其簡單快速、適應性廣、準確率高等優(yōu)點彌補了傳統預測方法的不足而倍受關注。國內許多學者在這方面做了大量的系統性研究工作，取得了顯著的研究成果［1～4］。筆者針對鄂爾多斯盆地北部上古生界陸相含煤碎屑巖系隱蔽氣層 （大牛地氣田）的復雜性，在地震數據體結構特征油氣預測法研究基礎上，對鄂爾多斯盆地北部大牛地氣田進行了應用，取得了顯著的效果。

大牛地氣田屬地層－巖性圈閉的砂巖隱蔽性氣藏，儲層非均質性強，橫向變化大，氣層厚度普遍較薄 （小于20m），一般為5～10m，這些都給儲層油氣預測帶來了一定的困難，應用傳統的儲層預測方法很難準確預測出氣藏的分布和發(fā)育規(guī)律。針對大牛地氣田成藏控制因素不清，背斜構造和含氣特征不明顯，無斷層作用等特點，應用地震數據體結構特征法對該區(qū)上古生界陸相含煤碎屑巖系的盒2段和盒3段氣層組進行了油氣預測，尋找出大牛地氣田地震數據的數據體結構特征及其規(guī)律性，為該區(qū)油氣預測提供有益的幫助，進一步提高了儲層含氣性預測的精度，合理優(yōu)化開發(fā)井位，降低風險，提高鉆井成功率。

1 地震數據體結構特征油氣預測的基本原理

地震數據體結構特征油氣預測方法，就是通過提取每一個地震道的振幅數值，研究其數據的排列、組合的結構特征與含油氣性的關系，最后達到在地震資料上定量或半定量預測油氣層的目的［1～9］。并由此盡可能地推廣應用到從勘探到開發(fā)各個階段的探井、評價井、生產井或調整井的油氣層識別上。

實現地震數據體結構特征預測油氣層，主要是通過引用灰色系統理論的有關預測模型和關聯分析［10～14］來完成，即將地震數據體的每一個地震道通過灰色數學拓撲變換成為類似一條條的測井曲線，進而計算出其地震數據體振幅結構特征異常值段，進行矢量關聯分析，最后，指出油氣層剖面所在位置和平面分布范圍?；诨疑到y理論的油氣預測方法的實現步驟，可概括為：首先，建立灰色數列預測模型 （GM模型），確定地震數據體結構特征的灰色異常值；然后，進行關聯分析，排序確定油氣水層［4］。

灰色數列預測模型的建立，可總結為6步：①選擇任一地震道振幅作為子數列；②對子數列作一次累加生成；③構造累加矩陣B與常數向量；④用最小二乘法求解灰色模型參數；⑤將灰色模型參數代入時間函數，求得模型值序列；⑥計算模型值序列與原始數列之差和相對誤差，得到用灰色預測模型計算的地震振幅數據灰色異常值［10，11］。

2 應用實例

2.1 工區(qū)概況

大牛地氣田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡北部東段，南部和長北氣田相接，總面積約2000km2。油區(qū)內上古生界發(fā)育海陸過渡相、陸相含煤碎屑巖，下古生界發(fā)育海相碳酸鹽巖，具有良好的油氣成藏條件，天然氣資源豐富。主要產氣層位于上古生界下二疊統石盒子組、山西組及石炭系太原組，氣藏類型為陸相含煤碎屑巖薄層氣藏，儲集層非均質性很強，總體含氣豐度較低。

通過野外露頭觀察和巖心分析，結合測井相分析及區(qū)域沉積相劃分研究成果，大牛地氣田太原組－下石盒子組為一套海相－海陸過渡相－陸相沉積，其中太原組為具障壁的濱海相沉積，山西組為三角洲相沉積，下石盒子組為河流相沉積。大牛地氣田發(fā)育二疊系山西組、下石盒子組和石炭系太原組3套儲集巖，3套儲集巖在縱向上互相疊置，平面上互相疊合，構成了氣田復合連片的儲集體。根據分類標準，對各層段的巖心實測數據進行統計，盒3段、盒2段、太2段氣層組Ⅰ～Ⅱ類儲層相對發(fā)育，而盒1段、山2段、山1段氣層組Ⅲ～Ⅳ類儲層發(fā)育；Ⅰ～Ⅲ類為有效儲層，Ⅳ類為非有效儲層。盒3段、盒2段、太2段氣層組是大牛地氣田儲層條件相對較好的目的層段，其次是盒1段、山2段、山1段氣層組。

2.2 地震數據體結構預測模型數值特征

表1為大牛地氣田過Dk2井的井旁地震道1348～1380ms時間段應用灰色模型算法求取的灰色異常值表 （GM異常值表），每個時間間隔增加4ms，即t1＝1348ms，t2＝1352ms，t3＝1356ms，依次類推，其地震數據體結構灰色異常值的變化范圍為1.18%～26.47%。從表1上可以看出，t4、t5、t6時刻誤差及相對誤差明顯大于其他時刻的誤差，出現灰色異常值段，異常數值分布范圍為11.52%～26.47%，此時間段鉆井已證實為氣層。由于表1中只對單口井小時間段9個樣本點進行了計算，因此異常值相對較小；而對整個工區(qū)的盒3段、盒2段氣層組的數據進行計算時，由于是大時間段計算，因此異常值相對較大。地震數據體結構特征數據計算后結果與已有井資料對比表明，對于鉆井已證實的氣層或預測的氣層，它們都有明顯高的結構特征異常值；沒有明顯的地震數據結構特征異常值的層段則不含氣。

表1 大牛地氣田過Dk2井井旁地震道數據體結構異常值表

2.3 地震數據體結構預測模型剖面特征

含氣層與非含氣層在地震剖面上存在著很大的差異。圖1和圖2分別代表大牛地氣田過Dk13－Dk2井和E4井井點上的原地震數據體結構特征剖面模型圖。從圖1上可以看到，在含油氣層段內，其斜率及夾角變化都比較大，沒有規(guī)律或規(guī)律性差，上下斜率不一致，夾角多變，它們縱向上都分布在T9f－T9e－T9d之間 （T9f－T9e之間為盒3段氣層組，T9e－T9d之間為盒2段氣層組）。從圖2上可以看到，在其余不含油氣的層段內 （盒2段、盒3段氣層組以外），其斜率及夾角變化都比較有規(guī)律，自上而下波形的變化不大，無論斜率還是夾角均較為規(guī)律一致，并在無氣井段出現單峰現象 （波峰波谷交互出現，波峰圓滑）。

圖1 大牛地氣田過Dk13井－Dk2井地震數據體結構特征剖面模型圖

圖2 大牛地氣田過E4井地震數據體結構特征剖面模型圖

2.4 有利含氣圈閉級別劃分

應用地震數據體結構特征預測油氣層，主要任務是確定預測圈閉是否含油氣，其目的是為油氣田下步鉆探提供有利井位。該次研究筆者根據數據結構的異常特征對研究區(qū)的8個井區(qū)作了含氣級別的分類，其分類標準為：地震數據結構異常特征的平滑程度；異常值大小及與周圍結構數值大小的關系；與井關聯程度的對比結果。根據該標準，把研究區(qū)的8個井區(qū)分為3類：Ⅰ類5個，Ⅱ類2個，Ⅲ類1個，見表2。

表2 井區(qū)氣層預測結果分類表

2.5 預測效果分析

通過對該區(qū)地震數據的數據體結構預測結果的分析認為，大牛地氣田盒2段、盒3段氣層組的地震數據體結構具有明顯的異常響應特征 （見圖3）。圖4為大牛地氣田盒2段、盒3段氣層組有利氣層平面分布預測結果疊合圖。從圖4可以看出，異常值的分布可劃分為8個井區(qū)，平面上呈帶狀沿南北和東西方向展布，尤其以Block1井區(qū)和Block2井區(qū)的地震數據體結構特征異常值最為明顯。由已鉆井資料證實，Block1、Block2和Block4為盒3段氣層組的主力井區(qū)；Block5為盒2段氣層組的主力井區(qū)；Block3、Block6和Block7為盒2段、盒3段氣層組的疊合井區(qū)。西側南北向Block1、Block2和Block5等3井區(qū)之間相距較近，個別地方可能連接在一起，但主體還是分開的，把它們分開的目的是避免在井區(qū)之間打井；它們與東側Block3、Block4、Block6、Block7和Block8等5個井區(qū)明顯分開。8個井區(qū)中，除Block7井區(qū)有待于進一步打井證實外，其他7個井區(qū)在盒2段和盒3段氣層組都已經被實鉆井所證實。

圖3 連井地震數據體結構特征異常圖

3 結 論

1）大牛地氣田二疊系盒3段和盒2段氣層組有較大范圍的氣層存在，尤其以盒3段氣層組最為明顯。研究區(qū)共有3類、8個結構特征異常高值區(qū)，尤其以Ⅰ類含氣特征最為明顯。

2）通過對大牛地氣田已鉆井點的地震數據體結構特征異常分析，結果認為： 已 鉆 井 D1－1－27 井、Dk26 井、Dk14井、Dk16井，它們雖然都處于有地震數據體結構特征異常分布區(qū)范圍內，但實鉆效果并不好，不好的原因是它們大部分都在地震數據體結構特征異常分布區(qū)范圍邊緣或位于兩個地震數據體結構特征異常的結合點上。

3）部署的一系列開發(fā)井，鉆井成功率達85%。因此，應用地震數據體結構特征研究大牛地氣田下石盒子組氣層分布的方法，可作為在大牛地氣田氣層預測的方法之一加以推廣應用。

圖4 大牛地氣田盒2段、盒3段氣層組有利氣層平面分布預測圖

［1］Lin Changrong.Application of grey system theory to gas pool prediction of 3Dseismic data prior to drilling ［J］.SPE54274，1999.

［2］Wang Shangxu，Lin Changrong.The analysis of seismic data structure and oil and gas prediction ［J］.Applied Geophysics，2004，1（2）：75～82.

［3］Lin Changrong，Wang Shangxu，Zhang Yong.Predicting the distribution of reservoirs by applying the method of seismic data structure characteristics：Example from the eighth zone in Tahe Oilfield ［J］.Applied Geophysics，2006，3 （4）：234～242.

［4］林昌榮，王尚旭，張勇.應用地震數據體結構特征法預測油層分布規(guī)律 ［J］.中國石油大學學報 （自然科學版），2008，32（2）：68～72.

［5］林昌榮.地震數據結構特征與油氣預測 ［J］.中國海上油氣，2000，14（6）：417～421.

［6］林昌榮.應用灰色系統理論預測石油產能的初探 ［J］.中國海上油氣，1989，3（4）：17～22.

［7］Stockwell J W，Cohen J K.地震數據處理系統——SU3.3處理操作系統指南 ［M］.張紹紅，林昌榮 譯.北京：石油工業(yè)出版社，2007.

［8］A R布朗.三維地震資料解釋 ［M］.張孚善 譯.北京：石油工業(yè)出版社，1996.

［9］劉雯林.油氣田開發(fā)地震技術 ［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1996.

［10］鄧聚龍.灰色理論基礎 ［M］.武漢：華中理工大學出版社，2003.

［11］鄧聚龍.灰色系統基本方法 ［M］.武漢：華中理工大學出版社，1987.

［12］鄧聚龍.灰色預測與決策 ［M］.武漢：華中理工大學出版社，1986.

［13］鄧聚龍.灰色控制系統 ［M］.武漢：華中理工大學出版社，1985.

［14］劉思峰，徐忠祥.灰色系統研究新進展 ［M］.武漢：華中理工大學出版社，1996.

Identification of Hidden Gas Reservoir of Upper Paleozoic Terrestrial Coal Clastic Rock in Northern Ordos Basin

LIN Yao－ting，NING Song－h(huán)ua（First Author's Address：College of Geophysics and Oil Resources，Yangtze University，Jingzhou434023，Hubei，China）

Hydrocarbon prediction by applying the structural characteristics of seismic data was a new reservoir prediction technique.The data arrangement and the correlation between their assemblage structural characters and oil－bearing property were studied for the purpose of quantitative and half－quantitative prediction of reservoirs.In allusion to characters of unclear control factors of reservoir formation of hidden reservoirs of upper Paleozoic terrestrial coal clastic rocks（Daniudi Gas Field），the anticlinal structure and oil－bearing property being not obvious without fault action，seismic data were used to predict the structural characteristics Ph2and Ph3sandstone gas reservoirs of the upper Palaeozoic terrestrial coal clastic rock.The result indicates that there are obvious abnormal seismic data structural characteristics in Ph2and Ph3 sandstone gas reservoirs，and on the basis stated，8favorable gas－bearing zones are divided，a series of development wells are arranged，drilling success rate is up to 85%，obvious economic benefit is obtained.

seismic data structure；gray abnormity；correlation analysis；hydrocarbon prediction

P631.44

A

1000－9752 （2012）02－0076－04

2011－12－02

國家 “973”規(guī)劃項目 （2007CB209600）。

林耀庭 （1986－），男，2008年大學畢業(yè)，碩士生，現主要從事地震解釋和儲層預測等研究工作。

［編輯］ 龍 舟