鄂北杭錦旗地區(qū)三維地震勘探難點(diǎn)與對策

王付斌，馬　超，安　川

（1.中國石化華北油氣分公司，河南鄭州　450006；2.中國石化華北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州　450006）

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油氣地質(zhì)

鄂北杭錦旗地區(qū)三維地震勘探難點(diǎn)與對策

王付斌1，馬超2，安川2

（1.中國石化華北油氣分公司，河南鄭州450006；2.中國石化華北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州450006）

摘要：三維地震技術(shù)是致密油氣藏勘探開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，科學(xué)的地震采集、工程方案與組織管理是取得高品質(zhì)地震資料的保障。以杭錦旗地區(qū)南部獨(dú)貴加汗三維工區(qū)為例，從勘探中的關(guān)鍵地質(zhì)問題、地震資料采集和工程施工等難點(diǎn)入手，制定了針對復(fù)雜地區(qū)三維地震采集、工程施工與組織管理方案。結(jié)果表明：（1）杭錦旗南部地區(qū)成藏主控因素是儲層物性和源儲配置關(guān)系，優(yōu)勢儲層預(yù)測和巖性圈閉含氣性評價(jià)是三維地震必須解決的關(guān)鍵地質(zhì)問題；（2）“六統(tǒng)一”的三維地震施工方案與組織管理形式成功實(shí)施了陸地面積三維地震整體采集，取得了高品質(zhì)的無痕連接的地震資料，可以為類似地區(qū)的三維地震采集提供借鑒。

關(guān)鍵詞：杭錦旗地區(qū)；三維地震；致密砂巖氣；資料品質(zhì)

20世紀(jì)80年代以來，伴隨著煤層氣成藏理論和致密油氣研究的進(jìn)展，鄂爾多斯盆地上古生界相繼發(fā)現(xiàn)了多個(gè)以石炭-二疊系煤巖為主要烴源巖的大型致密砂巖氣田，累計(jì)探明儲量超過30 000×108m3，已成為我國天然氣的主力產(chǎn)區(qū)［1，2］。

杭錦旗地區(qū)位于鄂爾多斯盆地北緣，橫跨伊盟北部隆起和伊陜斜坡兩個(gè)構(gòu)造單元，上古生界二疊系山西組、下石盒子組是該區(qū)的主要含氣層位。該區(qū)天然氣勘探始于20世紀(jì)50年代，早期以尋找傳統(tǒng)的構(gòu)造圈閉為目標(biāo)，部署實(shí)施的19口探井在上古生界普遍見到含氣顯示，其中伊深1井和伊17井下石盒子組試獲工業(yè)氣流，證實(shí)了該區(qū)的勘探開發(fā)潛力［3］。但由于該區(qū)上古生界儲層致密、圈閉隱蔽、自然產(chǎn)能低，且位于盆地邊緣，成藏條件相對盆地內(nèi)部也更為復(fù)雜，這些難點(diǎn)造成了該區(qū)一直未能取得規(guī)模突破［4-6］。

地震儲層預(yù)測技術(shù)是致密低滲油氣藏開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一。筆者以杭錦旗地區(qū)南部獨(dú)貴加汗三維地震工區(qū)為例，針對地震勘探中的關(guān)鍵地質(zhì)問題，從地震資料采集、工程方案、地震資料品質(zhì)、儲層預(yù)測等方面入手，總結(jié)了復(fù)雜地區(qū)三維地震采集與應(yīng)用技術(shù)，可以為類似地區(qū)的油氣勘探開發(fā)提供借鑒。

1　關(guān)鍵地質(zhì)問題

1.1目的層基本地質(zhì)特征

杭錦旗地區(qū)獨(dú)貴加汗工區(qū)位于泊爾江海子斷裂以南的伊陜斜坡，晚古生代沉積超覆于早奧陶世及前古生代變質(zhì)地層之上，發(fā)育海陸過渡相沉積環(huán)境，地層展布穩(wěn)定。早二疊世下石盒子期以沖積平原-辮狀河沉積體系為主［3］，盒1段是主要目的層，巖性以含礫中-粗砂巖為主，砂體在橫向上厚度變化較大，一般為15m～40m。儲層孔隙度為5.0%～20.6%，平均為8.7%，滲透率為0.1 mD～15.15 mD，平均為0.61 mD，屬特低孔特低滲的砂巖儲層。儲層電性特征一般為低自然伽馬、自然電位負(fù)異常、深淺側(cè)向電阻率存在幅度差，且砂巖電阻率高于相鄰泥巖電阻率。工區(qū)上古生界主要發(fā)育受沉積微相控制的大型巖性圈閉［7，8］（見圖1），圈閉含氣性受物性差異影響較大，局部地區(qū)同時(shí)受微幅構(gòu)造和微斷裂的影響。

1.2勘探現(xiàn)狀

獨(dú)貴加汗區(qū)帶已成為杭錦旗地區(qū)天然氣成果最顯著的地區(qū)，是近中期勘探規(guī)模增儲和開發(fā)氣藏評價(jià)的主陣地。區(qū)帶上古生界天然氣總資源量約5 443×108m3，主要目的層盒1已提交控制儲量1 265.12×108m3，預(yù)測儲量1 303.30×108m3，剩余圈閉資源量約1 300×108m3，儲量升級潛力極大。

1.3關(guān)鍵地質(zhì)問題

通過與大牛地氣田對比分析，杭錦旗地區(qū)南部（含獨(dú)貴加汗工區(qū)）上古生界天然氣成藏條件與其相比既有相似性，也有差異性［4，9-12］。

相似性表現(xiàn)為：（1）同處于伊陜斜坡東北側(cè)，二疊系目的層為西傾單斜，坡降3m/km～10m/km，天然氣富集受砂體和物性控制，是典型的巖性圈閉氣藏；（2）具有相同的近源成藏組合特征，即石炭系太原組、二疊系山西組下部的煤層和暗色泥巖為氣源巖，山西組和下石盒子組的三角洲分流河道、辮狀河道砂體為儲集層，上石盒子組大套泥質(zhì)巖為區(qū)域蓋層；（3）源巖具有相同的埋藏史和熱演化史，有機(jī)質(zhì)熱演化均達(dá)到高-過成熟階段。

差異性表現(xiàn)主要為生烴強(qiáng)度和保存條件的差異，（1）杭南地區(qū)生烴強(qiáng)度為10×108m3/km2～12×108m3/km2，大牛地氣田為20×108m3/km2～25×108m3/km2，生烴量小會(huì)導(dǎo)致源儲壓差不夠，造成成藏動(dòng)力不足，從而影響單井產(chǎn)氣量；（2）杭南地區(qū)烴源巖生成的氣量除去散失量并沒有完全聚集成藏，而是有一部分通過泊爾江海子斷裂運(yùn)移到北部什股壕等地區(qū)，保存條件較大牛地氣田復(fù)雜。

因此，儲層的物性優(yōu)劣、源儲配置關(guān)系就顯得尤為重要，優(yōu)勢儲層預(yù)測、圈閉含氣性評價(jià)就成為獨(dú)貴加汗三維地震所必須解決的關(guān)鍵地質(zhì)問題［13］。

圖1　杭錦旗地區(qū)獨(dú)貴加汗三維地震工區(qū)上古生界氣藏剖面圖

2　采集施工方案與資料品質(zhì)

2.1地質(zhì)難點(diǎn)與對策

表層砂礫層和白堊系砂泥巖介質(zhì)影響能量下傳，造成地震資料主頻和信噪比均很低、頻帶較窄的難點(diǎn)。采用小組合內(nèi)距接收可最大限度地保護(hù)中、低頻反映油氣信息地震波頻率成分，找準(zhǔn)最佳激發(fā)巖性可提高35 Hz～70 Hz以上的有效頻率成分，疊加次數(shù)160次有利于提高地震資料信噪比。

河流相儲集砂體的空間展布規(guī)律復(fù)雜，預(yù)測難度較大［14］。優(yōu)化激發(fā)參數(shù)提高中高頻段能量和縱向分辨率，較小面元（25m×25m）采集可提高縱橫向分辨率，通過疊前三維偏移可提高反映河道砂體短同相軸能量歸位精度。

表層結(jié)構(gòu)差異大，低降速層厚度和速度變化大，對落實(shí)低幅度構(gòu)造和巖性圈閉不利。采用微測井表層調(diào)查方法建立表層結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫，為炮點(diǎn)逐點(diǎn)設(shè)計(jì)和后續(xù)處理提供精確的表層資料；采用多重復(fù)線、少滾動(dòng)線的觀測系統(tǒng)，提高靜校正耦合效果和表層反演精度。

2.2施工難點(diǎn)與方案優(yōu)化

獨(dú)貴加汗工區(qū)是我國陸上實(shí)施的最大面積三維地震，由四家單位分別實(shí)施Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ區(qū)塊，投入428XL地震儀55 000道，投入檢波器165 000串，投入作業(yè)人員3 548人。如何按期、高效、優(yōu)質(zhì)完成采集施工任務(wù)，是施工組織與管理的最大難題。

通過精心設(shè)計(jì)、嚴(yán)密組織，按照“統(tǒng)一施工設(shè)計(jì)、統(tǒng)一表層建模、統(tǒng)一質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一設(shè)備管理、統(tǒng)一隊(duì)伍管理、統(tǒng)一施工組織”的施工方案和組織管理形式（見圖2），歷時(shí)92d圓滿完成三維地震整體采集施工，滿覆蓋面積1 377.11km2，生產(chǎn)炮數(shù)95 455炮，一級品率92.13%，二級品率7.87%，合格率100%。

圖2　獨(dú)貴加汗工區(qū)超級排列整體同步采集示意圖

該采集方案的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：（1）一次性由東向西擺滿排列，可避免施工道重復(fù)，避免出現(xiàn)資料接邊問題，保證了施工質(zhì)量和資料質(zhì)量；（2）大統(tǒng)一前提下，各中標(biāo)單位相對獨(dú)立，可避免出現(xiàn)質(zhì)量和安全責(zé)任不清問題；（3）可充分利用有效放炮時(shí)間，不需劃分時(shí)段，避免重炮，放炮時(shí)效大為提高；（4）可避免重復(fù)施工范圍內(nèi)的二次工農(nóng)賠償，統(tǒng)一協(xié)調(diào)工農(nóng)關(guān)系有利于減少矛盾和降低賠償費(fèi)用；（5）儀器和備用道可相互利用，實(shí)現(xiàn)資源共享，提高施工效率和整體解決問題的能力。

2.3資料品質(zhì)分析

獨(dú)貴加汗工區(qū)三維地震采集原始資料品質(zhì)總體較好，目的層信噪比較高。疊后地震剖面表明資料的分辨率較高，目的層段主頻在20 Hz～28 Hz，頻寬在6 Hz～60 Hz，振幅相對保幅性、能量一致性較好。疊后時(shí)間偏移數(shù)據(jù)目的層（T9d±100 ms）的信噪比分析，三維地震數(shù)據(jù)信噪比較高，目的層相對信噪比20以上的數(shù)據(jù)占到了90%。

地震剖面淺中深層反射波組齊全，主要反射波同相軸連續(xù)性好，反射能量強(qiáng)，淺層和目標(biāo)層都保持了較好的信噪比和分辨率。反射成像合理，地質(zhì)現(xiàn)象清楚，內(nèi)幕反射結(jié)構(gòu)清晰，四個(gè)標(biāo)段之間實(shí)現(xiàn)了無痕連接，采集施工取得了高品質(zhì)的地震資料（見圖3）。

圖3　獨(dú)貴加汗工區(qū)三維地震L1450線疊后時(shí)間偏移剖面

3　應(yīng)用效果

3.1地質(zhì)-地震聯(lián)合識別預(yù)測方法

通過地質(zhì)、物探、測井等多資料相結(jié)合，按照定性、定量表征的思路，進(jìn)行地震信息多參數(shù)融合優(yōu)選，深化完善了杭錦旗地區(qū)南部大型巖性圈閉地質(zhì)-地震聯(lián)合識別預(yù)測方法。

（1）利用目的層沉積微相分析、儲層物性分類評價(jià)、儲層平面展布、屬性優(yōu)選等技術(shù)，建立了杭南地區(qū)主要目的層優(yōu)勢儲層的地質(zhì)-地震識別預(yù)測方法。例如，T9d波谷振幅屬性提取技術(shù)，可以較好的反映盒1段高能心灘沉積環(huán)境下的相對高孔滲優(yōu)勢儲層，可為井位部署目標(biāo)優(yōu)選提供依據(jù)。

（2）落實(shí)了主要目的層優(yōu)勢儲層的有利地震反射特征。盒1段為T9d單軸強(qiáng)反射，T9d之上大時(shí)差強(qiáng)波谷反射，波形穩(wěn)定。盒2+3段為亮點(diǎn)短軸強(qiáng)反射、中等頻率地震響應(yīng)。

（3）確定了振幅屬性是該區(qū)盒1段優(yōu)勢儲層的敏感性地震屬性，AVO含氣性檢測技術(shù)應(yīng)用效果較好。通過25口鉆井成果驗(yàn)證，最大波谷、均方根振幅屬性儲層預(yù)測符合率達(dá)80%，AVO截距、梯度含氣性預(yù)測符合率76%。

3.2應(yīng)用效果

通過連續(xù)五年的持續(xù)攻關(guān)與應(yīng)用，杭錦旗地區(qū)三維地震技術(shù)在致密砂巖氣勘探開發(fā)中的應(yīng)用效果逐年提升，有力支撐了目標(biāo)優(yōu)選和井位部署，為該區(qū)規(guī)模增儲和開發(fā)氣藏評價(jià)提供了重要技術(shù)支撐，成效顯著。

利用獨(dú)貴加汗三維地震成果，2015年針對盒1氣藏部署了11口探井，目前完鉆的7口鉆遇7.0m～35.9m的良好氣層，完成試氣的錦110、錦111兩口井全部試獲工業(yè)氣流，測試期間井口穩(wěn)定產(chǎn)量分別為40 185m3/d 和18 498m3/d。同時(shí)在該區(qū)部署的21口開發(fā)氣藏評價(jià)井，已完鉆的7口井全部鉆遇氣層，氣層厚度8m～12m，證實(shí)了三維地震儲層預(yù)測技術(shù)的有效性，2015年該區(qū)提交天然氣控制儲量763×108m3。

4　結(jié)論

（1）杭錦旗南部地區(qū)上古生界天然氣成藏的主要控制因素是儲層物性和源儲配置關(guān)系。優(yōu)勢儲層預(yù)測和巖性圈閉含氣性評價(jià)是三維地震必須解決的關(guān)鍵地質(zhì)問題。

（2）“六統(tǒng)一”的三維地震施工方案與組織管理形式成功實(shí)施了陸地面積三維地震整體采集，取得了高品質(zhì)的無痕連接的地震資料，可以為類似地區(qū)的三維地震采集提供借鑒。

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The difficulties and countermeasures of 3-D seismic exploration in Hangjinqi area

WANG Fubin1，MA Chao2，AN Chuan2
（1.North China Oil & Gas Field Branch，Sinopec，Zhengzhou Henan 450006，China；2.Research Institute of Exploration and Development，North China Oil & Gas Field Branch，Sinopec，Zhengzhou Henan 450006，China）

Abstract:3-D seismic technology is the key technology in the exploration and development of tight oil and gas reservoir. The scientific seismic acquisition，engineering project and organization management are the guarantee of the high quality seismic data. Duguijiahan 3-D seismic area in Hangjinqi southern as an example，from the key geological problems in exploration，seismic acquisition and construction，and other difficulties of formulation for complex area 3-D seismic acquisition，engineering construction and organization management scheme. The results show that，（1）the main controlling factors of gas accumulations in southof Hangjinqi area was the physical property and the relationship between origin and reservoir. The reservoir prediction and evaluation of gas-bearing property was the key geological issues which have to been solved by 3-D seismic.（2）The large-area 3-D seismic was been acquisited integrally by the construction method and organization form based on "unified construction design，unified surface modeling，unified quality standard，unified device management，unified team management，unified construction organization". In this way，high quality and seamless connection of seismic data can be obtained，which can provide reference for 3-D seismic acquisition in similar area.

Key words：Hangjinqi area；3-D seismic；tight sand gas；data quality

中圖分類號：TE132.1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-5285（2016）06-0109-05

DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.2016.06.028

*收稿日期：2016－05-03

基金項(xiàng)目：國家科技重大專項(xiàng)“鄂爾多斯盆地碎屑巖層系大中型油氣田富集規(guī)律與勘探方向”，項(xiàng)目編號：2011ZX05002-001。

作者簡介：王付斌，男（1973-），陜西漢中人，碩士，高級工程師，主要從事鄂爾多斯盆地及周邊致密油氣勘探研究工作，郵箱：wderdos@163.com。