DF氣田地震相分類研究及綜合應(yīng)用

劉 巍

(吉林大學(xué) 地球探測科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，長春 130000)

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DF氣田地震相分類研究及綜合應(yīng)用

劉 巍

(吉林大學(xué) 地球探測科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，長春 130000)

地震相作為地震信號的初始表征，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部形態(tài)對儲層沉積相及展布特征有至關(guān)重要的指示意義。但隨著數(shù)字信息技術(shù)高度發(fā)展，各種儲層預(yù)測及烴類檢測技術(shù)手段的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)地震相所代表的基本地質(zhì)信息往往被地質(zhì)工作者忽略。而DF氣田作為中國海上目前最大的千億方級在生產(chǎn)氣田，井資料較少，地震相所代表的地質(zhì)信息更加重要。這里研究總結(jié)了影響氣田儲層連通性及物性展布的地震相表征，并結(jié)合生產(chǎn)動態(tài)等信息進(jìn)行歸類擬合，將復(fù)雜地震相進(jìn)行定量化識別。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合物源、沉積體空間展布，水動力分析等信息反演沉積相，沉積模式由濱淺海灘壩沉積轉(zhuǎn)為重力流海底扇沉積。沉積模式的變化及地震相的微觀識別對重新落實儲層有利區(qū)帶及儲層非均質(zhì)性定量刻畫有著重大幫助，對氣田日常生產(chǎn)管理、動態(tài)分析、開發(fā)井井位部署以及后期生產(chǎn)調(diào)整起到關(guān)鍵指導(dǎo)作用。

地震相； 沉積相； 沖溝； 非均質(zhì)性； 重力流

0 引言

DF氣田位于中國南海北部大陸架西區(qū)的鶯歌海盆地中央泥底辟背斜構(gòu)造帶，至今已經(jīng)開發(fā)了近12年，是中國海上目前最大的千億方級在生產(chǎn)氣田。在氣田的勘探及開發(fā)歷程中，地球物理技術(shù)的應(yīng)用起到了至關(guān)重要的作用[1]，隨著大范圍三維地震資料的采集、處理技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號學(xué)的發(fā)展應(yīng)用，計算機軟硬件的迅速提升，使得全三維地震解釋精度及能力大幅提高[2-3]。在海洋石油勘探與開發(fā)過程中，由于井資料少，地震信息對儲層非均質(zhì)性的表征[4]及儲層的物性預(yù)測[5]起到越來越重要的作用。相對于更加豐富的新地球物理研究手段(如多樣化的圖形分析技術(shù)、三維可視化技術(shù)、多屬性融合解釋及儲層預(yù)測技術(shù)、疊前、疊后反演技術(shù)等[6-8])，傳統(tǒng)地震相所代表的地質(zhì)信息往往被物探工作者們忽略。

地震相是沉積體在地震信號中包括振幅、頻率、速度、反射結(jié)構(gòu)等多種地震信息的綜合響應(yīng)，通常利用地震內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部形態(tài)描述各層段地震相類型,再輔以地震反射同相軸的振幅和連續(xù)性等地震參數(shù)對地震相類型進(jìn)行描述[9-11]。DF作為一個老氣田，沉積相確定依據(jù)主要依賴于測井曲線、砂巖厚度、含砂率、巖心層理構(gòu)造、生物擾動等相關(guān)井信息資料，地震信息應(yīng)用僅限于進(jìn)行數(shù)字化的構(gòu)造及物性預(yù)測。而地震相受強水動力條件下形成的強非均質(zhì)性影響，種類較多，且各有其代表性，故沒有引起科研工作者足夠重視。隨著氣田生產(chǎn)時間延長，氣田穩(wěn)產(chǎn)困難，近年新鉆多口調(diào)整井及開發(fā)評價井，但效果都非常差，實鉆證實砂體空間展布更加復(fù)雜化，氣水關(guān)系、氣組份、儲層物性等在各區(qū)塊有很大差異。結(jié)合新鉆井及開發(fā)井動態(tài)信息發(fā)現(xiàn)地震相與地質(zhì)體的空間表征匹配吻合較好，多種生產(chǎn)難題可以通過地震綜合分析進(jìn)行解釋。

1 基于地震相的儲層非均質(zhì)性分析

DF氣田鶯歌海組儲層埋深較淺(1 000 m～1 500 m)，儲層含氣后與泥巖有較大的波阻抗差異，在地震剖面上表現(xiàn)為強“亮點”反射特征(圖1)。儲層含氣后，在地震剖面上辨識度較高，地震相特征明顯，外部幾何形態(tài)主要以席狀、丘狀、充填狀(前積充填、雜亂充填、復(fù)合充填)為主，在水動力較弱區(qū)域多為平行或亞平行反射結(jié)構(gòu)，而在水動力較強區(qū)域多為丘狀斜角或下切斜交反射結(jié)構(gòu)，伴生波狀或疊瓦狀反射結(jié)構(gòu)。地震相的分布及演化主要受沉積體系的演化控制，受水動力及沉積模式影響。

地震相的多樣化及復(fù)雜，導(dǎo)致DF氣田儲層非均質(zhì)性非常強。地震剖面同相軸間斷所示的侵蝕水道、縱向的強正反射所示的隔夾層等對氣田的開發(fā)帶來至關(guān)重要的影響。同樣依賴于地震相對氣層的高精度表征，可以通過對地震相單元的識別及劃分來分析沉積環(huán)境及各開發(fā)單元動態(tài)情況，并對儲層的非均質(zhì)性進(jìn)行定量化分析。

1.1 水道

DF區(qū)沉積時期水動力較強，沉積時有水道伴生發(fā)育。多數(shù)水道為侵蝕性水道，侵蝕下伏地層后，內(nèi)部泥巖沉積，形成星羅棋布的“沖溝”，導(dǎo)致DF氣田橫向非均質(zhì)性強[12]。

圖1 DF氣田地震相特征顯示剖面Fig.1 Seismic facies characteristics of DF gas field

侵蝕性水道(“沖溝”)：“沖溝”地震上表現(xiàn)清晰，尤其在Ⅱ、Ⅲ氣組沉積時期較為發(fā)育，底流對儲層的侵蝕后內(nèi)部沉積泥巖，兩側(cè)有較強正反射界面。DF區(qū)沖溝分為大型“沖溝”、中型“沖溝”及小型“沖溝”(圖2)。

1)大型“沖溝”形成時水動力強，能量集中，在砂體邊部區(qū)域控制儲層巖性尖滅。在儲層內(nèi)部區(qū)域，將氣藏分為多個氣藏單元(如圖2中開發(fā)井DFB6井與DFA8井的氣組分有明顯的差異且不隨生產(chǎn)時間的延長而變化)，證明“沖溝”對儲層侵蝕后造成儲層間互不連通。

2)中型“沖溝”侵蝕儲層，但對儲層沒有完全切斷，表現(xiàn)為“沖溝”兩側(cè)儲層互不連通，隨著氣田開發(fā)壓力/組分相互傳遞，相互連通(圖3)。

3)小型“沖溝”在厚儲層頂面呈波浪狀存在，對儲層侵蝕規(guī)模小，對儲層連通性無影響。對薄儲層來說，小型“沖溝”因水動力分散，所以對儲層侵蝕后形成系列沉積間斷，砂體被侵蝕后呈串珠狀展布。

相對于侵蝕性的“沖溝”，DF區(qū)同樣存在建設(shè)性水道(水下分流河道)，侵蝕下伏地層后對儲層沉積起到控制作用。水道內(nèi)砂巖沉積，地震相表現(xiàn)為明顯的下切特征，與泥巖“沖溝”相比，其水道頂界面為砂巖反射，含氣后呈現(xiàn)明顯的強波谷，井實鉆水道內(nèi)儲層厚度大，皆為氣層，在空間上呈北西-南東向串珠狀展布(圖4)。

綠色為烴類氣 黃色為CO2圖2 “沖溝”地震相特征顯示剖面Fig.2 Seismic facies characteristic display section of the "gully"

圖3 開發(fā)井組分融合顯示圖Fig.3 Development well component fusion display graph(a)DFE1組分；(b)DFD7組分

圖4 分支水道空間顯示圖Fig.4 Branch channel space display graph

當(dāng)侵蝕“沖溝”與分支水道皆有發(fā)育時，儲層內(nèi)部呈砂、泥巖疊置沉積，地震相顯示為正、負(fù)反射相位交錯疊置，平面上則往往呈條帶狀展布。

1.2 隔夾層

DF氣田Ⅱ氣組沉積時期，受海泛影響發(fā)育一套質(zhì)地較純的濱外泥，展布范圍廣，將Ⅱ氣組分為上、下兩部分。受水動力影響，隔夾層沉積不穩(wěn)定，成為儲層縱向非均質(zhì)性的主要控制因素。泥巖隔層地震相顯示為強波峰、高頻反射，受隔夾層厚度調(diào)諧作用影響，泥巖厚度與正反射強度呈正比(圖5)。在無隔夾層存在區(qū)域，地震顯示厚度大，層間呈現(xiàn)明顯低頻特征，砂巖均質(zhì)時無強反射存在，氣組間相互連通。單獨開發(fā)Ⅱ氣組上部的DFA7、DFA8、DFA9與合采井DFA6井壓力及氣組分等完全一致，證明其連通性，故在開發(fā)過程中應(yīng)充分考慮隔夾層的分布來優(yōu)化油藏數(shù)值模型。

除真實的泥巖隔夾層反射外，當(dāng)儲層內(nèi)部存在明顯物性差異同樣可以形成高阻抗反射界面(圖6)。物性界面與隔、夾層地震反射強度近乎一致，單從反射特征方面無法精確分辨，對氣田開發(fā)中的連通性確定帶來較大不確定性。物性界面形成原因為高阻氣層與低阻氣層/干層之間的反射界面，該界面為弱水動力條件下形成，沉積穩(wěn)定，故產(chǎn)狀與底界面高度平行，展布范圍受限于砂體范圍，與氣水界面相交后反射消失。故物性界面與隔夾層最大差異為地震相所代表儲層產(chǎn)狀變化，開發(fā)階段需要結(jié)合地震相及沉積規(guī)律綜合分析確定。

圖5 Ⅱ氣組隔層剖面及平面地震相顯示圖Fig.5 Barrier section and plane seismic facies display map of Ⅱ gas group

圖6 Ⅱ氣組物性界面地震相顯示圖Fig.6 Physical interface display map of seismic facies of Ⅱ gas group

2 基于地震相的沉積模式重構(gòu)

從上世紀(jì)末至今，多位地質(zhì)專家對DF氣田的

地質(zhì)條件及沉積模式做了詳盡的研究[13～14]。研究認(rèn)為，DF氣田為半深海背景在海流作用下的濱外灘壩沉積，主要受海南島物源供給。但從地震相上看，DF區(qū)存在諸多地質(zhì)現(xiàn)象與灘壩沉積相有較大矛盾，如在Ⅱ氣組中存在大型的侵蝕水道，大型殘丘等。并且DF氣田位于鶯歌海盆地中心，并不具備形成濱淺海灘壩沉積的條件，且海南島物源是否能形成如Ⅱ氣組這種上百米厚層砂巖的供給能力還存在疑問。

地震相顯示DF氣田鶯歌海氣組為西部越南與東部海南島雙物源影響，有清晰的東西物源交匯疊置特征(圖7)。東物源砂體內(nèi)無明顯反射，富泥沉積，而西物源砂體成層性較好，砂質(zhì)含量較高。原認(rèn)為DF氣田I氣組整體為海南物源濱淺海灘壩復(fù)合體，物性較差，但地震相顯示Ⅰ氣組明顯受多物源影響。尤其Ⅰ氣組9井區(qū)砂體沉積時期略早于上覆西物源楔狀砂，儲層地震相表現(xiàn)為平行反射、高連續(xù)、中頻率、分布范圍中等、與下伏地層整合接觸。該砂體產(chǎn)能、物性較好，單井無阻流量達(dá)130×105m3/d。

Ⅰ氣組的低滲區(qū)主要分布在Ⅰ氣組5井區(qū)，沉積時水動力強度較弱，儲層厚度較大。低滲儲層在地震相表現(xiàn)為平行反射、高連續(xù)、中反射，頻率、振幅受儲層厚度影響；砂體展布范圍廣，與下伏地層整合接觸。但在Ⅰ氣組5井區(qū)低滲儲層上覆一套物性較好砂體，通過該砂體能夠有效動用低滲區(qū)儲量，為低滲儲層開發(fā)的“甜點”?！疤瘘c”儲層在地震相表現(xiàn)為亞平行反射、中連續(xù)、強反射、振幅強于下伏低滲儲層、砂體展布范圍小、與下伏地層角度不整合接觸，且“甜點”反射強度及儲層物性等都類似于9井區(qū)砂體，證明DF氣田控制儲層物性的最大因素為物源。

圖7 DF區(qū)東、西物源交匯顯示剖面Fig.7 East and west source intersection display section of DF area

而對于Ⅱ氣組及Ⅲ氣組來說，砂體沉積厚度大，儲層物性就較好，但存在復(fù)雜水動力環(huán)境下形成的大型雜亂復(fù)合沉積體，地震反射結(jié)構(gòu)及波組接觸關(guān)系更加復(fù)雜，大多為強水動力高能沉積環(huán)境下形成的大型殘丘。未侵蝕區(qū)域厚度較大，部分區(qū)域在侵蝕下伏地層后再沉積，故與上覆地層及下伏地層成角度不整合接觸。地震相表現(xiàn)為頂面無水道發(fā)育區(qū)域平行反射、高連續(xù)、高強度、低頻率、砂體厚度大，在構(gòu)造低部位有明顯“平點”響應(yīng)。有水道發(fā)育區(qū)域呈明顯角度不整合接觸，控制砂體空間展布(圖8)。砂體內(nèi)部呈雜亂/下超填充反射。該類儲層儲層物性較好，單井動用儲量大，具體受控于殘丘的大小及側(cè)緣“沖溝”的侵蝕深度。

圖8 Ⅱ、Ⅲ氣組大型殘丘地震相顯示圖Fig.8 A large residual seismic facies display map of Ⅱ and Ⅲ gas group

該類地震相表明，DF區(qū)儲層存在后期牽引流對儲層的強烈沖刷、搬運及改造。結(jié)合古生物、重礦物分析及巖心相等井資料，認(rèn)為DF氣田Ⅱ、Ⅲ氣組應(yīng)為重力流海底扇滑塌沉積，與原有認(rèn)識的濱淺海灘壩沉積相比，新的沉積體系研究結(jié)論與動靜態(tài)資料具有較高匹配性，對儲層展布規(guī)律研究有重要指導(dǎo)意義。

3 小結(jié)

DF氣田地震相種類較多，分布復(fù)雜，但綜合現(xiàn)有開發(fā)井所鉆地震信息及產(chǎn)能動態(tài)，大致可以將地震相分為8種(表1)。

表1 DF氣田單井地震相分類統(tǒng)計表

將DF區(qū)地震相從氣田生產(chǎn)角度可以大致分為兩類，即有利地震相及風(fēng)險地震相。有利地震相表現(xiàn)為西物源高能沉積環(huán)境下的厚層砂體及沉積時期與原狀地層呈角度不整合接觸的"甜點"儲層，物性好，動儲量大，產(chǎn)能較高。而風(fēng)險地震相主要分為兩種：①表現(xiàn)為平行反射且與上下地層整合接觸的低滲儲層，存在較大的物性風(fēng)險；②受儲層厚度及展布范圍所影響的諸多小型殘丘，該類儲層分布局限，其大小影響相應(yīng)開發(fā)井動用范圍。由此可見，在數(shù)字信息技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天，地震相所代表的基本地質(zhì)信息依然較為重要，尤其對于井較少的海上油氣田來說，地震相作為第一手資料應(yīng)該更加引起地質(zhì)研究者地注意。本次研究利用地震相的表征對地質(zhì)模式進(jìn)行分析、重構(gòu)(圖9)，研究成果對沉積相有了顛覆性的認(rèn)識。以此為基礎(chǔ)，重新落實儲層有利區(qū)帶，對DF氣田儲層的空間幾何形態(tài)及儲層非均質(zhì)性進(jìn)行定量刻畫，可以在老氣田挖潛中更好進(jìn)行優(yōu)勢儲層及剩余氣潛力區(qū)預(yù)測，并對氣田日常生產(chǎn)管理、動態(tài)分析、開發(fā)井位部署以及后期生產(chǎn)調(diào)整起到關(guān)鍵指導(dǎo)作用。

圖9 DF氣田II氣組地震相、沉積相對應(yīng)顯示圖Fig.9 Seismic facies、sedimentary facies display graph of the gas group II in DF gas field(a)地震相；(b)沉積相

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Classification research and comprehensive application of seismic facies in DF gas field

LIU Wei

(CNOOC,China Ltd,Zhangjiang 534000,China)

As the initial representation of seismic signal, the internal structure and the external shape of the seismic facies are very important to the reservoir sedimentary and its distribution characteristics. With the high speed development of digital information technology, various methods of the reservoir prediction and hydrocarbon detection technology are widely used, and the basic geological information represented by traditional seismic facies are often ignored by geologists. As the largest gas field in production with one hundred billion of cubic meters gas in China offshore, DF gas field has less well data, and the geological information represented by the seismic facies is more important. This study summarizes the seismic facies characterizations which influence on the distribution of reservoir connectivity and physical property, classifies and fits the seismic facies combining with production dynamic information, and quantitatively identifies complex seismic facies. On the basis of these, we inversed the sedimentary facies with the sedimentary source, the spatial distribution of the sedimentary bodies and hydrodynamic analysis, and sedimentary model changes from beach-bar in shore and shallow sea to gravity flow of submarine fan. This change and the micro-identification of seismic facies have great help to remark favorable reservoir zones and quantitatively identify reservoir heterogeneity. At the same time, they also play a key role in guiding daily gas production management, dynamic analysis, as well as the well deployment of development wells and the adjustment of later production.

seismic facies; sedimentary facies; gully; heterogeneity; gravity flow

2015-06-30 改回日期：2015-08-18

國家重大科技專項課題(2011ZX05023-004)

劉巍(1985-)，碩士，工程師，現(xiàn)主要從事油氣田勘探、開發(fā)儲層預(yù)測等研究，E-mail：liuww@cnooc.com.cn。

1001-1749(2016)05-0692-07

P 631.4

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2016.05.20