高89-4井區(qū)二氧化碳驅(qū)波及范圍地震預(yù)測(cè)

李 軍，張軍華，譚明友，曲志鵬，崔世凌

(1.中國石油大學(xué)(華東)，山東 青島 266580；2.海洋國家實(shí)驗(yàn)室礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)與探測(cè)技術(shù)功能實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266071；3.中國石化勝利油田分公司，山東 東營 257015)

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高89-4井區(qū)二氧化碳驅(qū)波及范圍地震預(yù)測(cè)

李 軍1，2，張軍華1，2，譚明友3，曲志鵬3，崔世凌3

(1.中國石油大學(xué)(華東)，山東 青島 266580；2.海洋國家實(shí)驗(yàn)室礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)與探測(cè)技術(shù)功能實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266071；3.中國石化勝利油田分公司，山東 東營 257015)

通過分析勝利油田高89-4井區(qū)CO2驅(qū)油前后2期地震資料發(fā)現(xiàn)，地震資料在高頻段的頻譜吸收衰減差異明顯。利用該特點(diǎn)提取單頻、有效帶寬能量及頻譜衰減指數(shù)等屬性，對(duì)CO2驅(qū)的波及范圍進(jìn)行了預(yù)測(cè)。研究結(jié)果表明，預(yù)測(cè)的波及范圍與實(shí)際結(jié)果吻合率達(dá)到86.7%。預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)高89-4井區(qū)的CO2驅(qū)有一定指導(dǎo)作用，相關(guān)處理解釋一體技術(shù)對(duì)國內(nèi)外CO2驅(qū)油地震監(jiān)測(cè)的理論與實(shí)踐有一定的借鑒作用。

高89-4井區(qū)；CO2驅(qū)油；地震監(jiān)測(cè)；頻率類屬性；吸收衰減；波及面預(yù)測(cè)

0 引 言

自Whorton等[1]于1952年首次取得CO2驅(qū)油專利以來，注CO2提高油氣采收率的工作一直在進(jìn)行。加拿大Pann西部公司、英國BP公司、法國道達(dá)爾公司等有許多成功的應(yīng)用實(shí)例[2-4]。中國的大慶油田、吉林油田、中原油田、江蘇油田、勝利油田也進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)[5-8]。CO2驅(qū)油及其地震監(jiān)測(cè)方法在發(fā)達(dá)國家比較成熟，但國內(nèi)針對(duì)該技術(shù)的研究還存在一些問題[9-21]，CO2驅(qū)的地震動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，特別是CO2驅(qū)波及范圍的預(yù)測(cè)方法研究還比較少。勝利油田高89-4井區(qū)CO2驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)是中國目前最大的CO2驅(qū)工業(yè)應(yīng)用實(shí)例，該區(qū)位于勝利油田正理莊油田的北部，區(qū)域構(gòu)造上處于博興洼陷金家—正理莊—樊家鼻狀構(gòu)造帶的中部。該區(qū)于1992年進(jìn)行第1次資料采集，由于油田滾動(dòng)勘探的需要，2012年進(jìn)行了重新采集。由于先后2次地震資料的采集條件不同，導(dǎo)致國外常規(guī)使用的地震方法無法在該井區(qū)取得較好的研究效果。對(duì)2期資料進(jìn)行一致性匹配處理后發(fā)現(xiàn)，注氣后高頻段存在比較明顯的衰減現(xiàn)象。通過提取單頻、有效帶寬能量及頻譜衰減指數(shù)等屬性，可較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出CO2驅(qū)的波及范圍。該研究方法對(duì)國內(nèi)外CO2驅(qū)油氣監(jiān)測(cè)研究有一定的參考價(jià)值。

1 CO2驅(qū)2期資料地震特征差異分析

1.1 采集參數(shù)與觀測(cè)系統(tǒng)比較

高89-4井區(qū)三維地震資料面積為100.8 km2，從2007年開始，油田選取沙四下段薄互層儲(chǔ)集層進(jìn)行CO2驅(qū)油先導(dǎo)性試驗(yàn)。注采層頂面是沙三段不整合面蓋層，兩側(cè)有大斷層夾持，在采油井兩側(cè)布設(shè)規(guī)則的注氣井網(wǎng)(圖1)。

高89-4井區(qū)2期地震資料采集時(shí)間相隔近20 a，采集參數(shù)和觀測(cè)系統(tǒng)差別很大(表1)。由表1可知，2期資料在覆蓋次數(shù)、偏移距、方位角、頻率及能量等方面均存在較大差異。需先對(duì)2期資料進(jìn)行互約束反褶積、互約束剩余靜校正、覆蓋次數(shù)退化、道集內(nèi)插等互均化處理，才能獲得一致性較好的地震資料。

1.2 新老資料振幅差異比較

經(jīng)過一致性處理后，根據(jù)圖1所示的注氣井網(wǎng)部署，選取從南到北過G89-9、G89-S3、G89-4及G891-7井儲(chǔ)層頂面的振幅值作為代表來研究2期資料幅值差異性(圖2)。由圖2可知：①新資料頂面能量整體較強(qiáng)，但在高89-4井以南到G891-7井之間，局部區(qū)域能力還有變小的現(xiàn)象；②離南北大斷層較近的兩側(cè)(G891-7井以南近2號(hào)斷層與G89-9井以北近1號(hào)斷層附近區(qū)域，見圖1)幅值差異很大，雖然波動(dòng)范圍基本一致，但已不能滿足差異性比較的條件，故不能用其來研究CO2驅(qū)替。

圖1 高89-4井區(qū)CO2驅(qū)油先導(dǎo)性試驗(yàn)井網(wǎng)

年份觀測(cè)系統(tǒng)放炮方式道距/m線距/m炮點(diǎn)/m線距/m最大偏移距/m道數(shù)覆蓋次數(shù)網(wǎng)格尺寸/m×m19924L6S單邊5020015020031502402025×100201218L12S雙邊2520025255500360022525×25

圖2 新老資料儲(chǔ)層頂面振幅值比較

1.3 新老資料頻譜差異比較

分析對(duì)比儲(chǔ)層處的頻譜特征(圖3)可知：新資料頻帶范圍稍窄為8.0～43.0 Hz，老資料頻帶范圍為6.0～50.0 Hz；新老資料主頻基本一致，大約在23.4 Hz左右；新資料相對(duì)于老資料在25.0～50.0 Hz頻段衰減明顯(圖3綠色虛線標(biāo)注范圍)。

圖3 儲(chǔ)層頻譜特征對(duì)比

分析總結(jié)2期資料的地震特征可知：2期資料的振幅差異沒有規(guī)律可循，但2期資料頻譜在25.0～50.0 Hz頻段存在明顯的差異。充分利用該特點(diǎn)，使用單頻屬性、頻率吸收衰減屬性等頻率類屬性提取技術(shù)，從2期地震資料中提取相應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)體，而后沿T7層抽取屬性切片進(jìn)行注氣前后的差異性分析，以期檢測(cè)出CO2驅(qū)的波及范圍。

2 頻率類屬性檢測(cè)方法

頻率類屬性可以有效利用地震數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的頻率信息，表征需要的地震特征與差異。單頻屬性展示的是地震數(shù)據(jù)某單一頻率信息，不同的單一頻率屬性可以表征該頻率所包含的特有信息。另外，理論研究和實(shí)際應(yīng)用表明，在地質(zhì)體中，如果孔隙發(fā)育，充填油、氣、水(尤其對(duì)于含氣的情況)時(shí)，地震反射吸收加大，高頻吸收衰減加劇，含油氣地層吸收系數(shù)可比相同巖性不含油氣地層高幾倍甚至一個(gè)數(shù)量級(jí)。地層含有非飽和的油氣時(shí)，能量衰減更明顯地表現(xiàn)出異常衰減，而吸收衰減類屬性利用的就是這種特性，主要包括衰減梯度因子、有效頻帶寬度、有效帶寬能量及頻譜衰減指數(shù)等。根據(jù)上文的分析，在特定頻率段，注氣后的地震資料存在著頻率衰減現(xiàn)象。因此，采用單頻屬性和吸收衰減屬性來進(jìn)行分析。

2.1 單頻屬性

根據(jù)前文注氣后新資料在25.0～50.0 Hz頻率段存在明顯衰減的認(rèn)識(shí)，運(yùn)用廣義S變換[22]分別提取2期資料的25.0、45.0 Hz單頻屬性數(shù)據(jù)體，而后沿T7層下延10～75 ms(時(shí)窗范圍為沙四下段注氣位置)抽取得到單頻屬性切片(圖4)。由于1、2號(hào)大斷層所起的封堵作用，只分析2個(gè)斷層之間的區(qū)域部分，根據(jù)頻率衰減效果，結(jié)合圖1所示注氣井網(wǎng)分布，標(biāo)注出利用25.0、45.0 Hz單頻屬性檢測(cè)得到的CO2驅(qū)替波及范圍，如圖4中藍(lán)色虛線圈定區(qū)域所示。

對(duì)比2種單頻屬性切片預(yù)測(cè)結(jié)果可知：45.0 Hz單頻屬性切片圖中藍(lán)色虛線圈定區(qū)域頻率衰減更為明顯，效果更好，即45.0 Hz單頻屬性的預(yù)測(cè)結(jié)果更為準(zhǔn)確。

圖4 單頻屬性沿層切片比較(左圖：老資料，右圖：新資料)

2.2 吸收衰減屬性

編程實(shí)現(xiàn)吸收衰減類屬性[23-24]提取算法，對(duì)2期地震數(shù)據(jù)體進(jìn)行計(jì)算得到相應(yīng)的注氣前后頻率衰減屬性數(shù)據(jù)體，沿T7層下延10～75 ms提取有效帶寬能量和頻譜衰減指數(shù)屬性(圖5)。分析2個(gè)斷層之間的區(qū)域，根據(jù)頻率衰減效果，結(jié)合圖1所示注氣井網(wǎng)分布，標(biāo)注出利用有效帶寬能量、頻譜衰減指數(shù)屬性檢測(cè)得到的CO2驅(qū)替波及范圍，如圖5中藍(lán)色虛線圈定區(qū)域所示。分析對(duì)比2種屬性的預(yù)測(cè)結(jié)果可知：2種屬性藍(lán)色虛線圈定區(qū)域的衰減效果均很明顯，預(yù)測(cè)范圍也基本一致；相比于單頻屬性，頻率衰減屬性預(yù)測(cè)結(jié)果的波及范圍更大，方法一致性較好，預(yù)測(cè)可靠性更高。

圖5 頻譜衰減類屬性比較(左圖為老資料，右圖為新資料)

根據(jù)工區(qū)構(gòu)造特點(diǎn)及井網(wǎng)分布，實(shí)地考察了圖1井網(wǎng)中的34口井。分析以上幾種頻率類屬性的波及范圍預(yù)測(cè)結(jié)果可知：單頻屬性的預(yù)測(cè)結(jié)果中，只有11口井在預(yù)測(cè)的波及范圍內(nèi)，而實(shí)地考察結(jié)果顯示，共有15口井出氣，而且單頻屬性預(yù)測(cè)結(jié)果與注氣井點(diǎn)的灘壩砂分布規(guī)律并不吻合，效果相對(duì)較差；有效帶寬能量屬性的預(yù)測(cè)結(jié)果顯示：共有14口井在預(yù)測(cè)的波及范圍內(nèi)，其中13口井的結(jié)果與實(shí)地考察一致，但在儲(chǔ)層兩端與井點(diǎn)認(rèn)識(shí)存在差異；頻譜衰減指數(shù)屬性預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率更高，有13口井的預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)地考察相吻合，準(zhǔn)確率達(dá)到了86.7%。

3 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

(1) 注氣前后采集的2期地震資料存在著采集條件不同的問題，經(jīng)過一致性處理后，2期資料時(shí)差基本一致且振幅值波動(dòng)范圍基本一致，但在儲(chǔ)層兩端區(qū)域還存在較大差異，不能利用振幅或時(shí)差來分析注氣前后的差異性；2期資料的主頻基本一致，但注氣后發(fā)生了高頻衰減現(xiàn)象，使得2期資料在高頻段存在一些差異，可以用來對(duì)CO2驅(qū)波及范圍進(jìn)行預(yù)測(cè)。

(2) 運(yùn)用單頻、頻譜衰減指數(shù)及有效帶寬能量等多種頻率類屬性進(jìn)行注氣后波及范圍的預(yù)測(cè)，并與實(shí)地考察結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。單頻屬性預(yù)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性較低，而有效帶寬能量及頻譜衰減指數(shù)等頻率衰減類屬性的檢測(cè)效果較高，特別是頻譜衰減指數(shù)屬性的波及范圍預(yù)測(cè)結(jié)果，相比于實(shí)地考察得到的波及范圍，其井點(diǎn)吻合率達(dá)到了86.7%。預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)高89-4井區(qū)的CO2驅(qū)有實(shí)際指導(dǎo)作用，對(duì)CO2驅(qū)油地震監(jiān)測(cè)的理論與實(shí)踐有一定的借鑒作用。

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編輯 朱雅楠

20160405；改回日期：20160820

中國石油化工股份有限公司先導(dǎo)課題“CO2驅(qū)油地震監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)方法探索研究”(P14085)

李軍(1988-)，男，2010年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(華東)信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)，現(xiàn)為該校地質(zhì)資源與地質(zhì)工程專業(yè)在讀博士研究生，主要從事地震解釋與儲(chǔ)層預(yù)測(cè)工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.06.009

TE122

A

1006-6535(2016)06-0040-05