渤海JZ-X氣田湖底扇巖性油氣藏預測技術研究

文佳濤 房 娜 王欣然 朱志強 嚴 皓

中海石油(中國)有限公司天津分公司, 天津 300459

0 前言

海上油氣田鉆井成本高,在勘探開發前期由于鉆、測井資料少和井距大等原因,造成儲層預測困難。因此,在無井或少井控制條件下,如何充分利用地震資料在空間上密集采樣的優勢,通過儲層地震理論方法預測儲層分布規律已成為推動海上油氣田勘探與開發的重要手段[1-5]。渤海JZ-X氣田勘探階段通過各種振幅能量類地震屬性對湖底扇儲層平面展布規律進行預測,研究認為該氣田發育一個大規模整裝湖底扇巖性油氣藏,見圖1。為此,在其構造低部位和高部位鉆了JZ-X-1井和JZ-X-3井兩口探井,實鉆結果證實該湖底扇巖性油氣藏內部儲層橫向變化快,砂體分布范圍、連通關系和流體系統十分復雜,給后期的開發帶來了嚴峻挑戰。

圖1 JZ-X氣田東二段湖底扇沉積模式圖

在地震沉積學理論指導下[6-8],針對JZ-X氣田目的層東二段埋藏深、地震資料分辨率低、儲層橫向變化快等難題,通過地震分頻解釋技術提升原始地震資料分辨能力提高目標體識別精度;運用井震結合進行精細小層劃分與對比和地層切片技術建立最小等時研究單元;根據湖底扇沉積特征,尋找湖底扇與周邊圍巖的沉積差異為突破口,提出基于沉積特征差異的地震屬性優選思路,創新性地利用方差體數據代替傳統成果數據,最終優選出不同時期方差體地層切片屬性,較好地刻畫出了湖底扇巖性油氣藏平面展布規律和垂向演化特征。

1 地質概況

JZ-X氣田位于渤海灣盆地遼東灣海域遼中凹陷中北部,為典型的中深層氣田。結合區域地質背景、壁心、巖屑和重礦物等資料,研究認為JZ-X氣田目的層東二段位于穩定的半深湖沉積環境,局部發育重力滑塌作用形成的湖底扇沉積體系,物源主要來自東邊遼東凸起的辮狀河三角洲沉積,氣田范圍內沉積亞相主要為湖底扇中扇沉積。

2 湖底扇巖性油氣藏精細預測技術

2.1 分頻解釋技術

針對JZ-X氣田目的層東二段埋藏深、地震資料分辨率低等難題,本文在地震沉積學理論指導下,利用地震分頻解釋技術來提高地震資料對目標體的識別精度[9-11]。JZ-X氣田的地震資料包括低頻、中頻和高頻成分,其中低頻成分代表背景場信息,高頻成分雖然理論分辮率較高,但由于氣田目的層埋藏較深,實際地震資料很難達到比較高的頻率,可信度降低,不能真正地反應地下實際情況。研究區地震資料主頻在23 Hz左右,通過對原始資料進行分頻處理,采用小波分頻重構技術,濾除了低頻和高頻成分,保留了主頻優勢頻帶,大大提高了目標體識別精度。本次主要將研究區地震數據體分為10、20、40 Hz。過JZ-X-1井～JZ-X-3井原始地震剖面見圖2,過JZ-X-1井～JZ-X-3井分頻處理后20 Hz地震剖面見圖3,對比圖2和圖3可以看出其中主頻20 Hz的地震剖面分辨率明顯較高,不僅能夠較好地刻畫出湖底扇砂體的邊界,還能較好地顯示湖底扇內部細節,最終選擇采用主頻20 Hz的地震數據體預測研究區湖底扇平面展布規律和連通關系。

圖2 過JZ-X-1井～JZ-X-3井原始地震剖面圖

圖3 過JZ-X-1井～JZ-X-3井20 Hz地震剖面圖

2.2 地層切片技術

通過井震結合研究,認為JZ-X氣田湖底扇內部主要發育兩期不同的湖底扇沉積。根據精細小層劃分與對比,將研究區湖底扇沉積劃分為2個小層,分別對應早晚2個沉積期次。然后根據地質分層、地震層位和測井旋回等對應關系,采用地層切片技術建立等時研究單元。等時研究單元是井震統一的縱、橫向研究單元,其中地震等時面的選取是等時研究單元的基礎與關鍵。本次研究綜合考慮JZ-X氣田砂巖厚度、測井旋回等地質特征,并結合地震數據體的采樣點和地震分辨率精度,在湖底扇頂底兩個等時面之間等比例內插出8個“等時地層切片”,然后選取不同的地層切片進行切片的地震屬性提取和等時單元的儲層平面研究。

2.3 方差體地震屬性分析技術

2.3.1 湖底扇沉積特征差異研究

“湖底扇”這一術語來源于海底扇的研究,由Walker R G等人提出的海底扇模式演繹而來[12],其含義與趙澄林、吳崇筠等人報道的濁積扇概念基本相當,均指湖盆中沉積物以重力流搬運方式堆積在深水區的粗碎屑扇形體[13-17]。

在遼東灣地區,湖底扇的主要形成機制是三角洲沉積體系遭受沖刷,發生重力滑塌,在深水處的水道下方堆積而形成的小型沉積體[18]。地震相一般具有透鏡狀外形,內部表現為蠕蟲狀或者雜亂反射[19-20]。通過對遼東灣地區目前已發現的湖底扇沉積特征進行深入研究,認為受重力滑塌作用影響,湖底扇沉積體在沉積過程中常發生滑塌變形形成各種滑動變形構造,如包卷層理、泥巖撕裂屑等,砂巖的分選性、磨圓度較差,成分成熟度和結構成熟度較底。一些大的滑動變形構造也會導致地層的橫向展布不穩定、不連續、成層性差等特征。研究區深湖泥巖質純、整體分布范圍廣、連續性好、成連片分布,地震相主要表現為平行、連續的地震反射特征。結合壁心、巖屑描述、以及各種分析化驗和測井曲線等資料,綜合研究認為JZ-X氣田湖底扇砂體的沉積特征和地震相與它周邊圍巖泥巖存在明顯差異。因此,迫切需要尋找一種能夠將湖底扇這種橫向展布不穩定、不連續的沉積特征表征出來的地震屬性,從而達到精細預測湖底扇巖性砂體平面分布范圍的目的。

2.3.2 方差體屬性基本原理與運算規則

方差體技術通過自動拾取三維地震地質信息,常用來檢測地下地層不連續變化和斷層等地質現象。由于三維地震數據體主要反映地下一個規則網格的反射特征,所以當遇到地下存在斷層或某個不連續變化的地層時,一些地震道的地震反射特征就會與其附近地震道的地震反射特征存在差異,從而導致地震道局部存在變化和不連續性特征[21-22]。通過采用方差算法模型計算出整個三維數據體所有樣點的方差值,如果在方差體地震屬性的時間切片或順層切片上出現異常區,便可檢測出斷層或不連續變化的地質信息,從而達到識別斷層和不連續變化地層等地質異常體的目的。

圖4 方差值計算數據點選取范圍示意圖

2.3.3 方差體地震屬性優選與應用

通過文獻調研,可知地震屬性主要分為振幅、頻率、相位及層序等多種類型,最常用的是通過各種振幅能量類的地震屬性來識別砂泥巖的分布范圍和預測有利儲層發育帶[23-24],但用在刻畫研究區湖底扇巖性砂體的平面分布范圍時效果并不理想,存在著多解性。鑒于湖底扇這種特殊的沉積特征和儲層分布范圍難以預測的難題,本文通過對目標沉積體湖底扇的沉積特征及與周邊泥巖的沉積差異進行深入研究,以尋找它的沉積主控因素和主要沉積特征差異為突破口,對地震屬性的基本原理、使用條件及其地質意義進行深入調研分析,創新性地優選了一種用來表征復雜斷裂帶和地層不連續的方差體屬性來刻畫湖底扇砂體的分布范圍和內部連通關系。實踐結果證明,在地震沉積學理論指導下,通過對原始地震資料進行分頻處理和建立等時地層切片,然后提取不同地層切片所對應的方差體屬性,可以較好地刻畫出湖底扇砂體平面展布規律和垂向演化特征。過JZ-X-1井～JZ-X-3井原始地震剖面圖見圖5,過JZ-X-1井～JZ-X-3井原始地震剖面圖見圖6,從圖5～6可以看出,JZ-X氣田湖底扇砂體的分布范圍和邊界十分清晰,JZ-X-1井和JZ-X-3井分別鉆遇不同的湖底扇砂體。從早期到晚期物源供給逐漸增強,湖底扇沉積砂體分布范圍逐漸增大。

圖5 沉積早期湖底扇砂體分布范圍圖

圖6 沉積晚期湖底扇砂體分布范圍圖

3 結論

1)通過對JZ-X氣田湖底扇巖性油氣藏的儲層展布規律進行精細預測,進一步落實了湖底扇巖性油氣藏的分布范圍和內部連通關系。研究結果表明,JZ-X氣田在勘探階段認識的一個大規模湖底扇巖性油氣藏其實是由兩個相互不連通的巖性砂體組成。從早期到晚期物源供給逐漸增強,湖底扇砂體分布范圍逐漸增大。本次研究進一步落實了JZ-X氣田的風險和潛力,為氣田后期的儲量計算、開發方案研究和井位部署提供了可靠地質依據。

2)實踐結果證明,以地震沉積學方法為指導,在無井或少井控制條件下,充分利用海上油氣田地震資料在空間上密集采樣的優勢,初步探索出一套基于目標體沉積差異的方差體地震屬性預測技術,能夠較好地預測湖底扇巖性油氣藏分布范圍。對渤海未來湖底扇巖性油氣藏的勘探與開發具有很好的借鑒意義和較好的推廣應用價值。