西南石油大学学报(自然科学版)  2014, Vol. 36 Issue (6): 69-75
三种地震方法在岩性地层油气藏预测中的应用    [PDF全文]
仝敏波1, 高利东2, 苏战3, 曹卿荣1, 许小强1    
1. 陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院, 陕西 西安 710075;
2. 中国石油长庆油田勘探开发研究院, 陕西 西安 710018;
3. 中国石油东方地球物理勘探有限责任公司长庆物探处, 陕西 西安 710021
摘要: 岩性地层油气藏勘探已成为近年来的一个重点与难点问题。"四类盆地、三种储集体"的岩性地层油气藏区带、圈闭与成藏的地质理论与"构造-层序成藏组合"模式研究,为中国陆相岩性地层油气藏勘探开发奠定了重要的基础。松辽盆地南部中央拗陷区属于"多坡折缓坡-湖侵域和高位域河流三角洲组合"的岩性地层油气藏,仅仅依靠"构造-层序"的思路难以实现有效的岩性地层油气藏预测。岩性地层油气藏勘探地球物理方法呈现多元化发展,推进了地震技术在岩性地层油气藏预测领域的应用,但同时地震技术的局限适应性同样明显。以对松辽盆地南部中央拗陷区为例,通过应用垂向岩性组合关系、地震波谷信息的应用和多子波分解技术,尽可能多地挖掘地震波形中蕴含的地层岩性信息,探索这3种地震方法在松辽盆地南部中央拗陷区岩性地层油气藏勘探中的适用性,依靠钻井、沉积规律约束,取得了良好的效果。
关键词: 松辽盆地     岩性地层     垂向组合     地震波谷     多子波分解    
Application of Litho-stratigraphic Reservoirs Prediction by Three Seismic Methods
Tong Minbo1, Gao Lidong2, Su Zhan3, Cao Qingrong1, Xu Xiaoqiang1    
1. Research Institute of Shaanxi Yanchang Petroleum(Group) Co. Ltd., Xi'an, Shaanxi 710075, China;
2. Exploration and Development Institute of Changqing Oilfield Company, CNPC, Xi'an, Shaanxi 710018, China;
3. Changqing Division, Bureau of Geophysical Prospecting INC., CNPC, Xi'an, Shaanxi 710021, China
Abstract: In recent years, litho-stratigraphic reservoir exploration has become an important and difficult problem. The theory of "four basin types,three reservoir types" litho-stratigraphic reservoir play,trap,accumulation model,and the reseach model of "structure-sequence accumulation combination" have laid an important foundation for the exploration and exploitation of continental litho-stratigraphic reservoirs. The central depression in southern Songliao Basin belongs to "multi-slope break gentle slope-lake transgressive domain and high domain river delta combination". The "structure-sequence" study alone is not enough for effective litho-stratigraphic reservoir prediction. Diversified geophysical methods for litho-stratigraphic reservoir exploration promotes the application of seismic technology in the field of litho-stratigraphic reservoir prediction,but the limited flexibility of seismic technology is also clear. This paper takes the research in central depression of southern Songliao Basin as an example, and explores application of vertical litho-stratigraphic combination, information of seismic trough, and multiwavelet decomposition technology,and we extract litho-stratigraphic information from seismic waveform. Applicability of the three seismic methods in litho-stratigraphic reservoir prediction of central depression in southern Songliao Basin is studied and has achieved good effect with reference to drilling and sedimentary rules constraint.
Key words: Songliao Basin     litho-stratigraphic     vertical combination     seismic trough     multi-wavelet decomposition    

近年来,在中国新增石油探明储量中,岩性地层油气藏已占60% 以上[1]。中国油气勘探已经从围绕构造勘探转向重视岩性油气藏勘探新阶段,寻找小幅、微幅构造油气藏、滚动扩边以及地层、岩性油气藏已成为重要的勘探对象。岩性地层油气藏勘探地球物理方法呈现多元化发展,包括地震数据反演技术、属性分析、岩石物理分析、地质建模和地震正演技术等[2-13]。其中地震方法预测岩性地层油气藏已成为勘探关键技术之一,基于高分辨率地震的层序地层划分、地震相分析、地震属性识别、地震反演技术得以广泛应用[2-13],但由于岩性地层油气藏的复杂性,地震预测方法的适应性多因地制宜。本文意在应用垂向岩性组合关系、地震波谷信息和多子波分解技术,探索本区松辽盆地南部中央拗陷区多坡折缓坡—湖侵域和高位域河流三角洲组合的岩性地层油气藏预测方法。

1 岩性地层油气藏定义与划分原则

近年来国内学者提出了“构造—层序成藏组合”模式,是将国外海相层序地层学应用于陆相油气勘探的重大突破,是中国陆相层序地层学的重大创新。其定义为:在一定的构造古地理背景下充填的沉积层序及其体系域构成有成因联系的生储盖系统,在后期构造、成岩演化和成藏过程中形成储集体、圈闭和油气藏,它们具有相似的成藏条件和油气分布规律[14-16]

岩性地层油气藏划分原则:突出区带形成的构造背景;突出主力勘探层系的层序地层结构、储集层与圈闭类型特征;突出油气运聚成藏的主控因素和分布规律。

2 地质概况

研究区位于松辽盆地南部中央拗陷区红岗阶地二级构造带上,处于中央拗陷区与西部斜坡区的过渡部位。发育晚侏罗系、早白垩系的登娄库组、泉头组、青山口组、姚家组、嫩江组及晚白垩系的四方台组、明水组和第三系、第四系。中浅层主要含油层系为泉头组、青山口组和姚家组,处于西部英台沉积体系的西部前缘带(图 1),物源来自于西部,储层发育,发育有河流相、水下分流河道、河口坝、前缘席状砂、远砂坝等储层类型,对应于扶余油层、高台子油层和葡萄花油层。构造上整体为继承性发育的东倾的斜坡构造背景,在斜坡背景上发育两条北北东向断裂带,即大安断裂带和红岗断裂带。东部为嫩江末期的构造反转运动形成的褶皱带,伴随发育了下正上逆的大安逆断层,使原来东倾的斜坡反转为西倾斜坡背景[17]。根据“陆相断陷型盆地构造—层序成藏组合”模式研究,研究区岩性地层油气藏可划分为:多坡折缓坡—湖侵域和高位域河流三角洲组合。

图1 松辽盆地南部中浅层沉积体系图 Fig. 1 Middle-shallow formation sedimentary system in thesouthern Songliao Basin
3 岩性地层油气藏预测地球物理方法探索

研究区“多坡折缓坡—湖侵域和高位域河流三角洲组合”的地质成藏条件,决定了地层沉积微相多样、泥岩夹薄砂层发育、整体存在向东变薄尖灭、地震反射横向变化快等特点。受研究区地震数据分辨率的制约,精细地层沉积层序划分困难,搞清岩性地层油气藏储层分布尤为重要,鉴于地震技术或方法都有其适用性,本文探索应用垂向岩性组合关系、地震波谷信息的应用和多子波分解技术等3 种地震技术充分挖掘地震波所包含的岩性信息,为地质成藏分析提供依据。

3.1 垂向岩性组合关系信息应用研究

地震同相轴所包含的岩性信息往往受上覆或下伏地层沉积的岩性影响,从而造成地震属性的异常变化,甚至掩盖了该同相轴本身所反映岩性信息的属性,如研究区内T2 反射层的振幅变化受上覆地层岩性的影响很大。从红岗南地区所做的振幅平面图分析,在工区西部红11 井区以西T2 反射层为弱振幅、不连续反射,其东部为强振幅、高连续的反射,东西振幅级别相差2~3 倍。钻井揭示,弱振幅对应的T2 上沉积的青一段4 砂组为三角洲前缘环境的厚层砂岩沉积,而强振幅对应的为半深湖相环境的厚层泥岩沉积,因此认为:T2 本身是区域强波阻抗界面,东西振幅级别相差很大,分析不是由于扶余油层岩性影响造成的,上覆青一段的沉积环境和砂岩是否发育,对区域波阻抗界面T2 的振幅影响非常大,T2 振幅受青一段砂岩的影响比扶余油层的影响要大得多,也就是说T2 反射层振幅属性能够更好地反映青一段4 砂组的砂岩发育程度,其中,强振幅区域代表青一段4 砂组暗色泥岩发育区,弱振幅代表青一段4 砂组砂岩发育。依据此思路,对红岗南和海坨地区进行了T2 振幅连片分析,如图 2,东西两处振幅强弱差异明显,代表了两种不同沉积环境的差异,而在东部强振幅区域内出现了明显的弱振幅反射,并且振幅级别相差1 倍以上,其中弱振幅区域边缘的红69 井在青一段为砂岩沉积,因此按上述分析结论将该属性信息解释为青一段4 砂组砂岩的沉积,在南部解释为南北向展布的条带状的沿岸坝砂体,其中部为透镜状砂体。在东倾的斜坡构造背景下能够形成上倾尖灭型和透镜状岩性圈闭,可以作为岩性地层油气藏有利的钻探目标。

图2 T2 反射层深度域标定及利用垂向组合关系进行储层预测分析图 Fig. 2 Analysis diagram of reflector calibration and reservoir prediction by vertical litho-stratigraphic combination
3.2 地震波谷信息应用

薄层发育情况下依靠地震反射同相轴难以精细划分地层层序。在井震标定分析中,发现大15 井的一套3 m 厚的薄层砂体对应于地震波谷,海26 井的标定也具有同样的特点,利用振幅很难预测该套砂岩的平面分布,然而从几口井的对比分析发现,该套砂岩的存在使得该波谷反射的频率降低,西部该套砂岩不发育、频率高,东部发育薄层砂岩频率低。因此利用频率属性对该套砂体进行了预测,如图 3所示,其中高频代表砂岩不发育,低频代表砂岩发育,解释为远源的席状砂沉积。从预测结果来看,该席状砂砂体向西延伸至红69 井和红166 井区以东尖灭,尖灭线呈北北东向延伸,砂体分布于大15、海26、海30 在井区一带,并且海30 该层见微量油。该砂体在东倾斜坡构造背景下可以形成向西上倾尖灭型岩性圈闭,由于储层砂体厚度较薄,可作为岩性地层油气藏有利的兼探目标。

图3 反射层标定及利用波谷信息进行储层预测分析图 Fig. 3 Analysis diagram of reflector calibration and reservoir prediction by trough information
3.3 多子波分解技术

地震资料的一个同相轴是不同频率信息的一个集合体,如图 4 所示,而目的层砂岩所对应的同相轴同样包含上下砂岩所引起的地震信息变化,只是对应的目的层段能量最强。尤其针对砂泥互层,一个同相轴包含多套砂体的综合响应,关键是如何利用有效的技术手段将有效信息提取出来或突出。

图4 地震道频谱分解示意图 Fig. 4 Diagram of seismic traces decomposition

砂泥互层储层的存在表明沉积微相变化快,本文针对一个方52 区块的扶余油层进行了探索,由于利用全频段振幅属性信息分析与钻井揭示的岩性分布趋势明显不符合,通过全频段振幅和其他属性难以准确预测砂岩分布。为此,首先采用地震资料叠后处理的手段,对地震剖面进行频段压制试验,将地震剖面每隔5 Hz 转换成多个不同频段的剖面,例如压制40 Hz 以下和60 Hz 以上频段的信息来突出40~60 Hz 的频段,然后针对该频段数据体提取地震属性,并与钻井进行标定,找出与钻井揭示的岩性信息吻合较好的优势频段属性进行储层预测,这种方法在理论上可行,但在应用过程中,其不同频段的组合关系太多,需要先处理出优势频段数据体,然后针对数据体提取属性与钻井标定分析,在实际工作中难以操作。

为此,对多子波地震道分解与重构方法进行应用研究,地震道解释的基本模型是单一地震子波与地层反射系数序列的褶积。常规的地震信号处理和解释所用的褶积、反褶积及地震道反演等都是基于单一地震子波的假设。实际情况是,不同类型的地层对地震信号的响应不同,与之相应的地震子波形状和频率也不同,该方法是应用分解算法将地震道分解成多个不同形状、不同频率的子波,选择对研究砂体有调谐作用的几个敏感频率进行重构,以获得直接反映研究目标的地震剖面。更进一步可以对数据体地震波形进行线性相似性的分解和重构,其原理是将输入地震数据段分解成若干个分量。第一个分量的波形代表所有输入的地震数据段中具有最大共性、最大能量的波形;第二个分量则是去掉第一分量后的地震数据段中具有最大共性、最大能量的波形;第三分量则是去掉第一和第二分量后,以此类推。利用该技术方法在方52 区块的试验研究中取得了一定的成效。

在研究中,如图 5 所示,子波重构处理后,在剖面上和平面上地震属性变化的细节有较大的差异,通过钻井的标定可以确定出能够较好地反映储层岩性分布的优势频段属性信息,其中在55~100 Hz 重构地震体波形分解第一分量相对振幅平面图,其属性与钻井吻合较好,利用该频段属性信息能够预测储层岩性分布。但作为一项岩性地层油气藏探索技术在应用和处理参数选择方面,还要继续对该方法的技术理论和实用性做进一步的研究。

图5 多子波地震道分解与重构方法应用示意图 Fig. 5 Method diagram of multi wavelet seismic traces decomposition and reconstruction
4 结论

(1)岩性地层油气藏已成为现阶段油气勘探的重要领域,其陆相成藏地质理论已成熟。在以“构造—层序成藏组合”模式地质成藏理论为基础,挖掘地震波形信息所携带的地质信息对岩性地层油气藏勘探具有重要意义。

(2)岩性地层油气藏地球物理预测技术目前处于“百家争鸣”,但每种方法或多或少都存在一定地区适应性问题,这对岩性地层油气藏预测带来了难度。本文探索预测岩性地层油气藏的3 种地球物理方法对松辽盆地南部地区具有较好的适应性,能否应用推广应用于其他盆地还需深入研究与实践。

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