地球物理学进展  2015, Vol. 30 Issue (3): 1230-1234   PDF    
全三维地震解释技术在南海西部深水区峡谷水道研究中的应用实践
刘爱群, 周家雄, 范彩伟, 陈殿远, 赫建伟, 李文拓    
中海石油(中国)有限公司湛江分公司, 湛江 524057
摘要:南海西部深水区具有丰富的天然气资源,但由于领域广,水深大,地震和钻井资料少,整体勘探程度较低.2010年LSA井的钻探成功,正式拉开了南海西部深水勘探的序幕.LSA井钻探的有利目标为中央峡谷水道砂,为了快速客观的评价水道型目标的分布范围与油气关系,结合地震资料特点采用全三维地震解释技术.该方法是一种能有效地将地质知识应用于地震解释的综合解释方法,它可以使解释人员从不同属性的三维数据体中快速获取各种信息,对局部构造、断裂系统、砂体、沉积相带展布等进行系统研究和成图,取得一系列重要成果,从而大大缩短了解释周期,直观地展现了主要目的层段局部构造和断裂系统发育特征,有效地预测了中央峡谷水道砂体发育情况,迅速准确地指导油气勘探开发.
关键词深水区     全三维地震解释     中央水道     子体雕刻    
Application of full 3D seismic interpretation technology to canyon channels in deepwater area of western south China Sea
LIU Ai-qun, ZHOU Jia-xiong, FAN Cai-wei, CHEN Dian-yuan, HE Jian-wei, LI Wen-tuo    
CNOOC China Ltd._ZhanJiang, Zhanjiang 524057, China
Abstract: There are abundant natural gas resources in the deepwater region of Western South China Sea. Because of broad areas, great water depths and less seismic and drilling data, the overall exploration degree is low. The sucessful drilling of LSA wells in 2010 officially opened the prelude to western South China Sea deepwater exploration. Favorable exploration target for LSA wells is the central valley waterways sand. In order to quickly and objectively evaluate the distribution range of the waterway type targets and the oil and gas relationship, combined with seismic characteristics, a full 3D seismic interpretation technology is adopted. The method is a comprehensive interpretation method effectively using geological knowledge. It can help analysts to have a quick acess to a variety of information from 3D data with different attributes, and make systematic research on the local structures, fault systems, sandbodies, sediment facies distribution and draw a result map.This can make a series of important results, thus greatly reducing the interpretation cycle, and visually showing local structures of the main target segment and fracture system development characteristics. The method can also effectively predict the development situation of central canyon channel sandbodies and guide the oil and gas exploration and development quickly and accurately.
Key words: deep water area     full 3D seismic interpretation     canyon channels     geobady volume    
0 引 言

琼东南盆地深水区面积约5.2万km2,面极广资源量巨大,2010年10月,BG合作区钻探1口超千米水深探井,LSA井实现了深水天然气突破,证明了中央峡谷水道型目标的勘探潜力.由于深水区勘探“高成本、高风险”的特点,决定了深水勘探目标必须达到“富烃源、优质储层、大构造”的基本条件.因此在深水区“生、储、盖、运、圈、保”等油气成藏条件的全面分析的基础上,选择“烃源条件、储层、构造(圈闭)”三大关键要素进行重点分析,优选有利区带和重点目标.为了快速客观的评价水道型目标的分布范围与油气关系,结合现有地震资料特点采用全三维地震解释技术.全三维构造解释技术是近几年发展起来的一种全新的三维构造解释技术,该方法是一种基于三维地震数据体的综合解释方法,其工作内容一般分为4个方面:

(1)根据研究任务、内容和目的,分析研究区的基本地质特征及相应的地球物理响应特征;

(2)地震资料质检及标定,明确地质特征与地球物理响应之间的关系及地震数据体可解释的程度;

(3)三维可视化分析,即对整个数据体进行扫描,确定分析目标,并通过点—面—体的交互可视化解释,以及地质与地球物理的反复综合分析,解决各类地质问题;

(4)根据全三维解释成果,提出有利目标及预探井位建议. 1 深水中央水道目标研究现状与难点

LSA井钻井过程中在莺歌海组中央峡谷目的层段及其下见大套连续气测异常显示段,解释气层厚度将近60 m(何家雄等,2001刘光鼎,2011).测井数据指示出莺歌海组二段浊积席状砂具有低伽马、高声波时差、低电阻、低密度、高中子孔隙度、高转速的特征,是明显的物性良好的储层,该套砂体规模大,从中央峡谷陵南段到松南段均有发育,在陵南低凸起三维区以东厚度较大,特别是在陵南低凸起和松南低凸起三维区之间的区域厚度最大,振幅异常明显,是很好的勘探目的层.由于钻井少,中央峡谷水道分布范围大,仅靠已钻井资料落实有利目标范围很难,由于中央水道地层接触关系及岩性变化的特殊性(图 1),使得储层反演地层建模的初始低频模型很难建立,所以很难通过储层预测的阻抗体预测储层的范围和厚度.

图 1 中央水道典型地震剖面 Fig. 1 Typical seismic profile of central channel
2 全三维地震解释技术的原理与流程

1987年美国国家科学基金会首次正式提出“可视化”这一术语.可视化技术是将复杂抽象的大量数据转换成图形图像等视觉信息;全三维解释技术借助于先进的计算机平台,以强大计算功能与较好的处理图像技术,将地质体的地震资料响应,借助全三维虚拟现实的方法仿真地表现出来,大大推动了地震资料解释的发展.传统解释把三维地震资料当作加密的二维资料进行解释,信息利用率、成果质量和工作效率低.全三维解释充分利用了三维地震资料分辨率高、空间连续和零闭合差等特性,大大提高了地震资料解释工作的效率、信息利用率和成果精度(徐怀大等,1990刘文,2004蔡刚和屈志毅,2005刘爱群等,2011任建业和雷超,2011).可以从任意角度观察、分析并解释三维数据体,直观地看到地质现象,不仅能观察数据体的表面特征,而且能透视数据体的内部结构.使研究人员从传统的二维平面中解放出来 进入到三维空间,激发了科技人员的灵感,赋予了无限的想象空间和创造力.

全三维解释技术几项核心技术为:①相干体不连续性检测技术;②切片解释技术;③地震属性提取技术;④层位自动拾取技术;⑤三维可视化技术.将几项核心技术与实际资料结合总结出全三维地震解释的工作流程(图 2).目前全三维解释已经形成一套完整的技术系列,在大量的区块研究中得到推广应用,以达到提高勘探效益,降低勘探风险的目的.

图 2 全三维地震解释工作流程图 Fig. 2 Workflow Diagram of Full 3D Seismic Interpretation
3 全三维地震解释技术在深水区峡谷水道研究中的应用实践

3.1 层位自动追踪解释

层位拾取是构造解释的基础,解释人员根据地质分层标定地震反射层位,利用反射界面的波组特征在目的层追踪同向轴.过去,人们通常采用抽稀测线的方式,用人工拾取层位,然后将时间域解释层位进行平面内插,此方法获得的时间域层位难免会有比较大的误差,而且工作效率较低(李勤英等,2001江文荣等,2002马仁安等,2003),局部范围解释员的主观性比较强.

空间域三维自动追踪解释技术是把常规属性(如振幅值大小、连续性和相关性等)作判断条件的一种自动追踪技术,利用此项技术可以在短时间内追踪反射层位、断层及各种特殊地质异常带,如河道、盐丘和火成岩等.图 3为层位自动追踪的结果,A图中黄色点点为典型剖面层位解释的种子点,B图层位黄色部分为A图中种子点追踪的局部层位,应用局部层位,定义地震属性和接触关系可以实现B图中整个层位的三维自动解释.

图 3 层位自动追踪示意图 Fig. 3 Automatic tracing of horizons
3.2 断裂系统及水道演化特征分析

断裂系统与水道的演化在地震资料中都会有一定的表征,断层位置和水道的边缘位置会出现倾角和方位角的变化,储层内部和围岩会有阻抗界面等等.为了识别断层和了解水道的演化特征,采用方差体和相干体体融合的方式来实现.复杂构造精细解释经常采用方差体技术,首先利用地震属性提取方差数据体,突出与断层相关的地震体信息,通过不同地震道之间的方差值突出差异.同时,可以计算沿地震联络测线和主测线方向计算规定时窗内波形的相似性,表征沉积地层和岩性的纵横向非均质性(江文荣等,2006刘丽峰等,2006张新红和尚照顺,2009迟红霞,2010).然后将地震相干属性归一化处理,归一化后的数据既可以识别常规构造解释解释出的断层,又能够解释出经典二维解释很难解释的断层,如断裂系统、环状断层等.

针对中央峡谷有利目标,首先计算三维相干体,然后通过相干体切片了解断裂系统的发育特征和水道的演化过程.图 4为相干体4300~4100 ms的三张切片,从切片中可以清楚的看到在水道以下较深的部分发育非常复杂的断裂系统,并没有一个区域性的大断层存在,若想通过常规的剖面断层解释方法很难解释出如此复杂的断裂系统.所以采用相干数据体切片显示断层的平面特征,以此来指导剖面的断层解释和组合是非常必要的.同时,相干切片从深到浅表现为断裂系统由北东向南西方向移动,越浅与水道的平面位置叠合性越好,也就是说若是峡谷深部地层存在较好的烃源岩,同时存在垂向运移通道,那么油气就会运移上来储存在中央水道有利目标中.

图 4 相干体切片与断裂系统显示图 Fig. 4 Slices of coherence cube and fault system display

对于中央峡谷水道而言,其形成演化应该是多期次的,并不会是一个水道从古至今是一个形态.为了了解水道及其水道内部有利目标体的形成和演化过程,也采用相干体切片结合典型地震剖面分析的方式来落实.图 5(a)、(b)两张图为典型的地震剖面与相干切片的交互显示图,从图中可以看出水道边界特征相干体切片刻画的比较清楚,与典型地震剖面的水道边界吻合,同时对于水道内部的异常及小的泥流冲沟也都刻画的非常清楚,基本能够体现和刻画整个水道发育的全过程.图 5(c)、(d)和(e)三张图就是从水道底部到水道顶部的三张相干体切片,可以看出在水道形成的早期仅仅是一条贯穿很长但是很小的一个泥质冲沟,到了中期水道规模扩大,泥质冲沟的范围也变小,分布比较局部,在水道两侧有较好的砂体沉积,再到后期由于水深变大,沉积物供给不足,整个水道内主要是泥质沉积,水道内泥质冲沟改道,同时发育的规模也变得更小.

图 5 相干体切片、地震剖面与水道发育示意图 Fig. 5 Schematic diagram of slices of coherence cube,seismic profiles and channel development

总之,从相干体切片结合典型的地震剖面分析可以较好的反应出断裂系统的发育规律,也能较好解释水道的发育历史、水道内部填充物的特性和水道内泥质冲沟的发育展布特征,为地质和沉积分析提供了夯实的资料基础.

3.3 Geobady子体雕刻

Geobady子体雕刻是以三维子体为基础的三维可视化方法,地震数据每个采样点被等效成一个三维子体.每个子体对应三维地震体的一个属性值,一个三原色的色彩值以及明暗度变量(张新红和尚照顺,2009刘路等,2012).明暗度可划分为N个垂向区带,类似直方图,峰值振幅和峰谷振幅都对应N/2个区带.在利用属性、三原色的色彩值和明暗度变量透明可视化,指示争强特殊的地质目标体的形态及特征.采用透明度显示直到某一特定区带内的特殊地质体特征得到最强显示.

以已钻井点落实的有利目标砂体为种子点,通过波形、频率、振幅、相位等地震属性结合三维子体的概念进行空间检测和追踪,在三维地震体中找到与已钻有利目标砂体类似的样点,然后形成Geobady子体,将Geobady子体进行提取转换就能生成Geobady数据体(李玲等,1996王成彬等,2000).通过Geobady数据体与水道切片叠合图 6a6b,可以判断其发育位置与水道之间的位置关系,通过本次研究发现Geobady数据体所在位置都处于水道两侧,中间泥沟发育的地方基本没有砂体发育,这一点与沉积和地质认识比较吻合,同时也验证的Geobady子体雕刻方法的准确性.同时,通过Geobady数据体与下覆断裂系统的切片叠合图 6c6d,可以判断有利目标与烃源岩的连通关系,从叠合图中可以清楚的看到,Geobady数据体指示的有利砂体下部断裂系统非常发育,一系列断裂系统应作为烃源岩与有利砂体的沟源通道,为后期有利目标砂体的含油气性预测也是一个很好的指示.

图 6 Geobady体与相干体切片的叠合显示图 Fig. 6 Congruent map of geobady and coherence cube slices
4 结论及认识

随着全三维解释技术的推广应用,基本实现了无需绘图便会得到更有效的地质认识,从而节省了地震解释的时间,提高了目标研究的效率.通过三维可视化技术的应用,能够解决生产中的许多疑难问题,圆满地完成许多重大科研任务.全三维解释技术在南海深水区的应用是一次全新的尝试,在水道有利目标研究中起到重要的作用,应用结果表明,全三维解释技术方法具有解释精度高、速度快、构造细节清楚和解释结果客观等特点.它不仅能充分利用三维地震数据体的信息,而且还能应用如相干数据体、属性数据体和Geobady子体等延伸信息,通过三维可视化技术将整个解释过程和结果直观的展现出来.通过全三维地震解释技术在南海西部深水区峡谷水道研究中的应用实践,有如下几点认识:

(1)全三维解释技术能够最大限度的使用地震资料,通过层位自动追踪能够较快速的完成层位解释,同时可以及时修改并构建地质模型,解释精度和效率大大提高;

(2)相干体切片快速浏览能够较好的分析断裂系统的发育特征,同时可以判断中央水道内部泥质水道的期次变化;

(3)Geobady体能够实现特殊地质体的精细雕刻,并且能够采样到地质模型中作为属性及物性建模的边界条件;

(4)通过Geobady体与相干体切片叠合,可以判断有利储集体展布位置及沟源条件.

全三维解释技术是断层解释和层位追踪的有效监控手段,使得断层解释和层位追踪较常规方法更加合理、可靠,从而很好地查清、落实研究区的构造特征和断裂特征; 在储层预测及评价中可以提供直观的地质依据,它将成为未来地震解释发展的必然趋势.

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