基于統(tǒng)計(jì)巖石物理學(xué)的流體成分反演應(yīng)用實(shí)例研究.pdf

天然氣地球物理勘探 收稿日期 修回日期 作者簡(jiǎn)介 軒義華 女 山東冠縣人 工程師 博士 主要從事油氣勘探及綜合研究工作 犈 犿 犪 犻 犾 基于統(tǒng)計(jì)巖石物理學(xué)的流體成分 反演應(yīng)用實(shí)例研究 軒義華 袁立忠 汪瑞良 秦成崗 劉 錚 吳湘杰 中海石油 中國(guó) 有限公司深圳分公司研究院 廣東 廣州 摘 要 珠江口盆地番禺流花天然氣區(qū)的 氣田位于陸架陸坡轉(zhuǎn)折帶上 特殊的沉積環(huán)境導(dǎo)致該 地區(qū)主要儲(chǔ)層 砂巖含油氣性結(jié)論復(fù)雜 常規(guī)的 技術(shù)在該地區(qū)的應(yīng)用存在陷阱 將統(tǒng) 計(jì)巖石物理學(xué)與 理論結(jié)合 得到流體成分反演理論 流體成分反演技術(shù)是 技術(shù)的延 伸 是一種定量的 技術(shù) 其最終結(jié)果是直觀的碳?xì)渲甘痉植紙D 采用流體成分反演技術(shù) 對(duì) 研究區(qū) 儲(chǔ)層進(jìn)行含油氣性預(yù)測(cè) 研究結(jié)果表明 流體成分反演技術(shù)能較有效 準(zhǔn)確地檢測(cè) 已上鉆目標(biāo)儲(chǔ)層及驗(yàn)證未上鉆目標(biāo)儲(chǔ)層的流體性質(zhì) 該理論的深入應(yīng)用將有助于指導(dǎo)番禺流花天 然氣區(qū)的進(jìn)一步勘探 關(guān)鍵詞 流體成分反演技術(shù) 統(tǒng)計(jì)巖石物理學(xué) 模擬 分類(lèi)理論 中圖分類(lèi)號(hào) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 文章編號(hào) 引言 眾所周知 地下不均勻性描述是儲(chǔ)層可靠描述 的關(guān)鍵因素 部分不均勻性造成了解釋的不確定性 地震儲(chǔ)層描述中的一些方法是基于多元技術(shù) 的純 粹統(tǒng)計(jì)方法 另一些方法是確定性的 基于彈性理 論及實(shí)驗(yàn)室觀測(cè)導(dǎo)出的物理模型 依據(jù)特定的研 究 每一組技術(shù)都有某種程度的成功 優(yōu)化策略是 把每種方法最好的部分結(jié)合起來(lái) 產(chǎn)生比單獨(dú)使用 純粹統(tǒng)計(jì)或純確定性技術(shù)都更好的結(jié)果 本文 應(yīng)用的統(tǒng) 計(jì)巖石物 理理論 的 創(chuàng) 新 之 處 是 結(jié) 合 了 模擬和 分類(lèi)理論 并將其應(yīng)用到 理論中得到流體成分反演理論 流體成分反 演理論研究的最終目的是獲得 氣田主要儲(chǔ)層含 油氣性的定量解釋 實(shí)例研究結(jié)果表明 該理論能 有效地規(guī)避 技術(shù)陷阱 達(dá)到定量預(yù)測(cè)儲(chǔ)層含 油氣性的目的 有助于提高該地區(qū)的勘探成功率 統(tǒng)計(jì)巖石物理學(xué) 犕 狅 狀 狋 犲犆 犪 狉 犾 狅隨機(jī)模擬 統(tǒng)計(jì)模擬已經(jīng)成為一個(gè)受歡迎的數(shù)值方法 用 這個(gè)方法可以處理許多概率問(wèn)題 許多統(tǒng)計(jì)模擬過(guò) 程中的一個(gè)步驟是提取樣點(diǎn)狓 犻 以便獲得一個(gè)期望 概率分布函數(shù)犉 狓 一旦提取了大量的樣點(diǎn) 期望 函數(shù) 就 可 以 從 這 些 樣 點(diǎn) 算 出 這 個(gè) 過(guò) 程 被 稱(chēng) 作 模擬 常規(guī) 技術(shù)通常是建立 個(gè)疊前合成記錄 而 隨機(jī)正演模擬 建立是許多個(gè)人工合成記錄 其基本模型是泥巖中 嵌入砂巖的三層模型 泥巖可用縱波速度犞 橫波 速度犞 和密度 表述 每一個(gè)參數(shù)有一個(gè)可能性分 布圖 砂巖可用包括鹽水模數(shù) 鹽水密度 氣模數(shù) 氣密度 油模數(shù) 油密度 基質(zhì)模數(shù) 基質(zhì)密度 干巖 模數(shù) 孔隙度 頁(yè)巖量 水飽和度以及厚度來(lái)描述 同泥巖參數(shù)一樣 砂巖每個(gè)參數(shù)都有可能性分布圖 模型建立完畢之后 便可得出相應(yīng)的合成地震記錄 犅 犻 狅 狋 犌 犪 狊 狊 犿 犪 狀 狀流體替換理論 依據(jù)從測(cè)井導(dǎo)出的概率分布 用 模擬建立訓(xùn)練數(shù)據(jù)集 由 方程解出 的流體替換理論可以用于擴(kuò)展訓(xùn)練數(shù)據(jù)集 以此解 釋井中未遇到的孔隙流體情況 具體是從鹽水砂巖 開(kāi)始 利用 方法進(jìn)行流體替換求得油 第 卷 第 期 年 月 天 然 氣 地 球 科 學(xué) 砂巖和氣砂巖模型的對(duì)應(yīng)響應(yīng) 對(duì)以上過(guò)程多次重 復(fù) 得到 種砂巖流體的每種可能性分布圖 圖 圖 種砂巖流體的可能性分布示意 犅 犪 狔 犲 狊分類(lèi)理論 分類(lèi)的目的是依據(jù)觀測(cè)到的輸入 如截距犘和 梯度犌 預(yù)測(cè)結(jié)果 例如油 氣或水 已經(jīng)有了作為 輸入的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集 使用訓(xùn)練數(shù)據(jù) 要設(shè)計(jì)一個(gè)分 類(lèi)準(zhǔn)則或預(yù)測(cè)模型 使用這個(gè)分類(lèi)準(zhǔn)則或預(yù)測(cè)模型 可以預(yù)測(cè)未知的新數(shù)據(jù)結(jié)果 分類(lèi)問(wèn)題的一個(gè)基本 方法由 決策理論提供 利用 理論 式 可計(jì)算任何新點(diǎn) 截距 梯度 屬性 鹽水 油 氣 類(lèi)型的可能性 犘 珟 犉狘犐 犌 犘 犐 犌狘珟犉 犘 珟 犉 犽 犘 犐 犌狘犉犽 犘 犉犽 式 中 犘 犉犽 為主可能性 犉犽為鹽水 油或氣 犘 犐 犌狘犉犽 為從隨機(jī)模擬輸出重估算合適的分布 如高斯分布 在儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)中 若儲(chǔ)集層中只含有油 氣 水 中的某一相 隨機(jī)模擬分布如圖 所示 當(dāng)儲(chǔ)集層中 含有油 氣 水中的二相或三相時(shí) 分布圖重疊 預(yù)測(cè) 的可能性值降低 圖 但是預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性仍然比 較高 圖 含油 氣或水單相時(shí)的可能性分布特征 圖 油 氣或水共存時(shí)多相可能性分布 儲(chǔ)層含油氣性 研究區(qū)概況 研究區(qū) 氣田位于珠江口盆地中南部番禺低 隆起 白云凹陷北坡 主要目的層段 砂巖 位于 最大海泛面之下 層序界面之 上 形成大型的構(gòu)造 巖性復(fù)合圈閉 且在地震剖面 上有很好的亮點(diǎn)顯示 受斷層的分割 從北向南依 次為北塊 中塊和南塊 圖 其中 南塊面積最 大 以構(gòu)造圈閉為主 砂體之上覆蓋著一套 厚度約為 的高速高阻泥巖 砂巖相對(duì)于泥巖呈 現(xiàn)低速度 低密度 低阻抗 低伽馬的特征 氣田 已鉆探 口井 未上鉆 口井 其中已鉆探的 井 井 井 井鉆遇含氣儲(chǔ)層 井鉆遇含水儲(chǔ)層 井為未上鉆的驗(yàn)證井 通過(guò)對(duì)已鉆井做正演研究 研 究發(fā)現(xiàn)在利用 理論預(yù)測(cè)該地區(qū)儲(chǔ)層含油氣性 時(shí)存在很大的不確定性 目標(biāo)區(qū)內(nèi)含氣儲(chǔ)層 類(lèi) 型多樣 且含水儲(chǔ)層也表現(xiàn)出典型的 異常特征 在儲(chǔ)層巖性復(fù)雜 泊松比關(guān)系異常的 地區(qū) 理論較難有效預(yù)測(cè)儲(chǔ)層的含油氣性 圖 犘 犢氣田平面特征 正演模擬 技術(shù)是根據(jù)振幅隨炮檢距的變化規(guī)律所 反映出的地下巖性及其孔隙流體的性質(zhì)來(lái)直接預(yù)測(cè) 油氣和估計(jì)巖性參數(shù)的一項(xiàng)技術(shù) 其理論基礎(chǔ)是描 天 然 氣 地 球 科 學(xué) 圖 各井犃 犞 犗響應(yīng)曲線(xiàn) 述反射系數(shù)隨入射角及地層巖性參數(shù)變化關(guān)系的 方程 該方程全面考慮了平面縱波和橫 波入射在水平界面兩側(cè)產(chǎn)生的縱橫波反射與透射能 量之間的關(guān)系 當(dāng)?shù)卣鹂v波 波 非垂直入射到 種介質(zhì)分界面時(shí) 將產(chǎn)生 種波 即反射縱波 反射 橫波 透射縱波和透射橫波 其角度和速度遵守斯奈 爾定律 通過(guò)計(jì)算得到每口已鉆井的 響應(yīng)曲 線(xiàn) 圖 從圖 看出 目標(biāo)區(qū)南塊的 井 井 井含 氣儲(chǔ)層表現(xiàn)為振幅隨偏移距增大而減小 北塊的 井含氣儲(chǔ)層表現(xiàn)與南塊不同 為振幅隨偏移距增大 而增大 特別是南塊的含水儲(chǔ)層 井 表現(xiàn)為振幅 隨偏移距增大而增大的典型含氣特征 可見(jiàn)該地區(qū) 儲(chǔ)層 響應(yīng)特征復(fù)雜多樣 流體成分反演技術(shù)應(yīng)用 道集數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 我們提取過(guò) 井的實(shí)際井旁原始道集的振幅 響應(yīng)曲線(xiàn) 圖 可以看出實(shí)際原始道集的 響 應(yīng)曲線(xiàn)與 正演模型響應(yīng)特征不同 圖 圖 圖 所示的 響應(yīng)特征為振幅隨偏移距增 大而減小 圖 所示的 響應(yīng)特征為振幅隨偏 移距增大而增大 我們落實(shí)了這口井的測(cè)井曲線(xiàn)是 正確的 因此在正式進(jìn)行流體成分反演之前 有必要 通過(guò)改變道集的橫向振幅能量實(shí)現(xiàn)井正演和地震響 應(yīng)特征一致 以滿(mǎn)足研究要求的可行性 由于地震波傳播的吸收與衰減和頻率相關(guān) 高 頻衰減快 低頻衰減慢 而含流體特別是含氣儲(chǔ)層的 吸收與衰減明顯增強(qiáng) 因此含氣與不含氣儲(chǔ)層吸收 與衰減在不同頻率范圍內(nèi)存在明顯差異 利用這種 不同頻率范圍的吸收與衰減引起的地震振幅差異 開(kāi)展不同頻帶的 分析與反演研究 將有利于 氣藏識(shí)別和流體檢測(cè) 具體采用了通過(guò)濾波技術(shù)實(shí) 現(xiàn)改變道集的橫向振幅能量 通過(guò)實(shí)驗(yàn) 頻段為 的濾波后道集滿(mǎn)足 響應(yīng)特征與井上 響應(yīng)特征一致的要求 圖 圖 反演實(shí)例 首先 我們利用常規(guī) 技術(shù)在該地區(qū)進(jìn)行 含油氣性預(yù)測(cè) 得到 屬性平面圖 圖 從圖 可以看出有利的勘探目標(biāo)主要集中在 向 并且 井井點(diǎn)所在位置沒(méi)有含氣性顯示 井的實(shí)鉆結(jié) 果為主要目的層鉆遇 層厚度為 的氣層 表明常規(guī) 技術(shù)在該地區(qū)的應(yīng)用存在陷阱 利用基于統(tǒng)計(jì)巖石物理學(xué)的流體成分反演技術(shù) 軒義華等 基于統(tǒng)計(jì)巖石物理學(xué)的流體成分反演應(yīng)用實(shí)例研究 圖 犃井井旁地震道梯度交會(huì)分析 圖 犃井井旁地震道梯度交會(huì)分析 頻段濾波后 圖 沿氣層頂?shù)玫降臓?犞 犗屬性平面圖 碳?xì)渲甘疽蜃?天 然 氣 地 球 科 學(xué) 在該地區(qū)展開(kāi)應(yīng)用試驗(yàn) 得到最終的碳?xì)渲甘緢D 圖 對(duì)比常規(guī) 技術(shù)結(jié)果 流體成分反演技術(shù) 更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)了有利的勘探區(qū)帶是在 方向 且與實(shí)鉆井儲(chǔ)層含油氣結(jié)果吻合 對(duì)比目標(biāo)區(qū)構(gòu)造 圖 含氣范圍 氣水界面與地質(zhì)認(rèn)識(shí)較吻合 且含氣 性與已鉆井實(shí)鉆結(jié)果均吻合 作為驗(yàn)證井的 井 鉆井證實(shí)鉆探到氣層 驗(yàn)證結(jié)果證明流體成分反演 理論有效且準(zhǔn)確 結(jié)論 在勘探程度日益精細(xì)的今天 如何有效地預(yù)測(cè) 儲(chǔ)層的含油氣性 提高勘探成功率是各油田生產(chǎn)工 作的重點(diǎn) 在儲(chǔ)集層巖石物理特征復(fù)雜的 氣 田 常規(guī)的預(yù)測(cè)技術(shù) 如 技術(shù) 不但很難預(yù)測(cè) 該地區(qū)主要目的層的含油氣性 并且在預(yù)測(cè)有利的 勘探區(qū)帶方面存在很大的不準(zhǔn)確性 經(jīng)實(shí)踐應(yīng)用基 于統(tǒng)計(jì)巖石物理學(xué)的流體成分反演技術(shù)能較有效 較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè) 氣田儲(chǔ)層含油氣性 該技術(shù)定量 化地實(shí)現(xiàn)了對(duì)儲(chǔ)層含油氣性的預(yù)測(cè) 它在 氣田 的成功應(yīng)用預(yù)示著它將是儲(chǔ)層預(yù)測(cè)和烴類(lèi)檢測(cè)工作 的新途徑和未來(lái)的技術(shù)發(fā)展方向 參考文獻(xiàn) 犲 狋 犪 犾 牟智全 周立宏 易繼貴 等 地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)在張東地區(qū)的應(yīng)用 天然氣地球科學(xué) 犲 狋 犪 犾 犲 狋 犪 犾 犲 狋 犪 犾 犲 狋 犪 犾 李在光 楊占龍 劉俊田 等 多屬性綜合方法預(yù)測(cè)含油氣性及其效果 天然氣地球 科學(xué) 犲 狋 犪 犾 樂(lè)友喜 楊麗 儲(chǔ)層地震預(yù)測(cè)基礎(chǔ)理論方法研 究 天然氣地球科學(xué) 犚 犲 犪 犾 犻 狕 犪 狋 犻 狅 狀犪 狀 犱犃 狆 狆 犾 犻 犮 犪 狋 犻 狅 狀狅 犳犃 犞 犗犉 犾 狌 犻 犱犐 狀 狏 犲 狉 狊 犻 狅 狀犅 犪 狊 犲 犱狅 狀犛 狋 犪 狋 犻 狊 狋 犻 犮 犪 犾犘 犲 狋 狉 狅 狆 犺 狔 狊 犻 犮 狊 犚 犲 狊 犲