地震预测技术在JZ31-6气田发现中的作用

刘桠颖张树林

1.中国石油大学(北京)资源与信息学院 2.中国海洋石油总公司

地震预测技术在JZ31-6气田发现中的作用

刘桠颖1张树林2

1.中国石油大学(北京)资源与信息学院 2.中国海洋石油总公司

刘桠颖等.地震预测技术在JZ31-6气田发现中的作用.天然气工业,2010,30(4):42-45.

JZ31-6气田是近年在渤海辽东湾海域发现的一个岩性气田,标志着渤海海域隐蔽油气田勘探取得了可喜的突破,其中,针对薄而复杂多变的陆相储层高精度地震预测技术在该气田钻前发现中起到了关键性的作用。在对该目标地质情况及常规地震资料分析的基础上,引进和研究开发了一系列新技术,包括 Hilbert-Huang变换、混合相位反褶积、基于广义S变换的高精度频谱成像与高精度岩性—物性反演技术等,摸索出了一套适合研究区地质特点的陆相储层高精度地震预测技术流程。利用上述技术和流程不但提高了地震资料保幅处理水平,而且成功、有效地预测了其储层和含气性,储层预测精度可提高到5m(厚度),预测精度较以往有明显提高,预测结果也得到了实钻的证实。

JZ31-6气田 储集层 烃类检测 地震勘探 技术 预测

1 JZ31-6气田概况

J Z31-6构造位于辽东湾海域辽西低凸起向辽中凹陷中洼的倾没区,距离J Z31-1含气构造2km,距离J Z25-1S油气田16km,气田平均水深28m。

J Z31-6岩性圈闭位于辽中凹陷中部成熟烃源岩之上,主要目的层为古近系渐新统东二下段,包括南部和北部两套浊积扇砂体。此外,东三段顶部也发育了一套浊积扇砂体。J Z31-6构造北部半深湖相浊积砂体发育在东二下段中部,剖面上呈透镜状,平面上呈长条状。物源来自东南部,砂体主要沿东部断裂坡折带沉积,南北两翼砂体尖灭,靠泥岩封堵。在笔者预测的基础上,针对东二下段北部浊积体钻探了JZ31-6-1井,获得了高产工业油流。该井共解释了3层气层,厚达18m,单层最厚达12m。二开井后,在1822.5～1837m层段利用不同大小的油嘴进行了DST测试,效果很好。东二下段北部岩性圈闭探明和控制地质储量分别为27.65×108m3和24.45×108m3。钻探结果揭示了该地区乃至渤海海域隐蔽型圈闭良好的勘探前景。

2 储层特点与预测难点

辽东湾海域陆相储层或油气层有以下特点[1]:①新近系为河流相沉积,古近系主要为湖相沉积,储层纵横向变化非常快,非均质性很强,连通性差;②储层或油层厚度薄,储层厚度一般小于10m;③断层非常发育;④储层和油层速度变化比较大。这些特点给J Z31-6储层高精度钻前预测带来极大的困难。

另一方面,常规处理的地震资料的子波主频一般低于20Hz,频带窄,振幅保真度、分辨率和信噪比均不高,很难反映出地层与储层的变化情况,严重影响储层细部特征、岩性及物性预测精度。

为了在钻前更好地预测研究区储层及其含气性,笔者开展了以下主要研究工作:①研究开发新的地震数据处理方法和流程,使重处理地震数据尽量满足储层预测的要求;②研究开发新的高精度储层地震预测技术,提高陆相薄而复杂储层预测精度和效果;③经过反复试验,研发了适合J Z31-6及周边待钻目标的高精度储层及含油气性预测流程。

3 研究思路及技术流程

3.1 研究思路

高精度储层预测是一项系统工程,涉及地震采集、处理和储层预测三个重要环节[2-3]。早期的地震数据采集往往是针对构造落实而展开的。由于采集费用昂贵,很难为了储层预测而重新采集,只能寄希望于重处理。笔者在分析了研究区常规地震采集数据的基础上,研发了新的“三高”地震数据处理方法和流程,使重处理地震数据满足钻前储层高精度预测的要求。在此基础上,研发了新的储层预测技术以提高钻前储层预测精度和效果。

具体研究思路为:①广泛调研国内外陆相储层预测技术研究现状,借鉴经验;②提高地震资料对砂体的表现能力,通过地震资料的保幅处理,使地震资料能够准确、合理地反映地质体的地球物理响应特征;③利用多种技术手段提取各种地震信息,在地质认识和沉积研究的基础上,研究砂体的展布特征和几何形态;④在古沉积环境和水动力条件研究成果的指导下,利用岩性物性联合反演等多种技术手段,预测钻探目标的岩性和物性,研究砂体的接触关系及其他特征。

3.2 预测流程

针对J Z31-6的地质及沉积特点,在做好地震资料保幅处理、砂体发育特征识别、岩性预测等核心技术研发的基础上,形成了钻前储层高精度地震预测的技术流程(图1),其特点如下:①把岩石物理分析放在首位;②高度重视地震保幅处理;③真正做到地震处理和解释真正一体化;④引进或研发了一系列新的技术和方法。这些新技术包括:基于常规采集地震数据的地震资料高分辨率、高信噪比、高保真度重处理技术(如混合相位反褶积方法);基于广义S变换的高精度频谱成像技术;高精度广义岩性—物性反演技术。

4 关键技术及应用效果

4.1 地震资料“三高”目标处理新技术

应用效果良好的地震数据“三高”处理技术包括Hilbert-Huang变换(简称 HHT变换)、混合相位反褶积、叠后频率与振幅恢复、小波与KL变换去噪。限于篇幅,只对HHT变换技术应用效果作介绍。

4.1.1 HHT变换技术效果

4.1.1.1 HHT变换的提出

常规 Hilbert变换方法有着只能应用于窄带信号、只能处理单一频率信号两大局限性。而地震信号是多频率成分的非窄带信号。为此,N.E.Huang于1996年提出了把信号分解成基本模态函数的算法——基于经验的模态分解(简称为 EMD)算法。1998年,N.E.Huang提出了更为完整的 Hilbert-Huang变换法。

HHT变换有以下3个优点:①该变换有明确的物理意义;②精度高;③适合处理非平稳、非线性时间序列的谱分析方法,具有自适应性。

4.1.1.2 HHT效果分析

从对辽东湾海域某测线部分地震数据利用HHT重处理后结果与常规处理结果对比来看(图2),HHT重处理地震资料的纵横向分辨率均得到明显提高,振幅特征更加清晰,频带宽度有了较大的拓宽。常规处理剖面的主频约19Hz,重处理后,主频达到了48Hz,提高了1.5倍。

图1 JZ31-6及周边海域河湖相储层高精度地震预测流程图

图2 实验线处理结果比较图

4.1.2 地震资料“三高”处理效果

在常规相对保幅处理流程中,球面扩散振幅恢复模块只能进行振幅恢复而不能进行频率恢复。因此,用HHT叠前分频频率和振幅恢复模块取代球面扩散振幅恢复模块,从而达到叠前同时进行振幅和频率恢复的目的,提高叠前数据的分辨率。联合应用混合相位反褶积与预测反褶积,进一步提高分辨率、压制鸣震和多次波。叠加后,进一步应用 HHT叠后分频频率恢复技术或小波提高分辨率技术以及小波去噪技术。

从J Z31-6原始炮集剖面来看,高频信息被压制了。经过HHT分频频率、振幅恢复处理后,道集高频能量被恢复,分辨率有了很大提高。用这个数据继续进行混合相位反褶积处理,分辨率进一步提高。

辽东湾海域常规地震资料的主频比较低,只能分辨30m的砂层。通过上述“三高”处理后,分辨率有明显提高,可分辨12～20m的砂层。

4.2 基于广义S变换的频谱成像技术及应用效果

辽东湾海域储层普遍小于10m。因此,上述“三高”处理后的地震资料仍然不能完全满足薄而复杂储层预测的要求,必须引进新的高精度储层预测技术以进一步提高储层预测精度。

4.2.1 广义S变换频谱分解技术

信号的S变换的分辨率与频率(即尺度)有关,物理意义明确,且基本小波不必满足容许性条件[4-6]。但S变换中基本小波是固定的。众所周知,信号的时间—频率域分布特征既与信号本身有关,也与所选用的基本小波有关。为此,高静怀(2004)等提出了广义S变换的思路。

广义S变换依据地震信号的特征用振幅、能量衰减率、能量延迟时间及视频率四类参数构造基本小波,是一种高分辨率的尺度变换。广义S变换频谱分解方法不受时窗长度的限制,大大提高了抗噪性、稳定性和分辨率,具有很强的适应性。

4.2.2 应用效果分析

利用基于广义S变换的频谱成像储层预测技术对J Z31-6构造东二下段北部浊积体开展了研究。利用频率扫描结果分析东二下段北部浊积体整体和局部单频能量强弱的变化,进而了解砂体整体和局部特征如厚度、砂体尖灭边界等。图3为东二下段北部浊积体从15Hz到75Hz对应单频平均能量的平面图,颜色越红表示能量越强。从15Hz到35Hz的分频平面图反映出了该浊积体厚层和整体特征;从35Hz到75Hz的分频平面图,逐步反映出了砂体薄层和局部特征。35Hz的分频平面图比较模糊的地反映出了浊积体由3个局部砂体组成。在更高频率的分频平面图上,更清楚地反映出北部浊积体是由3个局部砂体组成的。这一预测结果已被后来钻井所证实。

4.3 岩性物性反演技术及应用效果

为了克服常规反演方法局限性,引进开发了广义波阻抗与岩性及物性反演、高分辨率非线性地震波阻抗及储层物性联合反演、基于宽带约束的模拟退火反演方法。

通过对J Z31-6周边钻测井数据分析表明,该地区纵波阻抗与孔隙度具有很好的线性关系,孔隙度随纵波阻抗增大而减小。纵波阻抗与密度能够比较好地区分岩性和物性。

图3 15～75Hz对应单频平均能量平面图

笔者利用广义波阻抗反演流程计算得到了过J Z31-6构造部分测线波阻抗、孔隙度和岩性剖面。J Z31-6-1井钻后结果表明反演结果是正确的。

4.4 高精度储层预测效果综合分析

J Z31-6构造的地震数据通过“三高”处理后,分辨率有明显提高,可分辨厚度为12～20m的砂层。基于广义S变换的频谱成像技术进一步提高了河湖相储层预测的精度,可预测厚8m左右的储层。基于“三高”处理后的地震资料,应用J Z31-6及周边海域河湖相储层高精度地震预测流程可预测厚5m左右的储层。在综合分析各种技术方法预测结果的基础上,针对J Z31-6构造东二下段北部浊积体,部署了1口探井。后期钻探结果十分理想,地震预测结果得到了钻探证实。

5 结论

1)河湖相薄而多变的复杂储层预测是一个系统工程。笔者综合应用了多学科、多方法、多途径预测了辽东湾及J Z31-6构造储层。

2)新的数理方法及信号处理方法被尝试性地应用到辽东湾海域及J Z31-6构造天然气勘探中。引进并开发的“三高”地震数据处理技术应用效果良好。

3)总结出了一套可行的、有效的地震数据“三高”重处理流程。该流程能较大幅度地提高了地震分辨率、信噪比和保真度,使地震预测储层的精度和准确度更高。

4)基于“三高”地震数据的广义S变换频谱成像技术可解决厚8m左右的储层预测问题。

5)引进或研发了多种新的地震反演技术,较好地解决了储层岩性与物性预测难题。

6)建立起了J Z31-6及周边海域陆相储层高精度地震预测技术体系和流程。基于“三高”处理地震资料,该技术流程可预测5m左右(厚度)的储层。该技术体系和流程已在全渤海海域推广应用。

[1]张树林,周心怀,邓君.三维地震资料在油田早期评价中的应用[J].中国海上油气:地质,2003,15(2):46-51.

[2]张树林.三维地震储层横向预测方法及效果[J].石油地球物理勘探,1994,29(增刊).

[3]黎从军,黄跃,谢用良.四川盆地马井气田低致密储层预测技术研究[J].石油物探,2002,41(4):443-447.

[4]叶泰然,刘兴艳,苏锦义.地震分频解释技术在川西陆相砂岩储层预测中的应用[J].天然气工业,2007,27(增刊A):454-456.

[5]王西文,刘全新,周嘉玺,等.精细储层预测技术在板南5～3井区的应用[J].石油物探,2003,42(3):389-394.

[6]王栋,贺振华,黄德济.时频谱分析在油气储层预测中的应用[J].天然气工业,2009,29(4):36-38.

DOI:10.3787/j.issn.100020976.2010.04.009

Liu Yaying,born in1978,is studying for a Ph.D degree with research interest in petroleum geology.

Add:Mail Box234,China University of Petroleum,No.18,Fuxue Rd.,Changping District,Beijing102249,P.R.China

Tel:+86210289732003 E2mail:zhenhunnv38@sina.com

The role of seismic reservoir prediction technique in discovery of the JZ3126G as Field

Liu Yaying1,Zhang Shulin2
(1.College ofN atural Resources & Inf ormation Technology,China University of Petroleum,Beijing102249,China;2.China N ational Of f shore Oil Corporation,Beijing100010,China)

The JZ3126Gas Field is a lithologic gas reservoir discovered in offshore Liaodong Bay of Bohai Sea.It marks the break2through of subtle reservoir exploration in offshore Bohai.High2precision seismic prediction technique aiming at thin and highly2varia2ble continental reservoirs plays a key role in the pre2drill discovery of the JZ3126Gas Field.Based on a thorough analysis of the geo2logic conditions and conventional seismic data,a series of new techniques are introduced or developed,including Hilbert2Huang con2version,mixed2phase deconvolution,the generalized S transform2based high2precision frequency spectrum imaging,and high2accura2cy lithological2physical inversion.A work flow is established for high2precision seismic prediction of continental reservoirs in the study area.These techniques and this work flow not only improve the amplitude2preserving processing of seismic data,but also suc2cessfully and effectively predict the reservoirs and their gas potentials.The accuracy of reservoir prediction is significantly improved to5m in thickness.The prediction results have been verified by drilling.

JZ3126Gas Field,reservoir,hydrocarbon detection,seismic exploration,technique,prediction

book=42,ebook=320

10.3787/j.issn.1000-0976.2010.04.009

2009-11-25 编辑 韩晓渝)

刘桠颖,1978年生,博士研究生;主要从事油气田地质研究工作。地址:(102249)北京市昌平区府学路18号中国石油大学234号信箱。电话:(010)89732003。E-mail:zhenhunnv38@sina.com

NATUR.GAS IND.VOLUME30,ISSUE4,pp.42245,4/25/2010.(ISSN100020976;In Chinese)