莺歌海盆地中深层超压带气水界面平点特征分析*

潘光超 裴健翔 周家雄 王立锋 于俊峰

(中海石油(中国)有限公司湛江分公司)

莺歌海盆地中深层超压带气水界面平点特征分析*

潘光超 裴健翔 周家雄 王立锋 于俊峰

(中海石油(中国)有限公司湛江分公司)

以亮点识别、AVO分析为核心的烃类识别技术在莺歌海盆地浅层常压带的天然气勘探中发挥了重要作用,但在中深层超压带低含气饱和度的含水层容易产生“假亮点”,直接利用这一油气识别技术已经难以预测该区的复杂地质情况。对莺歌海盆地浅层常压带及中深层超压带气水界面岩石物理特征进行了对比分析,证实了中深层超压带气水界面在地震响应上可以形成平点反射;利用地震正演模拟方法对该盆地浅层常压带及中深层超压带气水界面地震响应特征进行了分析,指出了浅层常压带及中深层超压带气水界面平点特征的差异,有效指导了东方13区中深层大型超压气田的勘探和整体评价。

中深层超压带;岩石物理分析;地震正演;气水界面;平点特征;莺歌海盆地

1 问题的提出

莺歌海盆地是世界上罕见的高温超压盆地[1]。20世纪90年代,以亮点识别、AVO分析为核心的烃类直接识别技术的成功应用使得在该盆地浅层(莺歌海组—乐东组)发现了一批常温常压底辟背斜气田[2]。90年代后期在该盆地东方1-1构造先后钻探的3口探井均未获得实质性突破。2010年在东方1-1构造西侧越南物源控制的大型海底扇体首钻DF13-A14井并取得巨大成功,揭开了中深层高温高压领域勘探的序幕[3-4]。随后的钻探揭示,中深层超压带地震亮点及AVO异常虽然可以反映含气性,但无法解决储层含气饱和度的预测难题,而且气层、气水同层及含气水层均在地震上呈现出相似的亮点反射特征及AVO异常。DF13-A14井储层不同含气饱和度流体替换试验表明,含气饱和度为5%时即可产生与高含气饱和度(40%～100%)相同的强振幅及AVO异常(图1),形成“假亮点”(图2)。因此,直接利用以亮点识别、AVO分析为核心的烃类直接识别技术已经难以解决该区的复杂地质情况[5-7],寻找一种能够区分商业气藏与低含气饱和度的含气水层的地球物理方法来指导中深层的天然气勘探,已成为摆在地球物理技术人员面前的重要课题。

图1 DF13-A14井储层不同含气饱和度流体替换及AVO正演

图2 DF13-A14井储层不同含气饱和度流体替换及自激自收正演

区域地质研究认为:DF13-A14井在中深层黄流组一段揭示的储层具有规模大、储层厚、物性好等特点,主要目的层砂岩在测井曲线上以箱状为主,局部砂泥岩互层,地质模型相对简单,气水界面具备在地震响应上形成平点的条件。笔者借鉴浅层气藏地震勘探的成功经验——平点勘探[8-9],基于区域地质认识与钻探资料,通过岩石物理分析、模型技术等手段对莺歌海盆地中深层黄流组一段大型海底扇气藏在地震剖面上的平点特征进行分析,指出浅层常压带与中深层超压带气水界面平点特征差异,有效指导了该地区中深层东方13区大型高温超压气田的勘探和整体评价。

2 中深层超压带与浅层常压带气水界面平点特征差异

2.1 岩石物理特征对比

对于浅层常压带,选取DF1S井及LD5S井为例进行分析。岩石物理分析发现(图3):浅层常压带气层之下直接过渡到水层,气层波阻抗明显低于水层波阻抗,气层与水层之间存在明显的波阻抗界面,由此判断平点出现在气层与水层之间。

图3 浅层常压带2口井岩石物理分析

图4 深层超压带2口井岩石物理分析

对于中深层超压带,选取DF13-B3井及DF13-B1井为例进行分析。岩石物理分析发现(图4):中深层超压带气层与水层之间存在较长的气水同层、含气水层这样一个过渡带,过渡带厚度在15～60m不等,不同气藏的过渡带厚度可能与储层本身物性及压力有关;气层与过渡带之间没有明显的波阻抗界面,波阻抗界面出现在水层和过渡带之间,由此判定平点应该出现在水层和过渡带之间,这与浅层常压带平点出现在气层与水层之间是不同的。

2.2 正演模拟地震响应特征对比

通过已钻井合成地震记录标定结果来看,在该区采用与主频相匹配的30Hz雷克子波进行标定,合成地震记录和实际地震数据无论在地震相位还是反射强度上均能达到很好的匹配,因此,最终选取30Hz雷克子波作为正演子波,模型中岩石物理参数均参考附近已钻井测井资料。

如图5、6所示,在莺歌海盆地浅层,因地层岩石物理性质横向变化小,平点在地震剖面上表现为呈水平的反射波同相轴,平行于构造等值线。以DF1S井及LD5S井的实钻岩石物理参数及实际地震资料提取的地震子波为基础,通过正演模拟结合实际过井地震剖面地震反射特征证实:当储层较薄时,气水界面在地震剖面上的响应仅仅表现为振幅变弱(图5);当储层较厚时,气水界面在地震剖面上的响应表现为在倾斜反射同相轴中出现能量较强的水平反射同相轴且分布范围不大的特征,其中气水界面之上振幅较强,气水界面之下振幅较弱(图6)。

在莺歌海盆地中深层,气水界面均出现在储层的底部,由于纯水层较薄,因此气水界面的响应表现为地质反射界面和纯水界面的复合波,导致地震反射气水界面难以分辨(图7),但在井附近发现了类似平点但并不平坦的反射波同相轴。为此,通过地震正演的方法判断该地震反射是否为平点。

对DF13-B1井钻遇的气水界面设计了无气水界面和有气水界面2个模型(图8、9)。无气水界面模型正演模拟结果为砂体内出现弱波峰反射(图8),而有气水界面模型正演模拟结果为砂体内出现较强波峰反射,且气水界面之上为一强波峰反射,气水界面之下为一弱波峰反射(图9),与实际过井地震剖面非常相似,因此认为该井附近波谷内出现的较强波峰反射为该井气水界面的平点特征。进一步分析认为:无气水界面模型正演模拟结果在波谷内出现的弱波峰反射是巨厚水道砂体子波旁瓣的地震响应,并非岩性或气水等真实地球物理界面[10],而有气水界面模型正演模拟结果在波谷内出现的较强波峰反射为巨厚水道砂体子波旁瓣地震响应与气水界面地震响应的叠加。因此,在实际工作中要通过地震正演等手段正确判断真假平点,尤其是对类似水道砂等较厚砂体,其地震响应会出现由于子波旁瓣效应而产生的弱波峰反射,该弱波峰反射平行于水道砂体顶面,当水道储层顶面较平坦时很可能被误认为平点。

图5 过DF1S井地震剖面、正演模型及正演模拟结果

图6 过LD5S井地震剖面、正演模型及正演模拟结果

图7 过DF13-B3、DF13-B1井地震剖面

图8 DF13-B1井正演模型及正演模拟结果(无气水界面)

图9 DF13-B1井正演模型及正演模拟结果(有气水界面)

对DF13-B3井钻遇的气水界面设计了3个正演模型(图10～12),分别为无气水界面、含泥岩夹层、有气水界面。无气水界面模型正演模拟结果在疑似平点出现的位置为一极微弱的波峰反射(图10);含夹层模型正演模拟结果在疑似平点出现的位置为一弱波峰反射(图11);而有气水界面模型地震正演模拟结果在疑似平点出现的位置为一弱波峰反射,气水界面之上为一强波峰反射,气水界面之下为一弱波峰反射(图12),与实际地震剖面非常相符,分析认为该井附近波谷内出现的弱波峰反射为该井气水界面的平点特征。

图10 DF13-B3井正演模型及正演模拟结果(无气水界面)

图11 DF13-B3井正演模型及正演模拟结果(含泥岩夹层)

图12 DF13-B3井正演模型正演模拟结果(有气水界面)

3 中深层超压带气水界面其他平点特征

高温高压领域平点地震响应除了具备以上特征外,从过东方13-B区及东方13-A区平点发育位置的典型地震剖面来看,还有2个重要现象(图13):一是平点不平,是一个倾斜的界面,局部有起伏;二是同一砂体存在多个平点。

对于第一个问题,分析认为由于地层埋藏较深,地层速度的各向异性是造成平点倾斜的主要原因。东方13-B区已钻井时深关系曲线(图14)证实,沿平点倾斜方向,速度呈明显变大趋势。显然,平点的倾斜是由速度的横向变化所致,而平点局部有起伏可能是砂岩内部泥岩夹层反射和平点反射相互干涉所致。对于第二个问题,在东方13-A区气层底面时间构造图平点发育的位置发现分别存在2个自圈的构造低洼(图15),分析认为是在成藏过程中局部排水不畅,导致局部富水所致。

图13 东方13区典型地震剖面平点位置

图14 东方13-B区中深层钻井时深关系

图15 东方13-A区气层底面时间构造图

4 中深层超压带平点特征识别效果

通过大量的钻井及研究证实,以上关于莺歌海盆地中深层超压带气水界面平点特征具有普遍规律,基于新认识的平点识别技术成功地指导了该区中深层超压带的烃类检测工作及井位部署工作, 2013年设计钻探的多口探井和评价井均取得了成功。以DF13-B5井为例,类比分析结合正演分析在钻前预测该井与DF13-B1井钻遇平点类似(图16),认为该井钻遇砂体内部出现的波峰在高部位反射变强是由于巨厚水道砂体子波旁瓣的地震响应与气水界面地震响应叠加的结果,而在低部位该波峰变弱是因为仅仅存在巨厚水道砂体子波旁瓣的地震响应而无气水界面地震响应的结果,预测设计井钻遇一气组气水界面,最终得到钻探结果证实。

图16 过DF13-B5井地震剖面平点特征分析

5 结束语

莺歌海盆地中深层超压带气水界面平点特征新认识有效指导了该盆地东方13区中深层大型超压气田的勘探及整体评价,对于指导井位部署、扩大气田探明储量均有重要意义。这些理论认识已经过实际钻探验证,对于莺歌海盆地其他地区及邻近莺歌海盆地的琼东南盆地中深层高温超压带的勘探具有一定的参考价值。

[1]谢玉洪,张迎朝,李绪深,等.莺歌海盆地高温超压气藏控藏要素与成藏模式[J].石油学报,2012,33(4):604-609.

[2]何家雄,陈伟煌,李明兴,等.莺-琼盆地天然气成因类型及气源剖析[J].中国海上油气(地质),2000,14(6):398-405.

[3]谢玉洪,范彩伟.莺歌海盆地东方区黄流组储层成因新认识[J].中国海上油气,2010,22(6):355-359.

[4]王振峰,裴健翔.莺歌海盆地中深层黄流组高压气藏形成新模式——DF14井钻获强超压优质高产天然气层的意义[J].中国海上油气,2011,23(4):213-217.

[5]崔炯成.高压地层条件下AVO异常陷阱研究[J].中国海上油气,2012,24(3):21-24.

[6]张卫卫,颜承志,庞雄,等.珠江口盆地白云深水区储层AVO异常特征分析[J].中国海上油气,2012,24(3):25-29.

[7]裴健翔,于俊峰,王立锋,等.莺歌海盆地中深层天然气勘探的关键问题及对策[J].石油学报,2011,32(4):573-579.

[8]汪云家,王兴谋,韩文功,等.济阳坳陷中层气藏的地震识别技术[J].石油物探,1997,36(4):16-27.

[9]王兴谋.济阳拗陷浅、中层天然气藏地震预测技术[J].石油地球物理勘探,2005,40(3):322-327.

[10]潘光超,韩光明,宋瑞有,等.莺歌海盆地水道地震相新模式及其含气性预测[J].石油地球物理勘探,2012,47(6):984-989.

An analysis of flatspot features on a gas-water interface in themiddle-deep overpressure zone, Yinggehai basin

Pan Guangchao Pei Jianxiang Zhou Jiaxiong Wang Lifeng Yu Junfeng
(Zhanjiang Branch of CNOOC Ltd.,Guangdong,524057)

In Yinggehai basin,the hydrocarbon recognition technology that includes bright-spot recognition and AVO analysis as the core tools hasplayed asignificant role in gas exploration in theshallow normal-pressure zone,but it is difficult topredict the complexity in themiddle-deep overpressure zone by directly applying this technology,due to false brightspotsproduced easily by the aquifers with low gassaturation.By comparing thepetrophysicalproperties on a gas-water interface between theshallow normal-pressure zone andmiddle-deep overpressure zone,it was confirmed thatseismic flatspot reflections can occur on a gas-water interface in themiddle-deep overpressure zone.Amethod ofseismic forwardsimulation was used to analyze theseismic response characteristics on a gas-water interface both in theshallow normal-pressure andmiddle-deep overpressure zones,indicating the difference of flatspot features between the two zones and effectively guiding the exploration and overall evaluation ofmajor overpressure gas fields in themiddle-deep zone of Dongfang13 area.

middle-deep overpressure zone;petrophysical analysis;seismic forwardsimulation;gaswater interface;flatspot features;Yinggehai basin

2013-11-14改回日期:2014-03-30

(编辑:冯 娜)

*“十一五”国家科技重大专项“莺琼盆地高温高压天然气成藏主控因素及勘探突破方向(编号:2008ZX05023-004)”部分研究成果。

潘光超,男,物探工程师,2008年毕业于中国地质大学(武汉),获能源地质工程专业硕士学位,现主要从事地震地质综合解释及储层预测、烃类检测等相关工作。地址:广东省湛江市坡头区中海石油(中国)有限公司湛江分公司(邮编:524057)。E-mail:pangch1@ cnooc.com.cn。