高89-4井区二氧化碳驱波及范围地震预测

2016-12-22张军华谭明友曲志鹏崔世凌

特种油气藏 2016年6期

李军，张军华，谭明友，曲志鹏，崔世凌

(1.中国石油大学(华东)，山东青岛 266580；2.海洋国家实验室矿产资源评价与探测技术功能实验室，山东青岛 266071；3.中国石化胜利油田分公司，山东东营 257015)

李军1，2，张军华1，2，谭明友3，曲志鹏3，崔世凌3

通过分析胜利油田高89-4井区CO2驱油前后2期地震资料发现，地震资料在高频段的频谱吸收衰减差异明显。利用该特点提取单频、有效带宽能量及频谱衰减指数等属性，对CO2驱的波及范围进行了预测。研究结果表明，预测的波及范围与实际结果吻合率达到86.7%。预测结果对高89-4井区的CO2驱有一定指导作用，相关处理解释一体技术对国内外CO2驱油地震监测的理论与实践有一定的借鉴作用。

高89-4井区；CO2驱油；地震监测；频率类属性；吸收衰减；波及面预测

0 引言

自Whorton等[1]于1952年首次取得CO2驱油专利以来，注CO2提高油气采收率的工作一直在进行。加拿大Pann西部公司、英国BP公司、法国道达尔公司等有许多成功的应用实例[2-4]。中国的大庆油田、吉林油田、中原油田、江苏油田、胜利油田也进行了工业试验[5-8]。CO2驱油及其地震监测方法在发达国家比较成熟，但国内针对该技术的研究还存在一些问题[9-21]，CO2驱的地震动态监测，特别是CO2驱波及范围的预测方法研究还比较少。胜利油田高89-4井区CO2驱先导试验是中国目前最大的CO2驱工业应用实例，该区位于胜利油田正理庄油田的北部，区域构造上处于博兴洼陷金家—正理庄—樊家鼻状构造带的中部。该区于1992年进行第1次资料采集，由于油田滚动勘探的需要，2012年进行了重新采集。由于先后2次地震资料的采集条件不同，导致国外常规使用的地震方法无法在该井区取得较好的研究效果。对2期资料进行一致性匹配处理后发现，注气后高频段存在比较明显的衰减现象。通过提取单频、有效带宽能量及频谱衰减指数等属性，可较为准确地预测出CO2驱的波及范围。该研究方法对国内外CO2驱油气监测研究有一定的参考价值。

1 CO2驱2期资料地震特征差异分析

1.1 采集参数与观测系统比较

高89-4井区三维地震资料面积为100.8 km2，从2007年开始，油田选取沙四下段薄互层储集层进行CO2驱油先导性试验。注采层顶面是沙三段不整合面盖层，两侧有大断层夹持，在采油井两侧布设规则的注气井网(图1)。

高89-4井区2期地震资料采集时间相隔近20 a，采集参数和观测系统差别很大(表1)。由表1可知，2期资料在覆盖次数、偏移距、方位角、频率及能量等方面均存在较大差异。需先对2期资料进行互约束反褶积、互约束剩余静校正、覆盖次数退化、道集内插等互均化处理，才能获得一致性较好的地震资料。

1.2 新老资料振幅差异比较

经过一致性处理后，根据图1所示的注气井网部署，选取从南到北过G89-9、G89-S3、G89-4及G891-7井储层顶面的振幅值作为代表来研究2期资料幅值差异性(图2)。由图2可知：①新资料顶面能量整体较强，但在高89-4井以南到G891-7井之间，局部区域能力还有变小的现象；②离南北大断层较近的两侧(G891-7井以南近2号断层与G89-9井以北近1号断层附近区域，见图1)幅值差异很大，虽然波动范围基本一致，但已不能满足差异性比较的条件，故不能用其来研究CO2驱替。

图1 高89-4井区CO2驱油先导性试验井网

年份观测系统放炮方式道距/m线距/m炮点/m线距/m最大偏移距/m道数覆盖次数网格尺寸/m×m19924L6S单边5020015020031502402025×100201218L12S双边2520025255500360022525×25

图2 新老资料储层顶面振幅值比较

1.3 新老资料频谱差异比较

分析对比储层处的频谱特征(图3)可知：新资料频带范围稍窄为8.0～43.0 Hz，老资料频带范围为6.0～50.0 Hz；新老资料主频基本一致，大约在23.4 Hz左右；新资料相对于老资料在25.0～50.0 Hz频段衰减明显(图3绿色虚线标注范围)。

图3 储层频谱特征对比

分析总结2期资料的地震特征可知：2期资料的振幅差异没有规律可循，但2期资料频谱在25.0～50.0 Hz频段存在明显的差异。充分利用该特点，使用单频属性、频率吸收衰减属性等频率类属性提取技术，从2期地震资料中提取相应的属性数据体，而后沿T7层抽取属性切片进行注气前后的差异性分析，以期检测出CO2驱的波及范围。

2 频率类属性检测方法

频率类属性可以有效利用地震数据中蕴含的频率信息，表征需要的地震特征与差异。单频属性展示的是地震数据某单一频率信息，不同的单一频率属性可以表征该频率所包含的特有信息。另外，理论研究和实际应用表明，在地质体中，如果孔隙发育，充填油、气、水(尤其对于含气的情况)时，地震反射吸收加大，高频吸收衰减加剧，含油气地层吸收系数可比相同岩性不含油气地层高几倍甚至一个数量级。地层含有非饱和的油气时，能量衰减更明显地表现出异常衰减，而吸收衰减类属性利用的就是这种特性，主要包括衰减梯度因子、有效频带宽度、有效带宽能量及频谱衰减指数等。根据上文的分析，在特定频率段，注气后的地震资料存在着频率衰减现象。因此，采用单频属性和吸收衰减属性来进行分析。

2.1 单频属性

根据前文注气后新资料在25.0～50.0 Hz频率段存在明显衰减的认识，运用广义S变换[22]分别提取2期资料的25.0、45.0 Hz单频属性数据体，而后沿T7层下延10～75 ms(时窗范围为沙四下段注气位置)抽取得到单频属性切片(图4)。由于1、2号大断层所起的封堵作用，只分析2个断层之间的区域部分，根据频率衰减效果，结合图1所示注气井网分布，标注出利用25.0、45.0 Hz单频属性检测得到的CO2驱替波及范围，如图4中蓝色虚线圈定区域所示。

对比2种单频属性切片预测结果可知：45.0 Hz单频属性切片图中蓝色虚线圈定区域频率衰减更为明显，效果更好，即45.0 Hz单频属性的预测结果更为准确。

图4 单频属性沿层切片比较(左图：老资料，右图：新资料)

2.2 吸收衰减属性

编程实现吸收衰减类属性[23-24]提取算法，对2期地震数据体进行计算得到相应的注气前后频率衰减属性数据体，沿T7层下延10～75 ms提取有效带宽能量和频谱衰减指数属性(图5)。分析2个断层之间的区域，根据频率衰减效果，结合图1所示注气井网分布，标注出利用有效带宽能量、频谱衰减指数属性检测得到的CO2驱替波及范围，如图5中蓝色虚线圈定区域所示。分析对比2种属性的预测结果可知：2种属性蓝色虚线圈定区域的衰减效果均很明显，预测范围也基本一致；相比于单频属性，频率衰减属性预测结果的波及范围更大，方法一致性较好，预测可靠性更高。

图5 频谱衰减类属性比较(左图为老资料，右图为新资料)

根据工区构造特点及井网分布，实地考察了图1井网中的34口井。分析以上几种频率类属性的波及范围预测结果可知：单频属性的预测结果中，只有11口井在预测的波及范围内，而实地考察结果显示，共有15口井出气，而且单频属性预测结果与注气井点的滩坝砂分布规律并不吻合，效果相对较差；有效带宽能量属性的预测结果显示：共有14口井在预测的波及范围内，其中13口井的结果与实地考察一致，但在储层两端与井点认识存在差异；频谱衰减指数属性预测准确率更高，有13口井的预测结果与实地考察相吻合，准确率达到了86.7%。

3 结论与认识

(1) 注气前后采集的2期地震资料存在着采集条件不同的问题，经过一致性处理后，2期资料时差基本一致且振幅值波动范围基本一致，但在储层两端区域还存在较大差异，不能利用振幅或时差来分析注气前后的差异性；2期资料的主频基本一致，但注气后发生了高频衰减现象，使得2期资料在高频段存在一些差异，可以用来对CO2驱波及范围进行预测。

(2) 运用单频、频谱衰减指数及有效带宽能量等多种频率类属性进行注气后波及范围的预测，并与实地考察结果进行了对比。单频属性预测结果准确性较低，而有效带宽能量及频谱衰减指数等频率衰减类属性的检测效果较高，特别是频谱衰减指数属性的波及范围预测结果，相比于实地考察得到的波及范围，其井点吻合率达到了86.7%。预测结果对高89-4井区的CO2驱有实际指导作用，对CO2驱油地震监测的理论与实践有一定的借鉴作用。

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