南孟潛山三維地震資料解釋的應(yīng)用

南孟潛山三維地震資料解釋的應(yīng)用

1.潛山油氣地質(zhì)特征南蒙油田位于浙江省。北與牛駱駝市接壤，南與牛駱駝市接壤。在構(gòu)造上，它屬于霸權(quán)縣的兩座高高的樓梯：山頂?shù)陌詸?quán)和牛駱駝市的突出。本區(qū)勘探始于1968年,經(jīng)過多年勘探,對本區(qū)的構(gòu)造形態(tài)、斷層展布及油氣運移聚集規(guī)律有了一定認識,分別找到南孟潛山內(nèi)幕及奧陶系潛山油藏、龍虎莊奧陶系潛山油藏,并在下第三系沙河街組獲得工業(yè)油流。本區(qū)由于受牛東斷層影響,自北向南分布著多條北東及東西向斷層,這些斷層多為早期形成、后期活動,斷距大,斷開層位較多。主要有:牛東斷層、南孟—龍虎莊斷層等。由于受多條平行斷層的影響,將本區(qū)基底切割成若干個階梯狀南掉斷塊,自北向南可以分為:牛駝鎮(zhèn)凸起、霸縣二臺階(潛山帶)、霸縣洼槽(油源區(qū))。南孟潛山地層向北北東方向傾伏,地層傾角約30度,由東向西潛山頂面出露地層依次為奧陶系,寒武系張夏組;南部的南孟斷層為遮擋斷層,通過斷層與第三系地層對接,形成側(cè)向封堵,斷面較緩,傾角約40度左右。潛山東部奧陶系為塊狀灰?guī)r儲層,是典型的潛山油藏,西部為層狀潛山內(nèi)幕油藏,油氣只能儲存在滲透性好的儲集層中,油層間有泥頁巖和致密灰?guī)r分隔。本文研究的主要是潛山西部的內(nèi)幕油藏部分,內(nèi)幕主要開采的油層是寒武系府君山組,巖性為白云巖,儲集空間以裂縫和孔隙為主。寒武系張夏組為厚層灰?guī)r,但巖性致密;饅頭組為云灰?guī)r與泥頁巖互層,孔縫發(fā)育也較差。震旦系龍山組為石英砂巖,有一定的滲透性;霧迷山組為白云巖,孔縫條件好,關(guān)鍵是要有好的圈閉條件。潛山內(nèi)幕地層詳見表1。南孟潛山的霸10井是霸縣二臺階潛山帶的第一口工業(yè)油流井,到2000年,南孟潛山內(nèi)幕共鉆井7口,其中霸10、霸14、霸19和霸101井開采的主力油層都是府君山組,霸18井曾開采饅頭組和張夏組,但產(chǎn)能低,目前已報廢,霸9和霸16井試油出水。本區(qū)二維測縣密度為0.5×0.5km,1991年開始在本區(qū)部署了三維地震,三維滿覆蓋46.2km2.地震資料重新處理該區(qū)的三維資料初次經(jīng)全三維處理之后,使剖面的分辨率、信噪比等比二維處理結(jié)果有了很大的提高,但由于信噪比過強使波組特征相對減弱,斷層的多解性依然很大,不整合面特征不明顯,中深層地震資料較差,反射特征不清,分辨率不太理想,連續(xù)性差,特別是潛山內(nèi)幕反射的波組特征不清楚,波組反射層歸位不準(zhǔn)確。因此制約了進一步的勘探進程,霸101井鉆探之后一直處于停頓狀況,為此必須考慮實用新技術(shù),對三維資料重新處理解釋,以徹底搞清潛山內(nèi)幕構(gòu)造,尋找勘探潛力,指導(dǎo)勘探實踐。南孟地區(qū)的地震處理解釋難點是,潛山內(nèi)幕地層傾角大,斷層斷距大,時代不同巖性迥異的潛山地層與第三系砂泥巖地層直接橫向?qū)?造成層速度橫向變化大,繞射波多,常規(guī)的處理手段歸位不準(zhǔn)。三維疊前深度偏移技術(shù)是解決地下復(fù)雜構(gòu)造和橫向非均質(zhì)嚴(yán)重地區(qū)地震資料成像問題的理想技術(shù)2.1疊前深度偏移疊前偏移技術(shù)對復(fù)雜地區(qū)的地震資料處理有重要的作用,它可以實現(xiàn)真正的共反射點疊加,提高疊解剖面的質(zhì)量[3]。疊前深度便移的概念早在70年代初即被提出,并在70年代末展開較深入的研究,但由于受技術(shù)及經(jīng)濟條件所限,長期以來難以實現(xiàn)。近年來,隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,尤其是并行計算機的出現(xiàn),使得計算龐大的三維地震資料疊前深度偏移成為可能。疊前深度偏移的思想并不復(fù)雜,非常直截了當(dāng)。從深度點來考慮,假定某點(X,Y,Z)是一個反射點,它作為一個輸出點。為了得到該點的反射輸出,需要在該點(X,Y)周圍輸入相當(dāng)數(shù)量的輸入道,經(jīng)過該點的反射,這些反射波走過不同路徑到達眾多的檢波器[4]。問題是,我們?nèi)绾尾拍茉诒姸嗟臋z波器得到的記錄上檢測出某點(X,Y,Z)的反射。不難理解,從震源經(jīng)反射點回到檢波器的旅行時等于從震源到反射點的旅行時加上從反射點到檢波器的旅行時,即T因此,為了獲取該反射點偏移后的圖像,首先我們要計算出旅行時間,然后根據(jù)這個時間將輸入道振幅加到輸出深度點的位置,所有輸入道都重復(fù)這個過程,累加輸出深度點的振幅就得到該深度點的偏移輸出。如果這確實是一個強反射點,這些振幅相加就會得到反射圖像。疊前深度偏移是解釋——處理的一體化。這一過程中速度模型起決定作用。偏移不是反演,偏移求和依賴于旅行時,旅行時的計算又依賴于速度——深度模型,因此速度模型準(zhǔn)確與否決定了最終偏移結(jié)果的正確程度。這就要求整個3D疊前深度偏移是面向目標(biāo)的處理——解釋一體化,在實施疊前深度偏移的過程中不斷修改目標(biāo)區(qū)的解釋方案。偏移結(jié)果加速度模型即已構(gòu)成了目標(biāo)區(qū)的構(gòu)造分析主干。深度偏移是一個對速度很敏感的處理過程。由于偏移依賴于速度模型的正確性,但又不可能知道地下的詳細速度分布,因此就陷入了“為求解問題,首先要知道答案”的怪圈。疊后深度偏移的弱點在于此。而疊前深度偏移的優(yōu)越之處在于,在共深度點道集中,如果速度模型正確則對于某個深度點,其道集反射應(yīng)是水平的;如果道集的反射面不水平則速度模型不正確。由此我們可以判斷模型正確與否,這就是疊前深度偏移的速度分析原理。2.2時間域的速度界面模型建立圖1是這次三維疊前深度偏移處理的基本流程。它的主要特點是:首先,對地震資料進行常規(guī)預(yù)處理,為疊前深度偏移處理準(zhǔn)備基礎(chǔ)資料,即時間域的CMP道集、水平疊加數(shù)據(jù)體、疊后時間偏移數(shù)據(jù)體、偏移速度;其次,在時間域數(shù)據(jù)體上建立初始的速度界面模型,逐層在模型上進行三維相干反演求取層速度。第三,做目的層的疊前深度偏移處理,利用一系列控制手段調(diào)整速度,進行反復(fù)迭代,最后用克希霍夫積分法進行疊前深度偏移處理2.3估算層速度的方法如何建立精確的三維深度——層速度模型,是搞好三維疊前深度偏移的關(guān)鍵問題。本文應(yīng)用基于地質(zhì)模型的正反演相結(jié)合的三維相干反演方法估算層速度,從根本上擺脫了傳統(tǒng)方法的應(yīng)用條件限制,充分利用共中心點道集上地震波旅行的信息,在任何構(gòu)造形態(tài)和任何介質(zhì)條件下都可以得到準(zhǔn)確的層速度和比較真實的地質(zhì)模型,其精度可以滿足三維疊前深度偏移的需要。2.3.1時間域與相關(guān)系數(shù)的確定三維相干反演法要求有一個初始的先驗的時間域?qū)铀俣让婺Ｐ?。這個模型就是地下介質(zhì)的層速度界面模型在水平疊加時間域的表現(xiàn)。在做三維層速度分析時必須利用共中心道集的地震波旅行時信息,而只有在水平疊加時間域模型才與共中心點道集有一一對應(yīng)的關(guān)系。在構(gòu)造簡單地區(qū),時間模型是通過直接在水平疊加數(shù)據(jù)體上對比追蹤層速度界面建立的。在地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜的工區(qū),疊加剖面上繞射波與斷面波非常發(fā)育,直接對比追蹤層速度界面比較困難,可選擇在時間偏移剖面上進行對比追蹤,等全部層位追蹤完成后,再將追蹤的層位反偏到水平疊加數(shù)據(jù)上去。在實際工作中,需要做三維疊前深度偏移的地震資料基本上都處于構(gòu)造復(fù)雜地區(qū),所以應(yīng)該采用在時間偏移剖面解釋,然后再將追蹤成果反偏到水平疊加數(shù)據(jù)體上的辦法。這樣做,既可以減少界面對比追蹤時的困難,又可以提高解釋的合理性與準(zhǔn)確度。2.3.2速度、速度和地下模型的組合三維層速度相干反演要求以水平時間疊加域三維速度界面模型和共中心點道集作為輸入,它是沿時間模型逐點估算層速度的,其原理如下:首先按自上而下的順序選擇一個對其進行層速度分析的界面。對每一道而言,需給出速度范圍和掃描步長;對于每一個層速度執(zhí)行以下步驟:(1)用此速度將該道集所對應(yīng)的地下一段時間界面轉(zhuǎn)換成深度界面,并用射線偏移法使其偏移歸位,然后再以偏移歸位后的深度界面作為地下模型;(2)根據(jù)這個速度和地下模型的產(chǎn)狀、深度等參數(shù),運用費馬原理和斯奈爾定理等射線追蹤方法,在一個道集的長度范圍內(nèi)計算出理論時距曲線;(3)計算理論時距曲線與實際時距曲線之間的相干值,相干值最大者對應(yīng)的速度就是這一道集所對應(yīng)位置的地下層速度。對某一個層速度界面而言,可根據(jù)實際情況,選擇不同密度的控制點做三維相干反演得到各控制點所在位置的層速度,然后將這些單點層速度網(wǎng)絡(luò)化,得到該層位的層速度平面圖。有了層速度平面圖,可對相應(yīng)時間層平面圖進行射線法深度偏移,求得該時間層平面圖所對應(yīng)的深度平面圖。這一層的地質(zhì)模型就確定了。逐層進行上述過程,即可求得每一層的層速度平面和每一層的速度界面平面圖,進而求得三維深度——層速度體,也就是通常所說的地質(zhì)模型。2.4處理前后潛山面剖面對比處理中根據(jù)質(zhì)量監(jiān)控結(jié)果多次修改流程,調(diào)整參數(shù),使最終處理結(jié)果更合理,整體處理水平較原處理有較大的提高,目的層反射有較大改進,同相軸連續(xù)性好,易于追蹤,能較好的完成地質(zhì)任務(wù)。圖2和圖3是處理前后新老剖面的對比,從圖中可以看出重新處理剖面主要有如下優(yōu)點:a.剖面品質(zhì)較好,信噪比明顯提高。b.潛山面反射清晰,內(nèi)幕結(jié)構(gòu)清楚。c.斷層清晰,斷點干脆,斷層主次關(guān)系清楚。d.波形活躍,同相軸連續(xù)性好,波組特征明顯,可解釋性強。e.主要目的層位和區(qū)段反射特征相當(dāng)清楚。3.地質(zhì)勘3.1南孟拾遺斷距n.通過對重新處理剖面的解釋,得到了一些新的地質(zhì)認識。a.潛山內(nèi)幕主力油層寒武系府君山組在霸101井以西仍有一定的含油面積存在,并且最高為止尚未鉆到,可以繼續(xù)滾動擴邊(見圖4)。b.潛山內(nèi)幕龍山組圈閉確實存在,并有一定的含油面積,其含油范圍與府君山組含油范圍有一定的重疊區(qū)但主要在府君山組含有區(qū)的偏西南方向(見圖5)。南孟潛山所在的霸縣二臺階處于霸縣洼陷與牛駝鎮(zhèn)凸起之間,其南側(cè)通過斷層與霸縣深洼槽相接,霸縣洼槽基底埋深達6000-8000米,而潛山埋深不到2000米,因此,南孟龍虎莊斷層斷距達4000-6000以上。在霸縣洼槽中沉積了巨厚的下第三系湖相生油巖,隨著上覆巖系的沉積埋深不斷增加,達到生油門限后逐漸成熟并排出油氣,由于南孟龍虎莊斷層的持續(xù)活動,生油巖排出的油氣沿著斷層通道向上運移,到達南孟龍虎莊潛山后進入潛山儲集層中,形成南孟龍虎莊潛山油藏。當(dāng)潛山圈閉充滿后油氣繼續(xù)向儲層中充注,多余的油氣從圈閉的一出點進入牛駝鎮(zhèn)凸起中,牛駝鎮(zhèn)凸起出露的地層是震旦系霧迷山組,是一個長期受風(fēng)化淋濾作用形成的巨大碳酸鹽巖儲集體,如果上覆第三系蓋層不被剝蝕掉的話,可以形成一個大油田。南孟潛山內(nèi)幕構(gòu)造與牛駝鎮(zhèn)凸起的接觸點(牛東斷層或二臺階斷層)是控制內(nèi)幕成藏的關(guān)鍵點,既圈閉的溢出點。在該點以上有內(nèi)幕控制的高部位就可以形成內(nèi)幕油藏,否則只能作為油氣繼續(xù)向上運移的通道。從圖4來看,府君山組構(gòu)造高點尚未控制住,有一定的擴邊余地;從圖5可以看出龍山組前山內(nèi)幕具有有利圈閉,可以作為勘探目標(biāo)。從老井鉆探情況來看,霸14井在龍山組2052.8-2127.0m井段,有22.2米的石英砂巖見熒光顯示,試油雖出水,但該井比內(nèi)幕構(gòu)造高點低了近270米;霸101井也在1950-1968米井段見到12米的油斑和6米的熒光顯示,對該井1952.77-1971米井段進行鉆柱測試見油花,該井也比高點低了近130米。同時霸101井試油見油花也說明,該井已經(jīng)鉆到油水界面附近,因此可預(yù)測龍山組的含油高度在100米左右,具有一定的勘探潛力。3.3尾山、山組、條根據(jù)新處理的疊前深度偏移成果,分別落實了府君山、長龍山、霧迷山等構(gòu)造。綜合研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)油田老井并未控制府君山組油藏的高點,并且龍山和霧迷山的構(gòu)造也存在很好的構(gòu)造圈閉,這是老資料未能發(fā)現(xiàn)的。根據(jù)研究成果,2001年首先在內(nèi)幕高點距霸101井西300米處設(shè)計部署了雙靶點定向斜井霸103井,目的是鉆探饅頭組、府君山組、龍山組的高點,結(jié)果府君山比老井最高的霸101井高出28米,龍山組比老井高出95米并見到很好的顯示。對龍山組砂巖油層試油獲7MM油嘴43m霸103鉆探成功后,2002年又部署了滾動擴邊井霸104井,該井在設(shè)計時考慮到霸103井只鉆穿了龍山組的上砂巖,未鉆穿下砂巖,因此該井要加深鉆探,鉆穿下砂巖,搞清龍山組下砂巖的含油氣情況。鉆探結(jié)果霸104井不僅在府君山組和龍山上砂巖鉆遇了油層,而且在龍山下砂巖鉆遇32米石英砂巖,錄井見熒光和油斑顯示,電測解釋為致密層。對下砂巖的28、29號兩層致密層31.6m進行試油,5mm日產(chǎn)油12.8m根據(jù)霸104井的鉆探效果,認為該區(qū)主要鉆探目的層為龍山組。因此在霸103井西南部260米處又設(shè)計了一口雙靶點定向滾動井—霸105井,主要目的層為府君山組油層和龍山組兩套儲層,經(jīng)過鉆探也獲得了很好的效果。到目前為止南孟潛山內(nèi)幕府君山組和龍山組油藏基本已經(jīng)搞清楚,下一步在控制龍山組高點的同時,可以考慮兼探霧迷山組含油氣情況,如果能獲得突破將