陳華靖， 周東紅

(中海石油(中國)有限公司 天津分公司渤海石油研究院，天津 300452)

相干屬性在PL9-1油田氣云區(qū)構(gòu)造校正中的應(yīng)用

陳華靖， 周東紅

(中海石油(中國)有限公司 天津分公司渤海石油研究院，天津 300452)

PL9-1油田是近年來渤海海域發(fā)現(xiàn)的儲量規(guī)模最大的整裝油氣田。該油田位于廟西北凸起之上，油氣運(yùn)移活躍。但沿邊界斷層構(gòu)造較高部位發(fā)育大范圍的氣云區(qū)，難以準(zhǔn)確落實(shí)構(gòu)造形態(tài)，嚴(yán)重制約了油藏整體評價(jià)。針對該億噸級油田勘探評價(jià)中面臨的氣云區(qū)構(gòu)造校正問題，以地質(zhì)規(guī)律為指導(dǎo)，深入分析了相干屬性應(yīng)用于氣云區(qū)構(gòu)造校正的可行性，建立了氣云區(qū)構(gòu)造校正的研究思路，精細(xì)提取并分析了目的層之上相干屬性異常與已鉆井深度預(yù)測誤差的相關(guān)性，建立了相干屬性與井點(diǎn)深度誤差之間的線性關(guān)系，提出了一種利用相干屬性對氣云區(qū)構(gòu)造形態(tài)進(jìn)行定量校正的方法。根據(jù)以上研究成果部署鉆探的評價(jià)井成功地驗(yàn)證了上述預(yù)測結(jié)果的可靠性。

相干屬性； 氣云區(qū)； 定量； 構(gòu)造校正

0 前言

PL9-1油田屬于典型的復(fù)合油氣藏，主要產(chǎn)油層系從上而下依次為新近系明下段、館陶組砂巖儲層以及潛山花崗巖儲層?；诙S地震資料鉆探的1井揭示本區(qū)具有良好的油氣成藏條件和較大的資源潛力，隨后該區(qū)進(jìn)行了三維地震資料采集處理，并在精細(xì)構(gòu)造解釋的基礎(chǔ)上鉆探了2井，揭示PL9-1含油氣構(gòu)造具有形成億噸級油氣田規(guī)模的有利條件。但是構(gòu)造較高部位發(fā)育近20 km2的氣云區(qū)，內(nèi)部地震反射能量較弱，地震同相軸發(fā)生畸變，基于常規(guī)的縱波地震資料，難以準(zhǔn)確刻畫氣云區(qū)內(nèi)部構(gòu)造形態(tài)，無法滿足準(zhǔn)確落實(shí)構(gòu)造形態(tài)的需要，嚴(yán)重制約著該油藏整體評價(jià)方案的部署實(shí)施及儲量計(jì)算[1]。

對于落實(shí)氣云帶構(gòu)造形態(tài)，目前常用的解決思路主要有兩種：

1)應(yīng)用多波多分量地震資料采集、處理方法，利用轉(zhuǎn)換橫波資料改善氣云區(qū)內(nèi)構(gòu)造成像質(zhì)量。自20世紀(jì)末以來, 采用多波多分量勘探方法對改善氣云區(qū)的構(gòu)造成像進(jìn)行了多項(xiàng)富有成效的研究實(shí)踐，較好地改善了氣云帶內(nèi)部成像問題。Granli等[2]在北海探索了共轉(zhuǎn)換點(diǎn)道集處理思路在改善氣云帶構(gòu)造成像方面的應(yīng)用；Englehart等[3]探討了二維多波地震資料在解決墨西哥灣某一個存在氣云問題的油田斷層成像上的作用；張樹林[4]展示了四分量地震勘探在南海鶯歌海盆地構(gòu)造勘探及淺層氣藏預(yù)測方面的成效；程冰潔等[5]在川西坳陷新場地區(qū)利用三維三分量地震資料進(jìn)行裂縫檢測和含氣性識別獲得了良好的應(yīng)用效果；李彥鵬等[6]研究了多波地震在陸上柴達(dá)木盆地構(gòu)造研究中的應(yīng)用。但由于多波多分量地震資料的采集、處理面臨高昂的費(fèi)用及較長的周期，難以滿足油田快速評價(jià)的需求。

2)基于原有縱波地震資料，通過井震結(jié)合，探索地震屬性與氣云發(fā)育程度之間的相關(guān)性。目前多數(shù)地震屬性是構(gòu)造、地層、巖性與油氣等各種因素的綜合反映,地震屬性分析結(jié)果具有明顯的多解性和不確定性。通過對現(xiàn)有常用地震屬性的原理分析來看，相干體技術(shù)通過計(jì)算三維地震數(shù)據(jù)體中相鄰道之間地震信號的互相關(guān)性，來描述地層和巖性的橫向變化,具有更為明確的可行性。

筆者以地質(zhì)規(guī)律為指導(dǎo)，分析了應(yīng)用地震相干屬性定量評估氣云區(qū)對構(gòu)造影響程度的可實(shí)施性。通過優(yōu)化地震相干屬性提取流程和精細(xì)地預(yù)處理，結(jié)合已鉆井實(shí)鉆信息，建立了相干屬性與氣云區(qū)內(nèi)井點(diǎn)深度誤差之間的定量關(guān)系式，提出了一種利用相干屬性對氣云區(qū)構(gòu)造形態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確校正的方法，為后續(xù)評價(jià)井的部署提供了借鑒，實(shí)鉆結(jié)果也證實(shí)了這一方法的可行性。

1 氣云區(qū)發(fā)育特征

1.1 平面展布特征

從圖1 可以看出，研究區(qū)晚期斷層發(fā)育，切片上表現(xiàn)為強(qiáng)的不相似性，斷面干脆、清晰，與地震剖面匹配良好，表明相干分析結(jié)果可靠。同時(shí)，在構(gòu)造高部位可以看到，沿廟西北凸起東側(cè)邊界斷層發(fā)育一個強(qiáng)相干異常區(qū)，南側(cè)展布范圍較大，北側(cè)展布范圍逐漸縮小直至消失，這一現(xiàn)象與該區(qū)斷裂活動性和斷裂走向的轉(zhuǎn)換密切相關(guān)。從平面特征來看，氣云區(qū)和非氣云區(qū)相干屬性存在明顯的差異：氣云區(qū)內(nèi)相干異常普遍較高，表明受氣云影響，地震反射橫向連續(xù)性較差；與之相比，非氣云區(qū)去除斷層的窄條帶狀相干異常之外，整體表現(xiàn)為相干值比較一致，指示了較強(qiáng)的相似性，二者之間邊界清晰。這一特征為后續(xù)工作中應(yīng)用相干屬性異常指示氣云發(fā)育程度提供了良好的資料基礎(chǔ)。

圖1 PL9-1油田400 ms相干切片F(xiàn)ig.1 400 ms coherence attribute slice

1.2 縱向發(fā)育特征

從圖2 可以看出，氣云區(qū)主要沿廟西北凸起東側(cè)邊界大斷層發(fā)育，表明在油氣聚集過程中，由于邊界斷層的伸展活動，廟西凹陷的油氣向淺層構(gòu)造高部位逸散。由于構(gòu)造運(yùn)動等因素的影響，地層深處的油氣沿著斷層、砂體等垂向運(yùn)移到淺層，并在超淺層聚集成藏。淺層巖石膠結(jié)差，孔隙發(fā)育，含氣后巖石體積模量大幅度降低，縱波速度降低，導(dǎo)致氣層下的縱波反射同相軸出現(xiàn)下拉現(xiàn)象。同時(shí)縱波通過這種含氣層時(shí)，能量被嚴(yán)重吸收，高頻衰減。因此，在常規(guī)縱波剖面上氣云區(qū)近海底多表現(xiàn)為一系列強(qiáng)振幅雜亂反射，其下表現(xiàn)為低頻、弱振幅、空白或雜亂反射，氣云帶內(nèi)部地層產(chǎn)狀難以準(zhǔn)確識別。經(jīng)過疊后增益加強(qiáng)處理后，氣云區(qū)內(nèi)部能量得到明顯補(bǔ)償，基本滿足視構(gòu)造形態(tài)的地震解釋。

圖2 疊后處理前后地震剖面對比Fig.2 Comparison of seismic profile(a)原始剖面；(b)增益處理后

2 氣云區(qū)構(gòu)造校正

2.1 可行性分析

自Bahorich和Farmer[7]提出相干算法以來,該算法已從第一代基于互相關(guān)的算法(C1 算法)、第二代利用多道相似性的算法(C2算法) ,發(fā)展到第三代基于特征結(jié)構(gòu)的相干算法(C3算法)。無論哪一代相干技術(shù)都是通過計(jì)算相鄰地震道的相似性來確定地震屬性空間連續(xù)的分布,進(jìn)而解釋地質(zhì)體的空間展布。這種技術(shù)可以壓制連續(xù)性,突出不連續(xù)性,在地震資料解釋中已被廣泛應(yīng)用于斷裂解釋、沉積環(huán)境分析、裂縫預(yù)測、天然氣水合物檢測等多個方面[8-23]。從原理上來看，地震相干技術(shù)側(cè)重于地震反射波形，目的是確定地下儲層的橫向巖性變化，其假設(shè)條件是地層連續(xù)、橫向上地質(zhì)與地球物理參數(shù)變化不大的情況下，道與道之間的波形應(yīng)該相似，當(dāng)沉積相單元發(fā)生變化時(shí)，其地震反射特征(振幅、頻率、相位及波形等)也發(fā)生變化。因此，利用多道相干分析技術(shù)可以將地震特征的橫向變化定量化。

1)從斷裂活動特征看，PL9-1區(qū)塊晚期斷裂具有明顯的規(guī)律性，鞍部發(fā)育兩組呈NNE向雁列狀展布的斷裂系，斷距較小，平面延伸距離較短。氣云區(qū)位于這兩組斷裂系影響范圍之外，分析認(rèn)為氣云區(qū)斷裂不發(fā)育，可以基本排除斷層發(fā)育對相干屬性分析結(jié)果的影響。

2)從地層沉積特征來看，地層產(chǎn)狀較為平緩，沒有高陡地層發(fā)育，相干屬性受地層產(chǎn)狀影響不大。同時(shí)，該區(qū)新近系明下段及館陶組以淺水三角洲相沉積為主，巖性組合表現(xiàn)為砂泥巖不等厚互層，沉積相對穩(wěn)定，對相干屬性影響較小。

3)從地層流體性質(zhì)來看，已鉆井揭示本區(qū)油氣充注能力較強(qiáng)，僅在1口井測井解釋1 m左右氣層，油藏類型為巖性構(gòu)造油藏，構(gòu)造高部位油氣充滿度高，氣云區(qū)整體位于構(gòu)造高部位，流體性質(zhì)對相干屬性提取的影響基本可以不考慮。

綜合上述分析認(rèn)為，相干屬性異常值的大小可用于指示氣云發(fā)育程度，認(rèn)為氣云對構(gòu)造形態(tài)的影響與相干屬性異常存在較好的相關(guān)性，可以應(yīng)用相干屬性對氣云影響程度進(jìn)行評價(jià)和構(gòu)造形態(tài)校正。

2.2 氣云區(qū)構(gòu)造解釋

本次研究采用疊前時(shí)間偏移三維數(shù)據(jù)體，處理面元為25 m×12.5 m。從過氣云發(fā)育區(qū)的地震剖面來看, 非氣云區(qū)波組連續(xù)性較好,信噪比較高,新近系主要含油氣層系有效頻帶寬度為10 Hz～80 Hz，主頻約為45 Hz,滿足構(gòu)造研究的需要；氣云區(qū)有效頻帶寬度為15 Hz～50 Hz，優(yōu)勢頻率約20 Hz,在地震剖面上表現(xiàn)為低頻、弱振幅、中弱連續(xù)地震反射相，橫向上表現(xiàn)為與非氣云區(qū)相比,同一套波組在氣云帶內(nèi)產(chǎn)狀明顯下拉?；诂F(xiàn)有地震資料氣云區(qū)內(nèi)部構(gòu)造解釋具有明顯的不確定性，且構(gòu)造形態(tài)不能代表真實(shí)的構(gòu)造特征。

從構(gòu)造主體區(qū)地震剖面反射特征來看，明上段表現(xiàn)為高頻、中-強(qiáng)振幅、中連續(xù)地質(zhì)反射相，明下段表現(xiàn)為中-高頻、強(qiáng)振幅、中低連續(xù)地震反射相，館陶組表現(xiàn)為低頻、低振幅、弱連續(xù)地震反射相。潛山內(nèi)幕表現(xiàn)為空白雜亂反射，其頂面為低頻、強(qiáng)振幅、高連續(xù)特征，易于自動追蹤，氣云區(qū)內(nèi)，潛山頂面能量雖然減弱，但波組特征較為清楚，這為基于地震反射特征初步解釋氣云區(qū)內(nèi)構(gòu)造提供了有利的依據(jù)?；谝雁@的1井所作的合成記錄標(biāo)定，對全區(qū)主要目的層位進(jìn)行了精細(xì)追蹤。通過波組對比和地震反射特征，以潛山頂及明上段內(nèi)部強(qiáng)反射界面為參考層位，按照處理后氣云區(qū)的實(shí)際地層產(chǎn)狀，對主要目的層位進(jìn)行了初步解釋(圖3 )。

圖3 氣云區(qū)主要地震反射層位構(gòu)造解釋Fig.3 Structure interpretation of gas cloud zone

2.3 氣云區(qū)構(gòu)造校正

在上述研究的基礎(chǔ)上，目的層頂面構(gòu)造圖的編制采用了如下思路：①不考慮氣云區(qū)的存在，應(yīng)用非氣云區(qū)探井時(shí)深關(guān)系對全區(qū)進(jìn)行初始時(shí)深轉(zhuǎn)換，計(jì)算氣云區(qū)內(nèi)探井深度誤差；②計(jì)算相干數(shù)據(jù)體并提取目的層之上相干屬性，經(jīng)過平滑濾波等去噪處理后，統(tǒng)計(jì)已鉆井點(diǎn)處相干屬性異常；③分析井點(diǎn)誤差與相干屬性異常之間相關(guān)性，建立二者之間的關(guān)系式，并將相干屬性異常轉(zhuǎn)換為構(gòu)造校正量；④初始構(gòu)造圖與構(gòu)造校正量圖進(jìn)行運(yùn)算，獲得氣云區(qū)構(gòu)造校正后的準(zhǔn)確構(gòu)造圖。

圖4 已鉆井合成記錄標(biāo)定時(shí)深關(guān)系Fig.4 Time-depth cross plot of drilled wells

2.3.1 初始時(shí)深轉(zhuǎn)換

由圖4 可以看出，1井和2井速度趨勢較為一致， 1井在氣云區(qū)之外，2井位于氣云區(qū)邊界附近，受氣云影響程度較低，認(rèn)為這兩口井的速度趨勢代表構(gòu)造區(qū)正常的速度變化；3井時(shí)深關(guān)系曲線明顯偏離正常時(shí)深曲線，同一雙程旅行時(shí)，3井對應(yīng)的深度偏淺，表明受氣云發(fā)育影響，縱波速度降低。

基于以上分析，構(gòu)造全區(qū)應(yīng)用有VSP測井資料、速度趨勢可靠的1井時(shí)深關(guān)系進(jìn)行初步的時(shí)深轉(zhuǎn)換。在此基礎(chǔ)上，分別統(tǒng)計(jì)2井、3井的預(yù)測深度與實(shí)鉆深度的誤差。

2.3.2 相干屬性分析

氣云區(qū)的相干屬性異常的提取計(jì)算采用如圖5所示的流程。首先，結(jié)合研究區(qū)地層產(chǎn)狀及斷裂發(fā)育特征，選擇合理的相干體處理參數(shù)，并對最終的相干屬性值進(jìn)行歸一化處理。以目的層至海底為時(shí)窗，提取相干屬性之和，生成如圖6 (a)所示的屬性層位。從圖6(a)可以看出，氣云區(qū)與非氣云區(qū)異常邊界較為清晰，氣云區(qū)內(nèi)部表現(xiàn)為強(qiáng)相干異常，低部位雁列狀屬性異常對應(yīng)晚期發(fā)育斷層，非氣云區(qū)相干屬性異常相對一致。1井位于氣云區(qū)之外，為了去除非氣云區(qū)影響，以1井作為不受氣云影響的基準(zhǔn)井，對1井處相干屬性值進(jìn)行減去，如圖6(b)所示。應(yīng)用中值濾波器對圖6(b)所示地震層位進(jìn)行了多次迭代處理，減少隨機(jī)噪音對分析結(jié)果的干擾，處理結(jié)果如圖6(c)所示。最后為了降低斷面對分析結(jié)果的影響，對下降盤屬性異常數(shù)據(jù)進(jìn)行了切除，結(jié)果如圖6(d)所示。

圖5 應(yīng)用相干屬性進(jìn)行氣云區(qū)構(gòu)造校正流程Fig.5 Workflow of structural correction using coherence attribute in gas cloud zone

圖6 基于圖5流程計(jì)算獲得的氣云區(qū)屬性異常層位Fig.6 The attribute anomaly horizons of gas cloud zone calculated by workflow in Fig.5(a)目的層之上相干屬性之和;(b)減去1井屬性值后的相干異常;(c)平滑濾波后的層位b;(d)切除斷層下降盤并乘以校正系數(shù)后的層位

2.3.3 氣云區(qū)構(gòu)造校正

根據(jù)相干屬性異常圖，提取三口井井點(diǎn)處對應(yīng)的相干屬性值。從圖7 可以看出，深度預(yù)測誤差越大，相干屬性異常值越高，三口井之間相干屬性與深度預(yù)測誤差呈明顯的正相關(guān)，表明該思路可以用于定量表征氣云對構(gòu)造影響程度。線性關(guān)系式見式(1)。

(1)

式中:ΔDepth為氣云區(qū)任意一點(diǎn)深度校正量；ΔDiff為氣云區(qū)任意一點(diǎn)與1井處相干屬性異常值的差值；C為校正系數(shù)，為常量。通過交匯分析求取校正系數(shù)C后，相干屬性異常層位乘以校正系數(shù)C得到氣云區(qū)的構(gòu)造校正量。與初始時(shí)深轉(zhuǎn)換獲得的構(gòu)造圖進(jìn)行運(yùn)算后，得到經(jīng)過氣云區(qū)構(gòu)造校正后的構(gòu)造圖。

圖7 相干屬性與已鉆井深度預(yù)測誤差交匯分析Fig.7 Cross plot of coherence attribute and prediction error

3 效果分析

在上述精細(xì)研究的基礎(chǔ)上，完成了主要目的層位的氣云區(qū)構(gòu)造校正。應(yīng)用相干屬性校正后，氣云區(qū)地層產(chǎn)狀普遍上移，氣云區(qū)邊界構(gòu)造變化較自然，沒有出現(xiàn)明顯的畸變，表明該方法是符合地質(zhì)規(guī)律的。對比圖8(a)、圖8(b)可以看出，校正后氣云區(qū)構(gòu)造形態(tài)發(fā)生一定變化，圈閉南部邊界構(gòu)造幅度變緩，構(gòu)造趨勢與低部位非氣云區(qū)構(gòu)造趨勢較為一致，與前人對渤海海域晚期斷裂對圈閉起控制作用的認(rèn)識吻合，表明校正后的構(gòu)造形態(tài)更為合理。

基于該項(xiàng)技術(shù)，館陶組油氣探明面積增加7.5 km2(圖8 )，增加探明地質(zhì)儲量近1 000*104t。根據(jù)這一認(rèn)識在氣云區(qū)內(nèi)先后部署了兩口評價(jià)井8、12井均獲得成功。其中8井鉆前預(yù)測潛山頂面埋深1 280 m，實(shí)鉆后地質(zhì)分層為1 277 m，誤差3 m，在誤差允許范圍之內(nèi)，表明相干屬性用于氣云區(qū)構(gòu)造校正的思路是可行的。隨后在8井南側(cè)部署鉆探12井，校正后鉆前預(yù)測深度1 218 m，實(shí)鉆海拔深度1 213.3 m，誤差4.7 m，取得了良好的勘探成效(表1)。這兩口井的成功鉆探驗(yàn)證了相干屬性用于氣云區(qū)構(gòu)造校正的可靠性，為PL9-1構(gòu)造后續(xù)的評價(jià)井實(shí)施以及儲量計(jì)算提供了重要的參考。

圖8 氣云區(qū)構(gòu)造校正前后館陶組頂面構(gòu)造圖對比Fig.8 Contrast of Ng structure map before and after structural correction(a)校正前；(b)校正后

表1 應(yīng)用相干屬性進(jìn)行氣云區(qū)構(gòu)造校正前后潛山頂面深度預(yù)測誤差對比

4 結(jié)束語

通過對PL9-1油田氣云區(qū)發(fā)育特征及成因機(jī)制分析，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)認(rèn)識，在常規(guī)縱波地震資料基礎(chǔ)上，分析了應(yīng)用相干屬性評價(jià)氣云區(qū)發(fā)育程度的可行性。通過精細(xì)的井震對比，建立了相干屬性異常與構(gòu)造校正量之間的線性關(guān)系式，實(shí)現(xiàn)了氣云區(qū)構(gòu)造校正定量化，有力指導(dǎo)了后續(xù)評價(jià)井的部署和成功實(shí)施，為該油田的油藏整體評價(jià)和儲量計(jì)算提供了借鑒，大大推動了PL9-1億噸級油氣田的整體評價(jià)進(jìn)程。

值得注意的是，PL9-1油田雖然氣云較為發(fā)育，但地震資料通過疊后能量均衡處理后，氣云區(qū)內(nèi)部地層具有一定的可對比性，同時(shí)潛山頂面較強(qiáng)的地震反射特征也對構(gòu)造認(rèn)識提供了一定的幫助。因此，類似地區(qū)在進(jìn)行氣云區(qū)構(gòu)造校正過程中，應(yīng)盡可能結(jié)合區(qū)塊地質(zhì)認(rèn)識及地震響應(yīng)特征，選擇盡可能適用的技術(shù)組合以達(dá)到最好的應(yīng)用效果。

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Use of coherence attribute in structural correction of gas cloud zone

CHEN Huajing, ZHOU Donghong

(Bohai Oilfield Research Institute, CNOOC China Limited, Tianjin Branch,Tianjin 300452, China)

PL9-1 oilfield is the largest integrated oil and gas field founded in Bohai bay recent years. The oil field is located in the Miaoxi north bulge with the oil and gas migration. Gas cloud zone is very developed along the boundary fault. Therefore, it is very difficult to accurately implement the structural high of traps, seriously restrict the overall evaluation of reservoir. In view of the gas cloud structure correction in the evaluation of this more than 100 million tons oilfield, feasibility analysis of coherent attribute that is applied to structural correction of gas cloud zone is studied first based on geological regularity. The relativity between coherent attribute and depth prediction error of target is analyzed, and the approximately linear relationship is established.Based on the above research, a quantitative method is presented by using coherent attribute for structural correction of gas cloud zone. According to the above research results, the evaluation wells were drilled successfully and verified the prediction results.

coherence attribute; gas cloud zone; quantitative; structural correction

2016-04-15 改回日期：2016-06-13

陳華靖(1981-)，男，碩士，工程師，主要從事構(gòu)造研究及儲層預(yù)測工作，E-mail：chenhj4@cnooc.com.cn 。

1001-1749(2017)02-0253-07

P 631.4

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2017.02.16