鐘家良 呂俏鳳 高弘毅 張賀舉 高云龍 王 鋒 楊 虎

( 1中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司中海油實驗中心;2中海石油(中國)有限公司陵水作業(yè)公司 )

元素含量反演儲層預(yù)測新技術(shù)
--以鶯歌海盆地某高溫高壓氣田應(yīng)用為例

鐘家良1呂俏鳳1高弘毅1張賀舉1高云龍1王 鋒1楊 虎2

( 1中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司中海油實驗中心;2中海石油(中國)有限公司陵水作業(yè)公司 )

通過對特定元素的含量與儲層質(zhì)量之間的潛在關(guān)系進行發(fā)掘,篩選出鋁和釩作為能夠?qū)淤|(zhì)量進行衡量的特征元素,并對該統(tǒng)計規(guī)律進行了成因分析.為使該方法轉(zhuǎn)為具備實用價值的新技術(shù),主要從地震反演手段與該方法原理的有效結(jié)合上,以多種主流地震反演手段進行了多輪試驗性研究,最終建立以巖屑分析化驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的儲層質(zhì)量評價方法.該技術(shù)首次以巖屑分析化驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),利用分頻反演方法,以獨特的視角描述有利儲層的空間展布特征,豐富了鉆前研究成果,同時該技術(shù)受放射性元素影響小,亦能應(yīng)用于老井復(fù)查工作,在探井?dāng)?shù)量較少的勘探初期,具有較高的實用價值.文章同時對該方法的分辨率及數(shù)據(jù)篩選等實際應(yīng)用問題進行了討論.該技術(shù)在鶯歌海盆地某高溫高壓氣田儲層預(yù)測工作中獲得成功應(yīng)用,6口定向井、1口水平井優(yōu)質(zhì)儲層的垂深預(yù)測誤差總體控制在6m(4ms)以內(nèi),基本達(dá)到ODP隨鉆調(diào)整的精度要求,從而實現(xiàn)了錄井、實驗、地質(zhì)與地球物理多學(xué)科的有機結(jié)合.

元素含量反演;鋁釩元素圖版;儲層預(yù)測;分頻反演;鶯歌海盆地

"元素含量反演儲層預(yù)測技術(shù)"源自南海西北部四大含油氣盆地9個含油氣構(gòu)造的60口井超過2000個樣品的分析化驗數(shù)據(jù)所證實的規(guī)律:鋁釩元素含量具有對砂泥巖分帶進行識別的特性,即:在碎屑巖中,低鋁低釩含量普遍對應(yīng)為砂巖區(qū),高鋁高釩含量普遍對應(yīng)為泥巖區(qū).基于該特性的儲層預(yù)測方法[1]主要使用平面插值的方法進行儲層預(yù)測.實踐表明,該方法的方向準(zhǔn)確度高,但實用價值有限,主要表現(xiàn)在難以精確描述非均質(zhì)性較強儲層的空間展布特征.本文主要就原方法的這一缺陷,利用鋁釩元素的含量與地震響應(yīng)特征間的潛在聯(lián)系,引入地球物理反演手段,發(fā)揮地震資料在空間分布上的優(yōu)勢,獲得對儲層的空間分布預(yù)測結(jié)果,最終形成從巖屑分析化驗數(shù)據(jù)到砂巖空間展布預(yù)測的整套流程,即"元素含量反演儲層預(yù)測技術(shù)".經(jīng)實鉆證實,該技術(shù)能夠較好描述不同質(zhì)量儲層的空間展布特征,從而應(yīng)用于油氣田勘探開發(fā)工作,具有較好的實用性.

鶯歌海盆地東方13-1高溫高壓氣田是在東方1-1底辟構(gòu)造背景下形成的多個砂體縱向疊置、橫向連片的巖性-構(gòu)造氣藏[2],主要氣層為埋深2500～3000m的上中新統(tǒng)黃流組,主要氣層壓力系數(shù)為1.91,地層溫度為143℃(地溫梯度為4.36℃/100m),屬于典型的高溫高壓氣藏[2-5],具有紅河、馬江、藍(lán)江、宋河等多個物源體系[6].該氣田在主力含氣層段具有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等多個氣組的同時,主要氣組又分A、B、C等多個砂體,各氣組砂體疊置關(guān)系復(fù)雜,由于海流、波浪作用的改造,地質(zhì)面貌復(fù)雜,儲層非均質(zhì)性強.近年來,該氣田進行了一期調(diào)整井ODP(Overall Development Plan,總體開發(fā)方案)實施,而"元素含量反演儲層預(yù)測技術(shù)"的成功應(yīng)用,表明此方法適應(yīng)于此類具有較強非均質(zhì)性的儲層.

1 鋁釩元素區(qū)分有利儲層的原理

1.1 鋁釩元素含量在砂泥巖中具有類聚分區(qū)規(guī)律

采用ICP-AES(電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀)對南海西北部主要含油氣盆地已鉆井巖樣的主微量元素進行分析(部分?jǐn)?shù)據(jù)見表1),具有砂巖(或石灰?guī)r)鋁釩元素含量低、泥巖鋁釩元素含量高的分布特征.以珠江口盆地西部W-1-2井(珠海組二段)的樣品為例,分別以鋁元素含量為5.34%和釩元素含量為53.5μg/g為標(biāo)準(zhǔn),鋁元素和釩元素的含量與巖性具有如下的特征:砂巖鋁釩元素含量相對低,泥巖鋁釩元素含量相對高.在物性方面也具備相應(yīng)的規(guī)律,以W-1-2井分別位于1716.15m、1720.57m、1733.20m的3個樣品的鋁釩元素含量與巖性、儲層物性變化(表2)為例,從礫巖到細(xì)砂巖,總體呈現(xiàn)鋁釩元素含量隨巖性變化而變化的趨勢:粒度越小則鋁釩元素含量越高,相應(yīng)的孔隙度、滲透率越低.鶯歌海盆地X-1-2和X-1-3的巖心樣品分析數(shù)據(jù)亦具有同樣的趨勢.據(jù)此做出以下推斷:通過分析鋁、釩元素含量的變化,能夠描述有利砂巖儲層的展布情況.

表2 鋁釩元素含量與巖性、儲層物性關(guān)系

1.2 砂泥巖中鋁釩元素富集原因分析

鋁釩元素在砂泥巖中的含量差異與兩種巖石的組成成分差異有關(guān),而其富集程度主要與泥質(zhì)含量相關(guān).

1.2.1 鋁元素富集原因

泥巖主要由黏土礦物組成(大于50%)[7],其次為碎屑礦物,即石英、長石(KAlSi3O8、NaAlSi3O8和CaAl2Si2O8)、云母KAl2(AlSi3O10)(OH)2(白云母)等.而黏土礦物主要為多種鋁硅酸鹽(如水云母、高嶺石、蒙脫石等),故泥巖的鋁元素含量較高,即與黏土礦物含量有關(guān).有資料[7-8]表明,鋁元素的含量以泥巖最多(細(xì)黏土),達(dá)到18.97%.與此對應(yīng)的是,砂巖主要由石英、長石和巖屑組成,其黏土礦物含量一般小于10%,組成成分中僅有長石及黏土礦物中含有鋁元素,即僅有這兩類成分可能造成鋁元素含量異常.由于本次研究的各砂巖樣品中長石含量不高,故研究區(qū)巖樣中鋁元素含量主要受黏土礦物含量的影響.

1.2.2 釩元素富集原因

碎屑巖中釩元素的富集方式不同于鋁元素,以黏土對釩的吸附作用最有普遍的意義,主要表現(xiàn)為:在無H2S的弱還原條件還原為V4+,并以顆粒表面吸附或有機金屬配位體的方式沉淀;在有H2S的較強還原環(huán)境下則進一步還原成為V3+而最終形成釩卟啉化合物或者V2O3和V(OH)3保存于沉積物中,從而使釩元素活動性急劇下降,進而被黏土吸附或與黃鐵礦等硫化物配合,主要富集于水深較大的缺氧環(huán)境[9-10].由于砂巖中的黏土礦物含量大大低于泥巖,故主要富集于黏土礦物的釩元素的含量同樣受到影響而降低.有資料表明[5],頁巖和黏土中釩元素含量最高,為120～130μg/mL,其他如碳酸鹽巖和砂巖中等很低,為20μg/mL(表3).因此,釩元素同樣具有在砂巖中含量低、泥巖中含量高的分布特征,且其含量在一定值域內(nèi)波動.

表3 主要類型沉積巖中釩元素含量 單位:μg/mL

1.3 鋁釩元素在巖性指示上的可靠性

為進一步確定鋁釩元素含量在巖性指示上的可靠性,選用了距離此次目標(biāo)區(qū)12km的一口典型井D-1S-1井進行了對比分析.該井對同一層段進行了ECS(元素俘獲譜測井)和自然伽馬兩項測井(圖1),可見:該區(qū)地層鋁元素測井與自然伽馬測井的一致性較好,綜合巖屑錄井成果亦可見,鋁元素具有與自然伽馬同樣的巖性指示特性.由于鋁元素與釩元素具有總體呈正比例的變化關(guān)系(圖2),故可以認(rèn)為,鋁釩元素在巖性指示方面是同步的,且與常規(guī)測井所獲得的自然伽馬數(shù)據(jù)具有異曲同工之妙:低鋁釩(低自然伽馬)則富砂,高鋁釩(高自然伽馬)則富泥.至于ECS測井可靠性分析,劉緒綱[11]、程華國[12]、張鋒[13]等已經(jīng)進行了深入論述,本文不再贅述.

圖1 D-1S-1井元素俘獲譜測井(鋁元素)與自然伽馬測井結(jié)果比較

圖2 D-1-4井鋁釩元素坐標(biāo)圖版

2 主要概念與工具引入

2.1 數(shù)據(jù)來源

雖然ECS測井結(jié)果能夠準(zhǔn)確地反映探測層段鋁釩元素含量變化情況,但由于其測量費用較高(約為常規(guī)自然伽馬測井費用的150%),故除少量特殊井外很少進行相關(guān)作業(yè).為了獲得井區(qū)目標(biāo)層主要井段的元素含量值,只能利用巖屑(巖心)錄井的分析化驗結(jié)果進行替代研究.而以巖屑為基礎(chǔ)進行分析化驗具有先天不足:巖屑在隨鉆井液上返過程中,部分巖屑在碰到井壁后會立即下滑或緩慢下移(具體又根據(jù)井斜角的不同而有所差異)[14-15],從而在連續(xù)鉆進而循環(huán)不干凈的情況下出現(xiàn)不同程度的混樣,特別是目前廣泛使用的PDC鉆頭對地層具有切削及研磨作用,使返出巖屑極為細(xì)碎,缺乏代表性,且識別困難[16].此外,由于巖屑通常為2m一包,故挑樣后用于實驗的巖屑仍可能受到2m以內(nèi)其他巖屑不同程度的影響(泥砂混雜),從而造成后期分析化驗數(shù)據(jù)的波動.

2.2 "三相帶"概念的提出與鋁釩元素坐標(biāo)圖版

為解決實際分析化驗數(shù)據(jù)波動的問題,提出"三相帶"的概念,作為既具有較好容差能力、又具備較高一致性的預(yù)測結(jié)果的區(qū)間,即儲層帶、過渡帶、非儲層帶(后文簡稱"三相帶").而要進行"三相帶"的具體劃分,則需使用鋁釩元素坐標(biāo)圖版這一基本工具.

鋁釩元素坐標(biāo)圖版分別以鋁、釩元素含量值為橫、縱坐標(biāo)軸,以巖性類別為顏色軸(圖2),將巖性混雜的重合區(qū)設(shè)定為過渡帶.以此為基礎(chǔ),定義高于過渡帶鋁釩元素含量的區(qū)域為非儲層帶,其巖性主要為泥巖;定義低于過渡帶鋁釩元素含量的區(qū)域為儲層帶,其巖性主要為砂巖.

僅就此次目標(biāo)區(qū)而言,由于同時具備Ⅰ、Ⅱ兩個主要氣組,且據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)這兩個氣組的"三相帶"上下限值域并不完全重疊,為了進一步減少不確定性,將Ⅱ、Ⅲ氣組值域的重疊部分和不重疊部分分別以1和2為后綴進行區(qū)別.由此,Ⅱ氣組的實際儲層帶為精細(xì)調(diào)整后的"儲層帶1+2",實際過渡帶包含調(diào)整后的"過渡帶1+2",實際非儲層帶包括調(diào)整后的"非儲層帶1+2";Ⅲ氣組的實際儲層帶則僅包括調(diào)整后的"儲層帶1",實際過渡帶則包括調(diào)整后的"儲層帶2+過渡帶1+2",非儲層帶沒有變化.根據(jù)各已鉆探井的測井、錄井解釋結(jié)果,分別對各個相帶內(nèi)出現(xiàn)不同巖性的概率進行了統(tǒng)計(表4).根據(jù)表4同樣可見:儲層帶巖性以細(xì)砂巖為主,含少量粉砂巖,這些都可能構(gòu)成良好的儲層,是井軌跡設(shè)計和調(diào)整的優(yōu)先考慮方向;非儲層帶以非儲層巖性為主,可能含少量粉砂巖,是井軌跡設(shè)計或調(diào)整時需盡量避開的區(qū)域;過渡帶中粉砂巖與非儲層巖性混雜,出現(xiàn)概率近似,在不可避免的前提下,可以考慮穿越的區(qū)域.

表4 Ⅱ、Ⅲ氣組不同鋁釩元素含量及其與不同巖性間的統(tǒng)計關(guān)系

同時,以鋁釩元素坐標(biāo)圖版為基本工具,對表1中各已鉆井?dāng)?shù)據(jù)進行分析,可見各目標(biāo)井的鋁釩元素均具有以下基本特征:

(1)數(shù)據(jù)點集中分布于具有線性相關(guān)的直線上,鋁釩元素值總體呈正相關(guān);

(2)在巖性對應(yīng)方面,低值主要對應(yīng)砂巖,高值主要對應(yīng)泥巖.

該基本特征亦是下步異常值剔除工作的重要依據(jù).

2.3 取樣原則及異常值剔除

在條件允許情況下,可以合理抽稀數(shù)據(jù)點以降低樣品分析成本:探井非目的層段取樣點間距可以在5～10m,主要目的層段需在2～5m.尤其需要根據(jù)已鉆井信息篩選具有代表性的樣點,避免在巖性混雜處選樣.提高數(shù)據(jù)可靠性的方法主要有以下兩種:

(1)挑樣取樣階段,采用必要手段剔除殘留的鉆井液材料,增強樣品代表性;

(2)利用元素坐標(biāo)圖版剔除樣品異常值:根據(jù)鋁釩元素總是呈正比變化的統(tǒng)計學(xué)規(guī)律,從鋁釩坐標(biāo)圖中剔除遠(yuǎn)離鋁釩坐標(biāo)圖擬合曲線而不具代表性的異常值.

以本次研究區(qū)的D-1-2井為例,該井部分樣品點的鋁、釩元素值偏離整體趨勢線(圖3).經(jīng)復(fù)核發(fā)現(xiàn),這些異常點同時呈現(xiàn)了鋇或鈣等元素的異常,分析認(rèn)為這些元素均來自于鉆井液添加劑,故數(shù)據(jù)點偏離趨勢線,則表明樣品數(shù)據(jù)不可信,需剔除.

3 元素含量反演儲層預(yù)測技術(shù)的實現(xiàn)

在原專利方法中[1],主要利用平面數(shù)據(jù)插值方法進行"三相帶"展布情況的預(yù)測,但由于目標(biāo)區(qū)井網(wǎng)密度低,簡單的平面插值無法在地質(zhì)面貌復(fù)雜、非均質(zhì)性較強的目標(biāo)區(qū)進行有效預(yù)測.故考慮加入地震反演手段,借助地震數(shù)據(jù)在空間上的連續(xù)性強化鋁釩元素在空間分布上的連續(xù)性,從而最終實現(xiàn)對非均質(zhì)儲層展布的預(yù)測.

圖3 D-1-2井鋁釩元素坐標(biāo)圖版

3.1 波阻抗反演的可行性分析

從波阻抗與"三相帶"的直方圖分布情況分析以線性波阻抗反演手段進行地震反演的可行性,該區(qū)井旁道波阻抗值總體能夠區(qū)分鋁釩元素含量高低,但區(qū)分性不夠好.以D-1-2井(圖4)為例,波阻抗(橫軸)實現(xiàn)了儲層帶(紅色)與過渡帶(綠色)之間的大致分離[以Ⅰ為界:波阻抗為8190(g/cm3).(m/s)],但有30%的儲層帶和11%的非儲層帶落入對方值域,重合區(qū)域較大,尤其過渡帶和非儲層帶(藍(lán)色)的重合區(qū)過大,難以有效區(qū)分儲層的"三相帶",因而無法使用常規(guī)的線性波阻抗反演實現(xiàn)對鋁釩元素值空間展布特征的預(yù)測.

圖4 D-1-2井"三相帶"波阻抗直方圖

3.2 分頻反演的引入與實現(xiàn)

由于鋁釩元素含量實質(zhì)反映的是泥質(zhì)含量,而王永剛[17]、吳媚[18]、陳克勇[19]、徐明華[20]等已經(jīng)通過不同層次的研究證明,利用多屬性的非線性地球物理反演能夠有效刻畫儲層物性及泥質(zhì)含量變化.故以地震反演為手段,利用地震數(shù)據(jù)與泥質(zhì)含量間的潛在聯(lián)系間接反演鋁釩元素的空間展布,最終完成儲層"三相帶"描述的技術(shù)流程,在理論上是可行的.

非線性波阻抗反演的實現(xiàn)途徑較多,其中商業(yè)化較成功的包括多屬性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析和分頻反演技術(shù)等.僅就此次應(yīng)用而言,分頻反演方法較多屬性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反演方法的預(yù)測準(zhǔn)確度更高.具體實現(xiàn)分頻反演方法,需在常規(guī)的井震標(biāo)定基礎(chǔ)上做如下工作:

(1)地震體分頻及分頻數(shù)據(jù)的屬性提取.利用小波分頻技術(shù)將原始地震數(shù)據(jù)分成低、中、高3類不同頻率的數(shù)據(jù)體,并對每個頻段提取相應(yīng)的地震分頻屬性.

(2)建立地震分頻屬性與測井?dāng)?shù)據(jù)間的非線性映射關(guān)系.利用井的波阻抗曲線和解釋層位得到低頻模型;進而通過非線性回歸方法(如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法)獲得振幅與頻率(AVF)關(guān)系,將頻率作為獨立信息引入反演,建立起目標(biāo)數(shù)據(jù)(鋁釩元素含量值乘積Al*V)與分頻屬性之間的映射關(guān)系(可多次調(diào)整參數(shù)計算以進行優(yōu)選)[21-23].

(3)將步驟(1)獲得的分頻屬性體作為輸入,以步驟(2)得到的映射關(guān)系作為工具計算出分頻反演成果,并最終合成反演成果數(shù)據(jù).

分頻反演方法利用AVF關(guān)系有效降低了反演的自由度,同時減少了薄層反演的不確定性,其成果的準(zhǔn)確度主要取決于所獲取的非線性映射關(guān)系的可靠性.由于樣品數(shù)量較大,映射關(guān)系的提取需采用復(fù)雜非線性高維數(shù)據(jù)的分析處理方法,處理過程中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法是重要的基本工具;在具體實現(xiàn)過程中,映射關(guān)系的優(yōu)選也是影響反演成果的重要環(huán)節(jié),需要選擇吻合程度較好、能夠收斂的映射關(guān)系.

通過反復(fù)的參數(shù)試驗以及盲井對比研究認(rèn)為,在反演中使用EANN(Evolving Artificial Neural Networks)算法能夠?qū)︿X釩元素(Al*V)實現(xiàn)較好訓(xùn)練結(jié)果且驗證符合率較高,可靠性好.該算法是進化算法與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合后的產(chǎn)物,具有對動態(tài)環(huán)境的適應(yīng)能力,即進化和學(xué)習(xí)的兩種形式,可以看作是一個自適應(yīng)系統(tǒng)的通用框架[20].正是由于該算法的這一優(yōu)異特性,使得該技術(shù)能夠迅速合理地提煉鋁釩元素與地震數(shù)據(jù)間的非線性映射關(guān)系.

分頻反演選用兩種地震屬性為內(nèi)部屬性,即地震道(Trace)和道積分(Trace Integrate),并利用小波分頻技術(shù)將上述屬性以倍頻的形式進一步分為15Hz、30Hz、60Hz、120Hz等4個頻率的分頻屬性,同時為進一步降低反演的自由度,引入了井區(qū)地震波阻抗模型作為外部屬性,使最終參與運算的屬性數(shù)量達(dá)到9(即:2X4+1)個.使用EANN算法進行數(shù)據(jù)訓(xùn)練時,訓(xùn)練結(jié)果的擬合相關(guān)系數(shù)總體超過0.94(圖5中紅色數(shù)字),測試集擬合誤差小于0.5%,訓(xùn)練成果與目標(biāo)曲線(由分析化驗得到的Al*V散點值進行線性插值得到)相關(guān)度較高(尤其在目的層所在的2200～2300ms內(nèi)),從而能夠保證所獲得的映射關(guān)系的有效性,以及利用該映射關(guān)系反演而獲得的鋁釩元素數(shù)據(jù)體的較高可靠性.

圖5 部分井的原始數(shù)據(jù)與訓(xùn)練結(jié)果對比

3.3 鋁釩元素含量反演的驗證

反演完成后,對主要目的層Ⅱ氣組的預(yù)測厚度與實鉆厚度進行了統(tǒng)計對比(表5),可見:除P3井的預(yù)測誤差偏大外,其余井的預(yù)測均較為準(zhǔn)確,尤其P1井、P4井、P6井誤差不足3m(1ms),準(zhǔn)確度高,預(yù)測成功率接近90%.

對比過井線所反映的Ⅱ、Ⅲ氣組砂層鉆遇情況可見,分頻反演成功實現(xiàn)了對儲層砂體的預(yù)測:

(1)較準(zhǔn)確地反映了儲層開始和結(jié)束的深度;

(2)較準(zhǔn)確地預(yù)測了井點處的儲層砂體厚度;

(3)較準(zhǔn)確地預(yù)測了水平井P7H井Ⅱ、Ⅲ兩個氣組有利儲層的分布情況,并對該井水平段中段出氣層位置有較準(zhǔn)確的反映(圖6).

圖6 過P7H井鋁釩元素含量反演成果剖面

此外,在反演完成后,還可以以此為基礎(chǔ)利用各種常規(guī)地震屬性分析手段進行更為深入的數(shù)據(jù)分析(如切片、均方根等),從而獲得對特定層段鋁釩元素(Al*V)分布情況的認(rèn)識,最終開展井軌跡優(yōu)化調(diào)整.利用本次反演數(shù)據(jù)體獲得的儲層帶展布情況與鉆后砂體展布認(rèn)識成果對比可見(圖7),儲層帶(1+2)與鉆后地質(zhì)認(rèn)識的砂體展布情況符合度較高,過渡帶(差儲層帶)與泥巖展布情況符合較好,說明本方法是行之有效的.

4 認(rèn)識與結(jié)論

對于鶯歌海盆地某高溫高壓氣田這種受沉積后多次改造、地質(zhì)面貌復(fù)雜、非均質(zhì)性較強的地層,通過一系列的研究,整合錄井、實驗、地質(zhì)、地球物理等多個不同學(xué)科的研究內(nèi)容,以鋁釩元素含量-泥質(zhì)含量-分頻反演這一暗線開展了"三相帶"預(yù)測,較準(zhǔn)確預(yù)測了有利砂體的展布特征,該技術(shù)具有五方面優(yōu)勢:

(1)建立了直接由巖屑分析化驗數(shù)據(jù)到儲層質(zhì)量的反演新技術(shù),該技術(shù)既可應(yīng)用于測井資料缺失或存在嚴(yán)重缺陷的目標(biāo)區(qū),也能在其他地區(qū)更充分地利用已鉆井資料,以新視角健全儲層認(rèn)識,豐富鉆前研究成果.

(2)有利于在高放射性區(qū)域弱化對特殊測井項目的依賴:在不新增額外測井項目的前提下,獲得對目的層巖性的較準(zhǔn)確認(rèn)識.

由于在高U、Th、K等放射性元素含量異常區(qū)的測井巖性識別工作中,高自然伽馬砂巖可能被誤判為泥巖[24],從而造成巖性判別上的失誤.故常追加自然伽馬能譜測井以排除高放射性地區(qū)該類元素的影響[25-27],而該技術(shù)以鋁、釩元素含量界定儲層,回避了放射性元素的含量問題.

如珠江口盆地W-3-2井1232m根據(jù)自然伽馬對應(yīng)為高自然伽馬段,該段被錄井人員定為泥巖,但錄井巖屑復(fù)核顯示為細(xì)砂巖段.由于該井1232～1248m鉀長石含量較高,達(dá)10%～12%,分析認(rèn)為該段受放射性影響而造成巖性誤判.相對的,該點對應(yīng)的鋁元素含量低,與巖屑復(fù)核分析結(jié)果一致.研究還進行了氣井的對比分析,得出同樣的結(jié)論.

(3)精度上初步達(dá)到在非均質(zhì)性較強區(qū)域的較高精度儲層描述能力,從而能夠指導(dǎo)評價井或ODP開發(fā)井、調(diào)整井的井軌跡調(diào)整.

由于本方法數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)是巖屑錄井取樣,故數(shù)據(jù)采樣點最大值為巖樣密度(以中海石油標(biāo)準(zhǔn)為目的層處2m).考慮到巖樣為該段地層錄井巖屑的混合(一包巖屑中的樣品可能來自2m以內(nèi)的任何位置),根據(jù)采樣定理[28-29],要想識別待分析信號中所有頻率成分,采樣頻率必須高于待分析信號中最高頻率信號頻率的兩倍,故該方法無法識別垂厚小于兩個采樣點(4m)的薄層,實際分辨率同時受取樣點設(shè)計方案及后期反演方法的限制.雖然4m的采樣分辨率較常規(guī)測井有較大幅度的降低,但仍遠(yuǎn)高于地震分辨率,從而能夠較好地與之匹配,所獲得的反演結(jié)果能夠指導(dǎo)井軌跡調(diào)整.

(4)適用于老井復(fù)查工作中對儲層物性的二次判斷,有利于進行隱蔽儲層的二次篩查.

老井復(fù)查以綜合分析錄井、測井、試(采)油獲得的各項油氣信息為基礎(chǔ),以完善修訂后的錄井、測井解釋評價標(biāo)準(zhǔn),對一些原解釋方案重新進行綜合評價[30].一般而言,該工作主要是二次測井解釋或者利用巖屑等實物資料進行分析化驗,但各類巖屑由于放置時間較久,往往風(fēng)化嚴(yán)重[31],影響肉眼對巖性的識別和判斷.而鋁、釩兩種元素的含量不會因風(fēng)化而發(fā)生改變,故以本方法針對可疑層進行有利儲層的二次篩查將有明顯優(yōu)勢.

(5)通過該方法的衍生應(yīng)用,既可以用于有利儲層的搜索,也能在富砂、少泥地區(qū)通過反向思維,尋找高鋁、高釩含量地層,以尋找泥質(zhì)較純的有利蓋層,從而利于在近物源的砂巖富集帶尋找隱蔽油氣藏.

就目前而言,該方法存在的不足主要在于:技術(shù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)元素含量值依賴分析化驗以及挑樣工作,雖然采用多種手段后該方法具備一定的抗干擾和容差能力,但實際工作中仍需要嚴(yán)格采樣及分析化驗的流程與規(guī)范,以保證數(shù)據(jù)來源的可靠性.

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New technology for reservoir prediction by element content inversion--a case study on a HPHT gas field in Yinggehai Basin

Zhong Jialiang1, Lü Qiaofeng1, Gao Hongyi1, Zhang Heju1, Gao Yunlong1, Wang Feng1, Yang Hu2
( 1 CNOOC Experimental Center of Engineering Technology Branch of CNOOC Energy Development Co., Ltd.;2 Lingshui Operating Company of China National Offshore Oil (China) Co., Ltd. )

The statistical relationship between element contents and reservoir quality suggests that aluminum and vanadium can be used to measure reservoir quality, and the mechanism was analyzed. To make it a valuable reservoir prediction tool, following the principle that combines the mechanism with seismic inversion methods, several experimental researches were conducted on primary seismic inversion methods, and finally a reservoir quality evaluation method was developed based on cuttings analysis data. Specifically, frequency-divided inversion was employed to map the spatial variation of favorable reservoirs based on cuttings analysis data. The method is of great importance to pre-drilling research. In addition, hardly affected by radioactive elements, it is useful for re-examination on old well data, especially in early exploration without enough drilled wells. For field application of this method, the resolution and how to filter data are discussed in this paper.This technology has been applied in a HPHT gas field in the Yinggehai basin and achieved a great success:the TVD prediction error of high quality reservoirs in 6 directional wells and 1 horizontal well is less than 6m(4ms), which meets the ODP adjustment precision while drilling,and realizes multi-disciplinary dynamic integration of mud logging, experiment, geology and geophysics.

element content inversion, Al-V characteristic elementchart, reservoir prediction, frequency-divided inversion,Yinggehai Basin

TE13.19

A

10.3969/j.issn.1672-7703.2017.06.012

中海油能源發(fā)展股份有限公司科研項目"高溫高壓復(fù)雜氣田中CO2流體對儲層影響及元素示蹤儲層預(yù)測技術(shù)研究"(HFKJ-CJF1306),"南海西部海域復(fù)雜油氣藏ODP實施隨鉆分析技術(shù)研究"(HFKJ-GJF2015012).

鐘家良(1982-),男,四川成都人,2006年畢業(yè)于成都理工大學(xué),工程師,現(xiàn)主要從事地震地質(zhì)綜合解釋、儲層預(yù)測工作.地址:廣東省湛江市坡頭區(qū)南調(diào)路中海油實驗中心,郵政編碼:524057.E-mail:zhongjl@cnooc.com.cn

2016-09-04;修改日期:2017-09-05