地震資料氣水識(shí)別方法及其應(yīng)用_工程實(shí)踐

摘要

摘要：有效預(yù)測(cè)儲(chǔ)層中流體的性質(zhì)對(duì)油氣勘探具有十分重要的意義。2008年之前研究了基于地震縱波勘探資料的泊松比氣水預(yù)測(cè)方法，初步應(yīng)用取得了一定效果，之后進(jìn)一步完善了預(yù)測(cè)方法

摘要：有效預(yù)測(cè)儲(chǔ)層中流體的性質(zhì)對(duì)油氣勘探具有十分重要的意義。2008年之前研究了基于地震縱波勘探資料的泊松比氣水預(yù)測(cè)方法，初步應(yīng)用取得了一定效果，之后進(jìn)一步完善了預(yù)測(cè)方法，又開展了廣泛的應(yīng)用研究，先后對(duì)川渝地區(qū)、蘇里格地區(qū)多個(gè)構(gòu)造的不同砂巖儲(chǔ)層，以及川渝地區(qū)和國外的多個(gè)碳酸鹽巖儲(chǔ)層進(jìn)行了預(yù)測(cè)，取得的認(rèn)識(shí)和成果主要有：①儲(chǔ)層測(cè)井泊松比在不同儲(chǔ)層中具有穩(wěn)定規(guī)律，對(duì)不同類型的儲(chǔ)層具有一致性的判識(shí)模式，即含氣儲(chǔ)層泊松比低、含水儲(chǔ)層泊松比較高，致密層或非儲(chǔ)層泊松比更高；②所形成的預(yù)測(cè)方法能有效地識(shí)別氣、氣水及同含氣水，預(yù)測(cè)結(jié)果符合率均較高，且分布規(guī)律與地質(zhì)認(rèn)識(shí)基本一致。以四川盆地為主的5個(gè)典型實(shí)例應(yīng)用結(jié)果表明，該方法具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：泊松比；地震資料；天然氣；水；識(shí)別；方法；應(yīng)用；四川盆地

1 氣水識(shí)別原理簡(jiǎn)介

地下介質(zhì)(包括巖層和流體)具有不同泊松比值，國內(nèi)外學(xué)者在20世紀(jì)70年代對(duì)泊松比與巖性、流體的關(guān)系進(jìn)行了大量研究。漢密爾頓、格里哥里等得到了泊松比與巖石孔隙中流體性質(zhì)關(guān)系的最有價(jià)值的結(jié)果有：①未固結(jié)的淺層鹽水飽和沉積巖往往具有很高的泊松比(大于0.4)，這實(shí)際上與泥頁巖相近；②泊松比往往隨孔隙度的減小及沉積物的固結(jié)而減小；③高孔隙度的鹽水飽和砂巖往往具有較高泊松比(0.3～0.4)，這是砂巖含水飽和的情況；④氣飽和高孔隙砂巖往往具有低泊松比，可能低到0.1。這說明含氣層泊松比很低，含水層泊松比明顯增高，致密層更高。更多的研究成果還表明^[1～3]：泥頁巖層泊松比高于砂巖層，碳酸鹽巖地層與砂泥巖層相似。碳酸鹽巖和砂泥巖地層中，含氣與含水的泊松比均有一個(gè)分界線，砂巖地層差異更明顯，石灰?guī)r地層差異略小，但都能分辨出氣水。可以用示意圖(圖1)說明儲(chǔ)層泊松比的普遍規(guī)律。

2 氣水識(shí)別模式

基于研究和實(shí)際應(yīng)用成果，可建立儲(chǔ)層氣水識(shí)別的基本模式，現(xiàn)以砂泥巖地層為例(圖2)。

圖2表明，泊松比最低對(duì)應(yīng)氣；泊松比次低對(duì)應(yīng)氣水；泊松比中等對(duì)應(yīng)水；泊松比中高對(duì)應(yīng)砂巖致密層；泊松比很高對(duì)應(yīng)泥巖層。模式中泊松比值的大小具有相對(duì)性，即在不同儲(chǔ)層中，其值的分布范圍及劃分界限可能有所不同。碳酸鹽巖地層(石灰?guī)r及白云巖為主)具有相似的模式，只是巖性和泊松比值大小有區(qū)別。

3 泊松比測(cè)井資料與儲(chǔ)層關(guān)系

圖3為四川盆地wd8井測(cè)井綜合解釋圖。該網(wǎng)直觀展示出泊松比曲線與巖性、流體具有明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系，且與前人研究結(jié)論完全一致。

圖4為國內(nèi)外某些地區(qū)儲(chǔ)層泊松比測(cè)井資料與流體對(duì)應(yīng)關(guān)系統(tǒng)計(jì)圖。從圖中可見，盡管地區(qū)不同，儲(chǔ)層類型不同，但氣水關(guān)系始終具有一致特點(diǎn)，即低泊松比對(duì)應(yīng)含氣，中泊松比對(duì)應(yīng)同含氣水，中高泊松比對(duì)應(yīng)含水，高泊松比對(duì)應(yīng)巖層。與前人研究成果都是一致的，只是具體儲(chǔ)層情況有分布范圍的差別。這也說明泊松比這些特點(diǎn)是由儲(chǔ)層及流體的物理性質(zhì)決定的，這種明確的關(guān)系確保了應(yīng)用泊松比進(jìn)行流體識(shí)別的可靠性。

4 應(yīng)用實(shí)例研究

以下針對(duì)不同儲(chǔ)層類型、不同地區(qū)列舉5個(gè)典型實(shí)例，從地震資料氣水預(yù)測(cè)分布規(guī)律和鉆井結(jié)果進(jìn)行對(duì)比研究。研究方法步驟為：①根據(jù)地震資料情況確定研究范圍；②將研究范圍內(nèi)所有陣列聲波測(cè)井曲線轉(zhuǎn)換為泊松比曲線；③對(duì)可靠的泊松比曲線統(tǒng)計(jì)儲(chǔ)層及非儲(chǔ)層泊松比分布情況，并建立氣水識(shí)別模式；④測(cè)井、地震聯(lián)合泊松比反演并生成泊松比反演數(shù)據(jù)；⑤目的層泊松比數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)并進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。

4.1 s5構(gòu)造盒8段砂巖儲(chǔ)層氣水預(yù)測(cè)

目的層為砂巖儲(chǔ)層，與泥巖交互，砂巖單層厚度介于3～15m，非均質(zhì)性強(qiáng)。圖5中白虛線為等高線，構(gòu)造總體呈東高西低趨勢(shì)，中部有2個(gè)低幅向斜。鉆遇氣水與構(gòu)造高低沒有對(duì)應(yīng)關(guān)系。勘探開發(fā)中期多口井產(chǎn)水。后應(yīng)用泊松比預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，產(chǎn)水井基本上位于預(yù)測(cè)的較高泊松比區(qū)域。圖中暖色調(diào)部分為含氣區(qū)，藍(lán)色區(qū)域?yàn)楹畢^(qū)。后期井位部署以該圖為依據(jù)，確定的井位避開預(yù)測(cè)含水區(qū)域，取得了較好效果。預(yù)測(cè)的總體規(guī)律與鉆井結(jié)果基本一致，單井符合率達(dá)到75%。

4.2 guangan構(gòu)造須四段砂巖儲(chǔ)層氣水預(yù)測(cè)

儲(chǔ)層為上三疊統(tǒng)須家河組四段砂巖。圖6中等高線東南部為高部位，向西北部變低，從圖可見，產(chǎn)水井、氣井與構(gòu)造沒有明確對(duì)應(yīng)關(guān)系，即高、低部位都可能含水、含氣。圖中紅色和黃色區(qū)域?yàn)轭A(yù)測(cè)的含氣區(qū)，綠色為過渡區(qū)(即同含氣水區(qū))，藍(lán)色為含水區(qū)或非儲(chǔ)層(干井)區(qū)，共3個(gè)區(qū)。預(yù)測(cè)圖展示出，5口產(chǎn)水井都位于含水或處于與同含氣水區(qū)的邊界；5口純氣井有3口位于預(yù)測(cè)的含氣部位，2口處于氣水區(qū)，基本吻合；5口同含氣水井有3口處于邊界，另外2口處于含水、干井區(qū)，也基本吻合?？傮w而言，預(yù)測(cè)的氣水分布情況與鈷遇氣水情況較好對(duì)應(yīng)，印證了該構(gòu)造氣水分布的無規(guī)律性。

4.3 xc構(gòu)造三疊系砂巖儲(chǔ)層氣水預(yù)測(cè)

圖7為該砂巖儲(chǔ)層氣水分布預(yù)測(cè)圖。白色虛線為構(gòu)造等高線，為由西南向東北傾沒的鼻狀構(gòu)造。其預(yù)測(cè)的儲(chǔ)層(含水、氣)分布總體上呈北東南西向的三角洲分布(黃點(diǎn)線范圍內(nèi))，與該區(qū)實(shí)際沉積相一致。含氣分布與構(gòu)造分布有一定對(duì)應(yīng)關(guān)系，即在構(gòu)造軸部三角洲分布區(qū)以產(chǎn)氣為主，而在南部即構(gòu)造翼部區(qū)主要產(chǎn)水。這些特點(diǎn)反映出，含氣、水分布與構(gòu)造位置和砂巖分布均有關(guān)系。

4.4 jls構(gòu)造珍珠沖組礫巖儲(chǔ)層氣水預(yù)測(cè)

圖8為預(yù)測(cè)的含氣分布預(yù)測(cè)圖，藍(lán)色虛線為通過氣水預(yù)測(cè)解釋的一組三角洲砂體暨含氣性分布情況，符合該構(gòu)造沉積相特點(diǎn)，其中紅色、黃色為預(yù)測(cè)的含氣部分，白色點(diǎn)線帶文字框?yàn)榧^所指位置的鉆井含氣情況，一般產(chǎn)氣量大于1×10⁴m³/d的井基本上都位于預(yù)測(cè)的含氣區(qū)，小于1×10⁴m³/d的井一般位于預(yù)測(cè)的含氣可能性差的部位或邊界上。其中6口高產(chǎn)井(產(chǎn)氣量大于5×10⁴m³/d，綠框所示)有5口位于預(yù)測(cè)的最有利含氣部位(泊松比最低)。此外，含氣分布與構(gòu)造有一定的關(guān)系，即在構(gòu)造頂部(白色虛線為構(gòu)造等高線，中部為高點(diǎn))為高產(chǎn)氣部位，但又不完全對(duì)應(yīng)，在構(gòu)造東南翼還大片含氣，由兩個(gè)三角洲疊置而成，反映與砂體分布有關(guān)。

含水分布預(yù)測(cè)圖也表明：預(yù)測(cè)的含水分布與構(gòu)造關(guān)系明顯，在主體構(gòu)造翼部，含水呈有規(guī)律的帶狀分布與構(gòu)造等高線基本一致。近期開始產(chǎn)水的3口井靠近該區(qū)上傾方向，應(yīng)為下部地層水上竄的表征，另1口產(chǎn)水井雖位于該帶狀區(qū)域下傾方向，但也很靠近該區(qū)。可見預(yù)測(cè)的氣水分布情況規(guī)律性強(qiáng)，具有邊底水特點(diǎn)，且與鉆井含水情況基本吻合。

4.5 lg構(gòu)造二疊系生物礁儲(chǔ)層氣水預(yù)測(cè)

圖9為lg構(gòu)造二疊系生物礁儲(chǔ)層氣水分布預(yù)測(cè)圖。該圖展示，構(gòu)造中部北東南西向有一明顯分界線，西南(左下半部)為臺(tái)地相沉積區(qū)，西北部為海槽，中間為臺(tái)緣。預(yù)測(cè)臺(tái)地為含水及差儲(chǔ)層區(qū)，中間為臺(tái)緣部位，為預(yù)測(cè)的含氣帶，東北部為海槽，預(yù)測(cè)出大片含氣區(qū)。該構(gòu)造儲(chǔ)層段鉆探大量井位，前期在臺(tái)緣部位取得較好效果，高產(chǎn)井較多(黃色、綠色文字框所示)，但后來鉆遇大量氣水井或水井(綠色或藍(lán)色文字框所示)，尤其在臺(tái)地部位部署的井位基本上為干井或水井(白色或藍(lán)色文字框所示)，獲氣井很少。氣水預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)鉆結(jié)果基本吻合。預(yù)測(cè)還表明，該區(qū)海槽部位還有大片含氣區(qū)，但該區(qū)僅有l(wèi)g10井鉆達(dá)目的層，且不產(chǎn)氣，雖然該井預(yù)測(cè)與實(shí)鉆吻合，但沒有更多的井來證實(shí)，且該區(qū)儲(chǔ)層情況還存在認(rèn)識(shí)上的爭(zhēng)議，要靠將來的實(shí)鉆進(jìn)一步驗(yàn)證。

5 結(jié)束語

兩年來，已在國內(nèi)外不同地區(qū)10余個(gè)構(gòu)造近22000km²三維地震和超過13000km二維地震資料應(yīng)用所研究的方法，均展示了泊松比氣水識(shí)別的有效性，主要表現(xiàn)在：預(yù)測(cè)的氣水分布規(guī)律與地質(zhì)認(rèn)識(shí)基本一致，單井符合率較高，均超過75%，有的超過90%。

這些應(yīng)用也進(jìn)一步證明，泊松比是儲(chǔ)層及流體的一種物理本性，不管哪一類儲(chǔ)層，不管什么地方，只要物理性質(zhì)一致，其泊松比與流體的關(guān)系就是一致的。這種穩(wěn)定的規(guī)律，有助于利用泊松比預(yù)測(cè)流體分布。

筆者主要在縱波勘探的疊加資料上應(yīng)用，凡在縱波勘探疊加資料上利用縱橫波速度比、泊松比進(jìn)行氣水預(yù)測(cè)的方法都屬于作者所在企業(yè)的專利保護(hù)范圍。

致謝：感謝為方法應(yīng)用研究提供資料以及共同合作的所有單位及個(gè)人。

參考文獻(xiàn)

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[2] 吳大奎，李亞林，伍志明，等.地震、測(cè)井資料聯(lián)合反演的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法研究[J].天然氣工業(yè)，2004，24(3)：55-57.

[3] 吳大奎.錄井、測(cè)井、地震聯(lián)合反演氣水預(yù)測(cè)方法應(yīng)用研究[R].成都：川慶鉆探工程公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院，2009.

(本文作者：吳大奎¹ 張本全¹ 戴勇¹ 程緒彬¹ 朱心萬¹ 歐陽誠¹ 徐明華¹ 鄭淑芬¹ 唐龍遜² 1.川慶鉆探工程公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院；2.西南石油大學(xué))