番禺低隆起坡折帶儲層含氣性綜合預(yù)測技術(shù)

摘 要

摘要：PY氣田位于番禺低隆起白云凹陷北坡斷裂坡折帶上，地質(zhì)條件復(fù)雜，砂巖儲層的含氣性預(yù)測難度極大。為此，探究了由AV0技術(shù)、AFI流體成分反演技術(shù)及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多屬性反演技術(shù)組成的
摘要：PY氣田位于番禺低隆起白云凹陷北坡斷裂坡折帶上，地質(zhì)條件復(fù)雜，砂巖儲層的含氣性預(yù)測難度極大。為此，探究了由AV0技術(shù)、AFI流體成分反演技術(shù)及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多屬性反演技術(shù)組成的綜合預(yù)測技術(shù)，以期有效摒除單一技術(shù)在含油氣性預(yù)測過程中不盡客觀的現(xiàn)象。首先是以AV0技術(shù)初步確定含氣區(qū)，再結(jié)合AFI技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多屬性反演技術(shù)確定最終的有利含氣區(qū)。該綜合預(yù)測技術(shù)的應(yīng)用有助于指導(dǎo)該區(qū)下一步天然氣勘探，提高勘探成功率。
關(guān)鍵詞：珠江口盆地；番禺低隆起；坡折帶；天然氣；流體；識別；地震勘探
1 地質(zhì)概況
    番禺低隆起是珠江口盆地中南部的一個重要含油氣區(qū)，區(qū)內(nèi)新近系沉積期主要發(fā)育NW向和近EW向 的同沉積斷裂，它們的發(fā)育和分布控制著沉積充填和總體的古構(gòu)造地貌特征。古隆起的東南和東北緣發(fā)育的主要同沉積斷裂形成明顯的古地貌突變帶或多級斷裂坡折帶(圖1)。斷裂坡折帶下斜坡低位域具有形成構(gòu)造-巖性油氣藏的良好條件，并為該區(qū)近期的勘探突破提供了重要依據(jù)[1]。PY氣田位于珠江口盆地中南部番禺低隆起-白云凹陷北坡，位于一級坡折帶上(圖1)。主要目的層段新近系中新統(tǒng)珠江組SB21.0砂巖位于距今18.5Ma最大海泛面之下、距今21.0Ma層序界面之上，形成大型的構(gòu)造+巖性復(fù)合圈閉，且在地震剖面上有很好的亮點顯示。研究區(qū)內(nèi)已鉆探6口井，以斷層為界，D井和F井位于氣田的北部，A井、B井、C井和E井位于氣田的南塊。已鉆6口井中，僅B井鉆遇水層，但B井同其他井一樣具有振幅亮點、AV0及吸收系數(shù)等明顯的含氣異常特征；AV0正演表明，氣田北塊儲層的AV0類型不同于南塊，珠江組砂巖含氣性在該區(qū)呈現(xiàn)多樣化的特征。因此，采用有效的地球物理技術(shù)、合理的區(qū)分儲層流體的含油氣性，有助于指導(dǎo)番禺天然氣區(qū)坡折帶下步勘探方向的確定，提高該區(qū)隱蔽型氣藏勘探的效益。為實現(xiàn)這一目的，展開了有效技術(shù)系列在該地區(qū)應(yīng)用研究的技術(shù)攻關(guān)。

2 AV0技術(shù)
    Zoeppritz理論是AV0技術(shù)的核心，完整的Zoeppritz方程[2]全面考慮了平面縱波和橫波入射在平界面兩側(cè)產(chǎn)生的縱橫波反射和透射能量之間的關(guān)系。當反射波地震勘探使用主要產(chǎn)生縱波的震源、接收的是反射縱波時，Zoeppritz公式可以被大大簡化，即只考慮平面縱波入射產(chǎn)生的反射振幅隨入射角的變化情況。一方面可以節(jié)省計算工作量，另一方面更有利于AV0技術(shù)的研究和應(yīng)用。R.T.Shuey給出的簡化公式是目前人們使用最多的Zoeppritz近似方程[3]：
 
    由式(2)可以看出：反射系數(shù)與sin2α近似為線性關(guān)系，其截距(P)為法線入射(零炮檢距)時的反射系數(shù)，梯度(G)與泊松比有關(guān)。
    利用Shuey公式進行了AV0正演模擬，其模擬結(jié)果見圖2。
    從圖2中可見：PY地區(qū)構(gòu)造圈閉內(nèi)的井(A井、C井、E井)氣層頂表現(xiàn)為振幅隨偏移距增大而減小的趨勢；復(fù)合圈閉內(nèi)的含氣砂巖(D井、F井)則表現(xiàn)為振幅隨偏移距增加而增大的特征，不同圈閉類型的儲層AV0響應(yīng)特征不同的根本原因在于坡折帶上沉積環(huán)境不同，導(dǎo)致泊松比關(guān)系不同，從而影響到AV0響應(yīng)特征；含水砂巖(B井)則表現(xiàn)為振幅隨偏移距增加而增大的含氣的特征。因此，在研究區(qū)用AV0技術(shù)預(yù)測儲層的含油氣性具有很大的不確定性。
    沿SB21.0儲層頂?shù)玫紸V0的PG屬性平面圖(圖3)，紅色區(qū)域代表儲層頂?shù)暮瑲馓卣鳛?ldquo;第三類”的AV0異常。按以往對儲層含油氣性的認識，PY地區(qū)有利的勘探目標(“第三類”AV0異常)主要集中在紅色區(qū)域。AV0技術(shù)預(yù)測結(jié)果在B井處就不符合實鉆的結(jié)論。

3 AFI流體成分反演技術(shù)
眾所周知，地下不均勻性描述是儲層可靠描述的關(guān)鍵因素，不均勻性部分造成了解釋的不確定性。地震儲層描述中的一些方法是基于多元技術(shù)[4]的純粹統(tǒng)計方法。另一些方法是確定性的，基于彈性理論及實驗室觀測導(dǎo)出的物理模型。依據(jù)特定的研究，每一組技術(shù)都有某種程度的成功。優(yōu)化策略是把每種方法最好的部分結(jié)合起來，產(chǎn)生比單獨使用純粹統(tǒng)計或純確定性技術(shù)都更好的結(jié)果[5]。AFI流體成分反演技術(shù)中的統(tǒng)計巖石物理理論的創(chuàng)新之處是結(jié)合了Monte Carlo模擬和Bayes分類理論，并將其應(yīng)用到AV0理論中得到流體成分反演理論。流體成分反演理論研究的最終目的是獲得PY氣田主要儲層含油氣性的定量解釋。實例表明：該理論能有效地規(guī)避AV0技術(shù)陷阱，達到定量預(yù)測儲層含油氣性的目的，有助于提高該地區(qū)的勘探成功率。利用原始疊前道集得到流體成分反演結(jié)果如圖4所示。
 

    對比反演結(jié)果圖，發(fā)現(xiàn)圖4指示的含氣范圍(黃色區(qū)域)、氣水界面以及與各井含油氣性與實鉆結(jié)果吻合。需要強調(diào)的是：該技術(shù)對B井的預(yù)測與實鉆結(jié)果吻合，更接近地質(zhì)認識。但是PY地區(qū)F井北部有一處面積達20km2的高含氣區(qū)(箭頭所示)，需要進一步評價、落實該地區(qū)的含油氣性。
4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多屬性反演
    人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的并行處理能力、分布式信息處理方式、自組織自學(xué)習(xí)能力、高度容錯性等優(yōu)點，吸引了各個領(lǐng)域的學(xué)者[6]。地球物理學(xué)家對它的識別能力特別感興趣，它優(yōu)于傳統(tǒng)的統(tǒng)計方法和人工智能方法，因此很快被引入到地球物理學(xué)領(lǐng)域，并力圖解決油氣識別之類的問題?？碧降厍蛭锢韺W(xué)中常用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與多層感知器、自組織特征映射網(wǎng)絡(luò)及Hopfield網(wǎng)絡(luò)等。地震屬性分析技術(shù)[7]是近年來迅速發(fā)展起來的一種技術(shù)，它主要是應(yīng)用多種數(shù)學(xué)分析(如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等)方法，從地震數(shù)據(jù)體中提取有關(guān)儲層物性、巖性信息的多種屬性，同時結(jié)合工區(qū)內(nèi)的測井資料，建立井旁道測井屬性與地震屬性的關(guān)系，使用相關(guān)性最大的屬性預(yù)測和估算整個地震數(shù)據(jù)體的曲線屬性特征，從而達到儲層含油氣性預(yù)測的目的[8]。
    多屬性反演技術(shù)即是利用測井曲線和地震數(shù)據(jù)的關(guān)系“預(yù)測”或估測地震體上所有點的測井曲線特征體。利用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多屬性反演技術(shù)得到了研究區(qū)的含水飽和度圖5。綜合分析圖4、5，認為圖4所示的F井北部應(yīng)是一個相對高含水的區(qū)域，其余各井儲層含油氣性的預(yù)測結(jié)果與實鉆結(jié)果較符合(圖5)。

5 結(jié)論與認識
    1) 流體成分反演技術(shù)不但是一種定量化的AVO技術(shù)，而且摒除了常規(guī)AV0技術(shù)中僅能從測井響應(yīng)或地震響應(yīng)單一進行含油氣性分析的缺點，緊密地將井和震響應(yīng)特征結(jié)合起來進行了相關(guān)性分析，提高了儲層含油氣性預(yù)測的準確度和直觀性。
    2) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多屬性分析技術(shù)，能夠緊密結(jié)合測井特征與井旁道地震屬性，有效解決儲層含油氣性預(yù)測問題。
    3) AV0技術(shù)、AFI流體成分反演技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多屬性反演技術(shù)組成的含油氣預(yù)測技術(shù)系列，可有效提高鉆前目標儲層含油氣性預(yù)測工作的準確度，降低勘探風(fēng)險。
符號說明
    R(α)為反射系數(shù)；R0為0°角入射時的反射系數(shù)；α為入射角，(°)；α1為反射角，(°)；α1為透射角，(°)；P為截距；G為梯度；ρ為密度，g/cm3；ρ1為介質(zhì)1的密度，g/cm3；ρ2為介質(zhì)2的密度，g/cm3；vp為縱波速度，m/s；vp1為介質(zhì)1的縱波速度，m/s；vp2為介質(zhì)2的縱波速度，m/s；vs為橫波速度，m/s；vs2為介質(zhì)2的橫波速度，m/s；vs1為介質(zhì)1的橫波速度，m/s；σ為泊松比；σ2為介質(zhì)2的泊松比；σ2為介質(zhì)1的泊松比。
參考文獻
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(本文作者：軒義華 袁立忠 汪瑞良 秦成崗 全志臻 中海石油(中國)有限公司深圳分公司研究院)