油藏描述新技术

油藏描述新技术 油气勘探概况 一、石油形势 1、 70 80年代中期 我国为原油出口国 2、 80年代末至今 转变成原油进口国，并且进 口数量呈上升之势。 3、近年国内油气产量增产减缓、而需求 则出现明显上升，目前进口原油约 40%。 世界经济高速发展， 能源需求快速上升！ 石油产量增长速度趋缓！ a : N O if at a % 、勘探形势 1、后备储量增加缓慢。 2、新发现的油气藏具有储量小、分散等 特点。 3、油气勘探有转向深层或浅层两个主 攻方向的趋势。 4、泥岩、火成岩等特殊油藏日益重视。 5、勘探成本有上升之势。 6、勘探的难度增大。 三、油气勘探对策 1、向国外发展 购买国外油田 2、加大技术与资金投入 从国外引进更先进的技术 3、组织专项课题攻关 1）低孔低渗油藏勘探 2）特殊油藏勘探（裂缝性油藏、泥 岩油藏、火山岩油藏等） 四、油气勘探新技术 1、地震特殊处理 2、非地震勘探 3、测井新技术 4、地球化学勘探新技术 5、油藏描述技术 6、先进的分析、化验技术 7、先进的测试技术 五、油气勘探的主要目标 1、低孔低渗油气藏 2、裂缝性油气藏 3、岩性油气藏 4、其它油气藏 泥岩裂缝性油气藏 火山岩油气藏 稠油油藏 油气勘探进展 油气勘探理论 油气勘探技术 油气勘探新理论： 1、油气封存箱理论 2、含油气系统 3、油气勘探风险经济评估 4、基础学科的发展 学科渗透： 基础学科的进展，促进油气理论的发展。 下篇： 油气勘探的新技术 1、地震解释新技术 2、测井新进展 3、地球化学进展 油气地震勘探新技术 一、深层三维地震勘探新技术 （一）深层地震采集技术 1、深层采集存在的问题 深层地质体反射弱、断块破碎，造成深层地震资料的信躁比低、分辨率低，难以满足深层地震资料处理的要求。 2、地震采集方法 A、基于模型的三维观测系统设计 B、采用全三维观测系统 C、改变检波器的连接方式 D、采用高精度卫星照片进行设计 E、采用中继站过河流等的新方法 F、进行井地联合勘探试验 中继站过河方法及相应的效果 前 6井井地联合模型及射线追踪 （二）深层地震处理技术 1、叠前噪声衰减 2、有效信号的相对振幅保持 3、高精度三维速度分析 4、深层成像技术 （三）深层地震资料解释 1、 构造精细解释 全三维构造解释方法突破了传统三维地震资料“二维”解释的弊端，真正实现了地震资料的立体解释和断层交互解释，使构造解释趋于“单解”。 主要核心技术包括全部速度资料的应用，即空间速度场的建立应用；三维可视化技术；构造模型建立技术；相干体技术、全三维自动追踪技术 。 层位标定 全三维解释技术 空间速度场的应用 三维可视化技术 全自动追踪技术 相干体技术 地震剖面上的角度不整合 主测线 1145原成果剖面 主测线 1145新偏移剖面 741测线三维地震剖面解释图 应用卫 32断层 应用油藏剖面对所有断点均进行了组合(最小断距9m)，保证了构造图的精度 三维可视化技术 三维可视化技术是以人们易于感知的三维图形、图象对各种复杂的数据场和数据关系进行描述，可以为解释人员提供能同时反映地层构造形态和属性特征的三维图形图象，而且还能进一步实现资料的全三维解释。 将 各个层面、断面，并连同地震剖面、井数据一起，以立体的形式显示在屏幕上，使解释人员能更直观地观察地下地质体形态，并检验解释结果的正确性、合理性。 1116兰聊断层清晰 地震精细解释 相干体分析技术 通过计算相邻两道的相似程度，在倾角和滑动时窗的约束下，对原始数据进行相干分析计算。取某一时间上下半相关时窗的地震数据，通过在每个相邻 取该时间处 求得的倾角对原始 用校正后的数据做道间相关分析，求得每个 后把处理后的数据用于切片显示，在做倾角研究前也可对地震数据进行归一处理，提高计算精度。 前梨园相干体数据切片 利用相干体切片解释断层 全三维自动追踪技术 所谓全三维自动追踪层位就是由解释员根据地质分层标定地震反射层位，利用反射界面的波组特征在目的层反射界面上定义一个或多个种子点，在三维地震体上自动追踪同相轴，其追踪原理是利用地震波的相似性。 全自动追踪层位图 地震储集层预测与应用 一、 精细储集层对比、标定技术 精细制作合成记录 1、 准确找出二者主要波组特征的对应关系。 2、估算子波制作合成记录。 3、 单井标定完成后，用平均子波再对每个井进行重新标定，再次修正时深函数。 4 、利用平均子波、多次修改后的时深函数、地震剖面和地质模型建立初始波阻抗模型，在初始波阻抗剖面上对地质分层数据进行直接标定。 波数据 产 生 新 时 深 对 地震数据 解释数据 估算子波 平均子波 合成记录 合成记录 合成记录 初始波阻抗模型 反 射 系 数 时 深 关 系 地质分层直接标定 满足精度 ? 满足精度 ? 满足精度 ? 满足精度 ? 输出标定结果 否 否 否 否 是 是 是 是 濮深 15井合成记录 濮深 4井合成记录 濮深 4、濮深 5、濮深 15、濮深 12井旁估算子波记录 平均子波 濮深 5井合成记录 前梨园 4口井时深关系曲线图 地震特征反演 地震约束测井反演 出发点 综合 地质 、 地震 、 测井 、 钻井 、 录井 等各类信 息求得的储层参数，建立三维储层特征模型 关键技术 属性参数模型建立 主组分分析 模型估算技术 优 点 利用各种测井参数、储层参数、岩性参数 分辨率接近测井分辨率 多参数联合约束减少多解性 地震 特征反演主要流程 地震特征反演应用效果分析 濮深 4 濮深 15 伽玛 时差 储层测井响应特征分析（前梨园） 砂泥岩 储层 储层 储层 储层 储层 伽玛 声波 岩性交会图 测井参数岩性敏感性分析 (前梨园 ) 砂泥岩 波阻抗与自然伽玛的相关性 (前梨园 ) 相关系数 濮深 12井主测线 波阻抗剖面 过濮深 4井联络线 波阻抗剖面 稀疏脉冲反演得到的 波阻抗连井剖面 特征反演得到的 伽玛连井剖面 (左 :五砂组 ;右 :二砂组 ) 地震波形分类技术 传统意义上的地震相分析都是从定性的角度出发，根据地震反射特征来确定。 自组织人工神经网络对地震道形状分类技术是近两年发展起来的一种储层预测新技术。 它主要是利用 自组织人工神经网络对地震道形状分类把地震信号形状分类形成离散的“地震相”。 地震信号的各种参数的变化，都会集中反映到地震道形状的变化上， 频率 f 相位 a 振幅 A 变 化 综合来讲：实际是波形在发生变化 利用地震道形状即波形特征对某一层间内的实际地震道进行逐道对比 ,细致刻画地震信号的横向变化 ,从而得到地震异常平面分布规律即地震相图。 波形分类技术应用 沙三 2盐岩横向分布特征 2、沙三 2盐 文 214 文 216 文 222 文 42 文 141 文 87 文 89 文 13 200 新文 16 文 105 文 32 文 212 文 92 文 204 文 18 文 218 文 9 岩性相变 岩性相变 新文 88 盐岩的地震响应特征 文 87 文 89 文 13 文 200 文 9 新文 16 濮 73 濮 65 濮 124 文 8724井沙三 2盐南北向地层对比图 3、文东沙三 2扇体 岩性相变 新文 88 文 75 3、文东沙三 2扇体 预测扇体面积 12测石油资源量 605 104t 文 75 同相轴增多 设计井 构造三维可视化建模技术 卫2块构造三维栅状图 流动单元的对比与划分 储集层的正确分层与对比是揭露其层间非均质性和认识单个含油砂岩体宏观、微观非均质性的基础。 流动单元的划分与对比以地质概念模型为主导，以旋回对比法为基础，重视相与时有机的结合，综合应用测井、录井信息划分出流动单元。 储层参数的二次解释 应用多参数建立解释图版，加入了自然电位相对值的概念。 形成油、气、水三种多参数解释图版。（因为油气水的性质是有差别的）使解释更加准确。 油层孔隙度 - 50 300声波时差 ( 10隙度(%)孔隙度与自然电位相对值关系图05101520250 ）( 油层 )卫 2 块孔隙度与渗透率关系图版y = 5 20 25孔隙度 (%)渗透率(10用 卫2块孔隙度三维栅状图 卫2块渗透率三维栅状图 利用地震信息预测裂缝 地震预测裂缝 由于裂缝型油气藏具有高度的复杂性 和隐蔽性，必须充分利用地震、地质、测井、钻井、测试及分析化验各方面的信息，充分发挥三维地震资料的空间预测能力，以此形成油气藏描述与预测技术的思路体系，不断提高综合描述与预测的能力，现已取得了一些突破的技术关键。 裂缝油气藏的描述方法比较多，如何充分发挥每一种方法的优势，提高油藏描述的精度，现已成为重要课题。 国外发展现状： 用地震方法进行裂隙检查的方法研究，国外在 20世纪 70年代就开始了，先后经历了横波勘探、多波多分量勘探和纵波裂缝检测等几个发展阶段，不但提出了新颖实用的理论方法，而且在多个地区和油田得到了成功的应用。尤其是近几年来，在用纵波地震资料进行裂缝勘探方面取得了长足的进步。 （一）横波地震勘探检测裂缝 具有裂缝的介质会产生各向异性响应。当地震横波进入各向异性介质时，质点极化方向与裂缝方向不一致，质点位移就分裂成两个相互垂直的偏振分量，以不同的速度在介质中传播，形成横波分裂。平行于裂隙方向的快横波称为 直于裂隙方向的慢横波称为 2的偏振、时间延迟及振幅与裂隙方位和密度有关。 壳牌公司的 人提出，在裂缝性介质中，横波不但产生分裂，还对裂缝性介质充填的液体类型十分敏感。与基岩孔隙中含气使 气裂缝使横波速度降低，而对 波振幅和频率对低速异常区反映明显。在低速异常区横波的振幅较高，频率较低，而在异常区外，频率成分很高，却无低频效应（图 1）。 图 1 低速异常区纵波（ a）和横波（ b）的频率振幅响应 （二）转换横波探测裂缝 由于 得对0世纪 80年代后期以来日益受到重视。入射横波进入一个方位各向异性界面处引起相同的偏振现象，产生 需要一个 个唯一的观察结果。 较早而成功的实例是在委内瑞拉西南部，调查的目的是确定裂缝最终位置及延伸方向，估算裂缝储层的各向异性参数，并确定水平井井位。 国 2 当震源 向分量的能量消失，而波形显示极性反转。基于极性反转和最小振幅两个准则，英国地质调查局爱丁堡各向异性项目组针对震源船横跨接收电缆航行的三维正交几何排列方式，提出了一种确定裂缝走向的两步法各向异性分析新方法。第 1步利用横向激发测线的方位道集来估计偏振方位，第 2步则利用纵测线激发点道集来估计分裂横波的时间延迟。具体步骤是： 1、抽选方位道集； 2、横向分量坐标旋转； 3、用极性反转和最小振幅准则确定偏振方位角； 4、按确定的偏振方位教旋转总测线激发点道集，以分离快、慢横波并确定时间延迟。 （三） 避开了对记录的能量和质量影响最大的地表低降速层带，因此，在横波与各向异性的研究方面具有独到的长处。多分量和多方位的变井源距的观测有利于对井周围的岩石裂缝系统进行全面的研究，而与测井资料的紧密结合更加强 1、三分量 国外，为了观测横波分裂，尤其是垂直排列的裂缝导致的横波分裂，多采用小井源距横波震源沿测线方向和垂直于测线接收四分量记录；然后用 到快横波偏振方位。 2、多分量 几年来，预测各向异性和裂缝的 多”方向发展，即“多测线、多分量、多方位和多偏移距”，国外许多公司开展了此方面的研究，并取得了实质性的效果。 多分量 下图 2为雪佛龙公司在加洲 过 输函数矩阵法、层剥离法等技术，估算快慢横波分裂的偏振方向，从而确定裂隙方位角的变化。 图 2 1 10和 1 9 3、多方位 利用大孔径变偏 波相位慢度面。其做法是先根据整个接受器排列和震源排列的旅行时间梯度，分别计算出垂向和水平相位慢度；再利用两个相位慢度的函数关系，反演出密度加权的刚性参数。英国地质调查局爱丁堡各向异性项目组将这种方法推广到确定裂缝走向，开发出了斜方介质的慢度方程。只要有 3个不同方向的变偏测线资料，且若各向异性的假设成立，就可以估算出裂缝的走向。 4、利用纵波资料进行裂缝检测 由于横波受地表层影响严重，信噪比较低和频率较低，多分量采集和处理的成本太高等原因，自 20世纪 90年代以来，兴起了利用 裂缝的存在，造成了多种地震属性的变化。测量这些地震属性的变化可以检测裂隙。地震属性中对裂隙比较敏感的属性有振幅、层速度、时差、方位 位层频率、层频率差、叠加振幅及叠加振幅方位差等等。 研究表明，在各向异性介质中， 是用 得到能用于 波数据道集，必须建立特殊的处理过程，其中地震一致性校正是关键的步骤。 科罗拉多矿院油藏特征描述项目组承担的 是利用 位 图 3显示的中间强振幅表明了裂缝平行于北北西方向（第 1道为东方向 0，逆时针增加，中间强振幅区表示裂缝方位为 100，即北北西方向）。该实例的研究表明，用 必须应用精细的处理和改进的采集方法。 图 3不同方位叠加道振幅比较（每道隔 5） 国外实例研究表明，纵波垂直于裂缝带传播会有明显的旅行时延迟和衰减，并有反射强度降低和频率低等现象。象 在大多数的实践中，裂缝检测只用到了以上的某一种方法。若能将纵波检测裂缝的各种方法交互利用，则不仅能强化裂缝的属性特征使得对裂缝的检测更加准确还能减少成本。以上方法大多是定性检测。近几年来，利用纵波资料定量计算裂缝发育的方向和密度获得较大进展。 国内发展现状： 在我国不同油区，发育不同类型的裂缝性地层。多年的勘探开发证明，裂缝性油气藏有着巨大的勘探潜力。但是由于埋藏深，各向异性复杂，以及勘探难度大等原因，地震方法一直难有大的突破。我国对裂缝性油气藏的研究开始于 20世纪 80年代，在“八五”期间，国内加强了横波和纵波多分量勘探技术的研究度，开发出一些有特点的地震裂缝检测方法，在许多地区得到了较成功的运用。 取得了显著的经济效益新星公司物研所的冯太林和南京理工大学的谭东汉，研究了用复分析检测垂直裂隙横波分裂的应用方法。所谓复分析，就是将三分量勘探中径向和横向两个水平分量作为复分量的实部和虚部，计算出三瞬特征。复分析提供的瞬时信息有助于检测垂直裂缝的横波分裂也有助于地层解释。 物探局的朱长庆和王波等人，在轮南地区针对奥陶系裂缝性储层的特点，采用数理统计，应力场数值模拟岩石力学性质分析与构造、沉积、钻井资料相结合的方法，确定裂缝形成时期及相 互关系，分析裂缝形成的影响因素，建立综合数学模型，计算了 4期裂缝发育概率，同时预测了各期裂缝、综合裂缝和有效裂缝分布，计算结果与实际油气测试吻合较好。 在裂缝埋藏很深，影响因素很多，形成过程复杂，后期改造作用强烈的地区，一个好的研究方法是从裂缝形成的力学机制入手的综合定量分析方法。 石油大学地球科学系的刘洋和魏修成等人研究了三维纵波反射旅行时检测裂隙的方法。针对垂直定向裂隙，他们研究了两组方位正交测线及多条任意方位测线情况下，利用时差推导出求解裂隙方位的方程，并通过模型验证了该方法在水平层状介质条件下求取裂隙方位的可靠性。另外 百灵计算机应用研究所的黄绪德和新星公司西南石油局的郭正吾等人进行了关联维预测和模式识别。石油勘探院的李明、赵一民及新星公司的李守林等人，成功地预测了风化壳顶部的裂缝发育带。 测井新技术在裂缝性 地层中的应用 对于复杂的裂缝性油气藏，目前已应用成像（、等）、核磁共振（）等新一代测井技术，对裂缝进行识别评价，指导了油气勘探，提高了勘探效益，降低了油气层发现成本。 一、 测井新技术解释裂缝性储层 1、微电阻率扫描成象识别裂缝和溶孔 图 6为（井）白云岩地层中的一段图像，显示了裂缝的存在，具正弦波曲线形状的红色线代表了裂缝的特征，并计算出了每条裂缝的倾角和倾向。图上裂缝倾向主要为，走向为，倾角为 50 80。如果地层中有溶孔，在井壁上的溶孔充满了高电导的钻井液，在图像上溶孔显示为黑色斑点状。 图 6 层理缝的识别 ： 层理缝一般是无效缝，不具渗透性，在 成象测井成果图上主要表现岩性之间的变化，层理缝与低角度裂缝的区别主要在图像上，层理缝为边缘清晰、连续的曲线；低角度裂缝表现为深色曲线分布不均匀、边缘不清晰、断续的特征，见图 7。 图 7 2井解释的诱导缝图 2、利用斯通利波解释储层的渗透性 斯通利波是由井眼诱导产生的一种压力脉冲，其传播受骨架和开启裂缝的影响，它使流体向地层移动，使得斯通利波的能量减小，减弱程度取于地层的有效渗透率。 表征渗透性高低的一个重要参数是流体移动指数，流体移动指数和斯通利波衰减能很好地反映地层渗透率的相对高低。 当井眼斯通利波遇到与井眼相交的开口裂缝时，由于裂缝引起的较大的声阻抗反差使一定量的斯通利波的能量被反射。通过对采集到的斯通利波波形的处理确定出反射系数，然后用反射系数确定出裂缝的开度。 从 2井的斯通利波渗透率分析结果看（图 8），对应储层段的纵波、横波时差却有不同程度的波形衰减，连续的流体移动指数显示有较好的渗透性，最大达到 30。 图 8 算的斯通利波渗透性分析成果图 3、储层孔隙度参数的应用 核磁共振（）测井是应用核磁共报原理研究储层孔隙空间分布的新方法。应用核磁共振测井资料可直接了解储层的微孔隙、毛细管孔隙及可动流体体积。 图 9为核磁共振测井的处理成果，从左至右反映了孔隙大小的变化。 图 9 随着测井新技术成象等新的测井技术的问世，裂缝性地层评价有了新的依据，评价结果也更接近地下的实际情况。储层参数的确定又有新的计算方法。 图 10为华北油田几口井的储层的测井计算孔隙度与的孔隙度之间的关系图，在孔隙度小于 右，资料的相关性很好，况下，储层点相关性不好，分析相关性不好的原因可能为储层含气影响，使 得计算的有效孔隙度偏低，或者由于其储层的不均匀性，影响极板型测井仪的测量精度。 图 10 计算孔隙度与孔隙度关系图 4、油气水界面的确定 （ 1）利用斯通利波判别气水界面 众所周知，孔隙中含有天然气时，纵波速度降低，但对横波速度影响很小，地层含气会导致纵波的强烈衰减，这也是普通声波仪器在气层出现“周波跳跃“的原因。此外，岩性突变和井眼条件的突变也会造成纵波较大的衰减。通过计算纵横波、斯通利波的窗口能量曲线（图 11）可以看出，横渡、斯通利波的衰减和地层渗透性有很好的相关性。 图 11 斯通利波识别气层成果图 （ 2） 确定油水界面 斯伦贝谢的程序是判断流体性质的重要工具之一。图 12为井流体识别联释成果图。 图中第五道为流体识别道，红色指示为油气，兰色指示为地层水。黄色指示为不确定性。从图中看出，储层流体以油气为主，试油为油气层。 图 12 流体识别解释成果图 二、成象测井的地质应用 在地层产层分析、裂缝分析及地应力分析等方面，成象测井可以提供高分辨率的清晰图像及准确的解释结果，无疑是目前较为先进的测井解释技术。 1、构造解释 图 13是 2井的断层解释成果图，图中显示在5520以上的小断层比较发育，以正断层为主，断层倾角变化比较大，多在 40 80之间，断层倾向与潜山倾向相反，伸展方向与潜山倾向相垂直。一般小型断层可能不存在断裂破碎带，位移较小，在图像上可以清楚地识别出小断层及地层的位移变化。 图 13 断层解释 2、地应力分析 图像若能清楚地识别出地层是否存在泥浆压裂诱导缝，就很容易解释地应力。钻井过程中，由于带有方向性的地应力使井壁的应力增大，产生很强的剪切力，使井壁按一定的方向发生岩石崩落而产生扩径，在成象图中椭圆井眼崩落的方位为最小水平主应力方位，与其垂直的方位即为最大水平主应力方位。 图 14 地应力分析 3、裂缝性储层压裂效果预测 图 15左边为一口井的某工段同时压裂的可能的情况，由于段的平均杨氏模量小，计算的破裂压力梯度线显示的安全窗口较围岩小，因此段将被压开的可能性最大。图 15右图显示了压裂结束后，该层的裂缝的几何形态及支撑剂的分布形态，实际上，根据压后吸水剖面和井温曲线证实，主要是层被压开。 图 15 压裂改造预测图 色谱指纹地球化学方法 色谱指纹地球化学方法 随着油气地球化学研究焦点日益集中在解决与油气藏有关的问题上 ， 油气层地球化学检测技术得到了较大的发展 ， 1995） 提出了利用储层岩石中烃类的气相色谱指纹特征判识油 、气 、 水层的地球化学方法 ， 但对不同类型油气层的判识研究不够 ， 需要深入研究 ， 而且缺乏定量化 。 基本原理 用储层岩石中蒸发烃色谱指纹特征定性解释油 、 气 、 水层 。 基本原理 基本原理 基本原理 基本原理 基本原理 基本原理 油气层定量评价方法 尽管根据储集层岩石中蒸发烃的色谱特征能够定性地反映油、气、水层的差异，但却不能定量地说明油层的商业意义。 储层岩石中的含油丰度是评价油、气、水层的重要依据。