隐蔽油气藏勘探理论及勘探方法

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1、隐蔽油气藏勘探理论及勘探方法目录1隐蔽油气藏的概念及研究现状22隐蔽油气藏的分类33.隐蔽油气藏勘探理论63.1层序地层理论63.2坡折带理论73.3复式输导体系理论83.4相势控藏理论84隐蔽油气藏勘探的方法和技术94.1高精度层序地层学指导下的准确选区选带是隐蔽油藏勘探的基础104.2地震资料高分辨率采集、高保真处理是隐蔽油藏勘探的保障124.3多井多层位标定、构造精细解释、变速成图是隐蔽油藏勘探成功的关键134.4地震属性分析、频谱分解、地震正反演等预测技术是隐蔽油藏勘探的手段154.5已钻井重新认识、“滚动勘探”模式是隐蔽油藏勘探的重要途径174.6应用油气化探技术勘探隐蔽油气藏174

2、.7按照隐蔽油气藏的类型选择勘探方法185存在问题及发展趋势195.1存在问题195.2发展趋势19参考文献20随着勘探程度的提高,可供勘探的构造圈闭日益减少,隐蔽油气藏已成为未来最具储量接替前景的勘探目标。所谓隐蔽油气藏通常是指以地层、岩性为主要控制因素、常规技术手段难以发现的油气藏1。隐蔽油气藏成条件复杂、圈闭形态不规则、埋藏和分布具有隐蔽性、勘探难度较大,人们对隐蔽油气藏研究还不系统,对它的认识还不够完善。本文结合国内外隐蔽油气藏勘探的理论研究现状,总结了隐蔽油气藏勘探的思路与技术,分析了隐蔽油气藏目前存在的问题,以及隐蔽油气藏研究的发展方向和趋势,以指导日后隐蔽油气藏勘探。1隐蔽油气藏

3、的概念及研究现状关于隐蔽圈闭,最早在1964年由美国著名石油学家Levorsen进行了完整的论证,随后世界各国都加强了对地层圈闭、岩性圈闭和古地貌圈闭的油气勘探。目前普遍认为,隐蔽圈闭是指用常规技术方法和手段难以识别的圈闭,它们主要是由于沉积、古构造运动、水动力变化及成岩作用所引起的,包括地层超覆、地层不整合、上倾尖灭、透镜体、古河道、潜山、礁体及裂缝圈闭等。隐蔽油气藏是指油气在隐蔽圈闭中的聚集。隐蔽油气藏的概念最早由卡尔(1880)2提出。威尔逊(1934)提出了非构造圈(Nonstructural trap)是“由于岩层孔隙度变化而封闭的储层”的观点3。莱复生(1936)提出了地层圈闭的概

4、念4,并发表了题为“地层型油田”的论文;Lveorsen在1966年发表的遗作隐蔽圈闭(obseureandSubtletrpas)提出现代意义的隐蔽油气藏的概念,认为是隐蔽和难以琢磨的圈闭。后来哈尔布特H(T.Halbouyt1982)等对这个概念作了的进一步阐述,其含义主要是泛指在油气勘探上难以识别和难以发现的油气藏,并不是专指非背斜或地层岩性类型的油气藏5。萨维特认为隐蔽圈闭是用目前普遍采用的勘探方法难以圈定其位置的圈闭;朱夏指出,隐蔽圈闭也包括某些构造圈闭,圈闭是否隐蔽,取决于它们本身的形式和成因类型;庞雄奇等将隐蔽油气藏定义为:在现有理论和技术条件下,从物探和测井等资料上不能直接发现

5、或识别出来的油气藏概称为隐蔽油气藏。对于隐蔽油气藏的概念目前还存在不同的认识,主要的差异在于构造成因油藏是否属于隐蔽油气藏,如邱中健曾将极其复杂的小断块油气藏列入隐蔽油气藏的范畴,薛良清则认为隐蔽油气藏主要指非构造的地层、岩性圈闭被油气充注后形成的油气藏。潘元林等认为隐蔽油气藏是一个相对的概念,不同时期、不同技术经济条件下,其含义也有所不同,而与具体的油气藏类型没有直接的关系,并认为就勘探的难易程度而言,构造油气藏具有特定的空间形态和分布规律,不论是传统的勘探方法,还是现代的勘探技术方法,它们都是比较容易发现的;虽然随着盆地勘探程度的提高,构造油气藏勘探的难度相应地增加,但随着油气聚集规律认识

6、的不断深化和综合勘探技术的应用,尤其是地球物理勘探技术及其勘探精度的不断提高,基本可以抵消勘探难度的增加,因此认为隐蔽油气藏是指地层类、岩性类和与之相关的复合型油气藏,它是一类具有形成条件及其配置关系多样化、形状不规则、埋藏和分布具有隐蔽性或储集层具有极端复杂性的油气藏6。对于目前隐蔽油气藏的概念,概括起来有3种:第1种为广义的地层油气藏包括狭义的地层油气藏、不整合、古地貌油气藏和岩性油气藏;第2种指所有的非构造成因所形成的油气藏类型,包括岩性油气藏、地层油气藏、混合型油气藏和水动力油气藏四大类;第3种是指用目前普遍采用的勘探方法难以圈定其位置的油气藏,一般包括地层岩性型、古地貌型和不整合型油

7、气藏7。2隐蔽油气藏的分类在现阶段,关于隐蔽油气藏的分类方案很多,存在很多争议。在不同的历史时期,随着对隐蔽油气藏和隐蔽圈闭的不断认识,依据不同的概念含义,国内外学者根据不同的分类标准对其提出了各种分类方案。莱复生将隐蔽油气藏分为地层油气藏、流体油气藏和混合油气藏,其中地层油气藏又分为原生油气藏和次生地层油气藏;哈尔布特将隐蔽油气藏分为地层油气藏、不整合油气藏和古地形油气藏,其中地层油气藏又分为沉积油气藏和沉积后油气藏;里登豪斯则认为岩性油气藏指地层油气藏,分为岩相变化油气藏、岩性油气藏、不整合上、不整合下和不整合上下油气藏;阿列克辛分为地层油气藏、构造岩性油气藏、构造地层油气藏和岩性油气藏。

8、我国学者对隐蔽油气藏做了大量的研究,对隐蔽油气藏进行了归纳和分类:表1 国内关于隐蔽油气藏划分类型分类学者类杨万里岩性油气藏地层油气藏流体油气藏泥岩裂隙油气藏混合油气藏胡见义岩性圈闭油气藏地层圈闭油气藏混合圈闭油气藏水动力圈闭油气藏储集层上倾尖灭或岩性侧变型、古河道砂岩型、透镜状岩性型、生物礁块型、储集层成岩封闭型、裂缝、层间裂缝型地层不整合遮挡型、地层超覆型、地层不整合、“基岩”或古潜山型地层断层型、构造岩性型、断层岩性型、地层岩性型丘东洲岩性圈闭油气藏地层圈闭油气藏混合圈闭油气藏古地貌型油气圈闭透镜型岩性圈闭、尖灭型岩性圈闭、成岩圈闭地层超覆型、地层不整合型构造岩性圈闭构造地层圈闭谯汉生等

9、复杂隐蔽地层岩性油气藏复杂隐蔽断裂构造油气藏潜山披覆背斜型地层超覆型地层不整合型砂砾岩体型特殊岩体型复杂断块型复杂断块与复杂岩类复合的断块岩性型复合断块型于英太岩性型隐蔽油藏潜山构造内幕型油藏上倾尖灭型、砂岩透镜体型;不同学者对隐蔽油气藏不同理解和研究的角度不同而划分的类型有所不同,这里以前人划分为基础,经过总结、归纳得出了以下两种较全的分类方案:2.1按成因类型分类(1) 岩性圈闭油气藏:1)岩性上倾尖灭油气藏,由于储集层上倾尖灭或渗透性变差造成圈闭条件而形成的油气聚集;2)透镜体油气藏,由透镜体或其他不规则储集层,周围被不渗透性地层所限,组成圈闭条件而形成的油气聚集;3)成岩封闭油气藏,指

10、在成岩和后生作用过程中,发生压实、胶结、硅化、沉淀、结晶、重结晶、交代和溶解等现象,使岩石储集物性发生突变,造成物性封闭而形成的油气藏。4)特殊岩性体:古河道砂岩型、生物礁块型、浊积砂岩圈闭型。(2) 地层油圈闭型隐蔽油气藏:1)潜山油气藏:潜山基岩内幕型、潜山风化淋滤型。2)地层不整合遮挡油气藏,指斜坡边缘或古隆起带储集层遭受不同程度剥蚀后,被非渗透岩层不整合覆盖封闭而形成的油气藏,主要包括潜伏剥蚀突起油气藏、潜伏剥蚀背斜构造油气藏和潜伏剥蚀单斜构造油气藏;3)地层超覆油气藏,旋回底部的新生储集层不整合地超覆在时代较老的非渗透岩层上,储层本身又被连续沉积的非渗透层覆盖而形成的油气藏。(3)构

11、造型隐蔽油气藏构造型隐蔽油气藏主要包括2类:1)裂缝性油气藏,是指油气储集空间和渗滤通道主要为裂缝或溶孔(溶洞)的油气藏;2)岩体刺穿油气藏,是指由于岩体刺穿遮挡而形成的油气藏,主要包括盐体刺穿油气藏、泥火山刺穿油气藏和岩浆岩体刺穿油气藏。3)复杂断块型油气藏(4)水动力圈闭油气藏水动力圈闭是由水动力与非渗透性岩层联合圈闭,使通常净水条件下不能形成油气藏聚集的地方形成油气藏。(5)复合型隐蔽油气藏复合型隐蔽油气藏是指在受2种以上地质遮挡因素控制所构成的圈闭中形成的油气藏。如构造、岩性尖灭、断层、地层不整合和水动力等诸因素相配合而形成的构造-岩性油气藏、断层-岩性油气藏、断层-地层油气藏、岩性-

12、地层油气藏以及构造-水动力油气藏等。2.2按油气圈闭要素分类按油气圈闭的要素可分为:储集体隐蔽型、油气储集空间隐蔽型、封盖条件隐蔽型、油气运移充注条件隐蔽型、圈闭形态与结构隐蔽型、圈闭构造位置隐蔽型、圈闭形成动力学条件隐蔽型、油气藏流体性质隐蔽型、保存条件隐蔽型、复杂因素控制型隐蔽油气圈闭。3.隐蔽油气藏勘探理论3.1层序地层理论层序地层学方法是隐蔽性油藏区域勘探目前最有效的方法,特别是海相地层中更加实用,目前在陆相地层也在大规模地应用。层序地层学分析在隐蔽油气藏储层预测与地层、岩性圈闭识别方面提供了一种新的分析方法。其中最大的价值在于预测隐蔽圈闭的有利区带。以层序地层学的理论、方法为基点,通

13、过建立等时层序格架,研究盆地沉积体系的空间展布特征和演化规律、生油相带、储集相带的展布、隐蔽圈闭发育的有利区带和层位预测,结合盆地的构造演化史、热史、油气成藏条件分析,综合高分辨测井层序、地震层序、 地震相和反射波属性等的分析,是目前解决隐蔽油气藏勘探问题的最佳途径。层序地层学从盆地规模的地震地层学不断向储层规模的高分辨率层序地层和储集体分布预测的方向深化,减小了含油气盆地分析中日益增加的隐蔽油气藏的勘探风险、且可以优选开发方案并预测剩余油的分布。近年来,高分辨率层序地层学已成为油气勘探领域中最重要的一个发展方向,它通过合理、 精确地建立高分辨率等时层序地层格架和岩相格架, 客观地重建和预测等

14、时地层格架内的体系域和沉积体系的分布,尤其是通过地震反射终止和界面的精细识别、 追踪和对比沉积体系及重要的沉积体在三维空间上的配置关系及其内部构成的精细研究,进而达到更有效地预测储层的空间展布和储盖组合的目的8。层序地层学用于隐蔽油气藏勘探的研究思路:首先,建立以三级层序为单元的等时地层格架,在层序内部结构正确划分的基础上,以体系域为单元进行沉积相和沉积体系的研究;其次,以体系域为单元研究层序内的生储盖组合配置关系;然后,针对主要勘探目标层序单元,利用高分辨率三维地震剖面,在初泛面的较强反射轴之下,识别具有特殊反射特征的各类低位砂体,在该同相轴之上,识别各类湖侵体系域砂体;在最大湖泛面的强反射

15、轴之上,识别“S”型前积反射湖退砂体,之下识别各种水进砂体。最后,对识别的各类砂体进行成藏条件分析,确定圈闭类型,指出油气勘探的有利区块和目标9。地层学原理预测隐蔽油气藏的流程如图3-1所示:图3-1 隐蔽圈闭预测的层序地层学研究框架3.2坡折带理论坡折带是指地形坡度发生突变的地带,它可由构造因素或由沉积因素形成。该部位对沉积基准面变化非常敏感,并直接影响层序和沉积体系的发育。坡折带理论在隐蔽油气藏中的运用,源于被动大陆边缘的陆架坡折,陆架坡折控制了低位域砂体的展布。为此,国内学者创新性地将其引入陆相湖盆中,林畅松等对构造坡折带(断裂坡折带)曾作了较系统的分析和总结。王英民等通过对准噶尔盆地侏

16、罗纪湖盆坡折带的深人研究,按成因机制将坡折带划分为构造坡折带、沉积坡折带和侵蚀坡折带三种类型。与海相相似,陆相坡折带对低水位体系域起重要的控制作用。当基准面处于坡折带之下时,往往形成盆底扇、斜坡扇和前积楔状体,并伴有下切河谷产生。但是与海相地层相比,低水位体系域含油比例明显低,这预示着陆相盆地低水位域的隐蔽油气藏勘探具有十分广阔的前景。而坡折带是处于重要战略地位的油气勘探领域。不同类型的坡折带,控制着相应的低水位体系域,从而决定着不同类型的隐蔽油气藏。坡折带及弯折带甚至枢纽带都控制了砂体特别是低位砂体的展布,解决了隐蔽油气藏储集仓储的问题,构成了隐蔽油气藏成藏理论的基础。该理论进一步丰富了我国

17、陆相盆地层序地层理论,是我国陆相断陷盆地隐蔽油气藏勘探理论的重要组成部分。3.3复式输导体系理论油气输导体系是指连接源岩与圈闭的油气运移通道的空间组合体,其静态要素包括:骨架砂体(储集层)、层序界面(不整合面)、断层及裂缝11。图3-2 断陷盆地疏导体系类型模式A.网毯式输导体系; B.“T”型输导体系;C.阶梯型输导体系;D.裂隙型输导体系在陆相断陷盆地演化的不同阶段、不同的构造部位发育不同类型的输导体系。研究认为, 断陷盆地陡坡带以“T”型输导体系为主,中央背斜带以网毯式输导体系为主,洼陷带以裂隙型输导体系为主,缓坡带以阶梯型输导体系为主(图3-2)。在盆地构造-沉积格架的控制下,这些类型

18、的输导体系在特定的时空域内有序分布和发挥作用,构成了断陷盆地的“复式输导体系”。同时,不同的输导体系生成于各自的构造-沉积环境,与特定的构造区带和圈闭群体相关联,形成了各具特色的油气藏组合。因此,研究输导体系的类型与分布对于勘探方向和目标区带的预测具有重要意义。这一复式油气输导体系理论的创立,指明了陆相断陷盆地演化过程中不同构造部位的油气优势通道,为油气分布规律的理论总结提供了科学依据,解决了隐蔽油气藏成藏的根本问题。3.4相势控藏理论 含烃流体动力和储集岩物性都是决定油气是否成藏的基本要素。用“势”来代表油气运聚的基本动力条件(主要是地层压差、浮力、毛细管力等),用“相”来代表油气接收条件(

19、主要是储集岩的渗透性能),则油气成藏的过程也就成为“势”所代表的动力不断克服“相”所代表的阻力的过程。具体地说,油气成藏动力充足,一些较差的储集岩也会成藏,也就是成藏所需要的储层渗透性能下限也就相应降低;相应地,储集岩渗透性能好,要求的成藏动力条件就可以适当降低。反之亦然。因此,“相”、“势”之间存在着既相互联系、又相互制约的复杂关系,这种关系在油气成藏上统一起来,共同决定了油气成藏必须满足的基本条件。这种关系称为“相势耦合关系”。“相势耦合关系”准确地把握了油气成藏的核心内容,即成藏动力与阻力的关系,因而是油气成藏研究以及勘探家作出圈闭含油性判断的一个重要出发点。3.5三元控藏理论三元控藏理

20、论是坡折带理论和相势控藏理论的进一步升华。坡折带理论解决了砂体赋存环境的问题,相势控藏理论则是研究沉积体物性和成藏动力平衡的问题,如果说复式输导体系理论解决了陡坡带、缓坡带及浅层隐蔽油气藏输导及成藏的问题,那么三元控藏理论解决了深凹区无明显输导体系的砂岩透镜体隐蔽油气藏成藏问题12。4隐蔽油气藏勘探的方法和技术近年来,在隐蔽油气藏的勘探过程中,发展起来了许多先进理论和技术方法,如层序地层学的研究、地震储层预测技术的大量涌现、新的油气检测方法的提出,形成大量实用的特色技术。在不同的地区,不同类型的圈闭或隐蔽油气藏,地质工作者结合当地的背景及技术条件,相应的采用不同的方法进行研究,如地球化探、滚动

21、勘探、以坡折带为基础进行研究的方法等。通过对我国东部油田的精细勘探研究,总结出隐蔽油气藏勘探的五大技术体系,即:高分辨率层序地层学研究技术,高分辨率三维地震采集、处理技术,储层预测描述技术,油藏综合评价技术,特殊的钻井、测井、压裂改造工艺技术。其中核心技术为层序地层学技术、高分辨率三维地震处理技术和储层预测描述技术13。1.高精度层序地层学指导下的准确选区选带是隐蔽油藏勘探的基础;2.地震资料高分辨率采集、高保真处理是隐蔽油藏勘探的保障;3.多井多层位标定、构造精细解释、变速成图是隐蔽油藏勘探成功的关键;4.地震属性分析、频谱分解、地震正反演等预测技术是隐蔽油藏勘探的手段;5.已钻井重新认识、

22、“滚动勘探”模式是隐蔽油藏勘探的重要途径14。4.1高精度层序地层学指导下的准确选区选带是隐蔽油藏勘探的基础层序地层学的勘探效益在于预测隐蔽圈闭的有利区带。在油气勘探程度高的老区,寻找大型构造油气藏已非常困难,随之而起的是寻找隐蔽油气藏。在勘探程度较低,但构造圈闭勘探效果不好的新区,情况也是如此。以层序地层学的新理论、新方法为基点,通过建立等时层序格架,并在这一等时格架内重建沉积体系的空间分布,综合高分辨率测井层序、地震层序、地震相和反射波属性分析,是解决这一问题的途径15。高精度的层序地层研究需要高分辨率的地震勘探,钻井资料虽可以精细划分出层序或旋回地层的高频单元,但只局限于井点上,在盆地中

23、界面的对比仍以地震资料最为直观和有效。建立等时地层格架首先有赖于地震资料对比和圈闭等时界面。高精度层序地层学的理论核心是:在基准面旋回变化过程中,由于可容纳空间与沉积物供给通量比值(A/S)的变化,相同沉积体系域或相域中发生沉积物的体积分配作用,导致沉积物的保存程度、地层堆积样式、相序、相类型及岩石结构发生变化,这些变化是其在基准面旋回中所处的位置和可容纳空间的函数。因此,由基准面旋回所控制的等时地层单元的地层分布是有规律可循的,是可以预测的。4.1.1地层格架的划分利用层序地层学首先要确定研究区地层格架,层序地层学方法利用不整合面或其他成因上有显著特征的界面将地层划分成沉积层序、体系域和(或

24、)准层序。因此,识别这些对比特征是准确划分沉积层序的关键。除了不整合面,还有其他界面和地层特征对于地层对比也是很有用的。不整合面可作为第一、第二及第三级层序的边界;其他对比特征最大海泛面、凝缩面、海侵面和下超面可作为把第三级层序继续划分成体系域和准层序的标志。高分辨率层序的基准面旋回界面的识别标志如下:A陆表侵蚀削截,标志为暴露地表的土壤或根土层。B覆层对深切谷的充填,表现为地层剖面中的河道滞流沉积或水进冲刷滞留沉积。后者与前者的区别是冲刷面幅度较小,其之上多见盆内屑,且是基准面上升期的产物,前者则是基准面下降时形成。C作为层序界面的滨岸上超的向下迁移,在钻井剖面中常表现为沉积相向盆地方向移动

25、,如浅水沉积物直接覆于较深水沉积物之上,河流、浊流砂砾岩直接覆于深水泥岩之上,两类沉积之间往往缺乏过渡环境沉积。D岩相类型或相组合在垂向剖面上的转换位置,如水体变浅的相序或相组合向水体变深的相序或相组合的转换处。E砂、泥岩厚度旋回性变化,如层序界面之下,砂岩粒度向上变粗,砂泥比向上变大;层序界面之上则反之。这种旋回的变化特征常以叠加样式的改变表现出来。F由测井资料上的A/S变化所显示的重要界面。G对于以洪泛面界面,还可以利用古生物种类、丰度和有机碳含量分析等来确定最大洪泛面或密集段的位置。H区域分布的不整合面或反映地层不协调关系的地震反射波终止类型,即顶超、削截、上超等可以用于基准面旋回界面的

26、分析。I与较长期基准面旋回上升到下降转换位置(最大可容纳空间位置)相对应的地震工反射常为高振幅、高连续的反射或一组反射。J测井曲线或岩芯观察到相变与地震反射相对应的振幅、连续性、频率、地震相发生的重大变化16。在对研究区地质特点和地震剖面综合研究并形成一定的地质模式后,就可以进行钻井剖面界面特征与地震剖面反射波组特征的标定、追踪与对比,进而完成等时的层序地层格架的建立。在层序划分时要遵循以下原则:1、以较确定界面作为层序控制边界,并以其性质和级次大小作为次级层序性质确定的重要依据。2、尽可能细的划分层序,不仅要依靠地震剖面上的顶超、上超面等界面,而且要依靠钻井层序来实现。3、层序的确定必须依赖

27、于对钻井资料与地震剖面的相互标定。4.1.2高频层序地层学判断优选区带据Baum(1995)统计,世界上大部分油气田86%的储量赋存于低水位体系域中,只有12%与水进体系域、2%与高水位体系域有关。易绍国等(1997)对松辽盆地东南部梨树德惠凹陷的主要试油层段的体系域属性进行统计。研究表明,约72%的油气段分布在低水位体系域中;24%的油气段分布在高水位体系域;4%分布在水进体系域,20世纪80年代以来,见效最大的是墨西哥湾新近系,以富砂厚层盆底扇体系含油气最丰富;其次为斜坡扇,质量良好的储层分布于水道及天然堤中;再则为前积楔状体,高质量的储集砂岩分布于浊积相和三角洲前缘相中。由此看来,油气藏

28、的分布与层序地层中的体系域类型有一定的关系。除少数盆地外,大多数油气藏都赋存于低水位体系域中,而与低水位体系域有关的油气藏多数是地层、岩性油藏,其中包括盆底扇、水下扇形成的岩性透镜体油气藏和前积楔附近形成的与三角洲或者河口湾有关的地层尖灭油气藏及与逆着海口或者湖口向上追溯的古河道有关的油气藏。因此开展层序地层学研究是寻找地层岩性油气藏的有效方法。今后应加强对含油气盆地的地质、地震、测井及其他资料的综合运用,进行层序地层学解释和古地理、古环境分析,结合盆地的热演化史,压力场的分布,研究油气成藏机制及含油气系统,预测油气聚集的有利区带。充分利用高分辨率的地震资料和测井资料,运用新技术和新方法,进行

29、岩性反演及含油气性检测,提高勘探成功率17。以济阳凹陷隐蔽油气藏勘探实践为例,其勘探步骤归纳为:(1)建立全坳陷以三级层序地层为单元的等时地层格架,以层序体系域为单元进行沉积相和沉积体系的研究,为隐蔽油气藏的预测和勘探提供地层学依据。(2)研究坳陷主要构造坡折带(包括主要的断裂带、断层转换带和斜坡带)与各类低位域砂体和湖扩展体系域砂体之间的成因联系,为隐蔽油气藏的预测和勘探提供准确的构造区带。(3)对于主要勘探目标层序单元,利用高分辨率三维地震剖面,在代表湖扩展体系域的强连续反射同相轴之下、构造坡折带及其以下地区,识别具有特殊反射特征的各类低位域砂体。在代表湖扩展体系域的强连续反射同相轴之上,

30、识别各类湖扩展体系域砂体。(4)对识别出的各类低位域砂体和湖扩展体系域砂体进行地球物理描述。(5)对识别出的各类低位域砂体和湖扩展体系域砂体进行成藏条件综合分析和评价,最后进行井位部署和储量计算。4.2地震资料高分辨率采集、高保真处理是隐蔽油藏勘探的保障 通过新技术、新方法的研究与应用,形成了一套系统的隐蔽油气藏勘探思路及技术系列。它们是:高分辨率地震二次采集及三维资料连片处理技术;以层序地层学为基础的地层划分与对比技术;以相干分析、三维可视化解释技术为代表的构造精细解释技术;波形分类及 Stratimagic 相分析技术;以测井约束反演、分频解释、属性分析、正演模型、三维可视化雕刻等技术为代

31、表的精细储层预测技术。 主要研究步骤如下:首先采用高分辨率二次采集、三维地震资料连片处理及目标精细处理技术,以获得能满足隐蔽油气藏精细储层预测研究的高品质地震资料。以高分辨率地震资料为基础,通过层序地层学研究,在纵向上划分出不同级别的层序地层单元,并在等时地层格架控制下,综合利用测井资料、岩芯分析结果、地震属性特征等,研究沉积微相的分布,在区域上预测隐蔽油气藏发育的有利区带;其次,为了在有利区带预测隐蔽油气藏的具体位置,进一步开展以层序地层学为基础的储层单元精细划分与对比技术研究,纵向上在层序地层单元控制下,细划研究单元,划分出可以用地震识别的砂组或砂体,采用相干分析、三维可视化解释、倾角、方

32、位角、断棱综合检测等小断层识别技术,精确落实薄储层内微幅隐蔽构造,同时开展地震属性的提取、属性分析与优化、波形分类、分频解释、测井约束反演等储层精细预测技术研究,并在反演得到的三维地震数据体上追踪砂组和单砂层的空间展布,再与构造背景结合,圈定隐蔽油气藏的范围;为了进一步落实隐蔽油气藏储层边界的可靠性,减少地震资料的多解性,开展了地震波形的正演模拟技术研究,通过研究砂组或砂体厚度的变化所引起的地震波形的变化,从而搞清楚不同地震属性参数(波形特征)所代表的岩性信息变化的地质含义,在此基础上,利用三维可视化技术研究地震属性在平面上的突变带,判别岩性的尖灭带,以达到准确落实岩性圈闭的目的。4.3多井多

33、层位标定、构造精细解释、变速成图是隐蔽油藏勘探成功的关键 根据层位标定结果开展储层砂岩顶面构造精细解释。目前最有效的构造解释技术当属相干分析技术和三维可视化解释技术。 1相干分析技术 三维地震数据体反映了地下一个规则网络的反射情况。当地下存在断层或地层不连续变化时,在局部一些地震道的反射特征就会与其附近的地震道的反射特征出现差异,即反射波波形相似性变差,导致地震道间局部的不连续性。这样,通过计算各地震道间的相干度,即可检测出断层和地层不连续变化的信息。 相干系数反映了两个地震信号间的相似程度。相干系数的计算公式:其中 x、y 分别代表地震信号Xi、Yi的平均振幅,xy为两者的相干系数,其值在+

34、1、-1 之间,xy越大,表示两者相似程度越大,xy越小,表示相似程度越差;xy等于+1则表示两者波形完全相同,xy等于-1,表示二者波形完全相反。 实际运算时,对地震中的任意一点,选取一定的相干时间,与其相邻的地震道进行相干运算。考虑到地层的倾角问题,在运算时对其相邻地震道选取一定滑动时窗,在滑动时窗内连续进行两者的相干运算,最后求取滑动时窗内的局部最大相干系数作为该点的相干系数值。 三维相干技术采取多道相干的方法,对中心道 A 中的任何一点,分别与相邻的地震道进行上面的相干运算,对得到的多个相干系数值,取最大、最小或平均值等方法,即可求得中心道中该点的三维相干度数值。 相干度的大小反映了地

35、震道与其周围相邻地震道的相似程度,相干度越大,其相似程度越大,反之,对整个三维地震数据体采取逐线逐道逐点的方法进行相干技术处理,即可得到三维相干数据体。 利用三维相干数据体解释断层,不受人为因素影响,减少了多解性。相干数据体的空间连续性使较小的断层不易漏掉,断层组合更直观。2三维可视化解释技术 三维可视化技术能够能充分发挥三维地震数据体的优势,使解释人员能够从多角度、全方位地观察分析数据体,雕刻剥离数据体,并通过调节透明度、设置光照方向等,改善视觉效果,突出异常体。在真正的三维环境当中观察、分析数据体的表面特征,透视其内部结构,客观地分析和判断地下地质体的特征及其分布规律。 三维可视化技术在层

36、位和断层的解释方面是传统三维解释无法比拟的。首先,传统的三维解释中,层位的自动追踪是把“种子点”放在三维工区的纵横测线上,依此计算出在纵横测线上的相似特征点。这种追踪方法的路径并不是三维的,容易漏掉许多有用的信息。而三维可视化解释中,层位的自动追踪是根据层位标定的结果,锁定目的层段,从目的层自动追踪的种子点出发,沿着三维路径对数据体进行追踪(体素追踪),并能够在很短的时间内准确追踪地震反射层;其次,传统三维解释中断层的解释仅局限于剖面上,因此在断层展布和组合关系较复杂的情况下,构造解释容易产生主观性和随意性。应用相干技术结合可视化技术解释断层,可以最大限度地降低这种主观性和不确定性,是目前常用

37、的卓有成效的断层解释方法。在资料品质好,断裂简单时可以直接应用相干体切片进行断层解释。而对于资料品质相对较差的复杂断块,可采用基于相干数据体的三维可视化解释技术。即三维地震数据经相干处理得到相干信息数据体,加载到三维可视化中,并针对所研究的断层,采用适当的透视参数,突出数据体的不连续性,压制与断层无关的信息,在三维环境中进行断层的解释。应用基于相干体的解释技术,能够在最短的时间内得到复杂断块断裂系统的空间展布、倾向 、走向及断层间切割关系等地质信息,从而使断层组合实现真正的空间组合,大大提高了解释工作的效率和准确度。此外,三维可视化显示技术还可以直观形象地反映出构造解释成果。将解释的层面、断层

38、、沿层地震属性、二维地震剖面以及井轨迹、井曲线等在三维空间进行显示,结合多数据体立体显示,可以作为解释成果检验和展示的方法18。3 小断层识别技术 采用优势频带相干数据体处理技术对地震数据体进行带通滤波,找出反映断层的优势频带的数据体,进行数据体相干处理,生成相干时间切片,通过对优势频带数据体相干时间切片的研究,增强微小断层的识别能力,在层位精细标定的基础上进行层位的自动追踪,然后对自动追踪的层位进行倾角、方位角、断棱综合检测,对断层的微小变化进行放大。4.4地震属性分析、频谱分解、地震正反演等预测技术是隐蔽油藏勘探的手段(1)地震属性预测常用的地震属性预测技术有3种。1)地震属性提取。地震属

39、性提取的目的是寻找与储层参数有最佳相关性的地震属性参数。首先是把地震数据体分解成振幅、频率、相位等属性体,然后通过钻井分析和地质规律对这些属性体进行敏感性分析,找出最能反映地质变化的属性,再把目标层段做沿层切片,得到瞬时信息,通过合成记录确定这些属性所代表的确切地质含义,最后根据已钻井,刻画特殊地质体的形态、厚度、相互叠合关系等。2)储层参数横向预测技术(LPM)。其原理是:首先分析地震属性与地层单元岩性物性之间的相关性(如地震层速度、波阻抗、振幅等与孔隙度之间的相关性),然后筛选与地层单元岩性物性相关较好的地震属性,确保属性空间外推的准确性,最后分别利用与地层单元岩性物性相关较好的地震属性,

40、指导测井得到的地层岩性物性的空间外推,从而得到需要的属性参数,进而刻画地质体。该技术的理论基础有三点:一是地震属性是对叠加或偏移地震数据进行数学变换后得到的,地震数据是在三维空间进行采集的,所以地震属性能够综合地反映地下地质体岩性物性的横向变化;二是岩石和岩石地球物理属性是通过钻井取心、实验室测定和测井方法得到的,它能够准确地反映井孔地下地质体的岩性物性;三是在特定的情况下,地震属性与岩石地球物理属性之间存在着很好的相关性。利用此技术,对研究区进行分析,可以发现砂岩厚度与瞬时频率的相关性最好,所以利用瞬时频率对砂岩厚度进行空间外推。由此所得到的砂岩厚度图,跟地质上通过钻井所勾绘的厚度图吻合较好

41、。该技术操作简单,井点吻合好,在井较多的情况下准确。3)频谱分解成像技术实际地震剖面上的同相轴,往往不是一个单一岩性界面反射的结果,而是几个岩性界面反射波叠加的综合效应。这种叠加,大大的降低了地震资料的主频范围。但是,高频对薄层有调谐响应,低频对厚层有调谐响应。频谱分解成像是采用离散傅立叶变换,将地震资料从时间域转换到频率域,得到离散的频率,大大拓宽频带。再利用不同频率对应的振幅谱和相位谱识别特殊地质现象。频谱分解技术特点:可以提高薄互层条件下的地震分辨率,横向上突出地层的横向变化和边界点,有利于储层的追踪和对储层边界的识别;最大化地提高资料信噪比,可以利用不同地质目标频率响应的能量分布差异突

42、出研究目标。(2)地震反演技术地震反演是储层横向预测的核心技术,可用于油气勘探开发的各个阶段。在勘探阶段,通过储集层横向预测可提高油气储量探明率,优选评价井位;在油田开发前期,通过精细油藏描述来优化开发方案,提高钻井成功率和单井产能;在滚动开发阶段,通过利用更多的钻井进行约束,提高地震反演的分辨率和精度,深化对油藏的认识,优化调整井位。钻井资料的特点是纵向精细、横向稀疏,地震资料的特点是纵向粗略、横向密集,地震反演技术把二者的优势有机地结合起来,因而具有良好的应用前景。地震反演通常分为叠前和叠后反演两大类。1)叠后反演方法近20年来,叠后地震反演取得了巨大进展,已形成了多种成熟技术。按测井资料

43、在其中所起作用大小又可分成地震直接反演、测井控制下的地震反演、测井地震联合反演和地震控制下的测井内插外推等,它们分别用于油气勘探开发不同阶段。从实现方法上可分为道积分、递推反演(ISIS反演)和基于模型反演(Strata、Jason反演)等。2)叠前弹性波反演弹性参数反演不仅是弹性波阻抗,还包括一系列弹性参数,如横波速度、Lamda-Rho()、Mu-Rho()、体积模量、泊松比、伪泊松比等,这些弹性参数为岩性预测和流体预测提供了新的手段,并极大地提高了储层预测的精度。在黄珏地区开展了叠前弹性波反演。首先对地震资料进行了叠前处理,然后开展了叠前AVO属性反演及弹性参数反演。AVO反演了包括P波

44、速度反射率、S波阻抗反射率、弹性波阻抗反射率、流体因子、垂直入射反射率、反射率、反射率、近角度叠加、远角度叠加等9种属性。对P波速度反射率、S波速度反射率、弹性波阻抗的反射率、反射率、反射率进行了弹性参数反演,利用岩石物理公式又计算了体积模量。利用测井SP资料对4种弹性参数成果进行了检验,发现了P波速度、体积模量和弹性波阻抗比较可靠,与井符合程度较高。而在3种较可靠的弹性参数中,体积模量和弹性波阻抗更为可靠,体积模量对砂体的反映最好。4.5已钻井重新认识、“滚动勘探”模式是隐蔽油藏勘探的重要途径隐蔽油气藏复杂多变,只有充分认识已钻井,全方位解剖现有油藏,发现矛盾,总结规律,逐步外推,根据“最大

45、相似形原则”部署探井,才能有效地减少探井风险。研究和勘探实践都已证实,反复认识老资料是勘探不断取得突破的有效途径。老区勘探最大的优势在于资料众多,深化老区勘探就要不断地重新认识、反复认识这些老资料,进而重新认识老凹陷、老区带、老油田、老油藏、老井,要不断从老资料中去发现新的线索,找到新的勘探突破口。4.6应用油气化探技术勘探隐蔽油气藏目前油气化探技术进行圈闭含油气性评价、流体属性判别的方法主要有同步荧光法、三维荧光光谱法、轻烃指纹法、碳同位素法等。在复杂的隐蔽油气藏勘探中还存在诸多问题:隐蔽油气藏的成藏理论和勘探技术还不成熟;地震勘探成本过高;隐蔽圈闭中含油气性及流体属性难以预测等。这一系列问

46、题均影响了隐蔽油气藏的勘探进程。油气化探技术具有以下特点:(1)可靠性。由于油气化探方法检测的对象是来源于油气藏中的烃类组分及其衍生物,因此所得出的评价结果较为可靠。(2)适应性。油气化探技术在勘查油气藏时不受油气藏类型和圈闭围岩条件的限制,而仅与圈闭中是否存在油气有关,对常规油气藏和隐蔽油气藏具有同等的反映效果。(3)灵活性。油气化探方法既可用于大规模生产,也可用于局部构造圈闭含油气性评价与单剖面调查。(4)经济性。与三维地震勘探相比,油气化探单位面积勘探成本仅是地震勘探投资的1/30左右。(5)连续性。油气化探勘查技术分为概查普查详查精查等不同层次,但它们之间是连续的,每一勘探层次又是更高

47、勘探层次的基础。这种勘查上的层次性可为不同的油气勘探阶段提供相应的勘探目标。以安塞油田化探为例,鄂尔多斯盆地油气化探勘探研究,在岩性油气藏的试验中也取得了明显的勘探成效。安塞油田分布于安塞三角洲前缘砂体主体上,地表油气化探异常区与该油田的坪桥岩性油气藏范围具有较好的吻合性。反映了三角洲前缘砂体岩性油气藏在近地表也具有较好的地球化学响应19。4.7按照隐蔽油气藏的类型选择勘探方法以油气藏的类型为研究基础,对泥岩裂缝油气藏,目前的勘探难度仍然较大,还没有找到描述这类油气藏的最有效方法,控制因素和成藏机理的研究仍有待进一步深化。根据前人的研究情况和笔者开展的研究工作,目前主要通过以下程序开展研究工作

48、:建立泥岩裂缝的裂缝模型。研究裂缝发育带在测井资料、地震属性等方面的响应特征,建立泥岩裂缝的分布模式,对泥岩裂缝储层进行预测。分析泥岩流体压力与构造应力场的变化、裂缝的形成与分布之间的关系,分析不同地质时期构造演化特征、应力场的变化及其与泥质岩裂缝形成、保存的关系。利用有机包裹体、地球化学等手段,对泥岩裂缝油藏的有机质富集条件、裂缝间的关系和油气运移的时空配置关系进行综合分析,搞清流体与泥岩基质、裂缝间的关系,研究裂缝油藏的成藏机制。对地层油气藏,主要通过精细的区域地质、地球物理研究,圈出有利的勘探目标区。对最有利的目标区应用有关技术作进一步的研究,包括应用一些直接的烃类检测技术,最后经过地震

49、地质综合研究首先在最有利的地区实现突破。对低阻油气藏,主要通过以下程序展开研究:应用高分辨率层序地层学和高分辨地震反演技术,提高储层识别和预测精度;提高油气检测精度;利用地震、测井、分析化验等多技术结合建立有效的油层识别标准。对易伤害油气藏,应加强储层岩性、过敏性研究,查明储层伤害机理,制定相应的储层保护技术20。5存在问题及发展趋势5.1存在问题由于隐蔽油气藏固有的复杂性,现有的地质认识和勘探技术还远远满足不了精确勘探要求,主要表现在:1)对于隐蔽油气藏的分布规律尚缺乏系统认识;2)对不同类型隐蔽油气藏的成藏机理认识尚浅,勘探理论滞后于勘探技术和手段;3)隐蔽油气藏储层预测难度大,现有技术精

50、度不够,成为制约勘探效益的瓶颈。5.2发展趋势隐蔽油气藏的发展方向可归结为以下6点:1)对盆地内油气整体分布规律进行系统总结认识,分析盆地内不同类型油气藏之间的成藏制约关系,未来储量持续增长的新领域等,对复杂的非常规隐蔽油气藏成因机理、预测方法及勘探方向进行深入分析,正确地进行资源评价和经济评价,精确预测油气范围。2)结合隐蔽油气藏多期成藏、多期旋回调整的特点,确定其构造变动时期和有效烃源岩灶及生排烃状态,深入研究成因机理,形成有效的预测方法。3)多学科综合研究、多技术协同作战。这是隐蔽油气藏勘探取得成功的关键。由于地下勘探对象的隐蔽性和复杂性,单一技术对地下客体得不出全面、正确的认识,必须将

51、已有的多项勘探技术相互融合、协同研究。隐蔽油气藏的多学科综合研究应以集中地震、地质、测井等多学科研究人员所组成的多学科工作组为研究单位,以集成多学科资料及成果的计算机系统为基础研究手段,综合测井、地震、岩心、试油及样品分析等不同来源的数据和解释结果,用来较为完善地认识隐蔽油气藏及其形成条件,这样才能准确掌握地下情况,提高勘探效益。4)地震探测将进一步向提高地震的分辨率、信噪比、深层成像效果、捕捉多信息的能力方向发展,全面、系统地开展三维非均质体地质建模工作,储层预测向半定量定量化发展,隐蔽油气藏种类繁多,各有特色,有的已经发现,但尚未精细建模,还有的至今尚未发现,因此要针对不同地区、不同储集体

52、类型、不同围岩条件系统地开展三维非均质体地质建模,并力求模型刻画得正确、细致。5)加强隐蔽油气藏勘探风险分析。随着隐蔽油气藏勘探难度加大,商业利润也必将被考虑到隐蔽油气藏勘探当中。隐蔽油气藏勘探具有较高的风险性,必须考虑勘探成本和勘探效益的比例关系。6)不断出现的新理论、新方法、新技术融入已有的技术体系当中:随着地质理论及对隐蔽油气藏研究的不断发展,必将不断出现新的理论、方法和技术,这就要求我们要不断的更新和完善现有的理论体系和技术体系,对研究区进行系统、动态的研究。总之,隐蔽油气藏勘探的发展是多学科、多方法、多技术的综合发展,其代表了当前油气勘探领域石油地质综合勘探发展的方向。鉴于隐蔽油藏的

53、成藏条件及勘探难度,必须具有创新的勘探思路并运用相应的技术对策。在隐蔽油气藏的勘探中,必须创新勘探思路,优化勘探方法,全方位地对油藏区带进行评价与优选,进行隐蔽圈闭的识别与评价,最后对隐蔽油气藏预探评价。多学科联合是实现隐蔽油气藏勘探突破的重要前提,新理论、新技术的应用是隐蔽油气藏勘探的有效途径。参考文献1 李丕龙,庞雄奇陆相断陷盆地隐蔽油气藏形成以济阳坳陷为例M北京:石油工业出版社,200414.2 庞雄奇,陈冬霞,张俊.隐蔽油气藏成藏机理研究现状及展望J. 海相油气地质,2007,12(1):56-62.3 牛嘉玉,李秋芬.关于“隐蔽油气藏概念”的若干思考J. 石油学报,2005,26(2

54、):122-126.4 谯汉生,王明明.渤海湾盆地隐蔽油气藏J.地学前缘,2000,7(4):497-506.5 张伟,武强,黄敬利.南海北部陆架盆地隐蔽油气藏勘探J.石油海洋,2006,26(3):20-24.6 潘元林,张善文,肖焕清等著.济阳断陷盆地隐蔽油气藏勘探.北京:石油工业出版社,2003.7 王焕弟,牛滨华,任敦占,等.隐蔽油气藏勘探现状与对策分析J.石油地球物理勘探,2004,39(6):739-744.8 层序地层学在 隐蔽油气藏勘探中的应用,徐维胜,内蒙古石油化工,2008,(20):98-100.9 孙钰,钟建华,李世银,李果营,周娟,层序地层学在松辽盆地隐蔽油气藏勘探中

55、应用,辽宁工程技术大学学报,2006,6(25):98-100.10 李群,王英民,陆相盆地坡折带的隐蔽油气藏勘探战略,地质论评,2003,49(4):445-448.11 张善文,济阳坳陷第三系隐蔽油气藏勘探理论与实践,石油与天然气地质,2006,27(6):731-740.12 朱光辉,蒋恕,蔡东升等:中国碎屑岩隐蔽油气藏勘探进展与问题,石油天然气学报(江汉石油学院学报),2007,29(2):1-8.13 李云,隐蔽圈闭识别技术研究在准噶尔盆地中部1区块侏罗系的应用.14 薄永德,梁兵,苏北盆地高邮凹陷隐蔽油气藏勘探方法,天然气工业,2007-915 苏北盆地下第三系隐蔽油气藏预测与评价.16 高精度层序地层学在济阳坳陷下第三系隐蔽油气藏勘探中的应用.17 杜美霞,庄新国,隐蔽油气藏勘探方法及发展趋势.海洋地质动态,2005-8.18 歧口凹陷斜坡区隐蔽油气藏勘探与预测技术研究.19 朱怀平,李武等,油气化探技术在隐蔽油气藏勘探中的作用,石油与天然气地质.2004-6.20 陆建林,李思田等,南阳凹陷隐蔽油气藏的分类及勘探思路. 江汉石油学院学报.2004-3.- 20 -

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