海水电阻率分层对海洋CSEM电磁响应的影响研究

海洋频率域可控源电磁法作为海底石油勘探一项新的技术手段,在深海油气勘探中已经取得许多成功的实例。但是,目前在海底地层电磁正演、反演技术中,很少考虑上部海水的电阻率分层对接收数据的影响。这里利用海洋电磁一维正演程序,研究了海水分层情况对理论数据的影响。通过比较分析,可以发现考虑海水电阻率分层对海洋电磁响应有较强的影响,因此,在实际海洋正反演过程中,海水电阻率层应该与地下地层一起参与反演解释,才能提高整体反演解释精度。     

基于场延拓的海洋可控源电磁正演模拟及各向异性特征识别

海洋可控源电磁法近年来被广泛应用于海洋油气勘探之中,凭借对高阻含油储层的有效识别大大降低干井率,节约钻探成本。受沉积环境的影响,海底地层常常表现出宏观各向异性,而对海洋各向异性模拟算法进行研究可以更有效地进行海洋电磁数据解释。本文从频率域麦克斯韦方程出发,基于标量势分解理论,通过标量势函数与场的连续性条件,在波数域中将电磁场分别向海底深部和海水中延拓,并在海底耦合到发射源上完成电磁场的求解,进而利用汉克尔变换得到了空间域电磁场。通过对海底介质一维各向异性模型电磁响应特征的分析研究发现,覆盖层各向异性对电磁响应有明显的影响;然而,海底高阻层仅垂向电阻率和厚度对海洋电磁响应产生明显影响。通过极性图的方式可以对海底介质各向异性特征进行有效识别。     

二维电阻率倾斜各向异性对海洋可控源电磁场响应的影响

地下介质的电阻率常常表现为各向异性,海底褶皱带、逆冲断层带和倾斜层状沉积序列等地质构造可能形成宏观电阻率倾斜各向异性。这里采用规则矩形网格剖分有限元法,实现了二维电阻率倾斜各向异性海洋可控源电磁(CSEM)正演算法,模拟了二维电阻率倾斜各向异性模型海洋可控源电磁场响应。模型计算结果表明,电阻率倾斜各向异性围岩对含有海底高阻薄层的海洋可控源电磁响应产生严重畸变影响。因此,在海洋电磁资料解释中,电阻率倾斜各向异性的影响应该得到重视,忽略该影响将可能会导致数据解释错误。     

海洋可控源电磁法空气波研究现状及展望

海洋可控源电磁法是钻前储层评价的有效手段,它可作为海洋地震重要辅助手段识别海底构造的储油/储水特征,从而减少盲钻率和勘探成本。然而,当使用水平电偶极作为发射源在浅水区测量时,沿空气-海水分界面传播的空气波会完全掩盖从高阻储油层返回的有用信号。由于空气波不含海底储油层的任何信息,空气波的存在严重影响海洋电磁的应用。因此,如何在浅水区观测数据中去除空气波影响以取得好的反演结果成为当前海洋电磁法的研究热点之一。首先基于Weidelt的空气波理论并采用对TE谱核直接求导的方法推导出空气波的主导项,然后根据空气波的物理成因及影响特征阐述了海洋电磁数据解释之前必须去除空气波的原因,最后将目前处理空气波问题的方法分成3类：1)根据空气波在频率域和时间域的特性去除或压制空气波,2)采用无空气波的测量方式,3)直接对含空气波的电磁数据进行反演解释。通过比较各种方法的效果,发现所有方法都有自己的应用条件和局限性。为有效地压制和去除空气波,各种方法的组合也许有更好的应用效果。     

三维海洋可控源电磁场地形影响分析和校正

利用交错网格有限差分技术实现了频率域海洋可控源电磁三维正演算法,并探讨了海底地形对海洋可控源电磁响应的影响和校正方法及效果。通过与海底二维山峰地形的二维自适应有限元解对比,验证了文中算法的正确性和模拟海底起伏地形的可行性,并分析了海底二维山峰地形对三维油气储层电场响应的影响。关于海底起伏地形对海洋可控源电场响应的影响,采用比较法对其进行了地形校正,结果表明,在深水区比较法可以很好地消除地形影响,恢复海底高阻油气储层的电场响应。     

海洋CSEM和MT一维联合反演研究

传统频率域海洋可控源电磁(MCSEM)法利用极化方向电场实部与虚部信息进行反演,由于海底沉积层电阻率一般较低,在海底浅部能取得较为理想的反演效果,但难以探测到海底几千米下的深部基底。这里利用海洋可控源电磁和海洋大地电磁(MT)一维联合反演程序,采用奥克姆反演算法,尝试对海洋电阻率模型进行联合反演。通过反演试算发现,利用频率更低的海洋MT加入反演,不会影响浅部反演效果,同时能探测到深部基底,为海底油气勘探提供了更多技术手段。     

海洋可控源电磁法多参数正演响应特征分析

鉴于介质的色散现象,充分考虑介质电磁参数(ε、μ、σ),获得各层介质中的电磁场和势函数。为了考察岩、矿石电磁参数、海水深度和海底地层厚度等变化时海洋电磁响应特征规律,给出典型地电模型和观测系统参数,借助高精度快速汉克尔滤波系数,采用30点高斯勒让德数值求积方法,计算水平电性源频率域可控源电磁法(CSEM)在海底各观测点电场Ez和磁场Bx的正演响应。结果表明,随海水深度变浅,电场Ez和磁场Bx振幅曲线变化幅度增大,空气波逐渐占据主导地位,当水深超过3km时,观测区内可以忽略空气波的影响;电场Ez分量对海底高阻层引起的异常大,而中低阻层引起的异常小,磁场Bx分量幅值对目标层电导率变化与Ez相同,因此,水平电性源频率域CSEM法不适宜探测海底低阻目标。并且对厚层目标层的探测能力高于薄层。针对岩层中磁导率变化的情况,海底沉积物电性均匀或者呈层状分布时,电场Ez和磁场Bx幅值均受到影响。此外,电场Ez和磁场Bx的幅值基本不受介电常数变化而影响。海洋可控源的探测效果与偏移距的选择有密切关系,有利偏移距范围为3000m^12000m。     

海洋电磁法勘探油气的三维正演模拟

针对海底可控源电磁法( MCSEM) 在油气资源勘探中的实用性,应用矢量有限元进行了多种频率的水平电偶源发射电磁场识别油气层的实例研究,并利用矢量有限元对海底的3D 模型进行了正演数值模拟。利用MCSEM 能较好地识别油气层; 归一化后的电场曲线特征表明,浅海下不易测得油气层,在实验频率内,电场源频率越高对油气层识别能力越强。同时证实了MCSEM 识别油气层是建立在波导理论基础上的。     

基于姿态参数的海洋可控源电磁数据一维反演

基于姿态信息的海洋可控源数据一维反演采用Occam方法进行,反演数据为不同收发距离观测到的电场振幅(MVO)。接收器和发射器姿态参数同时引入到反演中,正演过程引入发射源姿态参数,借助矢量分解将任意姿态的发射源分解为3个正交坐标轴分量源,分别计算接收点处电场响应,叠加得到总电场响应;根据接收器姿态信息,将计算坐标系中的电场矢量进行欧拉旋转获取任意姿态时测量到的电场响应。理论模型与实际数据反演结果表明,基于姿态信息进行海洋可控源勘探数据反演是可行的。     

海底电缆电磁场分布模拟与分析

海底电缆的探测和识别技术是海底电缆维护与建设中非常重要的研究内容。海底电缆布设于海底,在通电情况下产生电场和磁场,符合可控源电磁法探测理论。本文采用频率域可控源电磁法2.5维高精度有限元数值模拟算法对海底电缆模型进行模拟与分析研究,以水平地形和起伏地形海底电缆模型为基础,重点对海水层厚度和海底界面两种参数变化前后电磁场分布特征进行了模拟与分析。数值算例表明:磁场分量H_y对于海水层厚度非常敏感,厚度变化0.2 m时,变化前后H_y偏差可达5%,从而论证了采用可控源电磁法理论对于海底电缆的探测和识别可行。     

Resistivity of reservoir sandstones and organic rich shales on the Barents Shelf:Implications for interpreting CSEM data

Marine controlled source electromagnetic(CSEM)data have been utilized in the past decade during petroleum exploration of the Barents Shelf,particularly for de-risking the highly porous sandstone reservoirs of the Upper Triassic to Middle Jurassic Realgrunnen Subgroup.In this contribution we compare the resistivity response from CSEM data to resistivity from wireline logs in both water-and hydrocarbon-bearing wells.We show that there is a very good match between these types of data,particularly when reservoirs are shallow.CSEM data,however,only provide information on the subsurface resistivity.Careful,geology-driven interpretation of CSEM data is required to maximize the impact on exploration success.This is particularly important when quantifying the relative re-sistivity contribution of high-saturation hydrocarbon-bearing sandstone and that of the overlying cap rock.In the presented case the cap rock comprises predominantly organic rich Upper Jurassic-Early Cretaceous shales of the Hekkingen Formation(i.e.a regional source rock).The resistivity response of the reservoir and its cap rock become merged in CSEM data due to the transverse resistance equivalence principle.As a result of this,it is imperative to understand both the relative contributions from reservoir and cap rock,and the geological sig-nificance of any lateral resistivity variation in each of the units.In this contribution,we quantify the resistivity of organic rich mudstone,i.e.source rock,and reservoir sandstones,using 131 exploration boreholes from the Barents Shelf.The highest resistivity(＞10,000 Ωm)is evident in the hydrocarbon-bearing Realgrunnen Subgroup which is reported from 48 boreholes,43 of which are used for this study.Pay zone resistivity is primarily controlled by reservoir quality(i.e.porosity and shale fraction)and fluid phase(i.e.gas,oil and water saturation).In the investigated wells,the shale dominated Hekkingen Formation exhibits enhanced resistivity compared to the background(i.e.the underlying and overlying stratigraphy),though rarely exceeds 20Ωm.Marine mudstones typically show good correlation between measured organic richness and resistivity/sonic velocity log signatures.We conclude that the resistivity contribution to the CSEM response from hydrocarbon-bearing sandstones out-weighs that of the organic rich cap rocks.     

油田开发阶段储层参数精细评价

以胜索油田为例,详尽论述了油田开发阶段储层参数精细评价的思路和方向,包括测井资料预处理与标准化、不同开发时期储层四性参数变化分析、测井解释模型建立及参数求取、储层参数模糊评价。开发阶段应通过储层四性分析,利用生产测试资料和神经网络方法建立测井解释模型及处理,能有效提高解释度。精细处理结果及模糊数学方法的应用,准确地定量表征了储层的优劣,在油田剩余油挖潜中产生了较好的应用效果。     

特低渗裂缝性砾岩油藏储层特征及其对开发效果控制作用研究:以克拉玛依油田八区下乌尔禾油藏为例

在岩心储层研究及测井解释的基础上,动静结合确定了八区下乌尔禾组油藏的有效储层划分标准,在此基础上,运用综合评价方法将储层划分为4类,其中I类最好,IV类最差。对比四次加密试验井,储层评价效果好,储层厚度的预测误差率在5%以内,储层类型符合率为80%。统计岩心及成像测井资料显示,下乌尔禾组天然裂缝以构造高角度缝为主,人工裂缝以压裂羽状缝为主,各类裂缝多为闭合缝。结合开发动态资料分析认为:储层发育优势区控制了油井高产区,油层储层条件越好,初期产能越高;裂缝的存在导致注入水优先沿裂缝突进,使油井出现裂缝水窜、见水不见效等开发特征;综合分析发现油水井的驱替通道、储层及裂缝发育情况导致油井不同见效情况。在静动态研究基础上实施的四次加密试验井,90%以上的井可达到预期设计产能。     

胜坨油田沙河街组二段复杂断块油藏水淹层测井解释研究

以胜坨油田发育的典型复杂断块油藏为例,利用密闭取芯井资料建立判别关系和测井解释模型,进行沙河街组二段1-3砂组复杂断块油藏水淹层测井解释。首先介绍了该水淹层测井响应特征,接着应用多项式趋势面分析方法对测井数据进行标准化处理,并选择测井资料齐全、质量可靠、有钻井取芯和录井、试油资料的井为关键井,结合试油试采、岩芯分析资料建立测井解释模型。结果表明：胜坨油田沙河街组二段1-3砂组复杂断块油藏已经进入高含水阶段,水淹层发生明显的自然电位曲线基线偏移、地层电阻率降低、自然伽马降低、声波时差增大等现象;选择沙二段顶部的高阻白云岩段（厚度为8～12 m）作为标准层进行标准化处理;声波时差三次趋势面分析效果较好,拟合度达到22.6%,平均校正量为14μs/m;T4j17、T2-121井取芯井段较长且收获率较高,分析化验资料较丰富,测井资料齐全且质量较好,能够反映沙二段1-3砂组复杂断块油藏储层特征,被选为关键井;建立泥质体积分数、粒度中值、孔隙度、渗透率、含水饱和度等解释模型。最后,通过对水淹层的测井资料进行逐井处理、计算机逐点或按层输出主要储层参数等3个方面检验解释模型,定量评价了测井解释模型的应用效果。结果表明：测井解释结果与岩芯物性和生产数据吻合较好,获得了较为可靠的地区储层地质分析结果,可为注水开发调整提供有效的参考。     

海相、陆相油气及其成因概述

国外油气主要在海相地层中发现,而中国油气主要在陆相地层中找到,根本原因在于地层形成顺序两者相反,前者浅层以海相为主,后者浅层则以陆相为主,大量油气是通过壳深断裂从深部垂直向上运移所形成,储集于浅部的首先被勘探开发。中国海相油气勘探中面临三大问题:(1)海相碳酸盐岩的有机碳含量均很低,难以形成大规模的烃源岩;(2)无法解决碳酸盐岩中的油气运移问题;(3)一些海相地层油气田的油气来源存在争议。共可归纳出三种油气生成模式,即壳源有机质、壳—幔相互作用以及费-托合成。目前人们过于执着于壳源有机质生成,而对费-托合成模式还没有足够认识和重视,这种思维定势阻碍了油气勘探在理论和实践上的进一步发展。大量油气是在地幔深部通过费-托合成或在地壳深部通过壳—幔相互作用形成,并沿深大断裂向上运移,除了浅部有大量聚集,在地壳深部的花岗岩、火山岩、变质岩等基岩中,在我国深部的海相地层和国外深部的陆相地层中同样可以大量聚集。     

海相断陷盆地输导体系分类及组合模式特征:以琼东南盆地古近系陵水组为例

以琼东南盆地古近系陵水组为例,针对海相断陷盆地钻井资料少、地震资料复杂、断裂体系发育、地层破碎、有利勘探目标预测难度大等问题。在Vail经典的层序地层学理论指导下,基于浅水区钻井资料和深水区地震资料,井震资料紧密结合建立研究区目的层三维等时地层格架,将目的层划分为层序Ⅰ、层序Ⅱ、层序Ⅲ和层序Ⅳ4个三级层序。岩石类型、沉积构造、自生矿物和生物化石4方面证据表明,研究区目的层为海相沉积。在等时地层格架内,通过沉积学分析、断裂体系解释和不整合面刻画等工作,对每一种地质成因输导体开展单要素分析。从成因角度将研究区目的层输导体系划分为储集体、断裂和不整合面3种主要类型,并对不同类型输导体系在空间上的发育特征进行精细刻画。低位体系域的斜坡扇、盆底扇,海侵体系域的扇三角洲、滩坝和滨岸砂,高位体系域的扇三角洲和辫状河三角洲等是储集体输导体系的主要对应沉积相类型。北东向展布的控凹大断裂可以成为油气运移输导的有利通道。根据成因和输导效果将不整合划分为平行不整合、超覆不整合、削蚀不整合和超覆-削蚀不整合共4大类。层序界面上广泛发育的不整合面可以成为油气运移输导的有利通道,在油气运移输导过程中承担重要的角色。分析不同输导体系在空间上的组合特征,将研究区目的层输导体系模式总结为断层+不整合面(储集体)“T”型输导、断层+不整合面(储集体)梳状型输导、断层+储集体网格型输导、断层+不整合面阶梯型输导、裂隙型输导(裂缝+层理面+孔隙)5种类型,指出不同输导体系模式在盆地内分布的位置和分布规律,并建立了油气疏导体系模型。结合盆地温度场、压力场、流体势等石油地质特征及烃源岩、盖层等成藏要素分析,预测有利的油气勘探区带。区域上有利的勘探区带主要包括崖南凹陷北缘、松西凹陷、松南凹陷北缘、北礁凹陷周缘、陵水南斜坡、长昌凹陷北缘和南缘。4个层序中,层序Ⅰ最有利,层序Ⅲ和层序Ⅳ次之,层序Ⅱ最差。