地震資料在水平井部署及軌跡優(yōu)化中的應(yīng)用研究

陳家璽 畢建軍 盛述超 高懷銀 劉對(duì)萍 翁繼東

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與測(cè)繪工程學(xué)院，北京100083)

隨著我國(guó)石油勘探開發(fā)的進(jìn)行，難度不斷加大，開發(fā)目標(biāo)由構(gòu)造油氣藏或厚的油氣層向巖性油氣藏、裂縫性油氣藏或薄的油氣層轉(zhuǎn)變，常規(guī)的直井已不能適應(yīng)新的開發(fā)需求，為了增大油氣層的裸露面積以提高采收率，增加可開采儲(chǔ)量，水平井開發(fā)技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用(如圖1)。以往常規(guī)水平井的實(shí)施過程中，首先在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)鉆一口導(dǎo)眼井，在繼續(xù)鉆進(jìn)中當(dāng)鉆遇目標(biāo)地質(zhì)體后進(jìn)行側(cè)鉆，這種水平井方法不僅使得鉆井成本加大而且鉆井周期增長(zhǎng)。在現(xiàn)代技術(shù)條件下，為了有效地實(shí)施水平井鉆進(jìn)，必需充分應(yīng)用和發(fā)揮地震資料橫向高分辨率的特點(diǎn)，從地震資料精細(xì)構(gòu)造解釋到水平井軌跡優(yōu)化調(diào)整，為水平井提供全程跟蹤服務(wù)，從而達(dá)到縮短鉆井周期，提高水平井的鉆探成功率及單井產(chǎn)量、有效降低鉆探風(fēng)險(xiǎn)的目的。

圖1 水平井開發(fā)技術(shù)

1 精細(xì)構(gòu)造解釋及巖性預(yù)測(cè)

只有精細(xì)的層位標(biāo)定及構(gòu)造解釋，才能夠?yàn)橛筒亟Ｋ璧膶游粩?shù)據(jù)和水平井設(shè)計(jì)所需的地層深度數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性提供保障。合成地震記錄是將地震資料與鉆井資料連接起來的橋梁，使得二者之間能夠建立一個(gè)準(zhǔn)確的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的層位標(biāo)定。為了掌握研究區(qū)內(nèi)的構(gòu)造特征、巖性發(fā)育狀況，尋找有利的開發(fā)區(qū)塊，就必須要對(duì)該區(qū)的三維地震資料進(jìn)行高分辨率處理，然后經(jīng)過解釋人員的精細(xì)解釋使得研究區(qū)內(nèi)的微幅度構(gòu)造、斷層得以落實(shí)。在構(gòu)造解釋中要確保三維空間的閉合以及構(gòu)造圖成圖的準(zhǔn)確性，這直接關(guān)系到水平井設(shè)計(jì)的可靠程度。此外，對(duì)于巖性突變分布廣泛、開發(fā)控制井井距大的區(qū)域，為了能夠有效地優(yōu)選出儲(chǔ)層發(fā)育有利部位，要注意采用振幅與頻率綜合分析法、多井約束反演、波形畸變法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種方法預(yù)測(cè)巖性。因此，只有通過提高構(gòu)造解釋及巖性預(yù)測(cè)精度、加強(qiáng)儲(chǔ)層展布特征的研究，才能夠?yàn)閮?yōu)選水平井有利布井井位提供充分的依據(jù)。

2 儲(chǔ)層精細(xì)預(yù)測(cè)及展布特征研究

通過精細(xì)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)工作的開展，才能為油藏建模提供準(zhǔn)確、充足的物性參數(shù)，并為下一步開展儲(chǔ)層含油氣性預(yù)測(cè)、優(yōu)選地質(zhì)靶點(diǎn)和水平井軌跡設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。綜合分析研究區(qū)的巖心、巖屑、測(cè)井和錄井資料，并結(jié)合區(qū)域沉積相研究成果，搞清該區(qū)的沉積類型及主要儲(chǔ)層類型。為了進(jìn)一步把握儲(chǔ)層的空間展布規(guī)律，研究?jī)?chǔ)層內(nèi)油氣的分布狀況，在對(duì)區(qū)域速度研究和地層地球物理響應(yīng)特征分析的前提下開展儲(chǔ)層反演和砂體描述工作。

3 基于三維地質(zhì)建模的井位目標(biāo)優(yōu)選及井軌跡設(shè)計(jì)

采用多參數(shù)驅(qū)動(dòng)的油藏建模，使油藏模型更加準(zhǔn)確。通過所建模型可清楚展示擬布水平井軌跡的微小幅度變化、斷層的展布、儲(chǔ)層發(fā)育狀況，為水平井的設(shè)計(jì)與導(dǎo)向提供可靠的地質(zhì)依據(jù)?；谏弦徊襟E所建立的油藏模型，在地震預(yù)測(cè)成果的指導(dǎo)下，對(duì)優(yōu)選出的井位目標(biāo)區(qū)域開展三維可視化雕刻，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水平井井軌跡的設(shè)計(jì)。

4 水平井鉆井軌跡實(shí)時(shí)導(dǎo)向及優(yōu)化

目前地震資料在水平井中的應(yīng)用一般僅僅限于鉆井前的井位目標(biāo)優(yōu)選及軌跡設(shè)計(jì)，而對(duì)于鉆井過程的參與程度并不高，很大程度上削減了地震資料的可利用程度。而傳統(tǒng)的地質(zhì)導(dǎo)向水平井方法是將井眼軌跡數(shù)據(jù)曲線、測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)曲線、綜合錄井?dāng)?shù)據(jù)曲線，在二維平面上單獨(dú)或疊加作出幾何圖形，僅僅從曲線形狀上對(duì)鉆頭當(dāng)前所處地質(zhì)環(huán)境做出判斷，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向功能。這種解決方案雖然很好地利用了鉆井過程中得到的各種信息，卻忽視了鉆探前勘測(cè)得到的井場(chǎng)地區(qū)巖層的地球物理特性信息。筆者認(rèn)為將地震勘探得到的地震數(shù)據(jù)與水平井鉆井過程中得到的LWD/ MWD 數(shù)據(jù)、綜合錄井等隨鉆數(shù)據(jù)相結(jié)合，而且同步對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行離散匹配，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)鉆井地震數(shù)據(jù)體模擬，不僅能判斷當(dāng)前的水平井鉆探情況，更重要的是地震數(shù)據(jù)體能提供鉆頭周圍的地層屬性信息，為指導(dǎo)下一步鉆探提供重要的地質(zhì)參考(如圖2)。

水平井的目標(biāo)井位、井軌跡雖已基本確定，但鉆探能否成功、能否準(zhǔn)確入靶鉆遇目標(biāo)層位尚有許多未知因素，比如在砂泥巖薄互層地區(qū)，無論提前還是滯后入靶，都意味著損失水平段。這就需要在鉆探中要有高精度的隨鉆追蹤導(dǎo)向和井軌跡的調(diào)整優(yōu)化，已確保準(zhǔn)確入靶，提高鉆遇率和單井產(chǎn)能。在實(shí)施地震導(dǎo)向前要以地震數(shù)據(jù)為中心將鉆井、測(cè)井、物探及開發(fā)等多專業(yè)數(shù)據(jù)有效地集成于同一平臺(tái)，以利于多專業(yè)人員協(xié)同工作。在進(jìn)入水平段附近時(shí)，為了明確儲(chǔ)層的空間分布形態(tài)，及時(shí)利用地震成果分析儲(chǔ)層頂、底距離，必須要進(jìn)行小層精細(xì)對(duì)比。在鉆進(jìn)到水平段后，要實(shí)時(shí)將隨鉆測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)與地震預(yù)測(cè)的孔隙度、伽馬、地層傾角等數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果地層深度、傾角及油藏位置出現(xiàn)差異，注意要進(jìn)行動(dòng)態(tài)時(shí)深轉(zhuǎn)換，如果物性參數(shù)出現(xiàn)差異時(shí)，要立即開展動(dòng)態(tài)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)。也就是說，在鉆頭鉆進(jìn)過程中，以地震資料為主導(dǎo)開展地震數(shù)據(jù)處理、解釋和反演等跟蹤處理、解釋分析，不斷驗(yàn)證和更新油藏模型，實(shí)時(shí)調(diào)整鉆頭鉆進(jìn)軌跡，確保得到最好的鉆遇率。

結(jié)合地震預(yù)測(cè)成果，利用隨鉆測(cè)、錄井資料，在隨鉆測(cè)井現(xiàn)場(chǎng)解釋儲(chǔ)層物性、判別流體性質(zhì)。再根據(jù)實(shí)時(shí)鉆頭鉆進(jìn)軌跡與測(cè)井結(jié)果，沿鉆進(jìn)軌跡進(jìn)行井——地震的統(tǒng)計(jì)、以及地震多屬性分析，預(yù)測(cè)目標(biāo)層巖性變化及物性參數(shù)變化。

圖2 實(shí)時(shí)鉆井地震數(shù)據(jù)體模擬

5 結(jié)論

儲(chǔ)層精細(xì)描述是水平井部署、鉆井開發(fā)過程的基礎(chǔ)。通過儲(chǔ)層精細(xì)描述工作的開展，水平井開發(fā)才能夠取得較好的開發(fā)效果和經(jīng)濟(jì)效益。通過地震、地質(zhì)、錄井、建模等加強(qiáng)儲(chǔ)層精細(xì)描述，摸清油藏的縱、橫向分布形態(tài)，提高油藏的透明度，才能設(shè)計(jì)出能夠最大程度上動(dòng)用油藏的水平井軌跡，提高產(chǎn)能。

將地震資料、解釋成果、反演數(shù)據(jù)體、三維建模成果及井地質(zhì)錄井、測(cè)井信息和LWD隨鉆數(shù)據(jù)有效集成在一起，形成一個(gè)強(qiáng)大的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)庫和井震協(xié)同隨鉆研究平臺(tái)，可以在鉆井過程中實(shí)時(shí)開展井震對(duì)比綜合研究，根據(jù)已鉆結(jié)果實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)鉆頭前砂體位置，準(zhǔn)確、快速、有效地對(duì)水平井鉆探進(jìn)行實(shí)時(shí)導(dǎo)向，優(yōu)化軌跡，大大提高現(xiàn)場(chǎng)跟井的效率和準(zhǔn)確率，可有效提高水平井鉆遇率，縮短鉆井周期，大幅降低成本。

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