地震技術(shù)在致密薄層油氣藏水平井設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

李 鵬，馬云海，趙宏忠，潘曉璐

（東方地球物理公司研究院地質(zhì)研究中心，河北涿州072750）

地震技術(shù)在致密薄層油氣藏水平井設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

李 鵬*，馬云海，趙宏忠，潘曉璐

（東方地球物理公司研究院地質(zhì)研究中心，河北涿州072750）

中國(guó)東部某外圍油田扶余油層因儲(chǔ)層發(fā)育差,存在低孔、低滲、低豐度的特點(diǎn),其難動(dòng)用儲(chǔ)量的有效開(kāi)發(fā)一直是困擾油田勘探評(píng)價(jià)的難題之一。為此，以高精度三維地震資料應(yīng)用為基礎(chǔ)，結(jié)合鉆井、測(cè)井、試油等資抖,準(zhǔn)確細(xì)致描繪扶余油層空間幾何形態(tài),預(yù)測(cè)扶余油層內(nèi)甜點(diǎn)儲(chǔ)層的分布形態(tài)、厚度和展布范圍,開(kāi)展扶余油層水平井設(shè)計(jì)，取得了較好的地質(zhì)效果。

扶余油層；構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波；曲率屬性；流體活動(dòng)屬性；水平井設(shè)計(jì)

1 概述

中國(guó)東部某外圍油田屬于典型的致密薄層油氣藏。該區(qū)構(gòu)造位置位于松遼盆地大慶長(zhǎng)垣南部的葡萄花構(gòu)造上，目的層扶余油層為淺水河流三角洲沉積體系，砂巖單層厚度一般為2～4m，單層有效厚度一般小于1m。因扶余油層儲(chǔ)層發(fā)育差、且儲(chǔ)層規(guī)模小、單層厚度薄、儲(chǔ)量豐度低、采用常規(guī)方式開(kāi)采無(wú)經(jīng)濟(jì)效益。而利用水平井開(kāi)發(fā)可擴(kuò)大泄油面積、提高油層鉆遇率和可動(dòng)用程度[1]，與直井相比，水平井單井產(chǎn)量高、回收投資快、經(jīng)濟(jì)效益好[2]。

為此，在該區(qū)應(yīng)用三維地震資料，開(kāi)展水平井設(shè)計(jì)，力求探索致密油氣藏水平井勘探開(kāi)發(fā)的新思路。

2 難點(diǎn)分析

（1）水平井要能安全平穩(wěn)著陸并使水平井軌跡保持在薄儲(chǔ)層中，對(duì)構(gòu)造解釋的要求更加精細(xì)。水平井設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須識(shí)別并避開(kāi)小斷層，同時(shí)要求構(gòu)造解釋精度誤差不能超過(guò)1m，這直接關(guān)系水平井的成敗。因此，需要對(duì)油層空間幾何形態(tài)準(zhǔn)確描述，精確預(yù)測(cè)水平井入靶深度。

（2）扶余油層沉積條件復(fù)雜，河道砂體厚度較小，橫向變化快、一個(gè)砂層組內(nèi)有時(shí)包括多套河道砂，表明河道擺動(dòng)頻繁。同時(shí)，受T2反射層屏蔽作用影響，使扶余油層地震反射信噪比和分辨率明顯降低，地震垂向分辨能力無(wú)法識(shí)別薄砂體，為開(kāi)展儲(chǔ)層精細(xì)預(yù)測(cè)識(shí)別薄層砂體帶來(lái)較大難度。

3 研究方法

3.1 油層空間幾何形態(tài)準(zhǔn)確描述

為提高構(gòu)造解釋精度，針對(duì)該區(qū)特點(diǎn)，通過(guò)油層精細(xì)標(biāo)定技術(shù)、構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波處理機(jī)多種體屬性綜合解釋技術(shù)及建立三維速度場(chǎng)變速成圖技術(shù)，對(duì)油層空間幾何形態(tài)準(zhǔn)確描述，以達(dá)到水平井設(shè)計(jì)部署的精度要求。

3.1.1 構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波技術(shù)

構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波的實(shí)質(zhì)是針對(duì)平行于地震同相軸信息的一種平滑操作,這種平滑操作不超出地震反射的終止形式(斷層),其目的是沿著地震反射界面的傾向和走向,利用有效濾波方法去噪,增加同相軸的連續(xù)性,提高同相軸終止處(斷層)的側(cè)向分辨率,保存或改善斷層的尖銳性;在構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波處理后的地震數(shù)據(jù)體上進(jìn)行相干屬性計(jì)算,可突顯小斷層[3]。

從構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波處理前后的地震剖面對(duì)比結(jié)果來(lái)看，經(jīng)構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波處理后的斷點(diǎn)更加清晰，斷面更加干脆，這樣，更有利構(gòu)造解釋人員開(kāi)展斷層平面組合和剖面精細(xì)解釋，從而提高了構(gòu)造解釋的精度（圖1和圖2）。

3.1.2 曲率屬性技術(shù)

曲率是描述曲線彎曲的一種屬性，推廣到三維空間后，就成為描述曲面形狀的屬性。Chopra[4]等研究了多譜估算曲率的計(jì)算方法，其表達(dá)式為:

式中：F——傅里葉變換；

圖1 構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波處理前地震剖面

圖2 構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波處理后地震剖面

μ——反射層傾角在inline方向或crossline方向的分量；

α——倒數(shù)算子，為分?jǐn)?shù)，其值域范圍一般在1（一階導(dǎo)數(shù)）和0之間；

x——坐標(biāo)；

當(dāng)上式中i不在括號(hào)里時(shí)，就可將其簡(jiǎn)單地理解成對(duì)常規(guī)一階導(dǎo)數(shù)應(yīng)用了kx(α-1)的低通濾波。Chopra等認(rèn)為直接使用此式即可計(jì)算曲率，而不再依賴于解釋層位，其結(jié)果更忠實(shí)于原始地震數(shù)據(jù)，把地震所觀測(cè)到的地質(zhì)特征更充分、完整地展示出來(lái)。據(jù)此，在構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波處理的基礎(chǔ)上，進(jìn)行相干屬性、曲率屬性處理。根據(jù)該區(qū)T2反射層的沿層曲率屬性，結(jié)合斷層發(fā)育的剖面平面發(fā)育特征，對(duì)研究區(qū)小斷層的分布做出預(yù)測(cè)，和相干體屬性預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)比，曲率屬性能更加突出與小斷層有關(guān)的細(xì)節(jié)特征，表現(xiàn)更加清楚（圖3），在此基礎(chǔ)上進(jìn)行斷裂解釋，成果更加真實(shí)、效果更好。

曲率體屬性突出反映出除北東向和北西向2組斷層外，還存在一組近東西走向的斷層。為了驗(yàn)證東西向小斷層的存在與否，通過(guò)連續(xù)多線地震剖面進(jìn)行分析（圖4），從而進(jìn)一步驗(yàn)證近東西向小斷層的存在。

圖3 曲率屬性對(duì)斷裂系統(tǒng)刻畫(huà)

圖4 連續(xù)多線地震剖面驗(yàn)證東西向斷層

3.1.3 高精度速度建場(chǎng)技術(shù)

為了準(zhǔn)確描述油層頂面深度，采用空變?nèi)S速度場(chǎng)時(shí)深轉(zhuǎn)換技術(shù)精細(xì)編制了各小層砂體頂面構(gòu)造圖，統(tǒng)計(jì)對(duì)井絕對(duì)誤差都小于1m，相對(duì)誤差平均在0.48%左右，將所有井點(diǎn)深度與計(jì)算深度做交會(huì)分析，兩者的相關(guān)系數(shù)為0.9997，計(jì)算精度較高。因此，提高了構(gòu)造圖編制的精度，同時(shí)為水平井軌跡的準(zhǔn)確確定提供了可靠保障。

3.2 儲(chǔ)層“甜點(diǎn)”精細(xì)描述

水平井要獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，提高儲(chǔ)層鉆遇率是關(guān)鍵。為此，水平井設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)選擇水平段儲(chǔ)層平面分布穩(wěn)定且有一定規(guī)模，從而保證水平段平面延伸有一定距離。由于扶余油層儲(chǔ)層薄、物性差、相變快、砂體連續(xù)性差，所以對(duì)儲(chǔ)層“甜點(diǎn)”精細(xì)描述尤為重要。在分析扶余油層沉積特征的基礎(chǔ)上，利用地震相分析、屬性分析、地震反演等技術(shù)對(duì)儲(chǔ)層展布特征進(jìn)行描述，應(yīng)用流體活動(dòng)屬性、多子波重構(gòu)與分解等技術(shù)，預(yù)測(cè)扶余油層河道砂體有利儲(chǔ)層分布。

3.2.1 地震分頻屬性

分頻解釋技術(shù)是一項(xiàng)基于頻率譜分解的儲(chǔ)層特色解釋技術(shù)。它通過(guò)離散傅立葉變換（DFT）把三維地震數(shù)據(jù)體分解成頻率調(diào)諧體。通過(guò)在滑移時(shí)窗內(nèi)進(jìn)行譜分析，對(duì)地震數(shù)據(jù)體內(nèi)每個(gè)樣點(diǎn)均計(jì)算振幅譜和相位譜，然后頻譜成份重新排列成一系列同頻率的時(shí)間數(shù)據(jù)體。它能夠有效識(shí)別薄層地質(zhì)體，突破地震分辨率(1/4波長(zhǎng))的限制。在薄儲(chǔ)層或砂泥巖互層條件下，應(yīng)用譜分解調(diào)諧體剖面和頻率切片，可直觀、快速、客觀地揭示砂體平面展布特征。

3.2.2 流體活動(dòng)屬性

流體活動(dòng)性屬性技術(shù)是美國(guó)加利福尼亞大學(xué)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室Silin D B等在低頻域流體飽和多孔介質(zhì)地震信號(hào)反射的簡(jiǎn)化近似表達(dá)式研究基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的一套飽和多孔介質(zhì)儲(chǔ)集層流體預(yù)測(cè)技術(shù)[5]。流體活動(dòng)性屬性能反映巖石的滲透性與流體性質(zhì)。該方法利用地震資料滲透性儲(chǔ)集層與非滲透性儲(chǔ)集層頻譜的變化率就可以獲得流體活動(dòng)性的變化量,進(jìn)而開(kāi)展儲(chǔ)集層物性和地層流體變化研究，由于不依賴于解釋層位,所以能客觀反映地下地質(zhì)情況。通過(guò)扶余油層流體活動(dòng)屬性連井剖面表明,相對(duì)于常規(guī)地震資料與反演剖面,流動(dòng)性活動(dòng)屬性可以更好地反映儲(chǔ)集層的質(zhì)量,有效預(yù)測(cè)儲(chǔ)集層中的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層、儲(chǔ)集層中流體的產(chǎn)能。

3.3 水平井空間井軌跡設(shè)計(jì)

依據(jù)扶余油層構(gòu)造精細(xì)解釋和儲(chǔ)層綜合預(yù)測(cè)成果，優(yōu)選水平井水平井部署有利靶向區(qū)。從優(yōu)選結(jié)果看，水平井靶區(qū)范圍內(nèi)FY油層頂面構(gòu)造落實(shí)清楚,地層較平緩,斷層不發(fā)育、而F13砂體相對(duì)發(fā)育,儲(chǔ)層油水關(guān)系簡(jiǎn)單,為純油井段。

在以上綜合分析的基礎(chǔ)上，確認(rèn)了目標(biāo)井AA-平1井的靶點(diǎn)。應(yīng)用三維可視化Geoprobe軟件的Well Planner模塊設(shè)計(jì)井軌跡，并預(yù)測(cè)著陸點(diǎn)深度。選擇FY油層中厚度較大且砂體分布穩(wěn)定的F13砂層作為目的層，首先確定了始靶點(diǎn)和末靶點(diǎn)。考慮到地層在2個(gè)靶點(diǎn)間有一定構(gòu)造起伏變化，為確保水平段在目標(biāo)砂體中鉆進(jìn)，保證砂巖鉆遇率，在2個(gè)靶點(diǎn)之間加入控制點(diǎn)，使井軌跡大體平行于地層構(gòu)造起伏，由構(gòu)造高部位向構(gòu)造低部位持續(xù)鉆進(jìn)，使水平段始終保持在薄儲(chǔ)層中。同時(shí)，參考地表地質(zhì)條件、地層最大主應(yīng)力方向，進(jìn)一步在水平井設(shè)計(jì)過(guò)程中，優(yōu)化了水平井靶點(diǎn)垂深、地層視傾角、靶點(diǎn)空間坐標(biāo)、水平位移量等設(shè)計(jì)參數(shù)。

4 部署結(jié)果

從隨鉆跟蹤和隨鉆分析結(jié)果上，水平井AA-平1井實(shí)際完鉆水平段長(zhǎng)度為1200m，鉆遇砂巖長(zhǎng)度1050m，水平井砂巖鉆遇率為78%，取得了較好的地質(zhì)效果。

5 結(jié)論及建議

（1）基于構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波處理的曲率屬性,能更清晰的展示斷裂發(fā)育情況、平面展布及相互交切關(guān)系，為水平井的入靶點(diǎn)深度和鉆井軌跡的確定提供重要保障。

（2）針對(duì)扶余油層河道砂體厚度薄、橫向非均質(zhì)性強(qiáng)特點(diǎn),應(yīng)用流體活動(dòng)性屬性技術(shù)可以有效預(yù)測(cè)儲(chǔ)集體中的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，為提高水平井砂巖鉆遇率提供了強(qiáng)有力技術(shù)手段。

[1] 羅士利，高興有，彭承文.開(kāi)發(fā)地震技術(shù)在扶余油層分支水平井地質(zhì)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā)，2006,37 (S2):109-112.

[2]秦月霜，常中元，唐文峰，陸慧敏.對(duì)超薄席狀砂水平井設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)[J].大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā),2009，28(6):91-95.

[3] 李建雄，崔全章，魏小東.地震屬性在微斷層解釋中的應(yīng)用[J].石油地球物理勘探,2011,46(6):925-930.

[4] Chopra S and Marfurt K J.Volumetric Curvature Attributes Add Value to 3D Seismic Data Interpretation.The Leading Edge,2007（26）:856-867.

[5]魏小東，張延慶，曹麗麗，王亞楠.地震資料振幅譜梯度屬性在WC地區(qū)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].石油地球物理勘探,2011, 46(2):281-284.

[6] Silin D B,Korneev V A,Goloshubin G M,et al.A Hydrologic View on Biot’s Theory of Poroelasticity[A].Paper LBNL-54459,2004.

P631.4

B

1004-5716(2015)09-0053-03

2014-10-08

2014-10-30

李鵬（1981-），男（漢族），河北容城人，工程師，現(xiàn)從事油氣勘探及地質(zhì)綜合研究工作。