海上低幅度構(gòu)造復(fù)雜河流相油田滾動(dòng)勘探開發(fā)對(duì)策*

白清云 明 君 夏同星 郄 瑩

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司 天津 300459)

勘探過程中受成本影響以及開發(fā)過程中受儲(chǔ)量動(dòng)用機(jī)制的影響，使得油田周邊優(yōu)質(zhì)小規(guī)模資源難以評(píng)價(jià)和動(dòng)用，因此亟需實(shí)施滾動(dòng)勘探開發(fā)一體化研究。朱江、胡光義 等[1-2]結(jié)合海上油氣開發(fā)特點(diǎn)先后提出了海上勘探開發(fā)一體化的概念，重點(diǎn)闡述了地下資源和地面資源的統(tǒng)籌；李茂 等[3]結(jié)合潿西南凹陷復(fù)雜斷塊油氣藏勘探開發(fā)實(shí)踐提出了勘探階段的滾動(dòng)勘探開發(fā)策略，而關(guān)于海上油田開發(fā)階段如何開展?jié)L動(dòng)勘探開發(fā)論述較少。

渤海C油田屬于典型的復(fù)雜河流相油田，已發(fā)現(xiàn)油藏的圈閉幅度與油柱高度均不超過45 m(圖1)，為典型的低幅度構(gòu)造、低油柱油藏。該油田在開發(fā)過程中存在3個(gè)方面的難點(diǎn)：①C油田構(gòu)造幅度低，深度預(yù)測(cè)若稍有誤差，圈閉面積和開發(fā)方案就會(huì)發(fā)生較大變化。馮全雄 等[4]針對(duì)速度譜精度的問題提出了拾取層速度宏觀趨勢(shì)的探索，周東紅、萬歡 等[5-6]提出了相干速度反演的方法，但目前關(guān)于低幅度構(gòu)造的深度預(yù)測(cè)還沒有一種既經(jīng)濟(jì)又有效的方法。②經(jīng)過多年的高速開發(fā)，在采收率不到20%的情況下，C油田含水率已達(dá)到95%，出現(xiàn)局部嚴(yán)重水淹的同時(shí)，也出現(xiàn)局部剩余油富集，非均質(zhì)性嚴(yán)重。岳大力、胡望水和孫新革等[7-9]基于井資料開展了河流相儲(chǔ)層的構(gòu)型分析研究，但目前針對(duì)具有三維空間信息的地震資料與構(gòu)型分析相結(jié)合的研究未見報(bào)道。③C油田儲(chǔ)層屬于多期河流相沉積，儲(chǔ)層空間疊置性不好，考慮到開發(fā)成本，油田周邊小規(guī)模資源沒有進(jìn)行評(píng)價(jià)和動(dòng)用，而隨著油田開發(fā)的推進(jìn)，周邊區(qū)塊的滾動(dòng)勘探亟需開展砂體含油氣性檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)新的潛力區(qū)塊。桂金詠、孫翠娟 等[10-11]提出了面向?qū)嶋H儲(chǔ)層含油氣性檢測(cè)的流體指示因子優(yōu)選方法，但該方法對(duì)井?dāng)?shù)量要求較高，對(duì)如何開展少井區(qū)的流體指示因子研究的論述較少。

圖1 渤海C油田油柱高度與圈閉幅度

本文在借鑒陸上油田滾動(dòng)勘探開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合C油田的地質(zhì)油藏特征，就如何實(shí)現(xiàn)老區(qū)塊外部擴(kuò)邊、內(nèi)部挖潛和新區(qū)塊新增等問題提出了開發(fā)對(duì)策，為該油田的持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)和資源效益的最大化打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 基于匹配濾波地震速度譜的低幅度構(gòu)造深度預(yù)測(cè)

1.1 技術(shù)流程

圖2為C油田實(shí)際的CMP道集速度譜分析圖，可以看出，目的層速度拾取時(shí)，速度左右偏25 m/s地震同相軸都可以被拉平，按速度為2 500 m/s計(jì)算，則相對(duì)誤差為1%，即地震速度譜存在1%的固有誤差，這種誤差無法滿足低幅度構(gòu)造深度預(yù)測(cè)的精度要求。圖3為C油田井點(diǎn)的真實(shí)速度與提取的速度譜速度的對(duì)比，可以看出，地震速度譜速度與真實(shí)速度之間存在系統(tǒng)差異，導(dǎo)致了直接用地震速度譜進(jìn)行深度預(yù)測(cè)會(huì)帶來誤差。

圖2 渤海C油田CMP道集速度譜分析

圖3 渤海C油田井點(diǎn)速度與地震速度譜速度對(duì)比

雖然地震速度譜直接預(yù)測(cè)深度有1%的誤差，但大致的速度趨勢(shì)能夠反映出來，因此提出了適用于開發(fā)階段的匹配濾波地震速度譜方法，綜合應(yīng)用地震速度譜的大趨勢(shì)和開發(fā)階段眾多井速度的局部細(xì)節(jié)信息進(jìn)行深度預(yù)測(cè)，具體的技術(shù)流程如下。

1)設(shè)置一系列的濾波參數(shù)對(duì)原始地震速度譜進(jìn)行低通濾波處理，得到一系列濾波速度譜數(shù)據(jù)體。這一步的目的是摒棄速度譜中的固有系統(tǒng)誤差，提取出其中合理有效的速度譜趨勢(shì)，為后續(xù)的精細(xì)速度體建立提供低頻部分。

2)基于得到的一系列低通濾波速度譜數(shù)據(jù)，提取井點(diǎn)的速度譜數(shù)值，然后做歸一化處理，與同樣歸一化處理的井點(diǎn)真實(shí)速度做匹配相關(guān)分析，以相關(guān)系數(shù)最高者作為目標(biāo)函數(shù)，對(duì)濾波參數(shù)進(jìn)行全局尋優(yōu)。這一步的目的是從眾多的濾波參數(shù)中優(yōu)選出合理的參數(shù)，使得濾波后的速度譜既能摒棄系統(tǒng)誤差，又能最大限度地保留真實(shí)的速度趨勢(shì)。

3)利用最優(yōu)濾波參數(shù)得到的最優(yōu)濾波速度譜體作為低頻部分，同時(shí)結(jié)合開發(fā)階段眾多的開發(fā)井速度建立高頻部分，融合高頻部分和低頻部分建立高精度地震速度體，進(jìn)一步開展高精度深度預(yù)測(cè)。

1.2 實(shí)際應(yīng)用

利用新方法重新落實(shí)C油田周邊構(gòu)造，在該油田館陶組Ⅱ油組時(shí)間圖上發(fā)現(xiàn)C21井東北側(cè)有一個(gè)局部高點(diǎn)(圖4)，但在相應(yīng)的深度圖上沒有識(shí)別出該局部高點(diǎn)，這主要是因?yàn)榭碧诫A段的深度預(yù)測(cè)是直接利用地震速度譜完成的。

圖4 渤海C油田館陶組Ⅱ油組時(shí)間圖

將該油田館陶組Ⅱ油組地震速度譜提取出來，發(fā)現(xiàn)在北高點(diǎn)存在速度局部異常高現(xiàn)象(圖5a)，造成了時(shí)間上的高點(diǎn)轉(zhuǎn)換到深度上消失了。但利用本文方法進(jìn)行深度預(yù)測(cè)，在北高點(diǎn)發(fā)現(xiàn)了較大潛力(圖5b)，因此設(shè)計(jì)了新井A5井，實(shí)鉆鉆遇油層11 m，證實(shí)了研究結(jié)果的可靠性。圖6a為利用原始地震速度譜方法得到的館陶組Ⅱ油組含油面積，圖6b為利用本文方法得到的館陶組Ⅱ油組含油面積，對(duì)比發(fā)現(xiàn)含油面積擴(kuò)大了2.3 m2，新增探明儲(chǔ)量270×104m3。

圖5 渤海C油田館陶組Ⅱ油組地震速度譜

圖6 渤海C油田館陶組Ⅱ油組含油面積

2 基于儲(chǔ)層構(gòu)型三維動(dòng)態(tài)分析的剩余油挖潛

目前的儲(chǔ)層構(gòu)型分析主要基于井資料的引導(dǎo)，缺乏空間資料的約束，很難滿足油藏開發(fā)中后期精細(xì)挖潛的需要[12-13]。因此，引進(jìn)“點(diǎn)多、面廣、量大”的地球物理資料，對(duì)于提高儲(chǔ)層構(gòu)型分析的精度具有重要的作用[14-15]。以C油田最大的砂體明下段943砂體為例，該砂體局部水淹嚴(yán)重而局部又剩余油富集，這嚴(yán)重制約了后期綜合調(diào)整井的部署，需要開展儲(chǔ)層構(gòu)型分析進(jìn)行連通性研究來刻畫砂體的剩余油分布。

根據(jù)經(jīng)典的河流相沉積理論，儲(chǔ)層沉積經(jīng)歷側(cè)積體、點(diǎn)壩、單期河道、復(fù)合河道等4個(gè)階段。本文采用與沉積過程相反的復(fù)合河道-單期河道-點(diǎn)壩-側(cè)積體的研究思路。首先將砂體包絡(luò)進(jìn)行解剖，將研究單元從復(fù)合河道細(xì)化到單期河道(圖7)。然后在單期河道內(nèi)通過廢棄河道的識(shí)別，將研究單元從單期河道細(xì)化到點(diǎn)壩(圖8)，從圖8可以看出，廢棄河道振幅較弱，如A16H和A30井；而點(diǎn)壩振幅較強(qiáng)，如A61H和A19井。

圖7 渤海C油田明下段943砂體復(fù)合河道地震剖面

圖8 渤海C油田明下段943砂體廢棄河道的地震剖面和平面分布

最后在單個(gè)點(diǎn)壩內(nèi)部，通過側(cè)積體與廢棄河道的平行關(guān)系定性刻畫側(cè)積體。然而，地震屬性只能靜態(tài)地展示廢棄河道的位置，對(duì)于廢棄河道的動(dòng)態(tài)方向卻無法給出。因此，本文引入沿層方差切片從砂體頂(圖9a)和砂體底(圖9b)來動(dòng)態(tài)恢復(fù)廢棄河道的形成過程；同時(shí)，充分結(jié)合水平段側(cè)積泥巖夾層的方向性和開發(fā)井生產(chǎn)曲線的含水上升率等信息開展側(cè)積層的識(shí)別。

綜合以上地震屬性、沿層方差切片、水平段側(cè)積夾層的測(cè)井識(shí)別和生產(chǎn)動(dòng)態(tài)信息，對(duì)C油田明下段943砂體的三維動(dòng)態(tài)構(gòu)型進(jìn)行了解析，結(jié)果見圖10，從圖10可以看出，明下段943砂體主要由3條河流頻繁的擺動(dòng)沉積形成(圖中粉色、藍(lán)色和褐色的粗線是利用方差切片刻畫的廢棄河道，黑色的細(xì)線是識(shí)別出來的側(cè)積層)。最終通過循序漸進(jìn)的深入分析，研究尺度不斷細(xì)化，準(zhǔn)確地刻畫出了C油田明下段943砂體儲(chǔ)層的連通性和剩余油分布(圖11)，實(shí)鉆6口調(diào)整井，日產(chǎn)油新增420 m3，實(shí)現(xiàn)了明下段943砂體的“二次滾動(dòng)開發(fā)”。

圖9 渤海C油田明下段943砂體河道砂沿層方差切片

圖10 渤海C油田明下段943砂體儲(chǔ)層構(gòu)型分析結(jié)果

圖11 渤海C油田明下段943砂體剩余油分布

3 基于流體指示因子分析的儲(chǔ)層含油氣性研究

3.1 基于巖石物理分析的流體指示因子分析

對(duì)于C油田的油砂和水砂，聲波和密度信息的區(qū)分度較高，映射到具有三維空間信息的地震資料是振幅屬性，因此選定振幅作為基礎(chǔ)屬性開展流體指示因子分析。此外，地震信號(hào)通過含油氣地層時(shí)，由于地層的非完全彈性性質(zhì)，部分機(jī)械能將轉(zhuǎn)化為熱能，使信號(hào)能量發(fā)生衰減，因此頻率屬性同樣可以作為基礎(chǔ)屬性來構(gòu)建流體指示因子。

綜合巖石物理分析和理論推導(dǎo)，當(dāng)?shù)貙雍蜌庵?，振幅?huì)增強(qiáng)，頻率會(huì)降低，因此提出了適用于該油田的流體指示因子DHI，即

(1)

式(1)中：N是采樣點(diǎn)數(shù)；A為振幅；f為頻率，Hz。

3.2 在滾動(dòng)勘探開發(fā)中的應(yīng)用

C油田明下段915砂體多期河道連片分布，多年來開發(fā)效果較好。區(qū)域儲(chǔ)層分析表明，該砂體外圍存在同期次沉積的河流相儲(chǔ)層，含流體性存在多解性。對(duì)該砂體開展了基于巖石物理分析的潛力砂體含油氣性分析，具體流程如下：

1) 收集所有鉆遇該砂體的井點(diǎn)數(shù)據(jù)開展巖石物理分析，明確了在儲(chǔ)層厚度、物性和含油氣性等3個(gè)因素中，儲(chǔ)層物性和含油氣性對(duì)振幅影響較大。

2) 進(jìn)一步通過流體替換和孔隙度替換，明確了該砂體在孔隙度變化大于4%時(shí)，強(qiáng)振幅不僅反映儲(chǔ)層含油氣性，還可能是物性好的水層，而且結(jié)合頻率屬性之后的流體指示因子對(duì)儲(chǔ)層含油氣性具有明確的指示意義，實(shí)際開發(fā)井驗(yàn)證了本文提出的流體指示因子的有效性。

3) 進(jìn)一步將流體指示因子外推，提取了外圍潛力砂體的流體指示因子(圖12)，從圖12中的油井和水井的分布看，融合屬性預(yù)測(cè)成功率達(dá)到95%以上，能夠較好地反映含油氣性；同時(shí)，可以看到在現(xiàn)有開發(fā)設(shè)施地北側(cè)有較大的一塊潛力區(qū)域，處于構(gòu)造的局部高點(diǎn)，位于多期河道砂體發(fā)育部位，含油氣性較好，預(yù)測(cè)該區(qū)域儲(chǔ)量可達(dá)330×104m3。

圖12 渤海C油田明下段915砂體流體指示因子和振幅對(duì)比屬性融合圖

4 結(jié)束語

C油田屬于典型的復(fù)雜河流相油田，構(gòu)造幅度低，儲(chǔ)層空間變化大，油水關(guān)系復(fù)雜。在借鑒陸上油田滾動(dòng)勘探開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過多專業(yè)結(jié)合建立了一套河流相油田滾動(dòng)勘探開發(fā)的開發(fā)地震技術(shù)體系。首先，通過匹配濾波方法結(jié)合開發(fā)井速度，建立了高精度速度體開展深度預(yù)測(cè)，從構(gòu)造方面實(shí)現(xiàn)了老區(qū)塊的滾動(dòng)擴(kuò)邊；其次，通過儲(chǔ)層構(gòu)型研究結(jié)合水平段側(cè)積層識(shí)別，開展了儲(chǔ)層連通性研究，從儲(chǔ)層方面對(duì)老區(qū)塊內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了精細(xì)挖潛二次開發(fā)；最后，通過巖石物理分析，建立了敏感的流體指示因子應(yīng)用于油田周邊區(qū)塊，從流體方面對(duì)周邊新區(qū)塊實(shí)現(xiàn)了滾動(dòng)勘探。以上技術(shù)體系在渤海C油田實(shí)踐中取得了良好應(yīng)用效果，可為其他類似油田的滾動(dòng)勘探開發(fā)提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。