復(fù)雜斷塊油藏地震標(biāo)定研究與新認(rèn)識(shí)
——以大港自來(lái)屯油田為例

張軍華,于虓野,蘆鳳明,孟瑞剛,王作乾,常健強(qiáng)

(1.中國(guó)石油大學(xué)(華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山東青島 266580;2.中國(guó)石油大學(xué)(華東)深層油氣重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東青島 266580;3.中國(guó)石油大港油田勘探開發(fā)研究院,天津 300280)

當(dāng)今地震處理與解釋工作格外重視新技術(shù)應(yīng)用,但地震標(biāo)定這項(xiàng)基礎(chǔ)工作仍非常重要。地震標(biāo)定的目標(biāo)是建立地質(zhì)、測(cè)井和地震三種資料的聯(lián)系,為地震精細(xì)解釋和反演提供可靠的井震關(guān)系,為儲(chǔ)層預(yù)測(cè)、儲(chǔ)量計(jì)算和井位部署奠定基礎(chǔ)?；仡櫂?biāo)定的研究歷程,不少學(xué)者做出了貢獻(xiàn)。1992年,王克寧[1]較完整地介紹了地震記錄極性的概念,并給出了合成地震記錄和VSP標(biāo)定實(shí)例;劉傳虎[2]開展了水平井層位標(biāo)定研究。1996年,桂志先等[3]用相關(guān)對(duì)比法完成了合成地震記錄標(biāo)定。2005年,王永剛等[4]制作深度域合成地震記錄,開展了井間地震解釋;曾正明[5]用帶相位的子波制作合成地震記錄,改善了標(biāo)定效果;楊占龍等[6]將反演引入標(biāo)定,采用兩步標(biāo)定提高了井震吻合度。2006年,張軍華等[7]以烏夏斷裂帶為例,對(duì)標(biāo)定問(wèn)題展開了討論。2007年,浦世照等[8]將巖性錄井?dāng)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到時(shí)間域參與標(biāo)定,提高了解釋精度;張軍華等[9]對(duì)斷裂發(fā)育區(qū)標(biāo)定7個(gè)方面的誤區(qū)進(jìn)行了剖析。2008年,李國(guó)發(fā)等[10]就成像方法、射線路徑、波場(chǎng)差異、處理過(guò)程如何影響地震標(biāo)定,進(jìn)行了理論分析與討論。2010年,李國(guó)發(fā)等[11]提出基于疊前波場(chǎng)模擬的合成地震記錄層位標(biāo)定方法,提高了標(biāo)定的可靠性。2016年,栗寶鵑等[12]以地震相模式為指導(dǎo),利用“二次標(biāo)定法則”與“時(shí)變子波”相結(jié)合,對(duì)砂泥巖薄互層進(jìn)行了精細(xì)標(biāo)定;趙海英等[13]對(duì)VSP地震層位綜合標(biāo)定方法進(jìn)行了深入討論與應(yīng)用。2021年,丁建強(qiáng)等[14]采用強(qiáng)反射分離和地震地質(zhì)多信息綜合技術(shù)對(duì)層序進(jìn)行了標(biāo)定;馬學(xué)軍等[15]利用合成地震記錄和VSP走廊疊加進(jìn)行了層位標(biāo)定。總體來(lái)說(shuō),標(biāo)定可以采用合成地震記錄和VSP標(biāo)定,但VSP測(cè)井往往很少,所以標(biāo)定主要還是以合成地震記錄為主。

自來(lái)屯開發(fā)區(qū)是大港油田比較典型的斷塊油田,井震關(guān)系異常復(fù)雜。本文通過(guò)分析大量地震、地質(zhì)、錄井和測(cè)井資料,完成了研究區(qū)50余口井的標(biāo)定,通過(guò)聲波時(shí)差分析、測(cè)井相特征解剖、速度差異校對(duì)等措施,利用標(biāo)定拉伸/壓縮、薄互層90°相移等技術(shù),最終明確了井震關(guān)系。相關(guān)技術(shù)方法與研究結(jié)果對(duì)類似油田開展地震標(biāo)定和精細(xì)油藏描述有一定借鑒作用。

1 研究區(qū)概況

1.1 區(qū)域位置與構(gòu)造特點(diǎn)

自來(lái)屯開發(fā)區(qū)位于河北省滄州市東部,構(gòu)造位置處于黃驊坳陷孔南構(gòu)造帶的北部。目標(biāo)區(qū)面積112km2,已鉆井150余口,受滄東斷層和徐西斷層包夾,研究區(qū)主要發(fā)育北東向斷層。圖1為研究區(qū)棗Ⅳ油組1小層底界構(gòu)造圖,油氣主要分布在李天木斷層以北斷層夾持的幾個(gè)高壘帶。

圖1 自來(lái)屯油田棗Ⅳ油組1小層底界構(gòu)造圖

1.2 地層結(jié)構(gòu)及地震標(biāo)準(zhǔn)層

圖2 自來(lái)屯油田地層要素

2 標(biāo)定遇到的主要問(wèn)題

2.1 標(biāo)準(zhǔn)層井震不一致

圖3 棗21井地震標(biāo)定結(jié)果(1ft≈0.3048m)

井震關(guān)系總體來(lái)看一致性不好,圖中已將Ng與Es3之間的一個(gè)地震同相軸與合成地震記錄峰值對(duì)標(biāo),但棗Ⅴ底面對(duì)不上,這樣無(wú)法建立起可靠的地質(zhì)分層與地震標(biāo)準(zhǔn)層的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖4 棗32井地震標(biāo)定結(jié)果

本文對(duì)工區(qū)內(nèi)50余口井進(jìn)行了標(biāo)定,發(fā)現(xiàn)井震關(guān)系異常復(fù)雜,直接劃定地震標(biāo)準(zhǔn)層有的有沖突、有的有誤差,標(biāo)定成了棘手的難題。

2.2 無(wú)法根據(jù)標(biāo)定結(jié)果解釋油組與內(nèi)部小層

圖5a為一連井油藏剖面,圖5b為其對(duì)應(yīng)的連井地震剖面,圖中顯示了初步標(biāo)定結(jié)果?？梢钥吹?油藏剖面棗Ⅲ頂、底明確,內(nèi)部還有8個(gè)小層。而地震標(biāo)定連井剖面,左側(cè)斷裂發(fā)育帶無(wú)法確定層位位置、開展層位解釋,更無(wú)法跟油藏剖面一樣來(lái)追蹤內(nèi)部小層。由此看來(lái),對(duì)于自來(lái)屯這樣的研究區(qū),無(wú)論是單井還是連井,要獲得可靠的井震關(guān)系很難,需要進(jìn)行系統(tǒng)的分析、研究與試驗(yàn)。

圖5 連井油藏剖面(a)及其對(duì)應(yīng)的連井地震剖面(b)

3 解決復(fù)雜井震標(biāo)定的主要措施與認(rèn)識(shí)

3.1 聲波時(shí)差確定極性

圖6為跨越全區(qū)的油藏剖面及其對(duì)應(yīng)的連井地震剖面。觀察Z5到K21之間的聲波時(shí)差曲線(圖中黃色箭頭處),它們都向右“凸”、呈低速特征。圖7顯示了連井剖面模型及其正演結(jié)果。由圖7可見:①資料為正極性,Z5底對(duì)應(yīng)波谷反射,為全區(qū)統(tǒng)一的標(biāo)志;②疊合作用使Z5和K21之間出現(xiàn)一強(qiáng)反射;③左側(cè)的南部地層呈“三軸”強(qiáng)反射特征,右側(cè)北部地層呈“單軸”特征。究其原因:從聲波時(shí)差曲線可以發(fā)現(xiàn)棗2302井以南地區(qū)K23內(nèi)有一左“凸”的高速地層;進(jìn)一步核查,它具有很高的電阻率,取芯證明是一套玄武巖,而北部不存在這套地層。由于玄武巖的存在使K22底對(duì)應(yīng)正反射系數(shù)、玄武巖底對(duì)應(yīng)負(fù)反射系數(shù),疊合后南部地層多出兩個(gè)強(qiáng)反射,這就是研究區(qū)南北地層結(jié)構(gòu)差異很大的原因。

圖6 跨越全區(qū)的油藏剖面及其對(duì)應(yīng)的連井地震剖面

圖7 連井剖面模型(a)及其正演結(jié)果(b)

實(shí)際上,從已鉆井及油氣產(chǎn)量來(lái)看,孔二段油氣分布直接與此地層結(jié)構(gòu)相關(guān):北部孔二段不含油,南部含油。

3.2 測(cè)井相厘清構(gòu)造關(guān)系

觀察圖6的井震關(guān)系可以看到,棗32井的Z5地層明顯比周圍井要薄,它與棗32塊的抬升有沒有關(guān)系？這一問(wèn)題直接從標(biāo)定剖面上不易觀察,下面用測(cè)井資料來(lái)進(jìn)行詳細(xì)分析。圖8顯示了棗32井與李16井的測(cè)井曲線。圖中左側(cè)粉色曲線代表?xiàng)?2井與相鄰李16井的自然電位曲線;右側(cè)藍(lán)色曲線代表兩井的聲波時(shí)差曲線。由圖8可以看出3點(diǎn)相似之處:①孔二段(圖中K21以下地層)地層厚度相似,幾乎是等厚(約480m);②孔一段(圖中Z1至Z5地層)電阻率整體相似;③S3有一段穩(wěn)定的高速層,K21具有低速特征。下面再來(lái)觀察它們的差異:從自然電位曲線上看,棗32井Z5下部地層減薄,李16井Z5中下部地層變厚(圖8中紅色楔形線),而其它地層厚度基本不變。由于孔二段是等厚的,說(shuō)明南部在孔二段時(shí)期地勢(shì)平坦、沉積穩(wěn)定;Z5時(shí)期發(fā)生了構(gòu)造運(yùn)動(dòng),棗32高壘塊抬升,而李16井地勢(shì)較低,致使李16井Z5油組沉積厚度大、棗32井厚度薄。這就很好地解釋了棗32塊Z5變薄問(wèn)題,有助于深刻認(rèn)識(shí)研究區(qū)復(fù)雜的井震關(guān)系。

圖8 棗32井與李16井測(cè)井曲線

3.3 標(biāo)定策略制定

對(duì)于構(gòu)造異常復(fù)雜帶,直接追蹤反射同相軸是很困難的,需先追蹤較連續(xù)的地層,然后追蹤復(fù)雜地層、再斜井輔助驗(yàn)證,最后逐步展開各個(gè)復(fù)雜層位解釋工作,實(shí)現(xiàn)構(gòu)造異常復(fù)雜區(qū)井震標(biāo)定。圖9給出了帶斜井標(biāo)定的連井剖面。在剖面的兩端比較容易解釋各地層界面,紅色箭頭所指的棗Ⅳ油組反射能量較強(qiáng),內(nèi)部含兩個(gè)同相軸,用它可以確定地層初始格架。對(duì)于斷層異常發(fā)育區(qū),雖然波組被斷開,但還是能見到反射標(biāo)志(藍(lán)色箭頭)。斜井設(shè)計(jì)以穿過(guò)多個(gè)地層或避開地面設(shè)計(jì)障礙物為目的,自25-14斜井標(biāo)定與周圍直井一致,可以輔助驗(yàn)證標(biāo)定方案的正確性。

圖9 帶斜井標(biāo)定的連井剖面

3.4 拉伸/壓縮功能利用

圖10 拉伸/壓縮功能使用前(a)、后(b)標(biāo)定效果

為驗(yàn)證以上標(biāo)定結(jié)果是否能解決井震關(guān)系不一致的問(wèn)題,只看井點(diǎn)標(biāo)定結(jié)果還不夠,需要進(jìn)一步觀察標(biāo)定后的連井剖面。圖11為拉伸/壓縮技術(shù)應(yīng)用前、后的連井剖面。剖面中紅色曲線為電阻率曲線,棗21、自新7-10、自7-10、自7-30、自7-29與棗9井有很好的相似性,它們實(shí)際上指示了棗Ⅲ油組的有利儲(chǔ)層。在井位點(diǎn),圖11a中棗21井的曲線原始標(biāo)定棗Ⅲ頂面偏上很多。標(biāo)定調(diào)整后Ng似乎已合理,但棗Ⅲ儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)還是偏上,沒有從根本上解決問(wèn)題。下面對(duì)此問(wèn)題做進(jìn)一步的分析。

圖12展示了圖11剖面中的井點(diǎn)聲波時(shí)差(Δt)。

圖12 圖11剖面中井點(diǎn)聲波時(shí)差展示

可以看到在深度域,棗Ⅲ地層是相對(duì)穩(wěn)定的,圖11中穩(wěn)定的電阻率曲線也印證了這個(gè)結(jié)論。再看Es3地層,發(fā)現(xiàn)其它井都是低速層,唯獨(dú)棗21井是高速層(錄井顯示是速度異常高的砂礫巖沉積),它應(yīng)該具有較小旅行時(shí),時(shí)間剖面上它的延續(xù)時(shí)間應(yīng)該再短一點(diǎn)。這樣的局部問(wèn)題,加之深度比較淺,因此,地震資料處理精度有限。由于拉伸/壓縮功能只能調(diào)整井曲線,無(wú)法調(diào)整地震剖面,所以無(wú)法完全用調(diào)整功能得出全井段準(zhǔn)確的時(shí)深關(guān)系。由此也說(shuō)明地震標(biāo)定、巖性、錄井、測(cè)井、地震綜合分析結(jié)果,都是客觀的,但又是相對(duì)的。

圖11 拉伸/壓縮技術(shù)應(yīng)用前(a)、后(b)的連井剖面

3.5 速度差異校對(duì)及標(biāo)定結(jié)果檢驗(yàn)

受以上聲波時(shí)差分析結(jié)果的啟發(fā),本文利用密井網(wǎng)優(yōu)勢(shì),對(duì)所有標(biāo)定井的井速度與地震速度進(jìn)行比較,用統(tǒng)計(jì)分析方法來(lái)檢驗(yàn)標(biāo)定結(jié)果的正確性。

圖13為根據(jù)井速度與地震速度差異校驗(yàn)標(biāo)定結(jié)果展示。如圖13a至圖13c所示,井速度通過(guò)聲波時(shí)差換算得到,地震速度通過(guò)分層厚度/地震雙程旅行時(shí)的2倍得到。對(duì)于棗Ⅲ油組,統(tǒng)計(jì)標(biāo)定井37口,發(fā)現(xiàn)4口井速度差異較大,其它33口井地震速度和根據(jù)聲波時(shí)差得到的井速度一致性較好,吻合率為89.2%;棗Ⅳ油組統(tǒng)計(jì)井35口,6口井差異較大,吻合率為82.9%;棗Ⅴ油組統(tǒng)計(jì)井27口,4口井差異較大,吻合率為85.1%。圖13d為棗Ⅳ油組速度差異(井速度與地震速度的差值)平面分布圖。由圖13d可以清楚地看到自21-20、孔9井速度差異較大。根據(jù)井點(diǎn)位置分析連井剖面(圖13e),自21-20井處由于地震速度偏大,地層有假上抬現(xiàn)象;孔9井處,整個(gè)孔一段都有下拉現(xiàn)象(速度分析點(diǎn)見圖13a至圖13c);棗9井不在圖13d有利儲(chǔ)層范圍內(nèi),速度統(tǒng)計(jì)差異與它在斷裂帶附近有關(guān);自8-15、棗2302兩口井誤差相對(duì)較小,不做過(guò)多分析。

圖13 根據(jù)井速度與地震速度差異校驗(yàn)標(biāo)定結(jié)果展示a 棗Ⅲ油組地震速度-井速度交會(huì)分析結(jié)果; b 棗Ⅳ油組地震速度-井速度交會(huì)分析結(jié)果; c 棗Ⅴ油組地震速度-井速度交會(huì)分析結(jié)果; d 棗Ⅳ油組速度差異平面分布; e 棗Ⅳ油組問(wèn)題井連井剖面

對(duì)于密井網(wǎng)工區(qū),以上檢驗(yàn)標(biāo)定井的舉措雖然比較繁雜,但由于具有統(tǒng)計(jì)意義,由此驗(yàn)證標(biāo)定結(jié)果更可信、可靠。

3.6 相移技術(shù)識(shí)別薄互層

圖14 E儲(chǔ)層原始地震剖面 (a)及90°相移剖面(b)

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

通過(guò)研究自來(lái)屯復(fù)雜構(gòu)造區(qū)的井震標(biāo)定,得出以下幾點(diǎn)結(jié)論與認(rèn)識(shí)。

3) 根據(jù)斷裂結(jié)構(gòu)特征和資料品質(zhì),制定先連續(xù)地層、后復(fù)雜地層、再斜井輔助驗(yàn)證的標(biāo)定策略,有助于逐步豐富整個(gè)研究區(qū)的標(biāo)定認(rèn)識(shí)。

4) 利用拉伸/壓縮技術(shù),能局部改善井震關(guān)系,但整體效果還要參考連井剖面,要以多井的整體測(cè)井相、地震相吻合為最終使用原則。

5) 利用密井網(wǎng)優(yōu)勢(shì),分析全區(qū)地震速度和測(cè)井聲波時(shí)差換算速度的差異,通過(guò)多井統(tǒng)計(jì)分析可以檢驗(yàn)標(biāo)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。

6) 采用90°相移子波有利于薄互儲(chǔ)層的精細(xì)標(biāo)定。