開發(fā)地震技術(shù)在南堡油田產(chǎn)能建設(shè)中的應(yīng)用

林偉強，張 林，李光帥，黃 鵬，曲麗麗，路梓銘

(中國石油冀東油田分公司南堡油田作業(yè)區(qū)，河北唐海 063200)

開發(fā)地震的試驗工作始于20世紀(jì)70年代末，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，取得了長足進展，目前比較成熟的開發(fā)地震技術(shù)主要包括井間地震技術(shù)、VSP技術(shù)、時間延遲地震技術(shù)、多波地震技術(shù)、高精度三維地震技術(shù)等[1],這幾種技術(shù)各有優(yōu)勢，但同時也存在自身的技術(shù)局限性，主要服務(wù)于油田勘探和油田開發(fā)的早期。我國的開發(fā)地震技術(shù)研究起于20世紀(jì)80年代，目前也是主要應(yīng)用于油田開發(fā)前的儲層圈定和油藏描述[2]。隨著油田開發(fā)的不斷深入以及油田產(chǎn)量形勢的日益嚴(yán)峻，傳統(tǒng)開發(fā)地震技術(shù)已不能滿足油田后期精細(xì)開發(fā)的要求。

近年來，南堡油田產(chǎn)量形勢嚴(yán)峻，老井含水上升較快，區(qū)塊動用程度不均衡，現(xiàn)有的井位無法實現(xiàn)均衡而有效地驅(qū)替。新井產(chǎn)量在南堡油田總產(chǎn)量的占比逐年增大，在彌補老井產(chǎn)量下降和完善開發(fā)井網(wǎng)方面發(fā)揮了重要作用。在目前日趨追求經(jīng)濟效益的新石油工業(yè)時代，南堡油田已呈現(xiàn)產(chǎn)能建設(shè)接替區(qū)儲備不足的情況。南堡油田斷層普遍發(fā)育，構(gòu)造復(fù)雜，砂體橫向展布和縱向疊置認(rèn)識不清，單一學(xué)科不能滿足目前新井部署需求，新井井位論證工作存在較大挑戰(zhàn)，要實現(xiàn)效益建產(chǎn)難度較大。本文引入低級序斷層解釋、微構(gòu)造識別、地震屬性和地震反演等開發(fā)地震技術(shù)，并緊密結(jié)合油藏的開發(fā)現(xiàn)狀和實際生產(chǎn)情況，較之上述傳統(tǒng)開發(fā)地震技術(shù)，進一步提高了地質(zhì)和油藏的認(rèn)識程度和精度，對于進入開發(fā)后期的復(fù)雜斷塊油藏具有更好的適用性，可以更有效地指導(dǎo)油田進行精細(xì)注采調(diào)控、推進產(chǎn)能建設(shè)等工作，對于提高油田采收率、穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)具有較強的戰(zhàn)略意義[3]。

1 問題背景

南堡油田開發(fā)程度較高，目前綜合含水已達(dá)85%以上，老井自然遞減率較大，穩(wěn)產(chǎn)難度較大；新井能夠有效地彌補老井遞減，提高油田采收率。因此，如何更經(jīng)濟更有效地推進產(chǎn)能建設(shè)工作，對于嚴(yán)峻形勢下油田的生存意義重大。南堡油田屬于復(fù)雜斷塊油田，地質(zhì)特征認(rèn)識不清，產(chǎn)能建設(shè)工作主要面臨以下三個方面的開發(fā)地震問題：①低級序斷層解釋精度較低，不能滿足產(chǎn)能部署及油藏精細(xì)描述的需要；②現(xiàn)有的構(gòu)造解釋精度無法精確刻畫剩余油的分布；③儲層預(yù)測分辨率低，不能解決淺層單砂體及深層復(fù)合砂體幾何形態(tài)的刻畫問題。針對以上問題，通過精細(xì)的地震構(gòu)造解釋技術(shù)和地震儲層預(yù)測技術(shù)，進行低級序斷層綜合判定、微構(gòu)造識別和刻畫，以及砂體發(fā)育特征平面和縱向預(yù)測，為開發(fā)井位的部署提供有力支撐。

2 開發(fā)地震技術(shù)

開發(fā)地震技術(shù)是勘探地震技術(shù)向油氣開發(fā)階段的延伸[4]，是指在勘探地球物理的基礎(chǔ)上，充分利用針對油氣藏的觀測方法和信息處理技術(shù)，并緊密結(jié)合測井、地質(zhì)和油藏工程等多學(xué)科資料，對油氣藏特征進行橫向預(yù)測，在油氣田開發(fā)過程中對油氣藏做出完整描述和動態(tài)監(jiān)測的一門新興學(xué)科[5]，研究內(nèi)容涉及構(gòu)造解釋、儲層預(yù)測、油藏描述、開發(fā)監(jiān)測等過程。

在南堡油田的開發(fā)過程中，開發(fā)地震技術(shù)已廣泛應(yīng)用于實際生產(chǎn)。從目前油藏開發(fā)所存在的問題出發(fā)，形成了以精細(xì)地震構(gòu)造解釋技術(shù)和精細(xì)地震儲層預(yù)測技術(shù)為核心的一套完整的井位部署流程(圖1)。從構(gòu)造與儲層兩個方面進行地質(zhì)再認(rèn)識，根據(jù)新認(rèn)識確定新增地質(zhì)儲量、新建產(chǎn)能、預(yù)計年增油、預(yù)計累增油等具體井位部署潛力參數(shù)，并進行經(jīng)濟效益評價，最終確定井位部署方案。其中低級序斷層解釋技術(shù)和微構(gòu)造刻畫技術(shù)是進行構(gòu)造再認(rèn)識的兩個關(guān)鍵技術(shù)，地震屬性技術(shù)和地震反演技術(shù)是進行儲層再認(rèn)識的兩個關(guān)鍵技術(shù)。通過分析目標(biāo)區(qū)域的油藏是構(gòu)造主控還是儲層主控，選取合適的方法開展針對性研究，在研究過程中，一定要緊密結(jié)合油水井的實際生產(chǎn)情況，不斷進行分析與驗證，通過井震藏結(jié)合，最終達(dá)到地質(zhì)認(rèn)識與油藏開發(fā)現(xiàn)狀的統(tǒng)一。

圖1 開發(fā)地震技術(shù)指導(dǎo)井位部署流程

2.1 地震構(gòu)造解釋技術(shù)

正確的構(gòu)造認(rèn)識是井位部署的基礎(chǔ)，尤其是低級序斷層的正確解釋，以及構(gòu)造的高低關(guān)系、起伏程度，更是分析井位部署潛力大小的重要依據(jù)。

2.1.1 低級序斷層解釋技術(shù)

南堡油田斷塊多、斷塊小、斷塊內(nèi)部低級序斷層廣泛發(fā)育。斷距較大的斷層一般解釋精度較高，而低級序斷層由于斷距較小，難以識別，多解性較強。斷層解釋，尤其是低級序斷層解釋，是地震構(gòu)造解釋的關(guān)鍵所在，是井位部署要考慮的主要因素之一，一定程度上影響了南堡油田的開發(fā)水平[6-10]。為了降低低級序斷層的多解性，建立了“斷層成像處理-斷層屬性拾取-井震聯(lián)合刻畫-動態(tài)驗證調(diào)整”的解釋方法，其中地震剖面響應(yīng)和地層對比是基礎(chǔ)，地震屬性作為輔助，最后結(jié)合油藏動態(tài)資料進行驗證，綜合判定低級序斷層的存在與否。

2.1.2 微構(gòu)造識別技術(shù)

隨著南堡油田的進一步開發(fā)，儲層的非均質(zhì)性逐漸顯露出來，剩余油在平面和縱向上的分布越來越復(fù)雜，影響剩余油分布的構(gòu)造因素不再是大中型構(gòu)造而是儲層微構(gòu)造[11]。原有的構(gòu)造精度(10 m以上的儲層構(gòu)造)不能滿足油田開發(fā)現(xiàn)狀需求，必須進一步精細(xì)刻畫儲層內(nèi)部的細(xì)微差異，將構(gòu)造精度提升至5 m甚至2 m以內(nèi)。

準(zhǔn)確的速度求取是精細(xì)構(gòu)造識別的關(guān)鍵，使構(gòu)造圖能夠真實客觀地反映地下地質(zhì)情況和地層真實形態(tài)。常規(guī)的構(gòu)造成圖精度不足，誤差較大，不能有效識別微小的精細(xì)構(gòu)造。為了解決這個問題，運用地震解釋軟件Geoeast，建立了以“地震趨勢面為引導(dǎo)，變速度成圖為核心”的井控變速構(gòu)造成圖技術(shù)。

首先把井控速度模型和地震速度模型融合在一起，得到一個融合速度模型，既有地震速度的整體趨勢，又有鉆井速度的精度，更接近地下地質(zhì)體的速度變化規(guī)律。時深轉(zhuǎn)換之后，以分層數(shù)據(jù)為出發(fā)點，對層速度進行校正，修正不合理的畸變點。當(dāng)井點處誤差較小時，達(dá)到了精確校正構(gòu)造圖的目的；但如果構(gòu)造完全忠實于鉆井，將導(dǎo)致局部構(gòu)造形態(tài)不符合地質(zhì)規(guī)律。分析后認(rèn)為，在符合南堡油田地質(zhì)規(guī)律、滿足油氣動態(tài)的前提下，絕大部分井與構(gòu)造的誤差可以控制在2 m以內(nèi)(表1)，提高了對于微構(gòu)造的識別精度。

表1 井控變速構(gòu)造成圖技術(shù)校正前后誤差對比

2.2 地震儲層預(yù)測技術(shù)

在正確構(gòu)造認(rèn)識的基礎(chǔ)上，還要進一步刻畫砂體在平面上的展布特征和范圍，以及在縱向上的疊置關(guān)系、砂體連通性等特點，為井位的部署提供更精確的地質(zhì)信息。

2.2.1 地震屬性技術(shù)

一些地震屬性對儲層比較敏感，能更好地揭示地下異常，利用這些地震屬性可以預(yù)測砂體平面展布規(guī)律。地震屬性有很多種，通過沿南堡主力目的層對多項地震屬性提取分析，認(rèn)為振幅類屬性對該區(qū)域的儲層比較適用[12-13]，因為振幅類屬性可以通過地震波形特征來檢測具有滲透性的儲層。

在南堡油田，火成巖和泥巖一般為非儲層，滲透性差，而砂巖一般滲透性較好，因此用振幅類屬性可以檢測該區(qū)域砂巖的平面分布規(guī)律，刻畫單井的各小層砂體展布情況和發(fā)育范圍邊界；精確的地震層位追蹤是進行屬性提取的前提，而時窗選取是屬性提取的關(guān)鍵，要根據(jù)目的層的砂體厚度，選取合適的時窗長度，沿層提取地震屬性。

2.2.2 地震反演技術(shù)

地震反演的目的是得到高分辨率的地震反演剖面，是刻畫砂體縱向發(fā)育特征的常用參考手段。地震波形指示模擬反演、地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演是目前南堡油田常用的兩種方法。

(1)地震波形指示模擬反演依據(jù)沉積學(xué)基本原理，充分利用地震波形的橫向變化來反映儲層空間的相變特征，是一種針對薄層開發(fā)應(yīng)用的高精度波阻抗反演方法[14-15]。在反演過程中，要注意平滑半徑、有效樣本數(shù)、頻率參數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)的優(yōu)選。其中平滑半徑主要影響反演體的橫向連通性，有效樣本數(shù)主要表征地震波形空間變化對儲層的影響程度,而頻率參數(shù)主要控制反演結(jié)果的有效頻帶范圍，其直接影響反演的分辨率。通過對研究區(qū)地質(zhì)情況、地震資料主頻、目的層厚度等進行分析，選取、調(diào)整合適的參數(shù)。該反演方法對井位分布的均勻性沒有嚴(yán)格要求，縱向分辨率較高，橫向連續(xù)性強；但是對于斷層較多，斷塊比較復(fù)雜的地區(qū)，適用性一般?？梢栽谀媳び吞飿?gòu)造相對簡單的區(qū)域使用。

(2)地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演是目前高分辨率儲層預(yù)測的手段之一，適用條件是儲層特征曲線同地震記錄能建立良好關(guān)系。經(jīng)過篩選，GR曲線對于識別南堡油田砂巖和泥巖的界線比較明顯。反演前，要重視地震子波的估計和層位的標(biāo)定，因為地震子波相當(dāng)于地震記錄與初始模型之間的匹配因子，反演前必須要提取合適的地震子波。而精細(xì)層位標(biāo)定是地震反演的基礎(chǔ)，必須作好合成地震記錄，匹配好儲層段附近的每一個同相軸，確保時間域地震資料和深度域測井資料緊密結(jié)合。反演過程中，要對擬合變差函數(shù)和隨機模擬反演這兩個關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行分析驗證。反演結(jié)果既保留了地震橫向連續(xù)性的優(yōu)勢，又繼承了測井曲線縱向高分辨率的優(yōu)點，從而使井間砂體縱向疊置關(guān)系清晰(圖2)。地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演適用于沉積現(xiàn)象較明顯、易追蹤巖性體的地區(qū)，被廣泛應(yīng)用于南堡油田開發(fā)中后期斷層復(fù)雜、井網(wǎng)密集且具有分布規(guī)律的區(qū)塊。

圖2 南堡油田某區(qū)域地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演剖面

根據(jù)南堡油田開發(fā)程度較高，斷層多期發(fā)育，井網(wǎng)密集,砂體窄而薄、規(guī)模小、橫向變化快等特點，主要選取地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演進行儲層預(yù)測[16-17]；同時，針對部分構(gòu)造簡單、儲層橫向連續(xù)性強、井網(wǎng)比較稀疏的區(qū)塊，輔以波形指示模擬反演技術(shù)，有助于提高反演效率。

3 應(yīng)用情況

以地震構(gòu)造解釋和地震儲層預(yù)測等開發(fā)地震技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合地質(zhì)、測井、油藏等多學(xué)科知識，從加密調(diào)整和滾動擴邊兩個角度入手，持續(xù)開展井位優(yōu)選工作，獲得了一些新認(rèn)識，并取得了良好的生產(chǎn)效果。

3.1 構(gòu)造新認(rèn)識應(yīng)用實例

NP23-2154井是南堡油田某區(qū)域NgⅠ油藏的一口油井，該井的主力層為NgⅠ1-NgⅠ6，生產(chǎn)情況良好。但該井區(qū)主力層的原構(gòu)造認(rèn)識和油井生產(chǎn)現(xiàn)狀存在矛盾，斷塊內(nèi)油水邊界不統(tǒng)一，差異大。運用低級序斷層解釋技術(shù)和井控變速構(gòu)造成圖等開發(fā)地震技術(shù)，井震藏結(jié)合，對該區(qū)斷裂系統(tǒng)和構(gòu)造特征進行重新梳理。地震剖面顯示構(gòu)造高點位于斷塊北部(圖3a)，與原認(rèn)識相反，且構(gòu)造趨勢較為平緩，高低起伏較小(圖3b)。

a.過NP23-2154井的垂直于斷層的地震剖面 b.過NP23-2154井的近似平行于斷層的地震剖面

通過開發(fā)地震技術(shù)的指導(dǎo)，將識別出的北高南低的微幅鼻狀構(gòu)造(圖4a)與原構(gòu)造認(rèn)識(圖4b)對比，發(fā)現(xiàn)構(gòu)造主力層含油面積增加了0.67 km2，儲量增加了35.00×104t；該區(qū)高部位無井控制，砂體廣泛發(fā)育，具有部署井位潛力。在2154斷塊整體部署新井3口(NP23-2179井、NP23-2180井、NP23-2181井)，設(shè)計新建單井日產(chǎn)能8.00 t，預(yù)計新建年產(chǎn)能0.72×104t，新增可采儲量4.50×104t。3口井于2019年完鉆并投產(chǎn)，初期平均單井日產(chǎn)油12.00 t，目前平均日產(chǎn)油5.00 t，截至2021年9月，已累計產(chǎn)油1.46×104t。

圖4 NP23-2154井區(qū)新老構(gòu)造對比及井位部署

3.2 儲層新認(rèn)識應(yīng)用實例

NP41-13井是南堡油田某區(qū)域沙一段(Es1)油藏的一口部署注水井，但鉆遇情況良好，油氣顯示活躍，最終轉(zhuǎn)油井投產(chǎn)。該井于2019年3月投產(chǎn)，初期日產(chǎn)油13.30 t，不含水，穩(wěn)產(chǎn)周期較長。

原認(rèn)識中NP41-13井是以完善該井南部區(qū)域注采井網(wǎng)為主要目的，并無增油增儲潛力。通過地震屬性和地震反演等開發(fā)地震技術(shù)(圖5)，對該井區(qū)北部進行精細(xì)儲層預(yù)測，結(jié)果顯示NP41-13井北部砂體連片發(fā)育，砂體厚度較大，砂體連續(xù)性較好。該井北部無油井生產(chǎn)，面積較大，分析認(rèn)為具有滾動擴邊潛力。

a.地震振幅屬性 b.地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演剖面

在儲層認(rèn)識的基礎(chǔ)上，根據(jù)已投產(chǎn)油水井的生產(chǎn)情況，預(yù)測新的含油邊界，含油范圍擴大1.68 km2，滾動增儲77.15×104t，具有井位部署潛力。在構(gòu)造較高部位部署5口油井，在邊部部署2口水井，補充地層能量。截至2021年9月，7口井已全部投產(chǎn)投注，累計產(chǎn)油1.52×104t，累計產(chǎn)氣246.1×104m3。5口油井目前平均日產(chǎn)油5.50 t，其中位于砂體中心部位的4口油井生產(chǎn)情況較好，而位于砂體邊部的1口油井生產(chǎn)情況較差，這與儲層預(yù)測的認(rèn)識是一致的。

自2018年以來，開發(fā)地震技術(shù)逐步應(yīng)用于南堡油田的井位優(yōu)選與部署，2018—2020年分別在南堡油田識別出有利目標(biāo)區(qū)7個，提交滾動、調(diào)整井位40余口，新建產(chǎn)能7.60×104t。截至2020年底，已完鉆投產(chǎn)20余口，累計產(chǎn)油11.40×104t，累計產(chǎn)氣1 641×104m3，增油增氣效果顯著。

4 結(jié)論

(1)地震構(gòu)造解釋和地震儲層預(yù)測技術(shù)等開發(fā)地震技術(shù)的引入，彌補了單一學(xué)科在南堡油田井位部署工作中的局限性，與地質(zhì)、油藏、測井等多學(xué)科技術(shù)相結(jié)合，更加適應(yīng)南堡油田復(fù)雜的地質(zhì)條件，可以有效降低井位部署風(fēng)險，提高井位部署成功率，達(dá)到效益建產(chǎn)的目的。

(2)目前開發(fā)地震技術(shù)已廣泛應(yīng)用于南堡油田各個區(qū)塊的井位部署工作，并取得了良好的應(yīng)用效果，對南堡油田的產(chǎn)能建設(shè)和增產(chǎn)上產(chǎn)起到了積極的推動作用，對于冀東油田其他區(qū)塊具有較好的借鑒意義。