地震技術(shù)在致密薄層油氣藏水平井設(shè)計中的應(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）

中國東部某外圍油田扶余油層因儲層發(fā)育差,存在低孔、低滲、低豐度的特點(diǎn),其難動用儲量的有效開發(fā)一直是困擾油田勘探評價的難題之一。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)測扶余油層內(nèi)甜點(diǎn)儲層的分布形態(tài)、厚度和展布范圍,開展扶余油層水平井設(shè)計，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；流體活動屬性；水平井設(shè)計

1 概述

中國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。因扶余油層儲層發(fā)育差、且儲層規(guī)模小、單層厚度薄、儲量豐度低、采用常規(guī)方式開采無經(jīng)濟(jì)效益。而利用水平井開發(fā)可擴(kuò)大泄油面積、提高油層鉆遇率和可動用程度[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，開展水平井設(shè)計，力求探索致密油氣藏水平井勘探開發(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層中，對構(gòu)造解釋的要求更加精細(xì)。水平井設(shè)計過程中，必須識別并避開小斷層，同時要求構(gòu)造解釋精度誤差不能超過1m，這直接關(guān)系水平井的成敗。因此，需要對油層空間幾何形態(tài)準(zhǔn)確描述，精確預(yù)測水平井入靶深度。

（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、一個砂層組內(nèi)有時包括多套河道砂，表明河道擺動頻繁。同時，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法識別薄砂體，為開展儲層精細(xì)預(yù)測識別薄層砂體帶來較大難度。

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，針對該區(qū)特點(diǎn)，通過油層精細(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)及建立三維速度場變速成圖技術(shù)，對油層空間幾何形態(tài)準(zhǔn)確描述，以達(dá)到水平井設(shè)計部署的精度要求。

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比結(jié)果來看，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不在括號里時，就可將其簡單地理解成對常規(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)，把地震所觀測到的地質(zhì)特征更充分、完整地展示出來。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，對研究區(qū)小斷層的分布做出預(yù)測，和相干體屬性預(yù)測結(jié)果對比，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 曲率屬性對斷裂系統(tǒng)刻畫

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速度場時深轉(zhuǎn)換技術(shù)精細(xì)編制了各小層砂體頂面構(gòu)造圖，統(tǒng)計對井絕對誤差都小于1m，相對誤差平均在0.48%左右，將所有井點(diǎn)深度與計算深度做交會分析，兩者的相關(guān)系數(shù)為0.9997，計算精度較高。因此，提高了構(gòu)造圖編制的精度，同時為水平井軌跡的準(zhǔn)確確定提供了可靠保障。

3.2 儲層“甜點(diǎn)”精細(xì)描述

水平井要獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，提高儲層鉆遇率是關(guān)鍵。為此，水平井設(shè)計過程中，應(yīng)選擇水平段儲層平面分布穩(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。由于扶余油層儲層薄、物性差、相變快、砂體連續(xù)性差，所以對儲層“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)對儲層展布特征進(jìn)行描述，應(yīng)用流體活動屬性、多子波重構(gòu)與分解等技術(shù)，預(yù)測扶余油層河道砂體有利儲層分布。

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層特色解釋技術(shù)。它通過離散傅立葉變換（DFT）把三維地震數(shù)據(jù)體分解成頻率調(diào)諧體。通過在滑移時窗內(nèi)進(jìn)行譜分析，對地震數(shù)據(jù)體內(nèi)每個樣點(diǎn)均計算振幅譜和相位譜，然后頻譜成份重新排列成一系列同頻率的時間數(shù)據(jù)體。它能夠有效識別薄層地質(zhì)體，突破地震分辨率(1/4波長)的限制。在薄儲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 流體活動屬性

流體活動性屬性技術(shù)是美國加利福尼亞大學(xué)勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室Silin D B等在低頻域流體飽和多孔介質(zhì)地震信號反射的簡化近似表達(dá)式研究基礎(chǔ)上開發(fā)的一套飽和多孔介質(zhì)儲集層流體預(yù)測技術(shù)[5]。流體活動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集層與非滲透性儲集層頻譜的變化率就可以獲得流體活動性的變化量,進(jìn)而開展儲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。通過扶余油層流體活動屬性連井剖面表明,相對于常規(guī)地震資料與反演剖面,流動性活動屬性可以更好地反映儲集層的質(zhì)量,有效預(yù)測儲集層中的優(yōu)質(zhì)儲集層、儲集層中流體的產(chǎn)能。

3.3 水平井空間井軌跡設(shè)計

依據(jù)扶余油層構(gòu)造精細(xì)解釋和儲層綜合預(yù)測成果，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砂體相對發(fā)育,儲層油水關(guān)系簡單,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)計井軌跡，并預(yù)測著陸點(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)?？紤]到地層在2個靶點(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層中。同時，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)計過程中，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)際完鉆水平段長度為1200m，鉆遇砂巖長度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)用流體活動性屬性技術(shù)可以有效預(yù)測儲集體中的優(yōu)質(zhì)儲層，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.開發(fā)地震技術(shù)在扶余油層分支水平井地質(zhì)設(shè)計中的應(yīng)用[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2006,37 (S2):109-112.

[2]秦月霜，常中元，唐文峰，陸慧敏.對超薄席狀砂水平井設(shè)計的幾點(diǎn)認(rèn)識[J].大慶石油地質(zhì)與開發(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)儲層評價中的應(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。