渤海Q油田開發中后期高精度變速成圖方法研究

陳華靖, 張鵬志, 任百聰, 賈海良

(中海石油(中國)有限公司天津分公司 渤海石油研究院,天津 300459)

0 引言

時深轉換是連接地球物理構造解釋和地質研究的橋梁，提高其精度是地震研究非常重要的課題。時深轉換的準確程度對于勘探階段井位部署、油藏評價階段儲量計算及開發方案的制定、油田開發中綜合調整方案研究均具有重大意義。從建立速度模型的數據來源來看，目前常用的時深轉換方法歸納起來主要有兩種：一是以地震疊加速度為基礎建立速度模型，采用測井速度進行校正。該方法的優點是很好地利用了地震的高密度速度數據，橫向穩定性好，彌補鉆井資料橫向信息較少的劣勢，在勘探初期鉆井較少時應用廣泛[1-4]；其缺點是垂向上估算的速度分辨率偏低，在構造復雜區或油田開發階段不能滿足儲層精細研究要求，需要引入井信息加以約束[5-7]。二是以井筒測量VSP速度為基礎，基于精細井震標定，建立多井控制下的空變速度場，必要時引入地層產狀約束，進行時深轉換。在油田開發階段，開發井密度相對較大，對構造研究的精度研究從勘探階段的十幾米提高了幾米或更少，對于底水油藏的開發而言，時深轉換的精度更是制約水平井能否成功實施的核心因素。因此，盡可能多地利用已鉆井標定后的時深關系，建立區域速度場進行變速成圖，成為在生產油田構造精細研究的主要方法[8-9]。

截至目前，渤海油田已經在渤中凹陷周邊發現了一大批優質的新近系油田，探明儲量占整個渤海油田探明總儲量的60%以上，產量占渤海油田總產量的一半以上，是渤海油田穩產上產的主力。新近系油田地質油藏特征主要表現為構造復雜，儲層非均質性強，多油水系統并存。以Q油田為例，經過十多年的注水開發，底水突破嚴重，水淹程度高，調整井部署時油柱高度相對較低，油田開發難度大。

圖1 油田開發中后期構造精細研究路線Fig.1 Detailed workflow of structural refinement in late stage of oilfield development

尤其在油田逐漸進入開發中后期，綜合含水率超過85%，油層底部水淹嚴重，剩余油相對分散，主要在局部構造高部位及斷層附近富集。地質油藏方案的部署對構造的準確程度提出了更高的需求，時深轉換的精度和構造成圖準確性成為了制約水平井成功著陸的關鍵。筆者根據不同層段儲層地震響應特征差異，針對性地提出基于加密解釋與自動追蹤相結合的井-震-藏聯合微幅構造解釋技術，探索改進了精細的層控速度建模和應用外部漂移克里金算法的構造成圖技術。

1 研究思路

Q油田是一個典型的新近系復雜河流相油田，隨著油田開發的程度加深，油田開發技術和關鍵指標相對于開發初期有了很大的變化，主要表現在以下三個方面：①井網密度變化，油田開發井井距從開發初期大于350 m加密到現階段約200 m；②油柱高度變化，開發井平均油柱高度從開發初期大于12 m降到現階段4 m～8 m；③開采方式變化，開發井從開發初定向井為主轉變到現階段以水平井為主。隨著井網密度加大，開發層系越來越復雜，油田現已在分層系開發理念指導下開展綜合調整研究，這種多層系開發工作需要儲層深度預測更加精確。基于油田開發現狀及面臨問題，我們提出了一套以疊后目標處理及精細成圖為核心的工作流程，有效地提高了儲層預測精度及構造解釋精度，為油田的開發生產提供了良好的技術保證，技術路線如圖1所示。

在疊后目標處理改善地震資料連續性和信噪比的基礎上，應用該研究流程，嚴格實行關鍵節點質控，在油田生產中進行了廣泛應用，并取得了良好的效果。

2 井-震-藏聯合微幅構造解釋

現階段，隨著多年的開發,油田內開發井油柱高度明顯下降，對油田區內的低幅構造研究也越來越深入，這對開發地震工作的精度要求越來越高，因此提高低幅度構造的解釋精度成了Q油田油氣開發面臨的首要問題。精細地震層位解釋是高精度構造解釋的主要目標。首先以疊后目標處理成果數據為基礎，針對上一輪解釋過程中的地震成像不清晰、地震軸連續性有疑問的剖面進行重點研究，在油田區目前落實的構造背景下，根據不同油組儲層發育特征及剩余油分布規律研究，進行了有針對性的微幅構造精細解釋，精細落實局部微幅構造。

1)明下段Ⅰ、Ⅱ油組及館陶組。發育多期復合砂體，油藏類型以巖性-構造底水油藏為主，地震剖面上表現為多期疊置的特征，難以準確刻畫單期沉積砂體(圖2)，其中R13、R23主力砂體分別代表Ⅰ、Ⅱ油組3小層。針對這一地質油藏特征，重點對剩余油相對富集，采出程度較低的井間重點加密，對砂體邊部、井網不完善區重點加密，落實局部高點(圖2)。

圖2 明下段Ⅰ、Ⅱ油組及館陶組解釋Fig.2 Accurate interpretation of layer I/II and Guantao(a)常規解釋網格；(b)局部構造高點加密；(c)典型地震剖面

圖3 明下段Ⅲ、Ⅳ油組層位自動追蹤示意圖Fig.3 The automatic tracing map of layer Ⅲ/Ⅳ(a)手工解釋成圖；(b)層位自動追蹤；(c)典型地震剖面

2)明下段Ⅲ、Ⅳ油組。條帶狀邊水油藏，單砂體為主，儲層厚度4 m～15 m，在地震可分辨范圍內，地震剖面上表現為波組特征清晰，90°相移剖面上儲層為單一同相軸反射，連續性較好，如圖3中Ⅲ油組3小層R33所示，利于砂體描述[10]。針對這一地質油藏特征，采用低幅構造自動追蹤技術解釋為主，該技術用同向軸自動追蹤的方法可以捕獲對于肉眼難以觀察到，或即便用肉眼可以觀察到但手動方式難以解釋準確的低幅度構造引起地震反射同向軸的輕微起伏，減少人為干預，充分保證了Ⅲ、Ⅳ油組同向軸追蹤的客觀性，提高微幅構造落實精度(圖3)。

3 高精度時深轉換與構造成圖

3.1 時深轉換方法

地震速度是開發地震工作的一個重要參數，在整個開發地震工作流程中起著重要的作用。速度是地震構造解釋中進行時間和深度轉換的橋梁，直接影響著構造成圖的深度分辨率，是準確落實構造形態的基礎，因此建立一個準確、可靠的速度模型是高精度深度預測的首要問題。

圖4給出了一個示意性的速度建模方法流程，圖4中W1、W2表示已鉆井，W表示設計井，T1、T2為主力油組頂面，H1、H2代表1油組內部兩個含油砂體。油田開發階段普遍采用的方法是：首先利用W1、W2井井震標定后的速度建立初始速度場，引入地震層位T1、T2控制速度的橫向變化，最后應用實鉆地質分層加以校正。這種方法可能對于開發初期較為可行，但Q油田是一個典型新近系復雜河流相油田，河道頻繁的側向遷移、擺動、改道和廢棄導致了砂體在橫向和縱向變化較大。本次在實際研究中，對層控速度模型深度預測思路進行了進一步拓展。在評估區域內已鉆井測量誤差影響程度的基礎上，優選可信度高的井，借助上述速度場模型，把進行速度橫向變化約束的地震層位從油組進一步細化到主力含油砂體，在前述精細構造解釋的基礎上，把速度場模型更加細化，如圖4所示，進一步添加H1、H2作為約束層面，保證速度場模型能準確表征主力砂體的速度橫向變化。

圖4 地震層位約束速度建模示意圖Fig.4 The diagram of seismic horizon constrained velocity modeling

圖5 精細層控速度模型與常規方法預測誤差對比Fig.5 Prediction error of fine layer-controlled velocity modeling and conventional method

從不同時深轉換方法的預測誤差對比來看，應用精細的層控速度模型，相對于常規的井點外推方法，誤差水平從初始的10 m降低到了5 m左右，極大地確保了構造形態的準確性(圖5)。

3.2 精細構造成圖

在時深轉換的基礎上，對井點深度誤差進行變差函數分析，應用外部漂移克里金算法進行構造成圖[11-12]。首先設置目的層位的時間網格為區域化變量為Z(x)，滿足二階平穩和本征假設，其數學期望為m,協方差函數c(h)及變異函數λ(h)存在。即得到式(1)、式(2)、式(3)。

E[Z(x)]=m

(1)

c(h)=E[Z(x)Z(x+h)]-m2

(2)

(3)

ZV(x)]2→min

(4)

利用分解后的各變差函數因子分別做克里金估計，就可得到對原空間數據的各個組分的估計值，相應的因子克里金方程組為：

圖6 外部漂移克里金分析及構造成圖Fig.6 External drift Kriging analysis and structure mapping(a)變差函數分析；(b)構造圖

井名實鉆深度/m常規網格算法外推克里金插值算法預測深度/m誤差預測深度/m誤差I1H-1090.9 -1088.0 -2.9 -1089.0 -1.9 I23H-1101.9 -1096.0 -5.9 -1099.0 -2.9 I28P1-1097.0 -1099.0 2.0 -1099.0 2.0 I33H-1099.3 -1102.0 2.7 -1102.0 2.7 I37P1-1091.5 -1088.0 -3.5 -1090.0 -1.5 I39H-1094.1 -1091.0 -3.1 -1093.0 -1.1 I40-1105.6 -1107.0 1.4 -1104.0 -1.6 I5S1-1097.7 -1099.0 1.3 -1098.0 0.3 I6H-1091.4 -1093.0 1.6 -1091.0 -0.4 I7H-1087.8 -1086.0 -1.8 -1087.0 -0.8 H15H-1099.0 -1094.0 -5.0 -1096.0 -3.0 H18H1-1112.0 -1110.0 -2.0 -1111.0 -1.0 H19H-1090.8 -1087.0 -3.8 -1089.0 -1.8

(5)

應用該方法，在最小二乘法初始網格化基礎上，對井點深度誤差進行變差函數分析，制作殘差深度圖，與地震解釋層位經平滑得到的地震深度趨勢面進行相加，從而得到應用外推克里金算法進行深度預測的深度圖(圖6)。

在油田調整井實施過程中，應用外部漂移克里金算法進行構造成圖與常規成圖網格算法相比，構造成圖精度得到較大提升，從鉆后對比分析來看，85%的調整井深度預測誤差控制在2 m以內(表1)，較好地滿足了地質油藏需求。

4 結論

基于Q油田主力含油層系地質、地震響應特征的深入分析，建立針對性精細解釋流程，探索改進了精細的層控速度建模和應用外部漂移克里金算法的構造成圖技術。上述兩項技術的有力結合，準確落實了油田區微幅構造，鉆前有效規避了風險井6口。同時在明下段主力砂體落實多個局部高點，新增調整井5口，為油田的高效開發提供了有力地支持。精細的研究流程和方法優選為油田開發中后期變速成圖提供了更高的精度和可靠性，在新近系油田中可以得到推廣應用。