基于高精度地震反演技術(shù)的水平井、直井聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計方法研究

韋裕琳

（中國石油大慶油田分公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712）

近年來，隨著油氣勘探開發(fā)實踐的不斷深入，以美國為首的致密油勘探開發(fā)取得了巨大的經(jīng)濟效益[1-2]。松遼盆地致密油資源豐富，是大慶油田可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)之一。但儲層砂體規(guī)模小，非均質(zhì)性明顯，是油田高效益勘探和開發(fā)的難題之一。通過多年的實踐和探索，我們發(fā)現(xiàn)如何有效地提高優(yōu)質(zhì)儲層的鉆遇率，主要在于開展鉆進儲層的構(gòu)造深度和厚度預(yù)測，明確儲層變化規(guī)律并靈活設(shè)計直井和水平井井軌跡[3]。

然而，對于中淺層的低滲透非常規(guī)致密油藏來說，受制于地震資料的分辨率，對于優(yōu)質(zhì)儲層的構(gòu)造深度誤差較大（一般超過5m），一般難以完全按照原設(shè)計軌跡鉆進。因此，在地質(zhì)導(dǎo)向過程中，及時提供精確的地質(zhì)預(yù)判成為提高儲層鉆遇率的關(guān)鍵[4]。目前，常用的隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)成本較高，且往往僅應(yīng)用于水平井的水平段而非著陸段。因此通過整合行業(yè)常用的地質(zhì)分析軟硬件工具，研發(fā)相對低成本、操作便捷、適用性強的隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向方法顯得尤為重要[5]。本文結(jié)合松遼盆地低滲透致密油藏，提出在水平井鉆進過程中，將水平井導(dǎo)航的實時伽馬資料及巖性解釋結(jié)果投到高精度波阻抗反演剖面上并同時進行解釋，在鉆井現(xiàn)場實時跟蹤水平井軌跡，確認當前鉆頭是否與設(shè)計軌跡符合，如果符合，則無需調(diào)整地震速度場，如果有誤差，則要調(diào)整局部時深關(guān)系，消除高精度波阻抗反演剖面上鉆遇的巖性與實鉆巖性的深度差。

1 確定性高分辨率地震反演技術(shù)與水平井設(shè)計相關(guān)配套技術(shù)

1.1 確定性高分辨率地震反演技術(shù)

大慶油田薄互層的儲層預(yù)測，迫切需要準確預(yù)測單層厚度為2～5m 的儲層，才能保證鉆頭準確入靶及鉆進導(dǎo)向[6]。為此，大慶油田研發(fā)了針對薄互層儲層預(yù)測的、確定性的、高分辨率的地震反演方法和軟件簡稱Z反演[7]。

利用單層及多層薄互層模型（單層厚度2m，厚層厚度6m），與模型用帶通子波所做的合成地震記錄進行反演，將Z 反演結(jié)果與國外商業(yè)軟件反演結(jié)果對比。在三維多層薄砂體模型中，上層中層砂體厚度2m，上層與中層間隔6m，下層砂體厚3m，中層與下層間隔7m，埋深2000m，再使用8～100Hz 地震子波做的合成地震記錄，與國外商業(yè)軟件反演軟件（地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演）反演的波阻抗的切片，使用了工區(qū)內(nèi)均勻分布的8 口已知井（偽井）進行對比，Z 反演波阻抗的切片，只使用了一口已知井（偽井），整體反映了Z 反演結(jié)果在剖面和平面屬性切片上的可靠性。

1.2 Z反演與水平隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)

Seiwave軟件開發(fā)了“隨鉆空變時深對調(diào)整技術(shù)”，根據(jù)參考井的速度，將實鉆軌跡投影到高分辨率的Z反演剖面上，如果速度沒有明顯的橫向變化（與參考井相比），實鉆伽馬與Z 反演結(jié)果就比較吻合；如果速度橫向發(fā)生變化，實鉆伽馬與Z 反演之間會出現(xiàn)時差，Seiwave軟件定義了一個時差調(diào)整量和調(diào)整范圍，調(diào)整的原則是調(diào)整后的巖性與地震反演剖面吻合，在微調(diào)過程中，人工給定調(diào)整范圍，程序以調(diào)整點為中心，自動遞減調(diào)整量，使微調(diào)整后的軌跡，基本保持原來的趨勢，調(diào)整范圍之外，時深關(guān)系不變，這種調(diào)整是一個動態(tài)過程，伴隨整個水平井的鉆進過程中[8]。

1.3 時間域剖面測距技術(shù)

有了參考井的時深對，可以計算出時間域剖面上任意兩個時間樣點間的深度差，確定各地震道之間的空間距離，實現(xiàn)了時間域剖面上的測距工作。在水平井隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向過程中，利用這個工具，可以隨時測量鉆頭到目的層的深度，及時判斷入靶情況，還可以在生產(chǎn)前線接下一柱鉆桿的間歇，將實時測井曲線數(shù)據(jù)輸入模型，完成模型更新，根據(jù)前方目的層的深度差給出鉆頭傾角的調(diào)整量，做到提前預(yù)判。井軌跡調(diào)整主要通過調(diào)整井斜角來實現(xiàn)，如果儲層加深，則降低井斜角、加快鉆進盡早進層；如果儲層變淺，則增大井斜角、延遲進層，避免鉆穿儲層。

2 薄互層波阻抗反演（Z反演）在致密油示范區(qū)的應(yīng)用

2.1 工區(qū)概況

本文所研究區(qū)在構(gòu)造上位于三肇凹陷，本次研究的目的層為扶余油層，儲層類型主要為分流河道砂體，單一砂體規(guī)模小（砂體厚度3～4m，寬度為100～300m），具有縱向不集中、橫向不連續(xù)的特點，并且多期分流河道疊置，錯疊連片。試驗區(qū)內(nèi)及鄰近區(qū)完鉆井12 口(其中2 口新完鉆首鉆井），統(tǒng)計區(qū)內(nèi)FI 組平均砂巖厚度16.0m，平均有效厚度7.1m。主力油層為FI72號層,平均有效厚度4.3m，鉆遇率高，砂體發(fā)育穩(wěn)定研究區(qū)面積約10.5km2（圖1）。

圖1 研究區(qū)T2深度構(gòu)造圖

2.2 首鉆井評價

本區(qū)在鉆探水平井之前，先鉆探了兩口首鉆井F210-133 井和F210-136 井，實鉆驗證結(jié)果見表1、表2。

表1 （Jason）FI31、FI32、FI7符合率統(tǒng)計表

表2 （Z反演）FI31、FI32、FI7符合率統(tǒng)計表

根據(jù)兩種反演結(jié)果的驗證情況，Z反演的儲層預(yù)測符合率高于地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演的預(yù)測符合率，聯(lián)井線結(jié)果表明，Z 反演能夠用F198-133 井比較準確地預(yù)測出F210-136 井的FI7 層的砂巖厚度和位置（圖2），決定按照Z 反演儲層預(yù)測成果設(shè)計全部10 口水平井軌跡，地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演結(jié)果作為參考資料。

圖2 用F198-133井作為控制井預(yù)測F210-136井砂巖剖面圖

2.3 水平井軌跡設(shè)計與隨鉆導(dǎo)向過程

我們在Z反演剖面上只能相對準確讀出水平井軌跡各靶點的時間，須將它們轉(zhuǎn)換到深度域，才能進一步做水平井工程設(shè)計，在198-133區(qū)塊10口水平井的軌跡設(shè)計中，利用T2構(gòu)造圖讀出所有靶點對應(yīng)的T2的深度，再加上根據(jù)目標層與T2的深度差，得到各靶點深度。

圖3 為P3 井Z 反演及隨鉆導(dǎo)向日志圖，隨鉆導(dǎo)向依據(jù)主要是Z 反演剖面，使用工具是自主研發(fā)的水平井隨鉆及導(dǎo)向軟件，根據(jù)鉆頭在Z反演剖面中的位置、地震速度場橫向變化趨勢、當前鉆遇的巖性，綜合判斷出當前鉆頭與儲層位置關(guān)系，實時給出導(dǎo)向建議，實時導(dǎo)向建議全部標在導(dǎo)向圖中。

圖3 P3井Z反演隨鉆導(dǎo)向日志圖

3 結(jié)論

（1）大慶外圍水平井井區(qū)具有典型的低滲透性質(zhì)，主要開發(fā)層系為扶余油層。在目標試驗區(qū)塊，扶余油層發(fā)育程度普遍差且厚度小，儲層砂體規(guī)模小，只在局部發(fā)育單層厚度5～10m的厚砂層，且含油性較好。因此在試驗區(qū)我們采用水平井、直井聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計。

（2）水平井、直井聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計共分為三步。一是要用高分辨率高保真地震記錄，將主要目的層頂面構(gòu)造落實清楚，2016年通過先設(shè)計兩口直井，結(jié)合以前的7 口直井，落實扶余油層主要含油層開發(fā)潛力；二是通過使用大慶油田自主研發(fā)的確定性的高分辨率的Z反演技術(shù)，搞清楚試驗區(qū)內(nèi)主要油層的空間分布；三是通過經(jīng)濟評估，得出設(shè)計水平井能獲得最大開發(fā)效益，且保證水平井段最大限度穿越砂體。

（3）2017～2020年設(shè)計完成了11口水平井，砂體鉆與率達到91.1%，與以往地質(zhì)條件類似區(qū)塊使用國外地震反演軟件設(shè)計和導(dǎo)向的水平井相比，砂體鉆與率平均提高了11.2%，8口水平井已實現(xiàn)效益建產(chǎn)，體現(xiàn)了高分辨率地震反演技術(shù)在水平井、直井聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計中應(yīng)用潛力，為大慶油田外圍低滲透油田開發(fā)的產(chǎn)能預(yù)測奠定了基礎(chǔ)。