開發地震技術在南堡油田產能建設中的應用

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區，河北唐海 063200)

開發地震的試驗工作始于20世紀70年代末，經過幾十年的發展，取得了長足進展，目前比較成熟的開發地震技術主要包括井間地震技術、VSP技術、時間延遲地震技術、多波地震技術、高精度三維地震技術等[1],這幾種技術各有優勢，但同時也存在自身的技術局限性，主要服務于油田勘探和油田開發的早期。我國的開發地震技術研究起于20世紀80年代，目前也是主要應用于油田開發前的儲層圈定和油藏描述[2]。隨著油田開發的不斷深入以及油田產量形勢的日益嚴峻，傳統開發地震技術已不能滿足油田后期精細開發的要求。

近年來，南堡油田產量形勢嚴峻，老井含水上升較快，區塊動用程度不均衡，現有的井位無法實現均衡而有效地驅替。新井產量在南堡油田總產量的占比逐年增大，在彌補老井產量下降和完善開發井網方面發揮了重要作用。在目前日趨追求經濟效益的新石油工業時代，南堡油田已呈現產能建設接替區儲備不足的情況。南堡油田斷層普遍發育，構造復雜，砂體橫向展布和縱向疊置認識不清，單一學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，要實現效益建產難度較大。本文引入低級序斷層解釋、微構造識別、地震屬性和地震反演等開發地震技術，并緊密結合油藏的開發現狀和實際生產情況，較之上述傳統開發地震技術，進一步提高了地質和油藏的認識程度和精度，對于進入開發后期的復雜斷塊油藏具有更好的適用性，可以更有效地指導油田進行精細注采調控、推進產能建設等工作，對于提高油田采收率、穩產增產具有較強的戰略意義[3]。

1 問題背景

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

2 開發地震技術

開發地震技術是勘探地震技術向油氣開發階段的延伸[4]，是指在勘探地球物理的基礎上，充分利用針對油氣藏的觀測方法和信息處理技術，并緊密結合測井、地質和油藏工程等多學科資料，對油氣藏特征進行橫向預測，在油氣田開發過程中對油氣藏做出完整描述和動態監測的一門新興學科[5]，研究內容涉及構造解釋、儲層預測、油藏描述、開發監測等過程。

在南堡油田的開發過程中，開發地震技術已廣泛應用于實際生產。從目前油藏開發所存在的問題出發，形成了以精細地震構造解釋技術和精細地震儲層預測技術為核心的一套完整的井位部署流程(圖1)。從構造與儲層兩個方面進行地質再認識，根據新認識確定新增地質儲量、新建產能、預計年增油、預計累增油等具體井位部署潛力參數，并進行經濟效益評價，最終確定井位部署方案。其中低級序斷層解釋技術和微構造刻畫技術是進行構造再認識的兩個關鍵技術，地震屬性技術和地震反演技術是進行儲層再認識的兩個關鍵技術。通過分析目標區域的油藏是構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，一定要緊密結合油水井的實際生產情況，不斷進行分析與驗證，通過井震藏結合，最終達到地質認識與油藏開發現狀的統一。

圖1 開發地震技術指導井位部署流程

2.1 地震構造解釋技術

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

2.1.1 低級序斷層解釋技術

南堡油田斷塊多、斷塊小、斷塊內部低級序斷層廣泛發育。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，是地震構造解釋的關鍵所在，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-井震聯合刻畫-動態驗證調整”的解釋方法，其中地震剖面響應和地層對比是基礎，地震屬性作為輔助，最后結合油藏動態資料進行驗證，綜合判定低級序斷層的存在與否。

2.1.2 微構造識別技術

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

準確的速度求取是精細構造識別的關鍵，使構造圖能夠真實客觀地反映地下地質情況和地層真實形態。常規的構造成圖精度不足，誤差較大，不能有效識別微小的精細構造。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，變速度成圖為核心”的井控變速構造成圖技術。

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，更接近地下地質體的速度變化規律。時深轉換之后，以分層數據為出發點，對層速度進行校正，修正不合理的畸變點。當井點處誤差較小時，達到了精確校正構造圖的目的；但如果構造完全忠實于鉆井，將導致局部構造形態不符合地質規律。分析后認為，在符合南堡油田地質規律、滿足油氣動態的前提下，絕大部分井與構造的誤差可以控制在2 m以內(表1)，提高了對于微構造的識別精度。

表1 井控變速構造成圖技術校正前后誤差對比

2.2 地震儲層預測技術

在正確構造認識的基礎上，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系、砂體連通性等特點，為井位的部署提供更精確的地質信息。

2.2.1 地震屬性技術

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測砂體平面展布規律。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，認為振幅類屬性對該區域的儲層比較適用[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域砂巖的平面分布規律，刻畫單井的各小層砂體展布情況和發育范圍邊界；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鍵，要根據目的層的砂體厚度，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

地震反演的目的是得到高分辨率的地震反演剖面，是刻畫砂體縱向發育特征的常用參考手段。地震波形指示模擬反演、地質統計學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沉積學基本原理，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應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、頻率參數等關鍵參數的優選。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,而頻率參數主要控制反演結果的有效頻帶范圍，其直接影響反演的分辨率。通過對研究區地質情況、地震資料主頻、目的層厚度等進行分析，選取、調整合適的參數。該反演方法對井位分布的均勻性沒有嚴格要求，縱向分辨率較高，橫向連續性強；但是對于斷層較多，斷塊比較復雜的地區，適用性一般。可以在南堡油田構造相對簡單的區域使用。

(2)地質統計學反演是目前高分辨率儲層預測的手段之一，適用條件是儲層特征曲線同地震記錄能建立良好關系。經過篩選，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定，因為地震子波相當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。而精細層位標定是地震反演的基礎，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合。反演過程中，要對擬合變差函數和隨機模擬反演這兩個關鍵環節進行分析驗證。反演結果既保留了地震橫向連續性的優勢，又繼承了測井曲線縱向高分辨率的優點，從而使井間砂體縱向疊置關系清晰(圖2)。地質統計學反演適用于沉積現象較明顯、易追蹤巖性體的地區，被廣泛應用于南堡油田開發中后期斷層復雜、井網密集且具有分布規律的區塊。

圖2 南堡油田某區域地質統計學反演剖面

根據南堡油田開發程度較高，斷層多期發育，井網密集,砂體窄而薄、規模小、橫向變化快等特點，主要選取地質統計學反演進行儲層預測[16-17]；同時，針對部分構造簡單、儲層橫向連續性強、井網比較稀疏的區塊，輔以波形指示模擬反演技術，有助于提高反演效率。

3 應用情況

以地震構造解釋和地震儲層預測等開發地震技術為基礎，結合地質、測井、油藏等多學科知識，從加密調整和滾動擴邊兩個角度入手，持續開展井位優選工作，獲得了一些新認識，并取得了良好的生產效果。

3.1 構造新認識應用實例

NP23-2154井是南堡油田某區域NgⅠ油藏的一口油井，該井的主力層為NgⅠ1-NgⅠ6，生產情況良好。但該井區主力層的原構造認識和油井生產現狀存在矛盾，斷塊內油水邊界不統一，差異大。運用低級序斷層解釋技術和井控變速構造成圖等開發地震技術，井震藏結合，對該區斷裂系統和構造特征進行重新梳理。地震剖面顯示構造高點位于斷塊北部(圖3a)，與原認識相反，且構造趨勢較為平緩，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

通過開發地震技術的指導，將識別出的北高南低的微幅鼻狀構造(圖4a)與原構造認識(圖4b)對比，發現構造主力層含油面積增加了0.67 km2，儲量增加了35.00×104t；該區高部位無井控制，砂體廣泛發育，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)，設計新建單井日產能8.00 t，預計新建年產能0.72×104t，新增可采儲量4.50×104t。3口井于2019年完鉆并投產，初期平均單井日產油12.00 t，目前平均日產油5.00 t，截至2021年9月，已累計產油1.46×104t。

圖4 NP23-2154井區新老構造對比及井位部署

3.2 儲層新認識應用實例

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

原認識中NP41-13井是以完善該井南部區域注采井網為主要目的，并無增油增儲潛力。通過地震屬性和地震反演等開發地震技術(圖5)，對該井區北部進行精細儲層預測，結果顯示NP41-13井北部砂體連片發育，砂體厚度較大，砂體連續性較好。該井北部無油井生產，面積較大，分析認為具有滾動擴邊潛力。

a.地震振幅屬性 b.地質統計學反演剖面

在儲層認識的基礎上，根據已投產油水井的生產情況，預測新的含油邊界，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口井已全部投產投注，累計產油1.52×104t，累計產氣246.1×104m3。5口油井目前平均日產油5.50 t，其中位于砂體中心部位的4口油井生產情況較好，而位于砂體邊部的1口油井生產情況較差，這與儲層預測的認識是一致的。

自2018年以來，開發地震技術逐步應用于南堡油田的井位優選與部署，2018—2020年分別在南堡油田識別出有利目標區7個，提交滾動、調整井位40余口，新建產能7.60×104t。截至2020年底，已完鉆投產20余口，累計產油11.40×104t，累計產氣1 641×104m3，增油增氣效果顯著。

4 結論

(1)地震構造解釋和地震儲層預測技術等開發地震技術的引入，彌補了單一學科在南堡油田井位部署工作中的局限性，與地質、油藏、測井等多學科技術相結合，更加適應南堡油田復雜的地質條件，可以有效降低井位部署風險，提高井位部署成功率，達到效益建產的目的。

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