甘利燈,戴曉峰,張　昕,李凌高,杜文輝,高銀波,盧明輝

(中國石油天然氣股份有限公司勘探開發(fā)研究院,北京100083)

?

測井-地震-油藏模擬一體化技術(shù)及其在老油田挖潛中的應(yīng)用

甘利燈,戴曉峰,張昕,李凌高,杜文輝,高銀波,盧明輝

(中國石油天然氣股份有限公司勘探開發(fā)研究院,北京100083)

以大慶長垣喇嘛甸油田試驗(yàn)區(qū)為研究對象,在分析技術(shù)需求和難點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出了以共享油藏模型為核心的(測)井(地)震(油)藏(模擬)一體化技術(shù)理念,通過井震融合和震藏融合技術(shù)的研究,形成了動態(tài)地震巖石物理分析、井控保幅高分辨率地震資料處理、井控精細(xì)構(gòu)造解釋、井震聯(lián)合儲層研究、地震約束油藏建模和地震約束油藏數(shù)模技術(shù)系列,建立了老油田剩余油分布預(yù)測技術(shù)流程。該技術(shù)流程和技術(shù)系列在研究區(qū)應(yīng)用中取得了明顯的效果,實(shí)現(xiàn)了斷距2m以上低級序斷層的識別,構(gòu)造解釋平均相對誤差小于0.08%,2m以下薄儲層識別符合率達(dá)86%,剩余油分布預(yù)測符合率80%。研究成果指導(dǎo)了15口井補(bǔ)孔方案的編制和實(shí)施,與措施前相比,平均單井增液量44.0t/d,增油量8.9t/d,含水率下降9.7%,為老油田挖潛提供了有效技術(shù)支持。研究表明,要想充分發(fā)揮地震技術(shù)在老油田挖潛中的作用,就必須遵從由地震到油藏,再回到地震的井震藏一體化工作流程;在地震資料處理和解釋過程中必須突出井控,強(qiáng)調(diào)井震一致性;在油藏工程階段要突出地震約束,充分發(fā)揮地震資料面上密集采集的優(yōu)勢。盡管如此,在井震藏一體化工作流程中仍有許多技術(shù)亟待研究與完善,如老油田復(fù)雜開發(fā)過程的地震巖石物理基礎(chǔ)研究,儲層孔隙結(jié)構(gòu)和滲透性地震響應(yīng)機(jī)理與預(yù)測方法研究,以及地震約束沉積微相自動成圖技術(shù)與井震藏一體化軟件平臺研發(fā)等。

老油田;井震藏一體化;動態(tài)地震巖石物理分析;井控地震資料處理與解釋;不粗化;地震約束油藏建模與數(shù)模

我國東部老油田總體進(jìn)入“雙高”(高采出程度、高含水)開發(fā)階段[1-2]。老油田挖潛的中心任務(wù)是提高原油采收率,關(guān)鍵是預(yù)測剩余油相對富集區(qū)[3],其核心是深化地震油藏描述。由于我國東部老油田儲集層多為陸相碎屑巖沉積,儲層縱橫向非均質(zhì)性強(qiáng),加上開采時間長、開采過程復(fù)雜,地震油藏描述面臨巨大挑戰(zhàn)[4],主要表現(xiàn)為4方面:①目標(biāo)尺度更小,精度要求更高。經(jīng)過多輪精細(xì)油藏描述和長期開發(fā),井間距越來越小,目標(biāo)尺度越來越小,如要求識別1m以上厚度的砂體、斷距3m左右的斷層、3m左右的微幅度構(gòu)造,以及準(zhǔn)確識別砂體邊界和泥巖隔層,提高物性預(yù)測精度等;②資料時間跨度大,如大慶長垣最早采集的測井資料與地震資料采集時間相差近40年,井震資料匹配困難;③井網(wǎng)密,測井資料多,地震油藏描述的時效性低,影響了地震技術(shù)在開發(fā)階段的應(yīng)用;④資料種類豐富,多學(xué)科資料融合需求強(qiáng)烈,但目前缺乏一體化工作模式、流程和相應(yīng)的技術(shù)與軟件平臺。

要解決這些難題,必須轉(zhuǎn)變地震油藏描述的思路。首先是從可分辨到可辨識的轉(zhuǎn)變,前者屬于時間域范疇,無論地震資料具有多高分辨率,都無法在常規(guī)地面地震剖面上識別1m的薄層,后者強(qiáng)調(diào)在反演結(jié)果上可辨識,同樣分辨率的地震資料在不同彈性參數(shù)反演剖面上可辨識程度不同,這為識別薄儲集層提供了可能;其次是從確定性到統(tǒng)計性的轉(zhuǎn)變,由于目標(biāo)尺度小,不確定性強(qiáng),利用統(tǒng)計性方法可以評估這種不確定性;再次是從時間分辨率到空間分辨率的轉(zhuǎn)變,目的是充分發(fā)揮地震資料在地面上采集、具有較高橫向分辨率的優(yōu)勢,以橫向分辨率彌補(bǔ)縱向分辨率的不足;最后是從測井約束地震到地震約束測井的轉(zhuǎn)變,其目的是充分發(fā)揮老油田井網(wǎng)密、測井資料豐富的優(yōu)勢,實(shí)現(xiàn)(測)井(地)震(油)藏(模擬)多學(xué)科一體化。

實(shí)際上,不同學(xué)科的資料都是油藏特征在不同側(cè)面的反映,具有不同的特點(diǎn),可以相互印證,相互補(bǔ)充。例如測井資料具有縱向分辨率高的優(yōu)勢,而地震資料具有橫向連續(xù)分布的優(yōu)勢,因此,井震結(jié)合可以最大程度發(fā)揮地震和測井資料的優(yōu)勢,這個理念在油藏靜態(tài)描述中得到普遍認(rèn)可與廣泛采用。同樣,生產(chǎn)動態(tài)資料蘊(yùn)含了豐富的油藏靜態(tài)和動態(tài)信息,與地震資料結(jié)合,可以更好地進(jìn)行油藏靜態(tài)描述和動態(tài)分析。在地震與油藏模擬融合上,HUANG等[5]最早將時移地震技術(shù)與油藏數(shù)模相結(jié)合,提出了利用時移地震數(shù)據(jù)約束歷史擬合,以提高歷史擬合的精度。隨后,又提出利用生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)約束時移地震資料分析[6],最終形成了從地震到油藏,再回到地震的技術(shù)流程,為地震與油藏融合提供了一種有效途徑[7]。當(dāng)前,從地震到油藏,井震藏結(jié)合已成為油藏地球物理技術(shù)發(fā)展的一個重要趨勢。

喇嘛甸油田位于大慶長垣背斜的最北端,面積約100km2,是東部老油田的典型代表。該油田發(fā)現(xiàn)于1960年,其后勘探開發(fā)歷程非常復(fù)雜,大致經(jīng)歷了1960—1966年的勘探階段、1967—1972年的評價階段、1973—1975年的開發(fā)階段和1976年至今的開發(fā)調(diào)整階段。在開發(fā)調(diào)整階段又經(jīng)歷了開發(fā)層系調(diào)整、全面轉(zhuǎn)抽穩(wěn)產(chǎn)、注采系統(tǒng)調(diào)整、二次加密調(diào)整、聚合物驅(qū)接替穩(wěn)產(chǎn)等時期,現(xiàn)已進(jìn)入“雙高”階段。油田經(jīng)歷了基礎(chǔ)井網(wǎng)、一次加密、二次加密、三次加密和四次加密,目前平均井網(wǎng)密度高達(dá)100口/km2。喇嘛甸油田是一個短軸背斜氣頂油藏,具有統(tǒng)一的油氣界面和油水界面,自下而上發(fā)育有高臺子、葡萄花、薩爾圖3套油層、8個油層組、37個砂巖組、97個小砂層,油層總厚度約390m。研究工區(qū)位于該油田北部的北北區(qū)二塊789行列二次開發(fā)試驗(yàn)區(qū)內(nèi),面積4km2,約400口井。研究目的層為薩爾圖油層,屬于盆地北部沉積體系的大型葉狀三角洲相沉積,厚度約100m,上部薩一組是一套灰黑色泥巖與薄層粉砂巖、細(xì)砂巖的巖性組合;下部薩二組、薩三組為姚家組上部沉積地層,是一套灰綠、紫紅色塊狀泥巖與中厚層砂巖交互出現(xiàn)的巖性組合。薩爾圖油層又分3個油層組、10個砂巖組、19個小砂層,重點(diǎn)研究層段是薩Ⅱ油層組,可分為12個小砂層。

雖然喇叭甸油田開展了多次油藏描述研究,但仍然不能滿足現(xiàn)階段開發(fā)的需求,主要表現(xiàn)在以下幾個方面。一是構(gòu)造解釋的精度有待提高,目前鉆井打到的斷點(diǎn)組合率只有89.2%,希望搞清斷層組合和斷層要素,進(jìn)一步提高斷距3m以上小斷層的識別精度,同時提高構(gòu)造成圖精度,以滿足剩余油水平井挖潛的需要。二是薄砂體識別和砂體邊界圈定,包括大面積分布河道砂體邊界與單一河道識別問題、窄小河道砂體邊界預(yù)測、河間薄層砂預(yù)測和河道砂體內(nèi)夾層識別與表征。三是剩余油相對富集區(qū)預(yù)測。為此,在2007年開展了104.31km2三維三分量地震資料采集,觀測系統(tǒng)為16L8S168R斜交,20m×20m面元,14×8次覆蓋,采樣率1ms。本文以此地震資料為基礎(chǔ),從測井、地震和油藏模擬三方面開展系統(tǒng)研究,實(shí)現(xiàn)了從地震到油藏,再回到地震的技術(shù)思路,通過井震融合和震藏融合實(shí)現(xiàn)了井震藏一體化,充分發(fā)揮了多學(xué)科資料各自的優(yōu)勢,提高了油藏建模和數(shù)模的精度,進(jìn)而提高了剩余油分布預(yù)測的精度,為老油田挖潛提供了技術(shù)支持和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1　老油田井震藏一體化理念與技術(shù)路線

井震融合是地震油藏描述的關(guān)鍵環(huán)節(jié),可以實(shí)現(xiàn)兩個目的,一是充分利用井點(diǎn)資料,如測井和井筒地震資料等,二是保證測井與地震的一致性。井震一致性是地震巖石物理研究的內(nèi)容之一,在勘探階段由于測井與地震幾乎同時采集,不存在時間一致性問題,但是在開發(fā)階段地震與測井的采集時間差異非常大,如大慶長垣油田二者相差近40年,這40年間儲層發(fā)生了很大變化,因此地震資料與測井資料不匹配,存在時間一致性匹配問題,這需要將地震巖石物理技術(shù)推廣到開發(fā)后期,解決隨時間變化的地震巖石物理分析問題,稱之為動態(tài)地震巖石物理分析技術(shù)。其目的是解決阻礙開發(fā)后期井震融合存在的時間、空間和井震不一致性問題,為實(shí)現(xiàn)井震融合奠定巖石物理基礎(chǔ)。井震融合的另一個基礎(chǔ)是井控保幅高分辨地震資料處理,其目的是充分發(fā)揮井筒地震資料的優(yōu)勢,不但為地震資料高分辨率處理提供處理參數(shù)和約束,而且也為保幅處理質(zhì)控提供依據(jù),為實(shí)現(xiàn)井震融合奠定地震資料基礎(chǔ)。此外,為了能夠更好地利用地震油藏描述結(jié)果,井點(diǎn)處地震儲層預(yù)測結(jié)果必須與測井解釋成果一致,包括構(gòu)造、儲層和含油氣性等。同時,也為了充分發(fā)揮開發(fā)階段井網(wǎng)密的優(yōu)勢,井控地震資料解釋方法成為開發(fā)階段地震油藏描述技術(shù)的必然選擇,如井控精細(xì)構(gòu)造解釋,井震聯(lián)合儲層研究等。井控精細(xì)構(gòu)造解釋包括井控小斷層解釋、井控層位追蹤和井控構(gòu)造成圖技術(shù),其目的是提高構(gòu)造解釋精度,實(shí)現(xiàn)構(gòu)造解釋的井震一致性。地震反演是儲層定量研究的關(guān)鍵技術(shù)之一,大部分地震反演都是通過正演的方法來實(shí)現(xiàn),即建立初始波阻抗模型,然后修改模型使模型的合成記錄與實(shí)際地震記錄逼近,達(dá)到一定精度后的模型就是反演結(jié)果?？梢娺@些技術(shù)逼近的目標(biāo)是地震資料,在很多情況下,儲層厚度預(yù)測結(jié)果與井點(diǎn)差異較大。因此,開發(fā)階段地震儲層預(yù)測要盡可能使井點(diǎn)處預(yù)測結(jié)果與測井解釋成果符合,或從井點(diǎn)已知信息出發(fā)結(jié)合地震資料進(jìn)行外推。就地震反演而言,隨機(jī)反演可能是開發(fā)階段最適合的反演方法,它既可以提高薄儲層預(yù)測的精度,又可實(shí)現(xiàn)儲層預(yù)測的井震一致性。可見,井控是老油田地震資料處理和地震油藏描述的突出特征,動態(tài)地震巖石物理分析和井控保幅高分辨地震資料處理是井震融合的基礎(chǔ)；井控精細(xì)構(gòu)造解釋和井震聯(lián)合儲層研究,特別是隨機(jī)地震反演,是井震融合的關(guān)鍵手段。

傳統(tǒng)上,地震油藏描述、油藏建模和油藏數(shù)模的關(guān)系是接力式的,即油藏建模使用地震油藏描述的結(jié)果,油藏數(shù)模利用粗化后的油藏建模結(jié)果,由于粗化使得從油藏數(shù)模無法回到地質(zhì)建模,更無法回到地震,如圖1a,限制了地震資料在油藏工程中發(fā)揮作用。實(shí)際上地震資料是面上采集的唯一資料,可以降低井間描述模糊性。為此,首先不粗化油藏模型,這樣油藏模型與地質(zhì)模型等價,通過歷史擬合更新油藏模型就是更新地質(zhì)模型,實(shí)現(xiàn)從數(shù)模到建模的閉合循環(huán)；其次通過動態(tài)地震巖石物理和正演模擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)從建模到地震資料解釋,甚至是地震資料處理的閉合循環(huán),最終形成從地震到油藏,再回到地震的閉合循環(huán),從而充分發(fā)揮地震的作用,如圖1b。在此基礎(chǔ)上,通過地震約束建模和地震約束數(shù)模,充分發(fā)揮地震資料在油藏建模和數(shù)模中的作用,提高油藏建模和數(shù)模的精度,最終提高剩余油分布預(yù)測的精度。因此,油藏工程階段要突出地震約束,通過地震約束建模和數(shù)模實(shí)現(xiàn)地震油藏一體化,其基礎(chǔ)是不粗化。

圖1　地震與油藏建模和油藏數(shù)模的關(guān)系a 傳統(tǒng)模式; b 新模式

地震測井融合和地震油藏一體化實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)、鉆井、測井、地震和油藏等多學(xué)科一體化,形成了老油田井震藏一體化技術(shù)體系,構(gòu)建了面向老油田開發(fā)的剩余油分布預(yù)測技術(shù)流程,如圖2所示。其關(guān)鍵技術(shù)包括動態(tài)地震巖石物理分析、井控保幅高分辨率地震資料處理、井控精細(xì)構(gòu)造解釋、井震聯(lián)合儲層研究(隨機(jī)地震反演)、地震約束油藏建模和地震約束油藏數(shù)模技術(shù)等。

圖2　老油區(qū)井震藏一體化技術(shù)流程與關(guān)鍵技術(shù)

2　井震藏一體化技術(shù)體系

2.1動態(tài)地震巖石物理分析技術(shù)

動態(tài)是相對于靜態(tài)而言的,靜態(tài)是指物理性質(zhì)只隨空間位置變化,不隨時間變化,勘探階段油藏沒有發(fā)生變化,因此勘探階段地震巖石物理分析可以認(rèn)為是靜態(tài)的,開發(fā)階段則不同,由于長期開發(fā),儲層巖性、孔隙結(jié)構(gòu)和孔隙中的流體都隨時間變化而變化。因此,動態(tài)地震巖石物理分析更關(guān)注時間變化對儲層彈性性質(zhì)的影響,以及由此造成的井震匹配問題。

2.1.1老油田井震匹配問題與技術(shù)對策

開發(fā)階段地震與測井資料匹配問題更加突出,主要原因包括3個方面:①測井響應(yīng)空間不一致性,這是因?yàn)槔嫌吞餃y井時間跨度大,采集隊(duì)伍、儀器設(shè)備和采集參數(shù)不盡相同。②地震與測井資料不一致性,首先是頻散效應(yīng)引起地震速度與測井聲波速度的差異;其次是常規(guī)測井處理獲得的體積模型與地震巖石物理中使用的體積模型有差異,前者通常由不同巖性(如砂巖和泥巖)和有效孔隙度構(gòu)成,后者需要各種礦物含量(石英和粘土)和總孔隙度進(jìn)行巖石物理建模;還有常規(guī)測井資料處理和解釋可能是單井逐井進(jìn)行,不同井或不同井段采用的處理和解釋參數(shù)也不盡相同,而地震巖石物理分析要求工區(qū)內(nèi)所有井采用統(tǒng)一的模型和模型參數(shù)。③地震和測井資料只與采集時油藏屬性相匹配,不同時期采集會影響井震匹配效果,造成時間不一致性。所有這些因素都會影響井震匹配的效果,阻礙地震和測井資料的融合。針對以上存在的問題,提出了一套相對系統(tǒng)的井震一致性處理流程和方法,主要包括空間一致性處理、井震一致性處理和時間一致性處理。

2.1.2空間一致性處理

空間一致性校正,也稱測井標(biāo)準(zhǔn)化,其目的是使研究區(qū)內(nèi)所有同類測井?dāng)?shù)據(jù)具有統(tǒng)一的刻度、相同的測井響應(yīng)和相同的解釋模型,實(shí)現(xiàn)工區(qū)內(nèi)所有井的空間一致性。直方圖法是最常見的測井標(biāo)準(zhǔn)化方法。其基本思路是利用關(guān)鍵井標(biāo)準(zhǔn)層經(jīng)環(huán)境影響校正后的測井?dāng)?shù)據(jù)(如密度、聲波時差等)作直

方圖,并與工區(qū)內(nèi)其它井相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)層的測井?dāng)?shù)據(jù)直方圖進(jìn)行對比。若兩者重合較好,說明該井的測井?dāng)?shù)據(jù)正確,不用進(jìn)行校正;若重合不好,說明該井的測井?dāng)?shù)據(jù)可能存在刻度偏差,必須進(jìn)行校正,峰值的差值即為校正量,這就是單峰校正法。單峰校正通常只單獨(dú)考慮泥巖標(biāo)準(zhǔn)層一個峰值的多井吻合程度,這樣做雖然能實(shí)現(xiàn)一定程度的多井標(biāo)準(zhǔn)化,但是在實(shí)際操作過程中往往會因?yàn)橹豢紤]砂巖峰值或者只考慮泥巖標(biāo)準(zhǔn)層峰值而顧此失彼,出現(xiàn)較大的誤差。為此提出并實(shí)現(xiàn)了雙峰校正法,它既考慮了標(biāo)準(zhǔn)層泥巖峰值的影響又兼顧了砂巖的峰值,從而提高了多井一致性標(biāo)準(zhǔn)化的效果[8]。

2.1.3井震一致性處理

井震一致性校正主要解決常規(guī)測井資料處理與解釋中體積模型與地震巖石物理建模中體積模型不一致性和頻散造成的速度不一致性問題。通常,地震巖石物理分析在測井解釋與評價基礎(chǔ)上開展工作,測井評價與地震巖石物理分析是兩個獨(dú)立、互不影響的工作流程。但地震巖石物理建模通常會發(fā)現(xiàn)測井解釋環(huán)節(jié)存在的問題,而測井解釋結(jié)果的改善又會提高巖石物理分析的精度。因此,為更好地開展地震巖石物理分析工作,建立了測井評價-地震巖石物理分析一體化流程(圖3)。該流程將測井評價與巖石物理分析有機(jī)結(jié)合,使測井評價與地震巖石物理分析互為驗(yàn)證并作為質(zhì)量控制的手段,實(shí)現(xiàn)測井地層評價和地震巖石物理的真正同步。而且,通過該流程獲得的巖石體積參數(shù)可以直接用于地震巖石物理建模,實(shí)現(xiàn)了井震體積模型的一致性。頻散效應(yīng)的校正必須依賴井筒地震資料,特別是VSP資料,由于VSP資料頻帶與地面地震頻帶接近,所以可以聯(lián)合VSP得到的速度與聲波測井資料求取地震速度建立頻散校正模型,然后利用該校正模型對聲波測井速度進(jìn)行校正,校正后聲波測井資料制作的合成記錄與地震剖面匹配效果得到了改善[8]。

圖3　測井評價與地震巖石物理分析一體化技術(shù)流程

2.1.4時間一致性處理

東部老油田測井資料通常時間跨度達(dá)到數(shù)十年,由于長期水驅(qū)造成的儲層孔隙度、泥質(zhì)含量和飽和度等變化會造成波阻抗的變化,因此,早期測井資料對應(yīng)的合成地震記錄與近幾年采集的三維地震實(shí)際記錄存在較大差異,如圖4a。由圖4a可見合成記錄與實(shí)際記錄在泥巖段(目的層上部)匹配很好,但在儲層段差異較大,因此,可以判斷這種差異不是由于地震資料處理造成的,而是由于測井資料與地震資料采集時間差異造成,必須進(jìn)行校正。但是,由于開發(fā)時間長,過程復(fù)雜,其引起的地下儲層巖性、孔隙微觀結(jié)構(gòu)、孔隙流體特征變化機(jī)理很難用數(shù)學(xué)和物理模型表達(dá),所以,目前只能利用檢查井巖心分析數(shù)據(jù),以及不同時期采集的相距很近的井組內(nèi)同一儲層測井響應(yīng)數(shù)據(jù),建立測井響應(yīng)隨時間變化模型,進(jìn)而校正由于時間差異造成的測井響應(yīng)差異。圖4b為校正后合成記錄與實(shí)際記錄的對比,它們之間的匹配程度大大提高。當(dāng)然,最理想的方法應(yīng)該是從地震巖石物理出發(fā)模擬分析油藏開發(fā)過程引起的測井響應(yīng)特征變化,以此為基礎(chǔ)提出校正方法。

圖4　時間一致性處理前(a)、后(b)合成記錄與實(shí)際記錄對比

2.2井控保幅高分辨率地震資料處理技術(shù)

2.2.1老油田地震地質(zhì)條件與處理難點(diǎn)分析

2.2.1.1地震地質(zhì)條件

與勘探階段不同,老油田多處于人口密集區(qū)附近,經(jīng)過長期勘探開發(fā),地震地質(zhì)條件復(fù)雜,因此老油田地震資料采集和處理都比勘探階段要復(fù)雜得多,其特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個方面。首先是地表建筑物眾多,地下管網(wǎng)密布,工農(nóng)關(guān)系復(fù)雜,造成觀測系統(tǒng)不規(guī)則和采集參數(shù)不一致性嚴(yán)重。其次是老油田不僅存在自然環(huán)境的干擾因素,還存在人文干擾因素,因此噪聲類型多且復(fù)雜。再次是東部老油田雖然地勢平坦,高程相差不大,但是由于盆地第四紀(jì)沉積非常不均勻,低降速帶橫向變化較大,速度變化劇烈,造成近地表結(jié)構(gòu)復(fù)雜。最后是在油田開發(fā)過程中,近地表結(jié)構(gòu)受到不同程度的改造和破壞,激發(fā)條件差,橫向一致性差。

2.2.1.2地震資料處理要求與處理難點(diǎn)分析

老油田地震研究的核心是剩余油分布預(yù)測,這對地震資料處理提出更高要求,不僅要求處理結(jié)果能夠保持幾何學(xué)特征,還要保持動力學(xué)特征,即要相對保幅處理。由于開發(fā)階段面臨的地質(zhì)目標(biāo)尺度進(jìn)一步減小,對地震資料的信噪比和分辨率的要求也更高,因此,高信噪比、高保真和高分辨率是老油田地震資料處理的總體要求。

老油田地震資料處理難點(diǎn)主要包括以下幾個方面。一是近地表結(jié)構(gòu)調(diào)查和靜校正問題;二是保幅去噪問題;三是橫向一致性問題;四是相對保幅問題;五是高分辨率處理問題;六是一體化質(zhì)控問題。

2.2.2地震資料處理理念與關(guān)鍵技術(shù)

保幅、高分辨率和一致性是老油田地震資料處理的核心目標(biāo),井控地震資料處理為實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)提供了保障。井控地震資料處理的宗旨是利用井中觀測的各種數(shù)據(jù),對地面地震資料處理參數(shù)進(jìn)行更為客觀地標(biāo)定,并對處理結(jié)果進(jìn)行質(zhì)控,以達(dá)到優(yōu)化處理參數(shù)、提高資料分辨率和振幅相對保持,最終實(shí)現(xiàn)井震更加匹配的目的,為井震融合奠定地震資料基礎(chǔ)。主要技術(shù)包括井控子波提取與反褶積、井控Q值估算與Q補(bǔ)償、井控零相位化處理和井控速度建模等[8]。

2.2.2.1保幅處理關(guān)鍵技術(shù)

保幅一般指相對振幅保持,保幅處理的關(guān)鍵技術(shù)主要包括組合靜校正、保幅去噪、振幅和子波一致性處理、疊前數(shù)據(jù)規(guī)則化、井控速度建模和道集優(yōu)化處理技術(shù)等。

組合靜校正的基本思路是:先應(yīng)用表層模型靜校正技術(shù)解決超出一個排列長度的長波長問題,解決大于地震子波視周期一半的剩余靜校正量問題;再應(yīng)用折射波靜校正技術(shù)解決一個排列長度內(nèi)的中短波長問題;最后,利用剩余靜校正和分頻剩余靜校正技術(shù)解決小于1/2視周期的剩余靜校正量問題。組合靜校正技術(shù)結(jié)合了多種靜校正方法的優(yōu)勢,使用表層數(shù)據(jù)庫模型靜校正的低頻分量和初至折射波法靜校正的高頻分量進(jìn)行組合,既保證疊加成像質(zhì)量,又確保成像構(gòu)造的正確性。

保幅去噪需要對各類干擾源產(chǎn)生的噪聲類型、噪聲分布的頻帶范圍、噪聲能量強(qiáng)弱及噪聲在不同域的表現(xiàn)形式進(jìn)行分析,針對不同噪聲和干擾波采用不同壓制手段,進(jìn)行多域分類逐級去噪。根據(jù)不同噪聲的特點(diǎn),形成了六分法去噪,即分區(qū)、分類、分時、分頻、分域、分步的去噪思路和方法,以解決老油田區(qū)特殊噪聲問題,保護(hù)有效信息及其波組特征不受損害,提高資料的信噪比。為盡可能多地保留有效信號,利用去噪與振幅補(bǔ)償、反褶積和速度分析的循環(huán)迭代逐級去噪。

一致性處理包括振幅一致性和子波一致性處理,其目的是在地震資料處理中最大程度地消除近地表因素引起的反射能量與子波的空間差異,關(guān)鍵技術(shù)是地表一致性處理。振幅一致性處理包括三維空變速度場球面擴(kuò)散補(bǔ)償和基于模型的一致性振幅補(bǔ)償;子波一致性處理主要通過炮檢域分步反褶積等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。球面擴(kuò)散補(bǔ)償是針對受球面擴(kuò)散影響造成的縱向上的能量差異進(jìn)行補(bǔ)償,使其保持僅與地下反射界面的反射系數(shù)有關(guān)的振幅值。開發(fā)階段要求地震振幅能夠精細(xì)地表征地下儲層的變化,必須進(jìn)行三維空變速度場球面擴(kuò)散補(bǔ)償。地表一致性振幅補(bǔ)償?shù)哪康闹饕菫榱讼捎诘乇砑ぐl(fā)、接收條件的不一致性引起的地震波振幅的變化。以地表一致性方式對共炮點(diǎn)、共檢波點(diǎn)、共偏移距道集的振幅進(jìn)行補(bǔ)償,有效地消除各炮、道之間的非正常能量差異,使振幅達(dá)到相對均衡、保真的目的。在近地表和大地吸收衰減得到較好的補(bǔ)償后,時間域和頻率域的振幅差異基本被消除。但是振幅差異的消除和補(bǔ)償并不能消除激發(fā)子波差異。其原因是,激發(fā)子波的形態(tài)除了受制于頻帶寬度外,還受到相位和虛反射差異影響。相位和虛反射的空間變化主要來自近地表風(fēng)化層厚度和潛水面變化的影響,野外施工表明,實(shí)際激發(fā)的子波隨空間變化劇烈。近地表虛反射引起的波形差異需要通過反褶積處理加以解決。反褶積處理在提高分辨率的同時,可以解決由于近地表?xiàng)l件變化導(dǎo)致的激發(fā)子波在空間上的不一致性問題。炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)產(chǎn)生的虛反射存在周期差異,單一的地表一致性反褶積無法提供合適的參數(shù)來消除在炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)上產(chǎn)生的虛反射,因此需要考慮在炮域和檢波點(diǎn)域分兩步進(jìn)行地表一致性反褶積。

受野外采集障礙和采集成本的影響,原始三維地震數(shù)據(jù)在炮檢距、方位角和覆蓋次數(shù)的分布上會出現(xiàn)不均勻。覆蓋次數(shù)分布的不規(guī)則會引起疊前時間偏移剖面上的振幅出現(xiàn)條帶狀分布,同時有可能破壞疊前偏移道集上的AVO特征。因此,開展疊前地震數(shù)據(jù)規(guī)則化處理是保幅疊前時間偏移的前提條件。對非均勻觀測系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)則化的方法有很多,生產(chǎn)應(yīng)用較為廣泛的有基于面元的借道法和補(bǔ)償法。借道方法通過從相鄰面元中借道來彌補(bǔ)面元中的缺道,增加覆蓋次數(shù),該方法只適合于頻率和傾角均較低的情況,否則會出現(xiàn)空間假頻。加權(quán)補(bǔ)償法包括基于能量的補(bǔ)償和基于覆蓋次數(shù)的補(bǔ)償?；谀芰康难a(bǔ)償方法在疊后純波數(shù)據(jù)體上求取比例因子,并將求取的比例因子應(yīng)用到CMP數(shù)據(jù)上,從而實(shí)現(xiàn)疊前時間偏移的純波數(shù)據(jù)體在能量上的一致性?；诟采w次數(shù)的補(bǔ)償方法根據(jù)面元中覆蓋次數(shù)的分布情況,求取比例因子,然后對同一CMP道集應(yīng)用統(tǒng)一的比例因子。由于覆蓋次數(shù)易于準(zhǔn)確統(tǒng)計,我們采用基于覆蓋次數(shù)的補(bǔ)償方法,在對覆蓋次數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償以后,還要對每一個炮檢距組內(nèi)的能量進(jìn)行均衡,即分炮檢距能量補(bǔ)償,從而進(jìn)一步減小數(shù)據(jù)不規(guī)則性引起的疊前時間偏移道集上的振幅異常。具體做法是,對每個炮檢距組中的所有道進(jìn)行振幅統(tǒng)計,為每個炮檢距組求出一個統(tǒng)一的補(bǔ)償因子,然后將該因子應(yīng)用到對應(yīng)炮檢距組的所有道上,從而實(shí)現(xiàn)保持AVO特性的振幅補(bǔ)償?shù)哪康摹?/p>

常規(guī)疊前時間偏移都是通過速度掃描的方式得到最終偏移速度場,未充分考慮層速度分布形態(tài)和變化規(guī)律,構(gòu)造復(fù)雜時很難得到精確的偏移歸位效果。為此,提出井控速度建模,即利用測井速度和零偏VSP速度,對偏移速度場進(jìn)行約束與修正,使之更加符合地層變化規(guī)律,更加合理,從而改善最終偏移成像效果。道集優(yōu)化包括道集拉平、信噪比提高、角道集生成、部分疊加設(shè)計、有效炮檢距優(yōu)選技術(shù)等。

2.2.2.2高分辨率處理關(guān)鍵技術(shù)

高分辨率處理技術(shù)包括井控零相位化處理、井控反褶積技術(shù)和井控反Q補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)[8]?，F(xiàn)有子波零相位化方法一般假設(shè)子波為常相位,這一條件實(shí)際很難滿足。VSP上行波場經(jīng)幾何擴(kuò)散補(bǔ)償和零相位反褶積處理后得到的走廊疊加道是零相位的,并且已知極性,是標(biāo)定地面地震反射的重要資料之一。我們以走廊疊加道為標(biāo)準(zhǔn),對地面地震數(shù)據(jù)進(jìn)行零相位化處理,這不但提高了地面地震資料的分辨率,也使井震匹配程度得到改善。井控反褶積利用井中提取的反射系數(shù)和井旁地震道直接求取雙邊反子波,再用求取的雙邊反子波與地震記錄褶積。與先求取子波再求取反子波進(jìn)行反褶積的方法相比,直接求取反子波進(jìn)行反褶積抗噪能力更強(qiáng),并且雙邊反子波比單邊反子波反褶積后分辨率更高。如果直接使用反射系數(shù)進(jìn)行計算,由于測井曲線和地震數(shù)據(jù)頻譜差別很大,造成求解得到的反子波不穩(wěn)定。地層吸收衰減是影響地震分辨率的主要因素,吸收衰減補(bǔ)償即反Q補(bǔ)償是提高地震分辨率的有效手段,做好反Q補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵是求取準(zhǔn)確的Q場。一種比較實(shí)用的做法是,針對目的層對工區(qū)中的井采用統(tǒng)一頻率的子波做AVO模型正演,然后對井點(diǎn)實(shí)際的共反射點(diǎn)(CRP)道集進(jìn)行Q補(bǔ)償掃描,選擇一個產(chǎn)生的AVO響應(yīng)特征與模型道非常接近的Q值;然后對多個井點(diǎn)求取的Q值進(jìn)行插值處理獲得空變Q場,再對所有道集進(jìn)行補(bǔ)償處理。這種補(bǔ)償方法在目的層埋深變化較大的地區(qū)應(yīng)用效果較好。

2.2.3地震資料處理質(zhì)量控制

處理質(zhì)控包括兩個方面,一是常規(guī)質(zhì)控,是指以點(diǎn)、線、面方式對每一步處理過程、處理參數(shù)和處理結(jié)果進(jìn)行監(jiān)控,按照處理流程,主要包括預(yù)處理、靜校正、球面補(bǔ)償、疊前去噪、地表一致性振幅補(bǔ)償、反褶積、速度分析、剩余靜校正、疊前數(shù)據(jù)規(guī)則化、疊前時間偏移、道集優(yōu)化處理等。質(zhì)控內(nèi)容包括基礎(chǔ)資料可靠性分析,處理參數(shù)優(yōu)化和處理結(jié)果的對比分析,目的是優(yōu)化處理流程和參數(shù),保障資料處理質(zhì)量。二是保幅處理質(zhì)量控制,通常包括垂向振幅保持、水平方向振幅保持和偏移距方向的振幅保持,其重點(diǎn)是偏移距方向的振幅保持,即保持反射振幅隨偏移距變化的關(guān)系,即AVO關(guān)系。傳統(tǒng)AVO振幅保持質(zhì)控方法利用的是通過疊前合成記錄與實(shí)際記錄AVO曲線的對比進(jìn)行質(zhì)控,因此是結(jié)果的質(zhì)控、井點(diǎn)的質(zhì)控和定性的質(zhì)控。為了實(shí)現(xiàn)更全面、更定量的質(zhì)控,提出了基于AVO屬性的質(zhì)控方法(技術(shù)流程見圖5),即提取每步處理前后的AVO屬性,比較處理前后AVO屬性的變化情況,以此判斷該處理步驟是否保持了AVO屬性。比較的方法有很多,最簡單的有兩種,一是將處理前后屬性體進(jìn)行交會,如果都落在45°線附近,表明AVO保持較好,否則較差。另一種方法是將處理前后得到的AVO屬性體進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)互相關(guān),得到最大互相關(guān)系數(shù)及其對應(yīng)的時差平面分布圖,互相關(guān)系數(shù)越大,時差越小,AVO保幅性越高,反之,越差。需要指出的是,這種質(zhì)控方法不適用于偏移處理,原因是偏移處理造成數(shù)據(jù)空間位置的移動,因此偏移處理只能使用合成記錄進(jìn)行質(zhì)控,這樣,兩種質(zhì)控方法聯(lián)合使用就可以實(shí)現(xiàn)全過程質(zhì)控、面的質(zhì)控和定量質(zhì)控,為AVO分析和疊前地震反演奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.3井控精細(xì)構(gòu)造解釋技術(shù)

老油田經(jīng)過長期勘探開發(fā),大的構(gòu)造特征已經(jīng)非常清楚,主要技術(shù)需求是小斷層和微幅度構(gòu)造識別,以及提高構(gòu)造成圖精度,因?yàn)樗鼈儗﹂_發(fā)方案調(diào)整、完善注采關(guān)系、提高水驅(qū)開發(fā)效果具有重要意義,是油田開發(fā)階段構(gòu)造研究的重點(diǎn)。其技術(shù)對策就是充分利用已有的鉆井資料,開展井控精細(xì)構(gòu)造解釋,包括井控斷層解釋、井控層位追蹤和井控構(gòu)造成圖[8]。

2.3.1井控斷層解釋

井震聯(lián)合小斷層解釋是老油田開發(fā)中后期地震資料解釋的必然趨勢[9],通過井點(diǎn)引導(dǎo)、斷層增強(qiáng)處理、井震結(jié)合、開發(fā)動態(tài)檢驗(yàn)等手段提高小

圖5　基于AVO屬性的保幅質(zhì)控流程

斷層解釋的可靠性和精度[10],其流程如圖6所示。該技術(shù)在研究區(qū)應(yīng)用中見到明顯的效果,如圖7,主要體現(xiàn)在3個方面:一是與以前解釋的斷層都是北西向不同,井震聯(lián)合解釋后發(fā)現(xiàn)了北東向斷層,如過斷點(diǎn)5和斷點(diǎn)6的斷層,該斷層通過干擾試井法得到驗(yàn)證,是封閉的斷層。二是斷層之間的關(guān)系發(fā)生變化,如井震聯(lián)合解釋前認(rèn)為斷點(diǎn)1和斷點(diǎn)2是一條斷層,斷點(diǎn)3和斷點(diǎn)4是另外一條斷層,井震聯(lián)合解釋后,認(rèn)為斷點(diǎn)1及斷點(diǎn)3和斷點(diǎn)4是一條斷層,斷點(diǎn)2是另外一條斷層,兩條斷層相交于斷點(diǎn)3附近。三是低級序斷層變化更大,增加了11條,延長了3條,重新組合了10個斷點(diǎn)?？梢?即使在近100口/km2的密井網(wǎng)條件下,單純依靠井?dāng)?shù)據(jù)依然無法完全控制鉆井?dāng)帱c(diǎn)組合、井間斷層分布以及鉆遇斷層的平面延伸長度等。因此,井震聯(lián)合小斷層解釋在開發(fā)后期依然非常必要且有效[10]。

圖7　測井解釋斷層(a)與井震聯(lián)合解釋斷層(b)對比(綠色圓圈和橫杠代表井鉆遇的斷點(diǎn))

實(shí)踐證明,螞蟻體可以提高小斷層識別的能力,圖8a是原始資料螞蟻體切片,圖中黃色數(shù)據(jù)為鉆井資料解釋的斷距,可見,盡管有些區(qū)域斷層成像不夠清晰,但工區(qū)內(nèi)3m以上的五級斷層都有指示,表明這一屬性能夠更加敏感地反映地震信號在橫向上的微弱變化,因此非常適合于開發(fā)階段小斷層解釋。值得注意的是,螞蟻算法也帶有先天的多解性,識別出的所有不連續(xù)邊界并非都是斷層的響應(yīng),但斷層在螞蟻體上都有反映。提高地震資料的空間分辨率是改善小斷層地震識別精度的重要途徑之一。基于圖像反褶積[11]可以提高地震資料橫向分辨率,而小波變換可以增強(qiáng)地震有效頻帶內(nèi)高頻成分的響應(yīng),從而提高地震資料的縱向分辨能力[12-14],二者結(jié)合可以提高地震資料的空間分辨率。圖8b為縱橫向分辨率增強(qiáng)處理后螞蟻體切片,對比圖8a可見,絕大多數(shù)五級斷層的成像都變得更加清晰,其平面延伸及斷層的交割關(guān)系也更加明確,結(jié)合分辨率增強(qiáng)處理后的斷層剖面解釋,可以更清晰地識別研究區(qū)的斷裂體系。對比鉆井?dāng)嗑嗫梢?經(jīng)過分辨率增強(qiáng)處理的螞蟻體切片可以識別研究區(qū)2m以上的五級斷層(圖8b)。必須指出的是,分辨率增強(qiáng)處理在加強(qiáng)高頻信號響應(yīng)的同時也放大了高頻噪聲,因此必須依靠鉆井?dāng)帱c(diǎn)數(shù)據(jù)對其進(jìn)行標(biāo)定和檢驗(yàn)。

圖8　原始資料螞蟻體(a)和縱橫向分辨率增強(qiáng)處理后資料螞蟻體(b)切片對比

2.3.2井控層位解釋

在薄互層中,井震標(biāo)定與層位解釋中3～5ms的誤差都可能使不同的沉積單元錯誤地關(guān)聯(lián)起來,產(chǎn)生“竄層”現(xiàn)象,因此,在老油田地震油藏描述中,不但要求地震解釋層位遵循地震同相軸橫向變化特征,還要求地震解釋層位與時間域已知井鉆井分層完全匹配,這種理想的解釋結(jié)果很難通過常規(guī)地震層位追蹤來實(shí)現(xiàn),因此需要采用井控層位追蹤的解釋方法。井控層位追蹤方法主要步驟為:首先在井震標(biāo)定后,利用地震資料進(jìn)行精細(xì)層位解釋,主要采用自動追蹤技術(shù)進(jìn)行層位解釋,最大限度地保持地震橫向的變化細(xì)節(jié),在低信噪比區(qū)域采用手動追蹤,并對不連續(xù)和不合理的地方進(jìn)行修改；其次,進(jìn)行地震層位與地質(zhì)分層的匹配校正。具體做法是利用已知井的時深關(guān)系,將地質(zhì)分層由深度域轉(zhuǎn)換到時間域,求取已知井點(diǎn)地質(zhì)分層和解釋地震層位的誤差,分別從地質(zhì)分層、時深關(guān)系和地震層位解釋3方面分析誤差的可能性,不斷迭代修改地質(zhì)分層、時深關(guān)系和地震層位,最終得到同時在時間和深度域都與鉆井分層一致的地震層位,為井控構(gòu)造成圖奠定基礎(chǔ)。

2.3.3井控構(gòu)造成圖

傳統(tǒng)構(gòu)造成圖方法可以分為兩大類,一類是利用時深關(guān)系和地震解釋的等T0圖獲得深度構(gòu)造圖,時深關(guān)系多采用多項(xiàng)式擬合結(jié)果或井資料建立空變速度場等,前者方法簡單實(shí)用,但是在

井點(diǎn)處鉆井深度和構(gòu)造圖深度存在一定誤差,且橫向速度變化越大誤差越大,構(gòu)造成圖精度低;后者能夠保證井點(diǎn)處鉆井深度域構(gòu)造深度吻合,但井間沒有趨勢約束,速度橫向變化劇烈,甚至產(chǎn)生畸變。第二類是當(dāng)井網(wǎng)密度足夠大時,可以利用已知井點(diǎn)的分層深度數(shù)據(jù)直接繪制構(gòu)造圖,這樣做保證了井點(diǎn)構(gòu)造成圖準(zhǔn)確性,但井間沒有充分利用地震層位揭示的構(gòu)造信息。為了克服以上問題,提出了井控構(gòu)造成圖法,它充分利用老油田井網(wǎng)密度大的優(yōu)勢,采用將井點(diǎn)構(gòu)造信息和井間地震構(gòu)造信息有機(jī)結(jié)合的地震層位約束克里金內(nèi)插法。其原理是以時間域地震層位為外部漂移變量,對構(gòu)造成圖進(jìn)行層面趨勢約束,利用已知井對應(yīng)分層的深度值進(jìn)行插值。從而避開了速度建模過程,構(gòu)造圖既忠實(shí)于井點(diǎn)深度數(shù)據(jù),井間又符合地震層位的橫向變化趨勢[15]。利用該方法在斷層附近發(fā)現(xiàn)了一批以前沒有發(fā)現(xiàn)的1～2m微幅度構(gòu)造,如圖9b中的紅色圓圈所示,圖9b是圖9a局部放大圖,圖9c是過該微幅度構(gòu)造的剖面圖。

2.4井震聯(lián)合儲層研究技術(shù)

地震反演技術(shù)消除了子波的影響,某一深度點(diǎn)儲層物理性質(zhì)只與對應(yīng)時間點(diǎn)反演結(jié)果有關(guān),實(shí)現(xiàn)了一一對應(yīng)的關(guān)系,而且反演結(jié)果物理意義明確、分辨率高,是開發(fā)階段井震聯(lián)合儲層研究的關(guān)鍵技術(shù)之一。根據(jù)不同的準(zhǔn)則,地震反演可以分為疊后和疊前反演,也可以分為確定性反演和隨機(jī)反演。

圖9　井控精細(xì)構(gòu)造解釋發(fā)現(xiàn)的微幅度構(gòu)造平面圖(a,b)與剖面(c)

2.4.1確定性反演與隨機(jī)反演

確定性反演假定波阻抗在空間上是一個確定值,通常以褶積模型為基礎(chǔ),利用最小化準(zhǔn)則進(jìn)行求解,得到平滑(塊狀)的波阻抗估計值。由于地震資料是帶限的,確定性反演最大的局限性是其反演結(jié)果既缺乏低頻,也缺乏高頻成分,低頻成分通常用疊前時間/深度偏移速度譜資料或測井聲波低頻來彌補(bǔ),高頻則主要通過測井資料來補(bǔ)充。約束稀疏脈沖反演[16]和基于模型反演[17]是兩種最常用的地震確定性反演方法。隨機(jī)地震反演假設(shè)波阻抗在空間上是一個隨機(jī)變量,可以用概率分布來表示,這個概率分布任意一次采樣就是一次反演實(shí)現(xiàn)。隨機(jī)地震反演將地震資料、測井資料和地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)信息融合為地下波阻抗的后驗(yàn)概率分布,利用馬爾科夫鏈蒙特卡洛(MCMC)方法對這個后驗(yàn)概率分布進(jìn)行采樣,通過綜合分析多個采樣結(jié)果研究后驗(yàn)概率分布的性質(zhì)[18]。與確定性反演方法著重于獲得這個分布中可能性最大的模型不同,隨機(jī)反演則研究整個概率分布的性質(zhì),是確定性反演的補(bǔ)充,確定性地震反演是所有可能的非唯一隨機(jī)實(shí)現(xiàn)的平均[19-20]。與確定性反演方法相比,隨機(jī)反演具有如下優(yōu)勢:首先,它綜合利用了測井信息和地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)信息,而且反演過程沒有像確定性反演那樣進(jìn)行局部平滑處理,可以從地震資料中提取更多的細(xì)節(jié),反演結(jié)果分辨率更高;其次,隨機(jī)反演從井點(diǎn)出發(fā),反演結(jié)果與井吻合程度更高;再次,綜合分析多個實(shí)現(xiàn)可以對反演結(jié)果的不確定性作出定量評估;最后,最新隨機(jī)反演方法建立在貝葉斯公式的基礎(chǔ)上,可以方便地融合多尺度的不同學(xué)科信息。

2.4.2確定性反演與隨機(jī)反演結(jié)果比較

圖10對比了3種方法反演波阻抗連井剖面,井點(diǎn)處插入的測井曲線是自然電位(SP)曲線,砂巖在SP上表現(xiàn)為負(fù)異常,在波阻抗上表現(xiàn)為低值(紅色和黃色范圍)。圖10a為約束稀疏脈沖反演結(jié)果,可以看出反演結(jié)果橫向變化自然,大的變化特征和井基本一致,但縱向上分辨率低,單砂體和鉆井結(jié)果符合不好,不能滿足油田生產(chǎn)需求。圖10b 為基于模型反演結(jié)果剖面,其縱向時間采樣率為0.25ms,明顯看出縱向分辨率大幅提高,薄層砂巖的邊界比較清楚,和鉆井解釋的砂巖基本符合。原因是初始波阻抗模型中包含了超出地震頻帶的高頻測井信息,并一直保留到反演結(jié)果中。這種高頻信息與薄層相對應(yīng),由于薄層通常分布規(guī)模小,橫向相變快,因此,必須有足夠的井才能確保內(nèi)插的可靠性。所以,基于模型反演需要一定數(shù)量的測井資料,比較適合于評價與生產(chǎn)階段地震油藏描述。圖10c為隨機(jī)反演連井波阻抗剖面,對比圖10b 和圖10c可見,厚砂體分布幾乎完全一致,但薄砂體的可辨識性在隨機(jī)反演剖面上得到提高,砂體橫向連續(xù)性更加合理,而且井旁反演結(jié)果與測井砂體匹配程度更高,最適合生產(chǎn)階段油藏描述。

為了分析井網(wǎng)密度對反演精度的影響,基于模型反演和隨機(jī)反演各自進(jìn)行了3次,然后利用盲井檢驗(yàn)評價反演效果。為確保3次反演結(jié)果的可對比性,除了使用不同數(shù)量的井外,其他反演參數(shù)各自相同。3次反演使用的井?dāng)?shù)分別是42,118和291口,對應(yīng)的井距大約是400,200和100m?？紤]到不同厚度砂體橫向分布穩(wěn)定性有所差異,反演預(yù)測精度也有所不同,因此,利用盲井統(tǒng)計砂體預(yù)測符合率時按砂體厚度分成3組:大于4m的砂體、2～4m砂體和小于2m砂體,不同井距和不同厚度砂體預(yù)測符合率如表1所示。由表1可以得到如下幾個結(jié)論:①無論是確定性反演,還是隨機(jī)反演,砂體厚度越大,井距越小,反演識別砂體的精度越高。②隨機(jī)反演識別砂體精度整體上高于確定性反演,而且井網(wǎng)越密,砂體越薄,隨機(jī)反演效果越佳。4m以上砂體二者精度相當(dāng),2～4m砂體隨機(jī)反演精度略高,小于2m砂體,隨機(jī)反演精度大幅提高。③4m以上砂體,確定性反演和隨機(jī)反演在小于400m井距條件下都可以準(zhǔn)確識別,2～4m砂體,確定性反演和隨機(jī)反演需要200m以內(nèi)井距才能有效識別(符合率大于75%);2m以下砂體只能利用隨機(jī)反演才能有效預(yù)測,而且井距需小于100m(符合率大于86%)?？梢?當(dāng)井網(wǎng)密度足夠大時,采用隨機(jī)地震反演能夠比較準(zhǔn)確預(yù)測2m以下薄儲層。

圖11是不同反演方法以及實(shí)際測井解釋結(jié)果內(nèi)插得到的單砂體厚度分布對比圖。圖11a和圖11c 分別為確定性反演和隨機(jī)反演結(jié)果,圖11b是實(shí)際測井解釋厚度內(nèi)插結(jié)果,圖中紅色實(shí)心圓圈大小表示井點(diǎn)處測井解釋的砂體厚度,圓圈越大砂體厚度越大。由圖11可見,在厚砂體分布區(qū)(紅色和黃色區(qū)域),確定性反演和隨機(jī)反演結(jié)果都與井吻合較好,砂體邊界也十分相似。在砂體厚度較薄的區(qū)域(藍(lán)色和紫色區(qū)域),確定性反演預(yù)測的厚度誤差較大,有些砂體甚至沒有反演出來;而隨機(jī)反演除了能較好保持砂巖邊界形態(tài),反演預(yù)測的砂巖厚度還和測井解釋厚度基本一致,因此,它更適合開發(fā)后期單砂體描述與油藏地質(zhì)建模的需求。

圖10　3種反演波阻抗連井剖面對比 a 約束稀疏脈沖反演; b 基于模型反演; c 隨機(jī)反演

砂體厚度井距400m井距200m井距100m模型反演隨機(jī)反演模型反演隨機(jī)反演模型反演隨機(jī)反演>4m95%94%100%100%100%100%2～4m66%65%75%80%91%94%<2m32%42%36%57%60%86%

圖11　測井插值與地震反演預(yù)測砂體厚度分布對比a 確定性反演; b 測井?dāng)?shù)據(jù)插值; c 隨機(jī)反演

2.5地震約束油藏建模技術(shù)

油藏地質(zhì)建模就是在三維空間內(nèi)定量表征油藏構(gòu)造和儲層地質(zhì)特征的一個過程,內(nèi)容主要包括構(gòu)造建模與屬性建模。地震是能夠提供井間地質(zhì)信息的有效技術(shù)之一,因此,為了提高井間油藏建模精度,地震資料越來越多地參與到油藏建模中[21-22]。地震約束油藏建模就是將地震資料有機(jī)地加入到儲層地質(zhì)建模中,充分利用地震資料在平面上密集采樣和測井資料在縱向上分辨率高的優(yōu)勢,發(fā)揮地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)融合多學(xué)科資料的能力,實(shí)現(xiàn)高精度地質(zhì)建模,最大程度滿足老油田挖潛的需求[23]。地震約束油藏建模的關(guān)鍵作用是利用地震信息井間變化趨勢來約束建模過程,降低因插值和模擬方法帶來的井間不確定性,使模型更忠實(shí)于地下實(shí)際地質(zhì)情況。其主要作用體現(xiàn)在兩個方面：一是地震解釋的斷層和構(gòu)造層面約束提高構(gòu)造建模的精度,且為儲層屬性建模確定可靠的邊界;二是利用地震屬性或地震反演結(jié)果約束提高屬性儲層建模的精度。

2.5.1方法與流程

在老油田開發(fā)后期,高密度開發(fā)井網(wǎng)和大量的開發(fā)動態(tài)數(shù)據(jù)是第一手地質(zhì)資料,它們基本反映了構(gòu)造、儲層和油藏的特征,這些資料在建模中被視為硬數(shù)據(jù),作為主變量,起主要作用。盡管地震數(shù)據(jù)覆蓋密度要比井資料大,但地震資料的縱向分辨率相對測井來說較低,因此,地震資料只能用來控制井間橫向變化趨勢,被視為軟數(shù)據(jù),作為協(xié)變量,處于次要地位。地震約束油藏建模流程如圖12,首先利用井控斷層解釋結(jié)果建立斷層模型,然后利用井控層位追蹤得到的地震層位解釋結(jié)果建立層位模型,二者結(jié)合形成構(gòu)造模型;其次,是利用地震信息約束開展屬性建模,為此需要建立地震信息與儲層參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系,通常情況下,由于地震反演結(jié)果與對應(yīng)深度點(diǎn)的儲層參數(shù)實(shí)現(xiàn)了一一對應(yīng)關(guān)系,而且物理意義更加明確,因此,多選擇反演結(jié)果,特別是波阻抗反演體作為建模的約束。在儲層橫向變化比較大的情況下,為了提高屬性建模效果需要相控,即利用測井解釋的沉積相建立沉積相模型,用于約束屬性建模,即相控屬性建模。由圖12 可見,建模過程是一個迭代過程,如果不滿足質(zhì)控條件可以返回到任何一個環(huán)節(jié),如地震反演、構(gòu)造建模、井震標(biāo)定、井控精細(xì)構(gòu)造解釋等,進(jìn)行修改,直到達(dá)到要求為止,充分體現(xiàn)了多學(xué)科的融合。

2.5.2關(guān)鍵技術(shù)

地震約束油藏建模主要包括時深轉(zhuǎn)換、構(gòu)造建模和屬性建模等技術(shù)。時深轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)是井震標(biāo)定,與井控精細(xì)構(gòu)造解釋密切相關(guān),是測井層位劃分與斷層和層位解釋多次交互的結(jié)果,它確定大套層位的時深對應(yīng)關(guān)系,通過內(nèi)插可以建立更加細(xì)致的空變速度場,以此作為時深轉(zhuǎn)換的依據(jù)。建模中的時深轉(zhuǎn)換包括構(gòu)造模型轉(zhuǎn)換和三維地震數(shù)據(jù)體(反演結(jié)果)轉(zhuǎn)換。首先對構(gòu)造模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換,然后利用完全相同的速度關(guān)系對地震數(shù)據(jù)體進(jìn)行轉(zhuǎn)換,以保證構(gòu)造模型與三維地震數(shù)據(jù)體之間有良好的時深對應(yīng)關(guān)系。時深轉(zhuǎn)換完成后,通過檢查時間域模型與深度域模型在構(gòu)造趨勢、地層厚度等方面是否一致,以及與鉆井結(jié)果是否吻合進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控。

圖12　地震約束油藏建模技術(shù)流程

構(gòu)造模型反映儲層的空間格架,由斷層模型和層面模型組成。構(gòu)造建模包括:第一,利用井控斷層解釋結(jié)果建立斷層模型。第二,在斷層模型和井控層位解釋結(jié)果的控制下,建立各個地層頂?shù)捉鐚用婺Ｐ?。在?shí)際建模中,層面模型是劃分建模單元的基礎(chǔ),遵循由大到小的原則,先開展油層組和砂層組構(gòu)造層面的建模,再進(jìn)行小層級別構(gòu)造層面的建模,這樣就避免內(nèi)部小層的竄層現(xiàn)象。第三,以斷層及層面模型為基礎(chǔ),建立一定網(wǎng)格分辨率的三維地層網(wǎng)格體模型,為后續(xù)的儲層屬性建模及圖形可視化奠定基礎(chǔ)。目前主流建模軟件大多采用一體化的構(gòu)造建模流程,即將斷層、層面以及地層網(wǎng)格體作為一個整體進(jìn)行建模。

地震約束相控屬性建模的主要內(nèi)容為:①地震反演體模型建立;②沉積相模型建立;③孔隙度模型建立;④滲透率模型建立;⑤凈毛比模型建立。地震反演體模型建立的具體做法是將目的層段內(nèi)的三維地震反演數(shù)據(jù)體轉(zhuǎn)換到深度域,且時深轉(zhuǎn)換后地震反演體與深度域?qū)游槐仨毱ヅ?再經(jīng)過重新采樣就是地震反演屬性體。要建立沉積相模型,首先要對單井進(jìn)行相識別,并將解釋結(jié)果網(wǎng)格化;其次在測井相和地震屬性體的約束下,利用序貫指示模擬與確定性模擬相結(jié)合的方法建立沉積相模型。地震約束相控屬性建模就是通過分析各種相的儲層參數(shù)分布特征,在沉積相模型的約束下,運(yùn)用基于象元的序貫高斯模擬和協(xié)同克里金方法建立。例如,地震約束相控孔隙度建模就是用沉積相模型來約束測井孔隙度內(nèi)插的空間范圍,即空間上任何一點(diǎn)只用與該點(diǎn)沉積相相同的井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插,其他沉積相類型的井不參與該點(diǎn)插值。同時用與測井孔隙最相關(guān)的地震屬性來約束井間內(nèi)插,最佳相關(guān)地震屬性可以是反演得到的三維孔隙度體數(shù)據(jù),或者通過云變換把地震屬性數(shù)據(jù)體轉(zhuǎn)換成孔隙度數(shù)據(jù)體。在前面三個模型的基礎(chǔ)上,通過數(shù)學(xué)關(guān)系很容易實(shí)現(xiàn)滲透率和凈毛比模型的建立。

2.5.3質(zhì)控與效果

地震約束建模效果和井間預(yù)測精度通過儲量核實(shí)、已知井對比和井間對比來驗(yàn)證。油氣儲量計算結(jié)果與儲層地質(zhì)模型的各項(xiàng)靜態(tài)參數(shù)有著直接的關(guān)系,儲層地質(zhì)模型中的孔、滲、飽參數(shù)以及泥質(zhì)含量的空間分布決定了油氣藏中油氣的空間分布,同樣這些參數(shù)的空間非均質(zhì)性和不確定性也給儲量計算帶來不確定性,反過來儲量擬合程度也對模型的準(zhǔn)確性起到驗(yàn)證作用。本次模型儲量擬合結(jié)果與原地質(zhì)儲量計算結(jié)果相對誤差低于1%,因此能夠?yàn)楹罄m(xù)油藏地球物理研究提供相對可靠的地質(zhì)模型。對比從模型提取的曲線與原始單井解釋曲線,結(jié)果表明建模前后數(shù)據(jù)分布較為一致,說明模型準(zhǔn)確可信。

圖13是地震約束前后建模得到砂體分布對比圖,圖13a是沒有地震約束時地質(zhì)建模得到的某一砂體分布平面圖和剖面圖(疊合了地震波形),由圖13a 可見,砂體分布范圍與振幅變化邊界不一致。圖13b是地震約束建模結(jié)果,此時砂體分布范圍與弱振幅邊界非常一致,提高了油藏模型與地震信息的一致性。

圖13 地震約束前(a)、后(b)砂體分布剖面與平面顯示

2.6地震約束油藏數(shù)值模擬技術(shù)

油藏數(shù)值模擬通過生產(chǎn)歷史擬合,再現(xiàn)從投產(chǎn)到當(dāng)前的全部生產(chǎn)過程,從而可得到油藏目前剩余油飽和度的分布狀況,并根據(jù)剩余油分布及生產(chǎn)情況調(diào)整開發(fā)方案,進(jìn)一步預(yù)測在不同調(diào)整方案下的油氣生產(chǎn)情況,優(yōu)選最佳開采方案。歷史擬合是油藏數(shù)值模擬中一項(xiàng)極其重要的工作。因?yàn)橐粋€油藏模型被建立起來以后,它是否完全反映油氣藏實(shí)際,并未經(jīng)過檢驗(yàn)。只有將生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)輸入模型并運(yùn)行模擬器,再將計算的結(jié)果與油氣藏的實(shí)際動態(tài)相比,才能確定模型中采用的油氣藏參數(shù)是否合適。若計算獲得的動態(tài)數(shù)據(jù)與油藏實(shí)際動態(tài)數(shù)據(jù)差別大,就必須不斷地調(diào)整輸入模型的參數(shù),直到由模擬器計算得到的動態(tài)數(shù)據(jù)與油藏生產(chǎn)的實(shí)際動態(tài)數(shù)據(jù)相近到一定程度為止。在傳統(tǒng)歷史擬合中,判斷參數(shù)調(diào)整是否合適的標(biāo)準(zhǔn)是單井動態(tài)符合率是否提高,即只以井點(diǎn)處的生產(chǎn)動態(tài)資料為約束。但是,地震資料具備橫向連續(xù)采集的特性,可以對井間信息直接定量化描述。研究發(fā)現(xiàn)[24-25],地震信號與油藏開發(fā)過程中的流體變化存在一定關(guān)系,置換不同的流體能夠引起不同的聲學(xué)屬性變化[26],從而引起地震響應(yīng)的變化,因此,地震資料可以約束油藏數(shù)模。1997年,HUANG提出了利用時移地震改善生產(chǎn)歷史擬合的方法[5],為地震約束油藏數(shù)模提供了思路。所謂地震約束油藏數(shù)值模擬技術(shù),就是在歷史擬合過程中引入地震信息約束,減少歷史擬合的不確定性,使油藏模型更加符合地質(zhì)規(guī)律,從而提高剩余油分布預(yù)測的可靠性。

2.6.1方法與流程

地震資料用于約束油藏數(shù)模的關(guān)鍵技術(shù)是不粗化,動態(tài)巖石物理分析和地震正演模擬,不粗化為地震約束油藏數(shù)模提供了可能(圖1b),動態(tài)巖石物理分析為將油藏模型轉(zhuǎn)化為地震正演模擬需要的彈性參數(shù)模型提供保障,正演模擬為地震約束提供了條件。地震約束油藏數(shù)值模擬可以利用原始地震記錄、地震反演結(jié)果、兩次采集的地震屬性差異等單獨(dú)或聯(lián)合約束。地震約束油藏數(shù)值模擬流程是地震擬合和歷史擬合同步進(jìn)行、相輔相成的過程。首先從全區(qū)入手,分析全區(qū)的地震屬性擬合與油藏歷史擬合情況,優(yōu)化整體油藏模型;然后,聚焦到局部,如井組和單井。對于存在差異的區(qū)域,通過修改油藏局部參數(shù),如滲透率、有效厚度、孔隙度等,在改善歷史擬合的同時,也使實(shí)際地震屬性與數(shù)模結(jié)果對應(yīng)的地震屬性逐步趨于一致,其流程見圖14。

圖14　地震約束油藏數(shù)值模擬技術(shù)流程

2.6.2關(guān)鍵技術(shù)

地震約束油藏數(shù)模的關(guān)鍵步驟包括油藏模型與參數(shù)確定、生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、油藏模型地震正演、歷史擬合與地震擬合分析和模型更新等。

2.6.2.1油藏模型與參數(shù)確定

油藏模型以地質(zhì)模型為基礎(chǔ)進(jìn)行網(wǎng)格化得到,研究區(qū)油藏模型包括薩Ⅰ,薩Ⅱ,薩Ⅲ 3個油層組,分別劃分為28,105和32個小層,目的層是薩Ⅱ油組。油藏模型參數(shù)主要包括儲層孔隙度、絕對滲透率、凈毛比、油層巖石和流體性質(zhì)(密度、粘度、相對滲透率、毛管壓力等)隨壓力和飽和度及組份變化參數(shù)、原始狀態(tài)(壓力、飽和度、溶解氣油比、揮發(fā)油氣比)、產(chǎn)量、注水量控制和限制、模擬時間長度、垂向流動的動態(tài)曲線和油管模擬參數(shù)等。油藏模型使用的相滲曲線是由多個探井相滲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸一化后,利用束縛水飽和度端點(diǎn)校正,再將相滲曲線與PVT(壓力、體積和溫度)曲線進(jìn)行“光滑”處理得到。

2.6.2.2生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

研究區(qū)內(nèi)薩Ⅱ油組共有生產(chǎn)井61口,其中注水井13口,都是從1974就開始注水,由于開采歷史較長,生產(chǎn)歷史過程中各油水井經(jīng)歷了眾多的措施,包括補(bǔ)孔與封堵改層、壓裂與酸化改造、配產(chǎn)與配水調(diào)整等,這些措施無疑都影響到各層的產(chǎn)量組成,給各井的注采數(shù)據(jù)劈產(chǎn)(產(chǎn)量劈分)帶來了很大困難。研究區(qū)注采數(shù)據(jù)劈產(chǎn)采用的方法是按打開層的地層系數(shù)值的比例進(jìn)行,并參考油田實(shí)際測試數(shù)據(jù)。也就是說各層注采量和各層地層系數(shù)所占比例成正比,當(dāng)有實(shí)際分層測試數(shù)據(jù)時以實(shí)際測試值進(jìn)行劈產(chǎn)。油水井的射孔、補(bǔ)孔數(shù)據(jù)取自油田開發(fā)數(shù)據(jù)庫。按射孔深度對照油田單井地質(zhì)分層數(shù)據(jù)表進(jìn)行了層位歸位,歸位后按模擬層與地質(zhì)層的對應(yīng)關(guān)系產(chǎn)生模擬模型的射孔層位。地層系數(shù)值取自射孔數(shù)據(jù)表的滲透率和有效厚度解釋值。在射孔數(shù)據(jù)中有一些薄差層沒有解釋有效厚度和/或滲透率,而這些層在實(shí)際注采中是作出貢獻(xiàn)的。在與技術(shù)人員交流后確定,對于未解釋滲透率的層一律賦值9.87×10-3μm2;對于未解釋有效厚度的層一律按1/3射孔厚度作為有效厚度處理,有效厚度的最小值取為0.2m。對于有補(bǔ)孔或封堵?lián)Q層的井,按新的打開層位計算目標(biāo)層系的地層系數(shù)比例,按地層系數(shù)比例劈產(chǎn)。在開采過程中,有些油井曾進(jìn)行過多次油層壓裂改造,且壓裂增產(chǎn)效果明顯。為了正確劈分壓裂井的產(chǎn)量,需要正確確定壓裂層地層系數(shù)的變化。為此,對壓裂效果進(jìn)行評價,估算地層系數(shù)變化,統(tǒng)計壓裂前后6個月的產(chǎn)量變化,取得產(chǎn)量提高倍數(shù),按壓裂段的地層系數(shù)比例,計算壓裂段地層系數(shù)提高倍數(shù)。

2.6.2.3油藏模型地震正演模擬

與傳統(tǒng)地震正演模擬不同,在油田開發(fā)過程中,油藏參數(shù)隨著開發(fā)時間變化,利用動態(tài)巖石物理模型可以將油藏動靜態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)換為實(shí)時變化的彈性參數(shù),為疊前和疊后地震正演奠定基礎(chǔ)。疊后正演模擬首先由油藏模型生成波阻抗模型,即利用薩Ⅱ油藏模型中的動靜態(tài)參數(shù),如巖性、孔隙度、壓力、含水飽和度等,根據(jù)地震巖石物理模型正演縱、橫波速度與密度,進(jìn)而得到波阻抗模型;其次由已經(jīng)建立的時深轉(zhuǎn)換關(guān)系完成深度-時間轉(zhuǎn)換,并計算反射系數(shù)序列;最后利用褶積模型完成合成記錄計算。注意,由于油藏模型的縱向范圍通常較小,如研究區(qū)薩Ⅱ油組縱向范圍僅有30ms左右,小于子波長度,無法開展正演模擬。因此,除了薩Ⅱ油層組外,還必須要加上上覆的薩Ⅰ油組和下伏的薩Ⅲ和葡萄花油組共同組成正演模擬層段。將褶積模型換成Zeoppritz方程或其簡化形式就可得到疊前合成記錄,也可以通過波動方程正演模擬實(shí)現(xiàn)疊前正演模擬。

2.6.2.4歷史擬合與地震擬合分析

生產(chǎn)歷史擬合就是反復(fù)地修改油藏模型參數(shù)(即擾動模型),讓油藏模型計算的結(jié)果與實(shí)際動態(tài)數(shù)據(jù)逼近的過程。由于地震數(shù)據(jù)與油藏動態(tài)屬性關(guān)系密切,也可以作為另一個約束生產(chǎn)歷史擬合的參數(shù)。這樣,通過擾動數(shù)模模型,改善生產(chǎn)歷史擬合的同時,也使得油藏模型對應(yīng)的合成地震記錄與實(shí)際地震記錄最佳匹配。因此,評價擬合效果的目標(biāo)函數(shù)F表達(dá)式為:

(1)

式中:ΔH為生產(chǎn)歷史擬合的誤差,包括產(chǎn)量擬合和壓力擬合等;ΔS為合成地震與實(shí)際地震屬性之間的差異,通過擾動模型,使F的值逐步減小直至小于預(yù)設(shè)門限值;W1和W2分別為生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)和地震屬性的權(quán)值,且W1+W2=1。由此可見,當(dāng)W2=0時,生產(chǎn)歷史擬合是一個不使用地震信息的傳統(tǒng)歷史擬合過程;W2=1時,生產(chǎn)歷史擬合是一個不考慮生產(chǎn)數(shù)據(jù)的地震歷史擬合過程;當(dāng)W2≠0時,生產(chǎn)歷史擬合是一個同時進(jìn)行地震擬合和歷史擬合的過程。通常W2取值與地震資料的保真度有關(guān),保真度越高,W2取值越大。

2.6.2.5油藏模型更新

三維三相黑油模型參數(shù)很多,主要包括厚度、孔隙度、初始壓力、PVT(比容控制)參數(shù)、相滲曲線、滲透率、表皮系數(shù)、邊水能量大小、綜合壓縮系數(shù)等。歷史擬合過程中模型更新遵循以下幾個原則:①不確定參數(shù)優(yōu)先,擬合前必須先研究所取得的各油層物性參數(shù)的可靠性,盡可能調(diào)整不確定性比較大的物性參數(shù),如不易測定或因資料短缺而借用的參數(shù);不調(diào)或少調(diào)整比較可靠的參數(shù)。②敏感參數(shù)優(yōu)先,在歷史擬合過程中,要掌握油層物性參數(shù)對目標(biāo)函數(shù)影響的大小,在條件允許的范圍內(nèi),盡可能調(diào)整較為敏感的參數(shù)。③先全局后局部,優(yōu)先調(diào)整對全局動態(tài)有普遍影響的參數(shù),如相對滲透率曲線、壓縮系數(shù)、邊水體積等;其次調(diào)整對局部動態(tài)有影響的參數(shù),比如某井附近的滲透率分布等。

從油藏工程角度看,相滲曲線是全局參數(shù),對動態(tài)資料最敏感,要優(yōu)先優(yōu)化,而且相滲曲線的特征與區(qū)域沉積有關(guān)。通常,來自實(shí)驗(yàn)室的原始相滲曲線僅有端點(diǎn)值相對可靠(殘余油對應(yīng)的水相相對滲透率值,或束縛水飽和度對應(yīng)的油相相對滲透率值),因此,全局參數(shù)優(yōu)化主要集中在相滲曲線上。由于研究區(qū)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)全面,油藏情況清楚,參數(shù)可靠性強(qiáng),因此不考慮改動對全局動態(tài)有普遍影響的基本參數(shù),如相對滲透率曲線、壓縮系數(shù)、邊水體積等參數(shù)。

局部參數(shù)是指網(wǎng)格屬性參數(shù),進(jìn)一步優(yōu)化局部參數(shù)的目的是讓模型更好地描述油藏的非均質(zhì)性。局部模型更新包括油藏地質(zhì)參數(shù)和與流動相關(guān)的參數(shù),由于井點(diǎn)位置的油藏參數(shù)有測井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn),因此在地震約束油藏數(shù)值模擬過程中,局部參數(shù)更新主要體現(xiàn)在井間油藏參數(shù)的修改上。研究區(qū)油藏模型正演模擬結(jié)果分析表明,巖性變化、斷層和油氣界面位置對地震響應(yīng)有較強(qiáng)的影響,在模型修改過程中要予以重點(diǎn)關(guān)注,實(shí)際上,這些參數(shù)在地震約束建模中已初步得到解決。由于滲透率場在模型中是最不確定因素,因此,在油藏數(shù)模中主要通過修改滲透率來調(diào)整流體場,其次是砂泥比,在某些情況下對孔隙度作小幅調(diào)整。圖15a至圖15d為L7-1617井地震約束前動態(tài)生產(chǎn)擬合曲線,圖15e至圖15h為該井地震約束后的動態(tài)生產(chǎn)擬合曲線?？梢钥闯?地震約束前動態(tài)生產(chǎn)擬合曲線中，除了產(chǎn)液量外(圖15d),產(chǎn)油量、產(chǎn)水量和含水率的擬合數(shù)據(jù)與實(shí)際動態(tài)數(shù)據(jù)差異大。利用地震同相軸連續(xù)性約束修改油藏滲透率模型后,L7-1617井產(chǎn)油量、產(chǎn)水量和含水率擬合結(jié)果都有不同程度改善。

2.6.3質(zhì)控與效果

當(dāng)權(quán)值W1和W2確定后,目標(biāo)函數(shù)F的值由兩個參數(shù)ΔS和ΔH決定,即地震擬合誤差、生產(chǎn)歷史擬合誤差決定了油藏數(shù)模的質(zhì)量,是質(zhì)控的兩個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

歷史擬合的對象主要包括油氣儲量、單井和全區(qū)產(chǎn)液量、含水率、產(chǎn)油量、產(chǎn)水量以及單井和全區(qū)的壓力等。儲量擬合主要調(diào)整砂體分布和孔隙度局部值,研究區(qū)儲量擬合的誤差為1.4%,達(dá)到了儲量擬合誤差要求。一般地,利用修改局部滲透率和有效厚度來擬合實(shí)測的產(chǎn)液量,其中地震資料用來指導(dǎo)這些參數(shù)修改方向和大小,如果采用定液求產(chǎn)方式,是否完成產(chǎn)液量將直接影響擬合結(jié)果的質(zhì)量,此時產(chǎn)液量誤差容忍范圍較小。含水率擬合是擬合過程中較為重要的一步,它的擬合好壞直接關(guān)系到油藏飽和度場分布準(zhǔn)確與否,進(jìn)而影響到剩余油分布的準(zhǔn)確度。擬合含水率主要通過優(yōu)化相滲曲線,擾動局部滲透率等來實(shí)現(xiàn)。產(chǎn)油量和產(chǎn)水量是油藏工程計算的重要參數(shù),關(guān)系到油藏物質(zhì)平衡計算,進(jìn)而影響到剩余油分布的準(zhǔn)確度。產(chǎn)油量、產(chǎn)水量主要通過調(diào)整注采井網(wǎng)的連通性來擬合,主要方法之一是擾動局部滲透率,這可以通過地震同相軸連續(xù)性約束來實(shí)現(xiàn)。通過全區(qū)參數(shù)優(yōu)化和局部參數(shù)調(diào)整,全區(qū)產(chǎn)油量、產(chǎn)水量、含水率和產(chǎn)液量實(shí)現(xiàn)了較好的生產(chǎn)擬合,如圖16a至圖16d。

圖15　地震約束前后L7-1617井歷史擬合曲線a—d 地震約束前的產(chǎn)油量、產(chǎn)水量、含水率及產(chǎn)液量; e—h 地震約束后產(chǎn)油量、產(chǎn)水量、含水率及產(chǎn)液量

圖16　地震約束后研究區(qū)整個油藏歷史擬合曲線 a 產(chǎn)油量; b 產(chǎn)水量; c 含水率; d產(chǎn)液量

3　應(yīng)用效果分析

將井震藏一體化技術(shù)體系應(yīng)用于大慶長垣喇嘛甸油田試驗(yàn)區(qū)。應(yīng)用效果主要體現(xiàn)在3個方面,一是通過井控精細(xì)構(gòu)造解釋和井震聯(lián)合儲層描述提高了構(gòu)造和儲層描述的精度;二是通過地震約束油藏建模和數(shù)模,提高了油藏數(shù)模的精度,從而提高了剩余油分布預(yù)測的可靠性;三是在提高構(gòu)造、儲層和剩余油分布預(yù)測精度的基礎(chǔ)上,指導(dǎo)補(bǔ)孔方案設(shè)計,提高了挖潛措施的效果。

在構(gòu)造解釋方面,通過斷層增強(qiáng)處理和井控斷層解釋實(shí)現(xiàn)了斷距2m以上低級序斷層的識別(圖8b);通過井控層位追蹤和井控構(gòu)造成圖實(shí)現(xiàn)2m 以上低幅度構(gòu)造識別(圖9b);井控精細(xì)構(gòu)造解釋技術(shù)的應(yīng)用大幅提高了構(gòu)造成圖的精度,工區(qū)內(nèi)17口沒有聲波曲線的盲井驗(yàn)證表明,構(gòu)造深度絕對和相對誤差明顯減小(表2),平均相對誤差小于0.08%,平均深度誤差0.6m,誤差大于1m的井只有3口,基本滿足了水平井開發(fā)的需求。在儲層預(yù)測方面,通過隨機(jī)地震反演大幅提高了薄砂體的預(yù)測精度,在100m井網(wǎng)條件下2m以下薄砂體預(yù)測符合率達(dá)86%(圖10c和表1)。

表2　井控精細(xì)構(gòu)造解釋誤差統(tǒng)計

在剩余油分布預(yù)測方面,通過地震約束油藏建模和數(shù)模提高了歷史擬合的精度,研究區(qū)地震約束前歷史擬合比較好的井有19口,不好的井有29口,符合率39%。地震約束后歷史擬合比較好的井有25口,不好的井有23口,符合率52%,提高了13%,這為剩余油分布預(yù)測精度的提高奠定了基礎(chǔ)。L8-PS1502井為研究區(qū)內(nèi)新完鉆的調(diào)整井,完鉆時間與數(shù)模結(jié)果完成時間相近,其測井解釋的剩余油飽和度基本能代表該點(diǎn)當(dāng)時地下實(shí)際油藏情況。該井薩Ⅱ油層組有效厚度9.8m,測井解釋的低、中水淹層厚度達(dá)到6.7m,占目的層有效厚度的68.4%,油藏數(shù)值模擬結(jié)果顯示該井目的層剩余油飽和度普遍大于60%,即未水淹和低中水淹層與油藏數(shù)模結(jié)果中剩余油飽和度大于60%的層非常吻合(圖17)。可見,由于地震約束油藏數(shù)模提高了歷史擬合精度,從而提高了剩余油分布預(yù)測的可靠性。

圖17　地震約束油藏數(shù)模結(jié)果與新鉆井水淹層測井解釋結(jié)果對比

老油田挖潛主要依據(jù)是沉積微相和油藏數(shù)模結(jié)果,前者為砂體分布再認(rèn)識提供依據(jù),后者為剩余油分布再認(rèn)識提供指導(dǎo)。當(dāng)前沉積微相的編制主要利用測井相手工內(nèi)插而成,井間缺乏約束,可靠性低,為此,提出了井震結(jié)合沉積相帶圖繪制方法,即在測井相解釋的基礎(chǔ)上,以地震約束建模獲得的各沉積單元厚度圖為約束確定沉積微相邊界,再以孔隙度分布圖為依據(jù)落實(shí)砂體寬度和連通性,最終確定沉積微相分布。各小層沉積微相和剩余油分布綜合研究表明,在平面上,研究區(qū)內(nèi)剩余油相對富集區(qū)主要存在4種形式,一是斷層邊部注采不完善區(qū);二是河道邊部相變部位剩余油滯留區(qū);三是河道砂末端及河間砂邊部注采不完善區(qū);四是孤立形砂體區(qū)。在縱向上,厚油層頂部是剩余油相對富集的地方。有了剩余油相對富集區(qū),結(jié)合動靜態(tài)資料進(jìn)行綜合分析,就可以有針對性地提出挖潛對策,編制調(diào)整方案和補(bǔ)孔方案,為老油田挖潛提供指導(dǎo)。我們利用該研究成果指導(dǎo)了研究區(qū)內(nèi)15口井補(bǔ)孔方案編制,措施實(shí)施后,平均單井產(chǎn)液量74.3t/d,產(chǎn)油量10.1t/d,含水率86.4%,與實(shí)施前相比,平均單井增液量44t/d,增油量8.9t/d,含水率下降9.7%,各井具體結(jié)果見表3。其中有12口井含水率下降大于3.0%,增油量大于5.0t/d,與數(shù)模結(jié)果吻合,符合率達(dá)80%。

表3　研究區(qū)各井補(bǔ)孔效果統(tǒng)計

4　結(jié)論與建議

研究成果表明,即使在密井網(wǎng)條件下,地震技術(shù)無論在構(gòu)造解釋、儲層描述,還是在剩余油分布預(yù)測中都可以發(fā)揮很好的作用。要充分發(fā)揮地震資料的作用,就需要按照井震藏一體化的思路,遵從從地震到油藏,再回到地震的交互式技術(shù)流程,利用井控地震處理與解釋,以及地震約束建模和數(shù)模實(shí)現(xiàn)多科學(xué)資料融合,提高動靜態(tài)油藏描述可靠性,實(shí)現(xiàn)高精度剩余油分布預(yù)測。當(dāng)然,在實(shí)施多學(xué)科資料融合的過程還有很多技術(shù)有待研究與進(jìn)一步完善,如基于地震巖石物理的井震時間一致性處理技術(shù)、密井網(wǎng)條件下井震標(biāo)定、屬性分析和地震反演技術(shù)、不粗化油藏數(shù)模的高效算法以及多學(xué)科一體化軟件平臺建設(shè)等。為此,有必要進(jìn)一步開展以下研究工作：一是集成成熟技術(shù),研發(fā)井震藏一體化軟件平臺,為地震技術(shù)向油藏工程領(lǐng)域延伸奠定基礎(chǔ);二是攻關(guān)瓶頸技術(shù),如密井網(wǎng)井震標(biāo)定、井地聯(lián)合儲層預(yù)測、地震約束沉積微相自動成圖等技術(shù),提高多學(xué)科一體化技術(shù)的時效性;三是探索前沿技術(shù),強(qiáng)化面向開發(fā)過程的地震巖石物理基礎(chǔ)研究,如儲層孔隙結(jié)構(gòu)和滲流特性地震響應(yīng)機(jī)理研究,為井震藏一體化技術(shù)研究提供數(shù)理基礎(chǔ)和依據(jù)。

致謝:在研究過程中得到了中國石油天然氣股份有限公司勘探開發(fā)研究院韓大匡院士的親切指導(dǎo),也得到了中國石油天然氣集團(tuán)公司科技部和勘探與生產(chǎn)分公司、東方地球物理公司油藏地球物理中心、中國石油勘探開發(fā)研究院油氣田開發(fā)研究所、大慶油田公司勘探開發(fā)研究院與采油六廠,以及西方地球物理公司、CGG公司、清華大學(xué)、海洋大學(xué)和長江大學(xué)諸多領(lǐng)導(dǎo)和研究人員的大力支持和幫助,在此一并表示衷心感謝！

[1]胡文瑞.論老油田實(shí)施二次開發(fā)工程的必要性與可行性[J].石油勘探與開發(fā),2008,35(1):1-5

HU W R.Necessity and feasibility of PetroChina mature field redevelopment [J].Petroleum Exploration and Development,2008,35(1):1-5

[2]韓大匡.準(zhǔn)確預(yù)測剩余油相對富集區(qū)提高油田注水采收率研究[J].石油學(xué)報,2007,28(2):73-78

HAN D K.Precisely predicting abundant remaining oil and improving the secondary recovery of mature oilfields [J].Acta Petrolei Sinica,2007,28(2):73-78

[3]韓大匡.關(guān)于高含水油田二次開發(fā)理念、對策和技術(shù)路線的探討[J].石油勘探與開發(fā),2010,37(5):583-591

HAN D K.Discussions on concepts,counter measures and technical routes for the redevelopment of high water-cut oilfields [J].Petroleum Exploration and Development,2010,37(5):583-591

[4]凌 云,郭向宇,高 軍,等.油藏地球物理面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)與發(fā)展方向[J].石油物探,2010,49(4):319-335

LING Y,GUO X Y,GAO J,et al.The technical challenges on the development trend of reservoir geophysics [J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2010,49(4):319-335

[5]HUANG X R,MEISTER L,WORKMAN R.Production history matching with time lapse seismic data [J].SEG Technical Program Expanded Abstracts,1997:862-865

[6]HUANG X R,WILL R.Constraining time-lapse seismic analysis with production data [J].SEG Technical Program Expanded Abstracts,2000:1472-1476

[7]HUANG X R.Integrating time-lapse seismic with production data:a tool for reservoir engineering [J].The Leading Edge,2001,20(10):1148-1153

[8]甘利燈,戴曉峰,張昕,等.高含水后期地震油藏描述技術(shù)[J].石油勘探與開發(fā),2012,39(3):365-377

GAN L D,DAI X F,ZHANG X,et al.Key technologies for the seismic reservoir characterization of high water-cut oilfields [J].Petroleum Exploration and Development,2012,39(3):365-377

[9]鄧維森,林承焰.葡萄花和敖包塔油田葡I組油層低級序斷層的地震識別[J].石油物探,2010,49(1):79-84

DENG W S,LIN C Y.Seismic identification of low-grade faults in Pu-I oil layer group in Putaohua and Aobaota oilfields [J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2010,49(1):79-84

[10]張昕,甘利燈,劉文嶺,等.密井網(wǎng)條件下井震聯(lián)合低級序斷層識別方法[J].石油地球物理勘探,2012,43(3):462-468

ZHANG X,GAN L D,LIU W L,et al.Joint well-seismic interpretation of low-grade faults in dense well pattern block [J].Oil Geophysical Prospecting,2012,43(3):462-468

[11]陸文凱,張善文,肖煥欽.用于斷層檢測的圖像去模糊技術(shù)[J].石油地球物理勘探,2004,39(6):686-689,696

LU W K,ZHANG S W,XIAO H Q.Smear-eliminated technique of image used for fault detection [J].Oil Geophysical Prospecting,2004,39(6):686-689,696

[12]高靜懷,陳文超,李幼銘,等.廣義S 變換與薄互層地震響應(yīng)分析[J].地球物理學(xué)報,2003,46(4):526-532

GAO J H,CHEN W C,LI Y M,et al.Generalized S transform and seismic response analysis of thin interbeds [J].Chinese Journal of Geophysics,2003,46(4):526-532

[13]馬麗娟,金之鈞.復(fù)雜斷塊構(gòu)造的精細(xì)解釋[J].石油地球物理勘探,2005,40(6):688-692

MA L J,JIN Z J.Fine interpretation of complex fault-block structure [J].Oil Geophysical Prospecting,2005,40(6):688-692

[14]陸文凱,丁文龍,張善文,等.基于信號子空間分解的三維地震資料高分辨率處理方法[J].地球物理學(xué)報,2005,48(4):896-901

LU W K,DING W L,ZHANG S W,et al.A high-resolution processing technique for 3-D seismic data based on signal sub-space decomposition [J].Chinese Journal of Geophysics,2005,48(4):896-901

[15]劉文嶺,朱慶榮,戴曉峰.具有外部漂移的克里金方法在繪制構(gòu)造圖中的應(yīng)用[J].石油物探,2004,43(4):404-406

LIU W L,ZHU Q R,DAI X F.Application of Kriging-with-an-external-drift in structure mapping [J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2004,43(4):404-406

[16]DEBEYE H W J,VAN RIEL P.Lp-norm deconvolution [J].Geophysical Prospecting,1990,38(4):381-403

[17]RUSSELL B,HAMPSON D.Comparison of poststack seismic inversion methods[J].SEG Technical Program Expanded Abstracts,1991:876-878

[18]TARANTOLA A.Inverse problem theory:methods for data fitting and model parameter estimation[M].New York:Elsevier Science Publish Company,1987:167-186

[19]FRANCIS A.Understanding stochastic inversion:part 1 [J].First Break,2006,24(11):69-78

[20]FRANCIS A.Understanding stochastic inversion:part 2 [J].First Break,2006,24(12):79-85

[21]TJOLSEN C B,JOHNSEN G,HalvorsEn G,et al.Seismic data can improve the stochastic facies modeling [J].SPE Formation Evaluation,1996,11(3):141-146

[22]BEHRENS R A,MACLEOD M K,TRANN T T,etal.Incorporating seismic attribute maps in 3D reservoir models [J].SPE Reservoir Evaluation & Engineering,1998,1(2):122-126

[23]陳建陽,于興河,李勝利,等.多地震屬性同位協(xié)同儲集層地質(zhì)建模方法[J].新疆石油地質(zhì),2008,29(1):106-108

CHEN J Y,YU X H,LI S L,et al.Reservoir geological modeling with multi-seismic attributes collaboration [J].Xinjiang Petroleum Geology,2008,29(1):106-108

[24]夏吉莊,楊宏偉,呂德靈,等.永3復(fù)雜斷塊油藏多尺度地球物理資料流體預(yù)測研究[J].石油物探,2010,49(4):336-343

XIA J Z,YANG H W,LV D L,et al.Study of fluid prediction based on multi-scale geophysical data of Yong3 complicated faulted reservoir [J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2010,49(4):336-343

[25]李陽.油藏綜合地球物理技術(shù)在墾71井區(qū)的應(yīng)用[J].石油物探,2008,47(2):107-115

LI Y.Application of integrated geophysics technique in reservoirs [J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2008,47(2):107-115

[26]NUR A.Four-dimensional seismology and (true) direct detection of hydrocarbon:the petrophysical basis [J].The Leading Edge,1989,8(9):30-36

(編輯：朱文杰)

Research and application on well-seismic-reservoir integration technology for mature oilfield development

GAN Lideng,DAI Xiaofeng,ZHANG Xin,LI Linggao,DU Wenhui,GAO Yinbo,LU Minghui

(ResearchInstituteofPetroleumExplorationandDevelopment,PetroChina,Beijing100083,China)

In a pilot site of Lamadian Oilfield,Daqing placanticline,we analyze seismic techniques requirements and challenges in reservoir characterization and propose an idea of well (logging)-seismic-reservoir (simulation) integration based on a shared reservoir model.Our researches focus on the integrated solutions including seismic-oriented dynamic petrophysical analysis,well-controlled high-resolution seismic data processing with amplitude preservation,well-controlled fine structural interpretation,joint well-seismic reservoir characterization,seismic-constrained reservoir modeling and seismic-constrained reservoir simulation;meanwhile,the workflow for predicting remaining oil in a mature oilfield field is built.The methodologies have been successfully applied in the pilot site.Low-grade faults with the fault throw larget than 2m have been identified and the average relative error of structural interpretation is less than 0.08%; 86% of thin reservoirs less than 2 m have been delineated; 80% of remaining oil has been predicted.These research achievements have been used in reperforation planning and operation for 15 wells and support the mature oilfield development; daily per-well fluid production and crude output have been increased by 44.0t/d and 8.9t/d respectively and water cut decreased by 9.7%.The study indicates that multi-discipline integration techniques can promote the production in mature oilfield.By strictly obeying workflow of multi-discipline integration from seismic to reservoir and back to seismic again.Well controls should be enhanced in seismic data processing and interpretation with emphasis on well-seismic coincidence and seismic constraints is enhanced in reservoir engineering to play the advantage of high-density seismic data acquisition.Further studies in multi-discipline integration in mature oilfield development might involve seismic petrophysics,seismic responses mechanism and prediction of pore structures and permeability,seismic-constrained automatic mapping of sedimentary microfacies,and integrated software platform.

mature oilfield,well-seismic-reservoir integration,seismic-oriented dynamic petrophysical analysis,well-controlled seismic data processing and interpretation,non-upscaling,seismic-constrained reservoir modeling and simulation

2016-03-21;改回日期：2016-08-10。

甘利燈(1964—),男,博士,教授級高級工程師,主要從事應(yīng)用地震巖石物理、地震反演、時移地震、裂縫-孔隙型儲層地震預(yù)測和油藏地球物理技術(shù)研究與應(yīng)用研究。

國家科技重大專項(xiàng)“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”(2008ZX05010-002)資助。

P631

A

1000-1441(2016)05-0617-23

10.3969/j.issn.1000-1441.2016.05.001

This research is financially supported by the National Science and Technology Major Project of China (Grant No.2008ZX05010-002).