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(zhuǎn)換是連接地球物理構(gòu)造解釋和地質(zhì)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(zhuǎn)換的準(zhǔn)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(fā)方案的制定、油田開發(fā)中綜合調(diào)整方案研究均具有重大意義。從建立速度模型的數(shù)據(jù)來源來看，目前常用的時深轉(zhuǎn)換方法歸納起來主要有兩種：一是以地震疊加速度為基礎(chǔ)建立速度模型，采用測井速度進(jìn)行校正。該方法的優(yōu)點是很好地利用了地震的高密度速度數(shù)據(jù)，橫向穩(wěn)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(yīng)用廣泛[1-4]；其缺點是垂向上估算的速度分辨率偏低，在構(gòu)造復(fù)雜區(qū)或油田開發(fā)階段不能滿足儲層精細(xì)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(chǔ)，基于精細(xì)井震標(biāo)定，建立多井控制下的空變速度場，必要時引入地層產(chǎn)狀約束，進(jìn)行時深轉(zhuǎn)換。在油田開發(fā)階段，開發(fā)井密度相對較大，對構(gòu)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(fā)而言，時深轉(zhuǎn)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(biāo)定后的時深關(guān)系，建立區(qū)域速度場進(jìn)行變速成圖，成為在生產(chǎn)油田構(gòu)造精細(xì)研究的主要方法[8-9]。

截至目前，渤海油田已經(jīng)在渤中凹陷周邊發(fā)現(xiàn)了一大批優(yōu)質(zhì)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(chǎn)量占渤海油田總產(chǎn)量的一半以上，是渤海油田穩(wěn)產(chǎn)上產(chǎn)的主力。新近系油田地質(zhì)油藏特征主要表現(xiàn)為構(gòu)造復(fù)雜，儲層非均質(zhì)性強，多油水系統(tǒng)并存。以Q油田為例，經(jīng)過十多年的注水開發(fā)，底水突破嚴(yán)重，水淹程度高，調(diào)整井部署時油柱高度相對較低，油田開發(fā)難度大。

圖1 油田開發(fā)中后期構(gòu)造精細(xì)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(jìn)入開發(fā)中后期，綜合含水率超過85%，油層底部水淹嚴(yán)重，剩余油相對分散，主要在局部構(gòu)造高部位及斷層附近富集。地質(zhì)油藏方案的部署對構(gòu)造的準(zhǔn)確程度提出了更高的需求，時深轉(zhuǎn)換的精度和構(gòu)造成圖準(zhǔn)確性成為了制約水平井成功著陸的關(guān)鍵。筆者根據(jù)不同層段儲層地震響應(yīng)特征差異，針對性地提出基于加密解釋與自動追蹤相結(jié)合的井-震-藏聯(lián)合微幅構(gòu)造解釋技術(shù)，探索改進(jìn)了精細(xì)的層控速度建模和應(yīng)用外部漂移克里金算法的構(gòu)造成圖技術(shù)。

1 研究思路

Q油田是一個典型的新近系復(fù)雜河流相油田，隨著油田開發(fā)的程度加深，油田開發(fā)技術(shù)和關(guān)鍵指標(biāo)相對于開發(fā)初期有了很大的變化，主要表現(xiàn)在以下三個方面：①井網(wǎng)密度變化，油田開發(fā)井井距從開發(fā)初期大于350 m加密到現(xiàn)階段約200 m；②油柱高度變化，開發(fā)井平均油柱高度從開發(fā)初期大于12 m降到現(xiàn)階段4 m～8 m；③開采方式變化，開發(fā)井從開發(fā)初定向井為主轉(zhuǎn)變到現(xiàn)階段以水平井為主。隨著井網(wǎng)密度加大，開發(fā)層系越來越復(fù)雜，油田現(xiàn)已在分層系開發(fā)理念指導(dǎo)下開展綜合調(diào)整研究，這種多層系開發(fā)工作需要儲層深度預(yù)測更加精確?；谟吞镩_發(fā)現(xiàn)狀及面臨問題，我們提出了一套以疊后目標(biāo)處理及精細(xì)成圖為核心的工作流程，有效地提高了儲層預(yù)測精度及構(gòu)造解釋精度，為油田的開發(fā)生產(chǎn)提供了良好的技術(shù)保證，技術(shù)路線如圖1所示。

在疊后目標(biāo)處理改善地震資料連續(xù)性和信噪比的基礎(chǔ)上，應(yīng)用該研究流程，嚴(yán)格實行關(guān)鍵節(jié)點質(zhì)控，在油田生產(chǎn)中進(jìn)行了廣泛應(yīng)用，并取得了良好的效果。

2 井-震-藏聯(lián)合微幅構(gòu)造解釋

現(xiàn)階段，隨著多年的開發(fā),油田內(nèi)開發(fā)井油柱高度明顯下降，對油田區(qū)內(nèi)的低幅構(gòu)造研究也越來越深入，這對開發(fā)地震工作的精度要求越來越高，因此提高低幅度構(gòu)造的解釋精度成了Q油田油氣開發(fā)面臨的首要問題。精細(xì)地震層位解釋是高精度構(gòu)造解釋的主要目標(biāo)。首先以疊后目標(biāo)處理成果數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，針對上一輪解釋過程中的地震成像不清晰、地震軸連續(xù)性有疑問的剖面進(jìn)行重點研究，在油田區(qū)目前落實的構(gòu)造背景下，根據(jù)不同油組儲層發(fā)育特征及剩余油分布規(guī)律研究，進(jìn)行了有針對性的微幅構(gòu)造精細(xì)解釋，精細(xì)落實局部微幅構(gòu)造。

1)明下段Ⅰ、Ⅱ油組及館陶組。發(fā)育多期復(fù)合砂體，油藏類型以巖性-構(gòu)造底水油藏為主，地震剖面上表現(xiàn)為多期疊置的特征，難以準(zhǔn)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(zhì)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(wǎng)不完善區(qū)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(guī)解釋網(wǎng)格；(b)局部構(gòu)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(nèi)，地震剖面上表現(xiàn)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(xù)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(zhì)油藏特征，采用低幅構(gòu)造自動追蹤技術(shù)解釋為主，該技術(shù)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(zhǔn)確的低幅度構(gòu)造引起地震反射同向軸的輕微起伏，減少人為干預(yù)，充分保證了Ⅲ、Ⅳ油組同向軸追蹤的客觀性，提高微幅構(gòu)造落實精度(圖3)。

3 高精度時深轉(zhuǎn)換與構(gòu)造成圖

3.1 時深轉(zhuǎn)換方法

地震速度是開發(fā)地震工作的一個重要參數(shù)，在整個開發(fā)地震工作流程中起著重要的作用。速度是地震構(gòu)造解釋中進(jìn)行時間和深度轉(zhuǎn)換的橋梁，直接影響著構(gòu)造成圖的深度分辨率，是準(zhǔn)確落實構(gòu)造形態(tài)的基礎(chǔ)，因此建立一個準(zhǔn)確、可靠的速度模型是高精度深度預(yù)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(shè)計井，T1、T2為主力油組頂面，H1、H2代表1油組內(nèi)部兩個含油砂體。油田開發(fā)階段普遍采用的方法是：首先利用W1、W2井井震標(biāo)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(yīng)用實鉆地質(zhì)分層加以校正。這種方法可能對于開發(fā)初期較為可行，但Q油田是一個典型新近系復(fù)雜河流相油田，河道頻繁的側(cè)向遷移、擺動、改道和廢棄導(dǎo)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(yù)測思路進(jìn)行了進(jìn)一步拓展。在評估區(qū)域內(nèi)已鉆井測量誤差影響程度的基礎(chǔ)上，優(yōu)選可信度高的井，借助上述速度場模型，把進(jìn)行速度橫向變化約束的地震層位從油組進(jìn)一步細(xì)化到主力含油砂體，在前述精細(xì)構(gòu)造解釋的基礎(chǔ)上，把速度場模型更加細(xì)化，如圖4所示，進(jìn)一步添加H1、H2作為約束層面，保證速度場模型能準(zhǔn)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(xì)層控速度模型與常規(guī)方法預(yù)測誤差對比Fig.5 Prediction error of fine layer-controlled velocity modeling and conventional method

從不同時深轉(zhuǎn)換方法的預(yù)測誤差對比來看，應(yīng)用精細(xì)的層控速度模型，相對于常規(guī)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(gòu)造形態(tài)的準(zhǔn)確性(圖5)。

3.2 精細(xì)構(gòu)造成圖

在時深轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上，對井點深度誤差進(jìn)行變差函數(shù)分析，應(yīng)用外部漂移克里金算法進(jìn)行構(gòu)造成圖[11-12]。首先設(shè)置目的層位的時間網(wǎng)格為區(qū)域化變量為Z(x)，滿足二階平穩(wěn)和本征假設(shè)，其數(shù)學(xué)期望為m,協(xié)方差函數(shù)c(h)及變異函數(shù)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(shù)因子分別做克里金估計，就可得到對原空間數(shù)據(jù)的各個組分的估計值，相應(yīng)的因子克里金方程組為：

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

井名實鉆深度/m常規(guī)網(wǎng)格算法外推克里金插值算法預(yù)測深度/m誤差預(yù)測深度/m誤差I(lǐng)1H-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(yīng)用該方法，在最小二乘法初始網(wǎng)格化基礎(chǔ)上，對井點深度誤差進(jìn)行變差函數(shù)分析，制作殘差深度圖，與地震解釋層位經(jīng)平滑得到的地震深度趨勢面進(jìn)行相加，從而得到應(yīng)用外推克里金算法進(jìn)行深度預(yù)測的深度圖(圖6)。

在油田調(diào)整井實施過程中，應(yīng)用外部漂移克里金算法進(jìn)行構(gòu)造成圖與常規(guī)成圖網(wǎng)格算法相比，構(gòu)造成圖精度得到較大提升，從鉆后對比分析來看，85%的調(diào)整井深度預(yù)測誤差控制在2 m以內(nèi)(表1)，較好地滿足了地質(zhì)油藏需求。

4 結(jié)論

基于Q油田主力含油層系地質(zhì)、地震響應(yīng)特征的深入分析，建立針對性精細(xì)解釋流程，探索改進(jìn)了精細(xì)的層控速度建模和應(yīng)用外部漂移克里金算法的構(gòu)造成圖技術(shù)。上述兩項技術(shù)的有力結(jié)合，準(zhǔn)確落實了油田區(qū)微幅構(gòu)造，鉆前有效規(guī)避了風(fēng)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(diào)整井5口，為油田的高效開發(fā)提供了有力地支持。精細(xì)的研究流程和方法優(yōu)選為油田開發(fā)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(yīng)用。