馬佳國，于 茜，周 卿，郄 瑩

(中海石油(中國)有限公司天津分公司,天津 300459)

渤海C油田屬邊水低油柱油藏，儲層為曲流河沉積砂體，經(jīng)過10多年的開發(fā)生產(chǎn)，邊水已上升為次生底水，在部署綜合調(diào)整井過程中，避水高度是重要考慮因素。曲流河沉積形成的片狀砂體內(nèi)部發(fā)育一條或多條廢棄河道，增加儲層非均值性的同時也影響水平井著陸精度、有效水平段長度及避水高度。因此，精細刻畫小尺度廢棄河道有利于鉆前井軌跡優(yōu)化及指導水平井實施。國內(nèi)學者對廢棄河道的研究多基于測井曲線識別，以及對剩余油分布的影響，缺少對廢棄河道平面形態(tài)的認識，難以指導井位設(shè)計。本文基于高分辨率采集處理地震資料，采用邊緣檢測屬性技術(shù)及河砂一體化方法將廢棄河道在平面上刻畫出來，并在三維空間展示，以便直觀研究剩余油分布，為指導調(diào)整井部署及水平井實施提供可靠依據(jù)。

1 地震資料高分辨率采集處理

該區(qū)地震資料使用了高分辨率采集和處理技術(shù)方法，采用雙源六纜采集方式，三維面元密度為18.75×12.5 m，有效頻帶寬為5～110 Hz,主頻約55 Hz。

在處理方面盡可能減少噪聲參加迭加，以精確的迭加速度達到同相迭加，提高信噪比和保持分辨率[1]。偏移前后三次應(yīng)用了反Q濾波，補償隨深度增加而衰減的高頻成分，盡可能在有效頻率范圍內(nèi)爭取最大頻寬。經(jīng)過偏移速度場建立、平滑和鉆井速度標定獲得較高精度偏移速度后，應(yīng)用phase-shift三維偏移，獲得了理想的歸位效果。通過高分辨率的數(shù)據(jù)采集和處理過程中重要環(huán)節(jié)的嚴格把控，獲得高密度寬頻帶的地震數(shù)據(jù)體，為精細刻畫小尺度河道提供資料基礎(chǔ)。

海上地震資料隨機噪音的存在對小尺度斷層、巖性邊界的刻畫非常不利，因此在刻畫小尺度河道之前，對地震資料進行濾波降噪非常必要。傳統(tǒng)的中值濾波是在水平方向上求取相鄰道集振幅的相關(guān)性，是典型的網(wǎng)格導向濾波方法。該方法能分離出隨機噪聲，但對有構(gòu)造變化的微小斷層及巖性邊界的刻畫極為不利[2]。本次采用OpendTect 軟件的傾角導向濾波方法提高信噪比，增強斷層或巖性邊界響應(yīng)特征。該方法是通過3D傅立葉變換技術(shù)計算每個采樣點在三維空間中的傾角和方位角獲得傾角體，并在傾角體的約束下對地震數(shù)據(jù)進行濾波，將有效信號和隨機噪音進行區(qū)分，進而改善同相軸的橫向連續(xù)性，增強斷層或巖性邊界[3](見圖1)。從圖中可以看到地震軸橫向連續(xù)性有了明顯改善，斷層兩側(cè)非常干脆，高分辨率地震資料為小尺度河道刻畫夯實了基礎(chǔ)。

圖1 傾角濾波前后剖面對比

2 小尺度河道刻畫

2.1 算法優(yōu)選

邊緣檢測屬性是檢測地下斷層及地層不連續(xù)變化現(xiàn)象的卓有成效的一種技術(shù)。三維地震數(shù)據(jù)體反映了地下一個規(guī)則網(wǎng)格的反射情況，當遇到地下存在斷層或某個局部區(qū)域地層不連續(xù)變化時，一些地震道的反射特征就會與其附近地震道的反射特征出現(xiàn)差異，導致地震道局部的不連續(xù)性。這種不連續(xù)性表現(xiàn)為邊緣檢測屬性值的差異，在邊緣檢測屬性切片上出現(xiàn)異常區(qū)，便可檢測出斷層或不連續(xù)變化的信息，進而識別斷層、河道、側(cè)積夾層、特殊巖體等異常地質(zhì)構(gòu)造[4-6]。常用的算法有螞蟻追蹤、邊緣增強算法、相干體等，不同算法效果不盡相同，本次研究對不同算法進行對比研究，認為帶傾角校正的振幅對比屬性有利于刻畫小尺度巖性細節(jié)，相比基于Manhattan距離的相干算法和方差體求取不連續(xù)性算法，該屬性從數(shù)據(jù)體的三個維度利用卷積算法放大數(shù)據(jù)內(nèi)部的不連續(xù)性[7]，對于刻畫交切關(guān)系復雜的小尺度河道及巖性邊界具有更大的優(yōu)勢(見圖2)。其計算公式如下：

式中：Gx、Gy、Gz分別代表空間x、y、z方向邊緣檢測的圖像，I代表原始圖像,A代表輸入數(shù)據(jù)體，weighting代表自適應(yīng)權(quán)重系數(shù)。

小尺度河道一般分為兩種：即末期河道和廢棄河道，都是在水動力非常弱的條件下沉積形成。若是河道截彎取直而形成，則其填充物多為泥巖，伽馬值與泥巖基線接近；若是河道發(fā)育晚期，萎縮而形成的末期水道，則河道填充物多為細砂巖和粉砂巖，伽馬值界于純砂巖與純泥巖基線之間。小尺度河道垂直厚度一般為1～3 m，其下伏地層一般為早期曲流河沉積的點壩、邊灘或泛濫平原，等等，因此在地震剖面上很難有較好的響應(yīng)。本文利用上述優(yōu)選算法對傾角導向濾波處理后的數(shù)據(jù)體求振幅對比屬性，將小尺度河道在平面上清晰刻畫[8]，如圖3a中展示的小尺度末期河道S寬度約30 m，厚度約2.5 m，下伏為高彎度曲流河側(cè)積砂體，河道響應(yīng)與下覆砂體響應(yīng)疊置在一起，很難分開，圖中地震剖面為切片中的任意線剖面，剖面上標注的圓圈為對應(yīng)切片中過河道的特征。圖3b中展示了水平井鉆遇小尺度末期河道，井旁為伽馬曲線，紅色代表伽馬值大，為泥巖特征。從切片上直接測量出河道寬度約25 m，伽馬曲線反映河道深度為1.8 m，與Leed等研究的經(jīng)典曲流河寬度與厚度關(guān)系結(jié)論吻合[9-10]，河道充填為泥質(zhì)粉砂巖。

圖2 河道精細刻畫效果對比

圖3 小尺度河道平面特征

3 小尺度河道對調(diào)整井設(shè)計的影響

3.1 挖潛剩余油

前面介紹的小尺度河道可分為兩種，即廢棄河道和末期河道。廢棄河道里發(fā)育泥巖，是很好的遮擋層，大部分剩余油富集在廢棄河道夾持的點壩中，另外廢棄河道是天然的底水遮擋層，能降低含水上升率，有利于提高采收率。因此，找到廢棄河道遮擋住的局部構(gòu)造高部位，就相當于找到剩余油富集區(qū)。末期河道里發(fā)育粉砂質(zhì)泥巖或者泥質(zhì)粉砂巖，泥質(zhì)粉砂巖段可以是非常好的滲流通道，粉砂質(zhì)泥巖具有一定的遮擋作用，末期河道的作用視河道充填物而定。通過河砂一體化屬性快速準確地刻畫小尺度河道，并在三維空間中展示(見圖4)，為快速尋找剩余油富集區(qū)并決策部署水平井提供可靠依據(jù)。圖中小尺度末期河道和廢棄河道清晰可見，砂體微幅度構(gòu)造直觀可視。分析20余口該砂體生產(chǎn)井的含水率情況與廢棄河道位置關(guān)系認為，有廢棄河道遮擋的井含水上升慢，且處在構(gòu)造高部位的井累產(chǎn)均高，結(jié)論與認識吻合很好[11-13]。根據(jù)該屬性圖，尋找到3個有利于剩余油富集的局部小高點并部署3口綜合調(diào)整井，這三口井投產(chǎn)初期含水均低于80%,三年累產(chǎn)均達到7×104m3，取得較好應(yīng)用效果。

圖4 河砂一體屬性三維空間展布

3.2 水平井軌跡設(shè)計

對于低油柱油藏，避水高度非常關(guān)鍵，該油田圈閉幅度在20～40 m，充滿度在40%～60%左右，油田大多數(shù)井設(shè)計均略高于經(jīng)濟門限，若著陸深于設(shè)計點，則后期含水率上升快，導致生產(chǎn)達不到設(shè)計產(chǎn)能。通過對該油田綜合調(diào)整井的研究，以累計產(chǎn)油量5×104m3為經(jīng)濟下限，對不同類型油藏下限進行研究(見表1)。

表1 不同地層原油黏度下水平井部井下限統(tǒng)計

河流相沉積表現(xiàn)為正韻律特征，即儲層頂部物性較差，一般為粉砂質(zhì)泥或泥質(zhì)粉砂巖，而水平井實施時要求著陸到物性較好的儲層上，曲線上表現(xiàn)為伽馬較低并且穩(wěn)定，電阻率表現(xiàn)為油層。總結(jié)油田水平井實施的經(jīng)驗，結(jié)合旋轉(zhuǎn)導向增斜能力(見表2)，制定了87°穩(wěn)斜找油原則，即鉆進到儲層頂后繼續(xù)以87°穩(wěn)斜鉆進，進層半柱后從3°增斜率至90°，此時進入儲層1.5 m，使避水高度與優(yōu)質(zhì)儲層這對矛盾在深度上找到理想結(jié)合點[14]。

小尺度河道在地震剖面上與下伏砂巖很難區(qū)分，給設(shè)計著陸點帶來困難，為提高水平井設(shè)計精度，實際生產(chǎn)中可結(jié)合野外露頭(見圖5)分析小尺度河道對水平井著陸及避水高度的影響，進而指導鉆井設(shè)計。圖示為河道下切點壩砂體，最終以泥質(zhì)充填，即為廢棄河道。在地震反射軸上認為點壩高度為h0，若設(shè)計著陸點剛好位于廢棄河道處，圖中入層位置1，由于廢棄河道的粉砂質(zhì)泥沉積，隨鉆伽馬和電阻率曲線表現(xiàn)為物性差，含油性差，繼續(xù)87°穩(wěn)斜找油，直到鉆遇點壩砂體，伽馬及電阻率表現(xiàn)為物性好，含油性好，進層半柱后再以3°增斜率增至90°著陸，此時深度為h2；若設(shè)計著陸點時能避開小廢棄河道，剛好位于點壩處，圖中入層位置2，伽馬及電阻率表現(xiàn)為物性好，含油性好，進層半柱后再以以3°增斜率增至90°著陸，此時深度為h1；著陸點的深度比在廢棄河道處高h2-h1。

表2 旋轉(zhuǎn)導向工具增斜能力

注：一柱以28.5 m計算

圖5 廢棄河道剖面及水平井著陸示意

根據(jù)實鉆統(tǒng)計，該油田小尺度河道寬度為30～100 m，以87°穩(wěn)斜穿過廢棄河道需要鉆進2～4柱，垂深比設(shè)計深3～6 m。避水高度減少3～6 m，對低油柱油藏是非常嚴重的問題。因此，在高精度地震資料條件下，開展精細小尺度河道研究，準確識別河道的平面展布，在設(shè)計水平井時，著陸點避開小尺度河道，提高隨鉆精度，保證避水高度非常必要。根據(jù)以上研究成果指導后續(xù)水平調(diào)整井優(yōu)化，著陸點均成功避開小尺度河道，避水高度滿足布井下限，油層鉆遇率達100%，剩余油挖潛效果非常好(見表3)。

表3 水平井設(shè)計與實鉆對比

4 結(jié)論

(1)利用高分辨率地震資料及傾角導向濾波技術(shù)，有效提高地震資料信噪比。利用優(yōu)選的邊緣檢測算法，實現(xiàn)對小尺度河道平面展布特征精細刻畫，結(jié)合實鉆曲線，證實小尺度河道的寬度、厚度及巖性特征均可靠。通過河砂一體化屬性在三維空間中展示河砂與構(gòu)造的關(guān)系，為直觀尋找剩余油提供有力依據(jù)。

(2)利用野外露頭分析水平井著陸過程，并分析避開小尺度河道著陸對低油柱油藏的重要性。本文研究方法精確刻畫小尺度河道展布，能有效指導調(diào)整井設(shè)計過程中避開小尺度河道，為低油柱油田爭取最大的油柱高度，在油田實際生產(chǎn)中，取得很好的應(yīng)用效果。