蔣成剛

國家發(fā)展和改革委員會《石油發(fā)展“十三五”規(guī)劃》明確提出，2020年國內石油產量2億t以上。實現這一目標，一方面需要加強基礎調查和資源評價，加大新區(qū)、新層系風險勘探，另一方面還應深化老區(qū)挖潛和重點地區(qū)勘探投入，保障石油的穩(wěn)產、增產。以大慶油田為例，大慶油田開發(fā)已近60年歷史，油田老區(qū)已進入特高含水期。目前，油田剩余油挖潛難、產量接替不足、產量逐年遞減快[1?3]。為了穩(wěn)定油田產量，一方面需要加大力度挖潛老區(qū)剩余油，另一方面有必要動用外圍油田薄差油層儲量，但由于三角洲外前緣砂體受儲層薄、物性差、非均質強等影響，導致鉆井風險高，很大程度上制約了油藏開發(fā)的進程[2，4]。以敖包塔油田為例，敖包塔油田葡萄花油層是大慶外圍油田典型的三角洲外前緣沉積，截止2019年10月底探明地質儲量3 961.82萬t，已動用地質儲量3 248.41萬t，展示了該區(qū)良好的潛力。多年實踐證明，研究區(qū)為三角洲外前緣相沉積的巖性油藏，油氣運聚成藏主要受巖性控制，以薄差砂體為主，儲層預測難度較大[5]。尤其是近年來，專門針對外甩區(qū)部署了一些水平井，但效果并不如預期，收效甚微，究其原因主要是對儲層認識不清，缺乏從多個角度對砂體分布的明晰認識。為此，有必要構建新的地質體系。本文以敖包塔油田茂402?3區(qū)塊為例，應用井震結合關鍵技術對該區(qū)葡萄花油層儲層進行再認識研究，落實儲層發(fā)育特征，并優(yōu)選布井潛力區(qū)，以期為下一步外圍油田的高效開發(fā)奠定基礎。

1 地質背景

茂402?3區(qū)塊位于敖包塔油田東南部，區(qū)塊內構造相對平緩，發(fā)育近南北向的大斷裂和伴生一些小斷裂帶。葡萄花油層平均厚度20～30 m，縱向上細分為11個小層，其中PI1為主力產油層位，油層內部地震反射長度20 ms左右，相鄰的地質小層間在地震資料上沒有明顯反射標志。據完鉆井資料統(tǒng)計，平均單井鉆遇層數1.9個，砂巖厚度2.3 m，有效厚度1.3 m；其中PI1平均單井鉆遇砂巖厚度1.6 m，有效厚度1.1 m，占全井有效厚度84.6%，為典型的三角洲外前緣沉積。因此，地震反演是提高薄差砂體識別精度的有效方法。為了最大限度提高經濟效益，布署水平井是該區(qū)優(yōu)先考慮的布井方式。

2 重構反演

2.1 測井曲線預處理

由于各批次鉆井、錄井等儀器設備不同，在測井巖性響應方面造成一定程度的差異，如果不提前處理，儲層反演結果的精度將受很大影響，無法實現儲層精細預測的目的。因此，曲線標準化處理是非常必要的[5]。在做測井曲線預處理工作前，有一個環(huán)節(jié)不容忽視，即標準層段的選取。葡萄花沉積時期，研究區(qū)為快速水進期，葡萄花上覆地層沉積了一套穩(wěn)定的厚層泥巖沉積體，這套厚層泥巖為后期油氣成藏提供了良好的蓋層。因此，本次標準層選擇葡萄花油層上部（薩爾圖下部）泥巖段作為測井曲線預處理的標準層段。標準井一般選擇在地層發(fā)育完整且未被斷層斷失的區(qū)域。分別統(tǒng)計全區(qū)所有井在標準層段的各曲線值，記錄每口井的測井曲線最大值Xmax本井和最小值Xmin本井。選擇標準井的測井曲線X標準，然后，以標準井X標準標準層的測井曲線值為基準，將其他標準層段歸位到標準范圍之內，將其量綱校正到統(tǒng)一標準，如式1所示：

式中，X0為井均一化后的曲線值；Xmin標準和Xmax標準分別為標準井曲線的最小值和最大值；Xmin本井和Xmax本井為校正井曲線的最小值和最大值；X為某井深度對應的值。

2.2 地震合成記錄制作

地震合成記錄是時深轉換的一個關鍵環(huán)節(jié)[6]。合成記錄質量的好壞直接影響時深轉換的精度。通常，將測井聲波曲線和密度曲線通過數學模型運算，完成地震子波估算，正演出該井合成地震道。實際操作過程中，受原始地震資料品質、測井曲線采樣率等限制，地震子波的提取往往不盡理想。這就需要地質工作者進行反復修正參數，如時窗上選取葡萄花油層頂底+15 ms，子波長度一般為時窗長度的1/3，地質分層與地震層位初始標定等等。在提取地震子波時，根據地震主頻假定理論子波，利用初始合成記錄反復修正井震地質標定，直到井旁地震道與合成地震道相關系數達到一定值（一般大于0.7），則可認為地震子波是合理的。

2.3 虛擬泥巖時窗

如前所述，茂402?3區(qū)塊葡萄花油層屬三角洲外前緣，鉆井揭示，砂巖僅發(fā)育在葡萄花頂部PI1內，其他小層基本為大套黑色泥巖，與上覆薩爾圖油層整體上構成典型的“泥包砂”巖性組合。實踐證明，該組合適用于薄差儲層反演預測。但是，理論上地震反演時窗厚度下限為不低于子波長度的2倍，受地震主頻、頻帶等影響，實際葡萄花油層厚度難以滿足地震反演時窗的要求。為了解決這一難題，本次采用虛擬地層圍巖的方法，即在葡萄花油層頂底虛構泥巖地層（見圖1），并相應的延長測井曲線，測井曲線幅值滿足泥巖響應特征，從而達到地震反演預測的要求。

2.4 曲線重構技術

實踐證明，李占東等[7]提出的“高頻恢復、低頻補償”曲線重構方法已在多個油田實踐并取得了較好的效果，證明了該方法是可行的。該方法核心思想是通過時深轉換，把測井曲線作為信號分解成高低不同頻率的尺度成分，采用敏感曲線的不同頻率分量進行融合，從而構建出能夠反映有效儲層的擬波阻抗曲線。鑒于此種方法，首先，尋找儲層敏感的曲線。利用直方圖統(tǒng)計法得出，自然電位曲線（SP）與電阻率曲線（RLLD）對砂巖響應較為敏感，能夠達到識別薄差儲層的目的；其次，在井震標定的基礎上，開展測井曲線重構。

圖1 茂402?3井葡萄花油層綜合柱狀圖Fig.1 Comprehensive column diagr am of Putaohua reser voir in well M 402?3

假定母函數ψ(t)（ψ(t)∈L2(R)），滿足式（2）：

式中，a為尺度參數；b為時間位移參數。

將時深轉換后連續(xù)信號（曲線）f(t)（f(t)∈ L2(R)）變換為：

式中，Sf(a，b)為不同尺度、不同位置的變換系數，表示信號f(t)在時頻面上以(a，b)域函數f(t)很小的時頻窗內的能譜，|Sf(a，b)|2反映的是時頻域內(a，b)處信號f(t)的能量分量。

圖2為曲線重構前后砂泥巖統(tǒng)計。由圖2可知，從重構后曲線與砂泥巖擬合來看，新構建的曲線能夠很好地響應砂巖的敏感性（見圖2）。

圖2 曲線重構前后砂泥巖統(tǒng)計Fig.2 Statistical histograms of sand and mudstone before and after curve reconstruction

2.5 重構反演技術

確定性反演的優(yōu)點是忠于地震數據，結果相對可靠，缺點是縱向分辨率不足，預測精度不高[8]。為了達到精細預測儲層的目的，有必要開展隨機地震反演。在地震隨機反演之前，必須開展地質統(tǒng)計數據分析。結合研究區(qū)物源方向，砂巖發(fā)育規(guī)模，以及單砂體厚度，逐一厘定變程參數。為了提高儲層預測的可信度，在地質模型框架基礎上，采用波阻抗反演和隨機反演相結合的方法，即以參與井重構曲線為主數據，以基于模型確定性反演為次數據，采用模擬退火協(xié)同方法，開展葡萄花油層隨機模擬反演。為了最大程度降低多解性，隨機產生多套隨機模擬體，運用函數計算器平均計算這些模擬數據體，最終得到地震反演結果。為了檢驗地震反演的可靠性，統(tǒng)計預留的四口井砂巖吻合情況，結果見表1。

由表1可見，絕對誤差平均在0.04～0.10 m，相對誤差最大6.3%，說明儲層預測精度較高，達到了薄差儲層預測的目的。

表1 葡萄花油層后驗井儲層預測誤差Table 1 Reser voir pr ediction err or table for poster ior wells in Putaohua reservoir

3 應用分析

3.1 指導沉積微相研究

為了有效刻畫沉積微相，采用井點定相、反演切片組形的思路[9?10]，綜合錄井、測井巖電等資料，確定發(fā)育規(guī)模較小的河道沉積體。茂402?3區(qū)主要發(fā)育近河道、席狀砂、河間泥等沉積微相類型，以葡萄花油層PI1小層為例，該沿層反演切片可劃分為三個層次：暖色（粉紅?黃色）異常區(qū)、巖性過渡區(qū)（綠色）和冷色（藍色）背景區(qū)。據鉆井標定統(tǒng)計可知，暖色異常區(qū)與河道發(fā)育區(qū)對應較好，砂體相對較發(fā)育，而冷色區(qū)多為前緣泥巖發(fā)育區(qū)，儲層發(fā)育相對較薄?？傮w上，砂體西部、西北部較發(fā)育，東部、東南部發(fā)育較差。結合開發(fā)井網解剖得知，區(qū)內物源來自西部和西北部，砂體相對不發(fā)育，河道多集中在研究區(qū)西部，地震反演剖面表現為暖色透鏡狀，平面切片表現為豆莢狀異常高值區(qū)。圖3為茂402?3區(qū)塊葡萄花油層PI1層地震反演切片和沉積微相。

圖3 葡萄花油層PI1層地震反演切片和沉積微相Fig.3 Seismic inver sion section and sedimentar y microfacies of PI1 of Putaohua oil layer

由圖3可以看出，在中部和東部多發(fā)育坨狀和甜點狀異常體，結合鉆井資料判定，該異常體為席狀砂微相，由于該區(qū)鉆井資料相對有限，因此砂體分布范圍可由反演屬性異常體邊界界定。在研究區(qū)東南和南部，反演切片以冷色區(qū)為主，砂體基本不發(fā)育，該區(qū)域多以河間泥沉積為主。

3.2 應用風險井位部署

為了最大程度挖潛外擴區(qū)含油潛力，在鉆井井型設計過程中，既要考慮茂402?3區(qū)薄差砂體分布零散特點，同時要兼顧油田開發(fā)經濟效益。研究得出，水平井更適用于該區(qū)井位部署[11?13]。為了降低鉆井失利風險，減少斷層損失率，提高砂巖鉆遇率，最大限度優(yōu)化井網，綜合地質認識結果，采用探評井（探井、評價井）轉注優(yōu)化方式，實行“四注一采”井網原則，最終在區(qū)內成功部署了1口跨斷層水平井。

以水平井X1井為例。X1井位于評價井茂402?3西側，目的層為PI1小層，采用單支跨斷層水平井方式，水平井軌跡參數如表2、3所示。

圖4為茂402?3區(qū)塊葡萄化油層水平井X1軌跡三維顯示。圖5為茂402?3區(qū)塊葡萄化油層地震反演剖面與水平井1軌跡示意。

表2 茂402?3區(qū)塊X1水平井軌跡參數Table 2 Trajector y par ameters of X1 horizontal well in block Mao402?3

表3 茂402?3區(qū)塊X1水平井地質參數Table 3 Geological parameters of X 1 horizontal well in block Mao402?3

圖4 葡萄花油層水平井X1軌跡三維顯示Fig.4 3D diagram of X1 tr ajector y of hor izontal well in Putaohua reservoir

圖5 葡萄花油層地震反演剖面與水平井X1軌跡示意Fig.5 Schematic diagram of seismic inversion profile and horizontal well X1 trajectory in the Putaohua reser voir

由圖4、5可知，水平段兩端靶點海拔深度在-1 206 m左右，構造幅度較小，儲層類型為席狀砂型砂體，平均砂巖厚度在1.5 m左右。為了提高砂巖鉆遇率，鉆井軌跡由斷層上升盤至下降盤，水平段走向采用北偏西26°，前方位角定為40.3°，沿PI1頂從靶點A水平鉆進335 m后鉆穿斷層，轉鉆進下降盤，水平鉆進至610 m到達B靶點。經計算該井斷層損失率為15.11%，井網采用評價井茂402?3轉水井，實行“四注一采”井網原則，水平井單井有效控制儲量3.64×104t。

4 結 論

（1）為了最大限度提高三角洲外前緣薄差儲層預測精度，從5個方面詳細闡述了地震重構反演關鍵技術流程：測井曲線預處理、地震合成記錄制作、虛擬泥巖時窗技術、基于頻率補償曲線重構技術和重構反演方法。結合油田實際工區(qū)資料，以敖包塔油田茂402?3區(qū)塊為例，開展該地震反演研究，研究得出絕對誤差平均在0.04～0.10 m，相對誤差最大6.3%，說明儲層預測精度較高，實現了薄差儲層預測的目的。

（2）輔助三角洲外前緣砂體沉積微相繪制。以PI1小層為例，采用井點定相、反演切片組形的思路，綜合錄井、測井巖電等資料，確定區(qū)塊重點砂體邊界，完成葡萄花油層沉積微相繪制。研究得出，研究區(qū)主要發(fā)育河道、席狀砂、河間泥等沉積相類型。

（3）有效指導風險井位部署。為了降低鉆井失利風險，減少斷層損失率，提高砂巖鉆遇率，最大限度優(yōu)化井網，綜合結合構造、薄差儲層地質認識，采用探評井轉注優(yōu)化方式，實行“四注一采”井網原則，最終在區(qū)內成功部署了1口跨斷層水平井。因此，重構反演方法可以作為刻畫薄差儲層的有效手段，對后續(xù)薄差儲層含油潛力挖潛提供技術支撐。