地震技术在致密薄层油气藏水平井设计中的应用

2015-12-17马云海赵宏忠潘晓璐

西部探矿工程 2015年9期

关键词：砂体曲率油层

李鹏，马云海，赵宏忠，潘晓璐

（东方地球物理公司研究院地质研究中心，河北涿州072750）

地震技术在致密薄层油气藏水平井设计中的应用

李鹏*，马云海，赵宏忠，潘晓璐

（东方地球物理公司研究院地质研究中心，河北涿州072750）

中国东部某外围油田扶余油层因储层发育差,存在低孔、低渗、低丰度的特点,其难动用储量的有效开发一直是困扰油田勘探评价的难题之一。为此，以高精度三维地震资料应用为基础，结合钻井、测井、试油等资抖,准确细致描绘扶余油层空间几何形态,预测扶余油层内甜点储层的分布形态、厚度和展布范围,开展扶余油层水平井设计，取得了较好的地质效果。

扶余油层；构造导向滤波；曲率属性；流体活动属性；水平井设计

1 概述

中国东部某外围油田属于典型的致密薄层油气藏。该区构造位置位于松辽盆地大庆长垣南部的葡萄花构造上，目的层扶余油层为浅水河流三角洲沉积体系，砂岩单层厚度一般为2～4m，单层有效厚度一般小于1m。因扶余油层储层发育差、且储层规模小、单层厚度薄、储量丰度低、采用常规方式开采无经济效益。而利用水平井开发可扩大泄油面积、提高油层钻遇率和可动用程度[1]，与直井相比，水平井单井产量高、回收投资快、经济效益好[2]。

为此，在该区应用三维地震资料，开展水平井设计，力求探索致密油气藏水平井勘探开发的新思路。

2 难点分析

（1）水平井要能安全平稳着陆并使水平井轨迹保持在薄储层中，对构造解释的要求更加精细。水平井设计过程中，必须识别并避开小断层，同时要求构造解释精度误差不能超过1m，这直接关系水平井的成败。因此，需要对油层空间几何形态准确描述，精确预测水平井入靶深度。

（2）扶余油层沉积条件复杂，河道砂体厚度较小，横向变化快、一个砂层组内有时包括多套河道砂，表明河道摆动频繁。同时，受T2反射层屏蔽作用影响，使扶余油层地震反射信噪比和分辨率明显降低，地震垂向分辨能力无法识别薄砂体，为开展储层精细预测识别薄层砂体带来较大难度。

3 研究方法

3.1 油层空间几何形态准确描述

为提高构造解释精度，针对该区特点，通过油层精细标定技术、构造导向滤波处理机多种体属性综合解释技术及建立三维速度场变速成图技术，对油层空间几何形态准确描述，以达到水平井设计部署的精度要求。

3.1.1 构造导向滤波技术

构造导向滤波的实质是针对平行于地震同相轴信息的一种平滑操作,这种平滑操作不超出地震反射的终止形式(断层),其目的是沿着地震反射界面的倾向和走向,利用有效滤波方法去噪,增加同相轴的连续性,提高同相轴终止处(断层)的侧向分辨率,保存或改善断层的尖锐性;在构造导向滤波处理后的地震数据体上进行相干属性计算,可突显小断层[3]。

从构造导向滤波处理前后的地震剖面对比结果来看，经构造导向滤波处理后的断点更加清晰，断面更加干脆，这样，更有利构造解释人员开展断层平面组合和剖面精细解释，从而提高了构造解释的精度（图1和图2）。

3.1.2 曲率属性技术

曲率是描述曲线弯曲的一种属性，推广到三维空间后，就成为描述曲面形状的属性。Chopra[4]等研究了多谱估算曲率的计算方法，其表达式为:

式中：F——傅里叶变换；

图1 构造导向滤波处理前地震剖面

图2 构造导向滤波处理后地震剖面

μ——反射层倾角在inline方向或crossline方向的分量；

α——倒数算子，为分数，其值域范围一般在1（一阶导数）和0之间；

x——坐标；

当上式中i不在括号里时，就可将其简单地理解成对常规一阶导数应用了kx(α-1)的低通滤波。Chopra等认为直接使用此式即可计算曲率，而不再依赖于解释层位，其结果更忠实于原始地震数据，把地震所观测到的地质特征更充分、完整地展示出来。据此，在构造导向滤波处理的基础上，进行相干属性、曲率属性处理。根据该区T2反射层的沿层曲率属性，结合断层发育的剖面平面发育特征，对研究区小断层的分布做出预测，和相干体属性预测结果对比，曲率属性能更加突出与小断层有关的细节特征，表现更加清楚（图3），在此基础上进行断裂解释，成果更加真实、效果更好。

曲率体属性突出反映出除北东向和北西向2组断层外，还存在一组近东西走向的断层。为了验证东西向小断层的存在与否，通过连续多线地震剖面进行分析（图4），从而进一步验证近东西向小断层的存在。

图3 曲率属性对断裂系统刻画

图4 连续多线地震剖面验证东西向断层

3.1.3 高精度速度建场技术

为了准确描述油层顶面深度，采用空变三维速度场时深转换技术精细编制了各小层砂体顶面构造图，统计对井绝对误差都小于1m，相对误差平均在0.48%左右，将所有井点深度与计算深度做交会分析，两者的相关系数为0.9997，计算精度较高。因此，提高了构造图编制的精度，同时为水平井轨迹的准确确定提供了可靠保障。

3.2 储层“甜点”精细描述

水平井要获得高产、稳产，提高储层钻遇率是关键。为此，水平井设计过程中，应选择水平段储层平面分布稳定且有一定规模，从而保证水平段平面延伸有一定距离。由于扶余油层储层薄、物性差、相变快、砂体连续性差，所以对储层“甜点”精细描述尤为重要。在分析扶余油层沉积特征的基础上，利用地震相分析、属性分析、地震反演等技术对储层展布特征进行描述，应用流体活动属性、多子波重构与分解等技术，预测扶余油层河道砂体有利储层分布。

3.2.1 地震分频属性

分频解释技术是一项基于频率谱分解的储层特色解释技术。它通过离散傅立叶变换（DFT）把三维地震数据体分解成频率调谐体。通过在滑移时窗内进行谱分析，对地震数据体内每个样点均计算振幅谱和相位谱，然后频谱成份重新排列成一系列同频率的时间数据体。它能够有效识别薄层地质体，突破地震分辨率(1/4波长)的限制。在薄储层或砂泥岩互层条件下，应用谱分解调谐体剖面和频率切片，可直观、快速、客观地揭示砂体平面展布特征。

3.2.2 流体活动属性

流体活动性属性技术是美国加利福尼亚大学劳伦斯伯克利国家实验室Silin D B等在低频域流体饱和多孔介质地震信号反射的简化近似表达式研究基础上开发的一套饱和多孔介质储集层流体预测技术[5]。流体活动性属性能反映岩石的渗透性与流体性质。该方法利用地震资料渗透性储集层与非渗透性储集层频谱的变化率就可以获得流体活动性的变化量,进而开展储集层物性和地层流体变化研究，由于不依赖于解释层位,所以能客观反映地下地质情况。通过扶余油层流体活动属性连井剖面表明,相对于常规地震资料与反演剖面,流动性活动属性可以更好地反映储集层的质量,有效预测储集层中的优质储集层、储集层中流体的产能。

3.3 水平井空间井轨迹设计

依据扶余油层构造精细解释和储层综合预测成果，优选水平井水平井部署有利靶向区。从优选结果看，水平井靶区范围内FY油层顶面构造落实清楚,地层较平缓,断层不发育、而F13砂体相对发育,储层油水关系简单,为纯油井段。

在以上综合分析的基础上，确认了目标井AA-平1井的靶点。应用三维可视化Geoprobe软件的Well Planner模块设计井轨迹，并预测着陆点深度。选择FY油层中厚度较大且砂体分布稳定的F13砂层作为目的层，首先确定了始靶点和末靶点。考虑到地层在2个靶点间有一定构造起伏变化，为确保水平段在目标砂体中钻进，保证砂岩钻遇率，在2个靶点之间加入控制点，使井轨迹大体平行于地层构造起伏，由构造高部位向构造低部位持续钻进，使水平段始终保持在薄储层中。同时，参考地表地质条件、地层最大主应力方向，进一步在水平井设计过程中，优化了水平井靶点垂深、地层视倾角、靶点空间坐标、水平位移量等设计参数。