渤海Q油田开发中后期高精度变速成图方法研究

陈华靖, 张鹏志, 任百聪, 贾海良

(中海石油(中国)有限公司天津分公司 渤海石油研究院,天津 300459)

0 引言

时深转换是连接地球物理构造解释和地质研究的桥梁，提高其精度是地震研究非常重要的课题。时深转换的准确程度对于勘探阶段井位部署、油藏评价阶段储量计算及开发方案的制定、油田开发中综合调整方案研究均具有重大意义。从建立速度模型的数据来源来看，目前常用的时深转换方法归纳起来主要有两种：一是以地震叠加速度为基础建立速度模型，采用测井速度进行校正。该方法的优点是很好地利用了地震的高密度速度数据，横向稳定性好，弥补钻井资料横向信息较少的劣势，在勘探初期钻井较少时应用广泛[1-4]；其缺点是垂向上估算的速度分辨率偏低，在构造复杂区或油田开发阶段不能满足储层精细研究要求，需要引入井信息加以约束[5-7]。二是以井筒测量VSP速度为基础，基于精细井震标定，建立多井控制下的空变速度场，必要时引入地层产状约束，进行时深转换。在油田开发阶段，开发井密度相对较大，对构造研究的精度研究从勘探阶段的十几米提高了几米或更少，对于底水油藏的开发而言，时深转换的精度更是制约水平井能否成功实施的核心因素。因此，尽可能多地利用已钻井标定后的时深关系，建立区域速度场进行变速成图，成为在生产油田构造精细研究的主要方法[8-9]。

截至目前，渤海油田已经在渤中凹陷周边发现了一大批优质的新近系油田，探明储量占整个渤海油田探明总储量的60%以上，产量占渤海油田总产量的一半以上，是渤海油田稳产上产的主力。新近系油田地质油藏特征主要表现为构造复杂，储层非均质性强，多油水系统并存。以Q油田为例，经过十多年的注水开发，底水突破严重，水淹程度高，调整井部署时油柱高度相对较低，油田开发难度大。

图1 油田开发中后期构造精细研究路线Fig.1 Detailed workflow of structural refinement in late stage of oilfield development

尤其在油田逐渐进入开发中后期，综合含水率超过85%，油层底部水淹严重，剩余油相对分散，主要在局部构造高部位及断层附近富集。地质油藏方案的部署对构造的准确程度提出了更高的需求，时深转换的精度和构造成图准确性成为了制约水平井成功着陆的关键。笔者根据不同层段储层地震响应特征差异，针对性地提出基于加密解释与自动追踪相结合的井-震-藏联合微幅构造解释技术，探索改进了精细的层控速度建模和应用外部漂移克里金算法的构造成图技术。

1 研究思路

Q油田是一个典型的新近系复杂河流相油田，随着油田开发的程度加深，油田开发技术和关键指标相对于开发初期有了很大的变化，主要表现在以下三个方面：①井网密度变化，油田开发井井距从开发初期大于350 m加密到现阶段约200 m；②油柱高度变化，开发井平均油柱高度从开发初期大于12 m降到现阶段4 m～8 m；③开采方式变化，开发井从开发初定向井为主转变到现阶段以水平井为主。随着井网密度加大，开发层系越来越复杂，油田现已在分层系开发理念指导下开展综合调整研究，这种多层系开发工作需要储层深度预测更加精确。基于油田开发现状及面临问题，我们提出了一套以叠后目标处理及精细成图为核心的工作流程，有效地提高了储层预测精度及构造解释精度，为油田的开发生产提供了良好的技术保证，技术路线如图1所示。

在叠后目标处理改善地震资料连续性和信噪比的基础上，应用该研究流程，严格实行关键节点质控，在油田生产中进行了广泛应用，并取得了良好的效果。

2 井-震-藏联合微幅构造解释

现阶段，随着多年的开发,油田内开发井油柱高度明显下降，对油田区内的低幅构造研究也越来越深入，这对开发地震工作的精度要求越来越高，因此提高低幅度构造的解释精度成了Q油田油气开发面临的首要问题。精细地震层位解释是高精度构造解释的主要目标。首先以叠后目标处理成果数据为基础，针对上一轮解释过程中的地震成像不清晰、地震轴连续性有疑问的剖面进行重点研究，在油田区目前落实的构造背景下，根据不同油组储层发育特征及剩余油分布规律研究，进行了有针对性的微幅构造精细解释，精细落实局部微幅构造。

1)明下段Ⅰ、Ⅱ油组及馆陶组。发育多期复合砂体，油藏类型以岩性-构造底水油藏为主，地震剖面上表现为多期叠置的特征，难以准确刻画单期沉积砂体(图2)，其中R13、R23主力砂体分别代表Ⅰ、Ⅱ油组3小层。针对这一地质油藏特征，重点对剩余油相对富集，采出程度较低的井间重点加密，对砂体边部、井网不完善区重点加密，落实局部高点(图2)。

图2 明下段Ⅰ、Ⅱ油组及馆陶组解释Fig.2 Accurate interpretation of layer I/II and Guantao(a)常规解释网格；(b)局部构造高点加密；(c)典型地震剖面

图3 明下段Ⅲ、Ⅳ油组层位自动追踪示意图Fig.3 The automatic tracing map of layer Ⅲ/Ⅳ(a)手工解释成图；(b)层位自动追踪；(c)典型地震剖面

2)明下段Ⅲ、Ⅳ油组。条带状边水油藏，单砂体为主，储层厚度4 m～15 m，在地震可分辨范围内，地震剖面上表现为波组特征清晰，90°相移剖面上储层为单一同相轴反射，连续性较好，如图3中Ⅲ油组3小层R33所示，利于砂体描述[10]。针对这一地质油藏特征，采用低幅构造自动追踪技术解释为主，该技术用同向轴自动追踪的方法可以捕获对于肉眼难以观察到，或即便用肉眼可以观察到但手动方式难以解释准确的低幅度构造引起地震反射同向轴的轻微起伏，减少人为干预，充分保证了Ⅲ、Ⅳ油组同向轴追踪的客观性，提高微幅构造落实精度(图3)。

3 高精度时深转换与构造成图

3.1 时深转换方法

地震速度是开发地震工作的一个重要参数，在整个开发地震工作流程中起着重要的作用。速度是地震构造解释中进行时间和深度转换的桥梁，直接影响着构造成图的深度分辨率，是准确落实构造形态的基础，因此建立一个准确、可靠的速度模型是高精度深度预测的首要问题。

图4给出了一个示意性的速度建模方法流程，图4中W1、W2表示已钻井，W表示设计井，T1、T2为主力油组顶面，H1、H2代表1油组内部两个含油砂体。油田开发阶段普遍采用的方法是：首先利用W1、W2井井震标定后的速度建立初始速度场，引入地震层位T1、T2控制速度的横向变化，最后应用实钻地质分层加以校正。这种方法可能对于开发初期较为可行，但Q油田是一个典型新近系复杂河流相油田，河道频繁的侧向迁移、摆动、改道和废弃导致了砂体在横向和纵向变化较大。本次在实际研究中，对层控速度模型深度预测思路进行了进一步拓展。在评估区域内已钻井测量误差影响程度的基础上，优选可信度高的井，借助上述速度场模型，把进行速度横向变化约束的地震层位从油组进一步细化到主力含油砂体，在前述精细构造解释的基础上，把速度场模型更加细化，如图4所示，进一步添加H1、H2作为约束层面，保证速度场模型能准确表征主力砂体的速度横向变化。

图4 地震层位约束速度建模示意图Fig.4 The diagram of seismic horizon constrained velocity modeling

图5 精细层控速度模型与常规方法预测误差对比Fig.5 Prediction error of fine layer-controlled velocity modeling and conventional method

从不同时深转换方法的预测误差对比来看，应用精细的层控速度模型，相对于常规的井点外推方法，误差水平从初始的10 m降低到了5 m左右，极大地确保了构造形态的准确性(图5)。

3.2 精细构造成图

在时深转换的基础上，对井点深度误差进行变差函数分析，应用外部漂移克里金算法进行构造成图[11-12]。首先设置目的层位的时间网格为区域化变量为Z(x)，满足二阶平稳和本征假设，其数学期望为m,协方差函数c(h)及变异函数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)

利用分解后的各变差函数因子分别做克里金估计，就可得到对原空间数据的各个组分的估计值，相应的因子克里金方程组为：

图6 外部漂移克里金分析及构造成图Fig.6 External drift Kriging analysis and structure mapping(a)变差函数分析；(b)构造图

井名实钻深度/m常规网格算法外推克里金插值算法预测深度/m误差预测深度/m误差I1H-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)

应用该方法，在最小二乘法初始网格化基础上，对井点深度误差进行变差函数分析，制作残差深度图，与地震解释层位经平滑得到的地震深度趋势面进行相加，从而得到应用外推克里金算法进行深度预测的深度图(图6)。

在油田调整井实施过程中，应用外部漂移克里金算法进行构造成图与常规成图网格算法相比，构造成图精度得到较大提升，从钻后对比分析来看，85%的调整井深度预测误差控制在2 m以内(表1)，较好地满足了地质油藏需求。

4 结论

基于Q油田主力含油层系地质、地震响应特征的深入分析，建立针对性精细解释流程，探索改进了精细的层控速度建模和应用外部漂移克里金算法的构造成图技术。上述两项技术的有力结合，准确落实了油田区微幅构造，钻前有效规避了风险井6口。同时在明下段主力砂体落实多个局部高点，新增调整井5口，为油田的高效开发提供了有力地支持。精细的研究流程和方法优选为油田开发中后期变速成图提供了更高的精度和可靠性，在新近系油田中可以得到推广应用。