VSP测井技术在复杂小断块油藏开发中的应用

2019-11-18杨行军

非常规油气 2019年5期

杨行军.

(中国石油辽河油田公司勘探开发研究院，辽宁盘锦 124010)

海14-18块构造上位于辽河断陷盆地中央隆起带南部倾没带南端的大洼断层附近，属于海1块的西部，北邻海26块。该块开发早期由于井稀少、油水关系复杂，地层对比难度大，造成构造难以落实。按照早期构造认识，该块一分为二，南部归属海1块开发，北部归属海26块开发(图1)。随着注水的开发，位于海1块中的部分井注水不见效。例如海12-16注水井注示踪剂，125米外的邻井海12-15、海14-17井均未见到示踪剂，且该块油层连通性一般较好，这说明井间存在断层。同时通过精细地层对比发现海12-18、海13-18等井存在地层缺失的现象，这同样说明断层是存在的。综上所述，该块断裂、构造特征远不像初期认识的那样。如果该块构造不落实，开发调整会始终难以有效开展。由于该块边部井少，地层对比难以弄清断裂位置；同时受地震及测井曲线资料的影响，该块的合成记录难以准确标定，影响后续的构造、储层精细研究，因此需要借助其他手段来落实地质体。VSP测井技术是近几年发展比较迅速的一门学科,在提取地层地质参数、地层速度、地震子波等地震参数方面很有作用,与常规地震相比具有精度高的优点[1-5]。为了弄清楚该块构造、断裂特征，为开发调整部署提供依据，于是应用VSP测井技术并结合三维地震分析，准确落实构造。

图1 海14-18井区构造井位图

1 地质概况

海14-18是一个含油井段长、层多层薄的复杂小断块。纵向上发育东二段、东三段两套油层，进一步细分为d2Ⅲ、d2Ⅳ、d3Ⅰ、d3Ⅱ四个油层组，油藏埋深-1615～-1960 m；平均叠加油层厚度32.9 m，平均层数27个，平均单油层厚度1.7 m。主力油层储层属三角洲前缘亚相沉积，具有水下分流河道及河口砂坝砂体的特征，储层岩性以细砂岩为主[6-7]，属高孔、中渗储层，油品性质属于普通稠油。本次选择海12-15井进行VSP测井，1个零偏和4个非零偏(图1)，观测非零偏方向的目的是重新落实井区断层位置和断块内井间断层的发育情况，零偏观测的目的是提取准确的速度参数，精细地标定地震、地质层位，为地震解释及储层反演提供可靠的基础资料。

2 VSP测井技术及其应用

垂直地震剖面(VSP)是一种井中地震观测技术。VSP采集地震数据的方式与常规地面地震不同，VSP是在地面激发地震波，把多个检波器放在井筒内由下往上按等间距逐点接受地震波的信号。其既能接收自下而上的上行波，也能接收自上而下的下行波，其基本原理如图2所示[9-10]。VSP井筒接受地震波信号的观测方式可以获得时间域和深度域的双重信息，可以获得精确的地震传播速度，建立了地震反射和地质层位的桥梁。

图2 VSP测井基本原理

2.1 海12-15井VSP测井成果解释

2.1.1 零偏解释

(1)速度参数的提取。

准确的速度能把地震反射和地质层位联系起来，能提高地震解释成果的准确性和储层描述的精度[11-12]，零偏VSP测井获取的时深关系就能准确标定层位。观测井海12-15井零偏VSP测井偏移距较小，为26.8 m，因此只经过一次低降速带，波场受到的干扰小，可以直接从零偏Z分量原始记录中提取深度H与初至时间t0的相关数据。

初至时间加上埋在地下的炮点到地面的地震垂直传播时间th就是初至时间对应的深度到地面垂直传播的单程时间tc。由深度H和单程时间tc可以进一步求取平均速度v(图3)和层速度vi(图4)。

(1)

(2)

式中 ΔHi——观测点的垂直深度间隔；

Δtc——对应ΔHi的垂直旅行时间差值。

该平均速度曲线整体上比较圆滑，与层速度曲线分析相一致，平均速度幅值在1 818.2～2 274.8 m/s。

图3 海12-15井平均速度曲线图

图4 海12-15井层速度曲线

两倍的单程时间即双程时间，根据深度与双程时间的数据可以得到时深关系曲线(图5)，并根据最小二乘法拟合出该区块的时深尺。

图5 海12-15井时深关系曲线图

(2)VSP-LOG剖面对过井三维地震剖面的层位标定。

在求取了准确的时深关系后，下步要利用VSP走廊迭加剖面对过井三维地震剖面进行层位标定。先从海12-15井Z分量原始记录分离出上行波场，再经反褶积排齐上行波场，其保留下初至后的一窄条(200 ms左右)，切除其余部分形成走廊切除剖面，最后沿观测井深度叠加形成走廊叠加剖面，其整个制作的过程分别如图6、图7和图8所示。

走廊叠加剖面完成后直接和时间域的常规地震剖面连接对比，其地震反射特征与常规地震剖面的反射特征吻合较好。同时，在常规地震剖面左右附上时深尺，并将时深尺的时间刻度与常规地震剖面的时间刻度对应上。然后再左右分别附上浅层标志层馆陶底和目的层d2Ⅲ、d2Ⅳ、d3Ⅰ、d3Ⅱ底的单子柱子。于是，可通过时深尺将地质层位与常规地震剖面上的同相轴联系起来，完成其同相轴层位的标定。图9是利用VSP-LOG剖面对三维地震剖面的层位进行标定的结果，表1是标志层馆陶底和目的层d2Ⅲ、d2Ⅳ、d3Ⅰ、d3Ⅱ底层位标定数据表。

图6 零偏VSP上行波场排齐记录

图7 零偏VSP走廊切除剖面

图8 零偏VSP走廊叠加剖面

图9 海12-15井VSP-LOG剖面对三维地震剖面层位标定图

表1 海12-15井层位标定数据表

2.1.2 非零偏解释

非零偏VSP资料采集完后进行了滤波、波场分离、模型正演、动校正等处理，对4个非零偏VSP剖面进行层位、断层解释，其目的层断层的断点清晰。

(1)非零Ⅰ剖面解释：非零Ⅰ剖面中(图10)，d2Ⅲ、d2Ⅳ、d3Ⅰ、d3Ⅱ底界层位可以分别连续追踪340 m、360 m、400 m、400 m；存在一条正断层，断距较大没有发现下降盘；地层从井向远井比较平缓略有爬升。

(2)非零Ⅱ剖面解释：非零Ⅱ剖面中(图10)，从井底出发，d2Ⅲ、d2Ⅳ、d3Ⅰ、d3Ⅱ底界层位可以分别连续追踪400 m、440 m、460 m、480 m；存在一条正断层，断距较大没有发现下降盘；地层从井向远井比较平缓略有爬升。

(3)非零Ⅲ剖面解释：非零Ⅲ剖面中(图10)，从井底出发，d2Ⅲ、d2Ⅳ、d3Ⅰ、d3Ⅱ底界层位可以分别连续追踪600 m、600 m、580 m、540 m；存在一条正断层，断距较大没有发现下降盘；地层从井向远井比较平缓略有下降。

(4)非零Ⅳ剖面解释：非零Ⅳ剖面中(图10)，从井底出发，d2Ⅲ、d2Ⅳ、d3Ⅰ、d3Ⅱ底界层位可以分别连续追踪100 m、100 m、80 m、20 m；存在一条正断层，该井位于断层下降盘上；地层从井向远井比较平缓。

图10 海12-15井非零偏VSP剖面(非零Ⅰ、非零Ⅱ、非零Ⅲ、非零Ⅳ)

2.2 VSP应用效果

精细的地震层位标定对提高地震解释、储层反演及综合预测精度十分重要。利用本次零偏VSP所提供的时深尺，结合邻井分层数据及非零偏解释结果，对本块约5 km2三维资料进行了重新解释，其构造图可以为开发调整提供准确的地质依据。

(1)断裂特征：本研究区范围内断层不太发育，只有2条北东东向的正断层，两断层中间夹持的是海14-18块。与老构造图相比，断层发生较大的变化(图11)，大洼断层只有一条，没有分支断裂，同时新发现海12-16断层；海13-13井附近的大洼断层位置向北西移动50 m，海14-18井附近的大洼断层位置向北移动250 m，海13-18C附近的大洼断层向南移动170 m。大洼断层断距大，活动时间长，是工区北部的边界断层，掉向北北西，在本研究区延伸长度约2.0 km，断距大于500 m，并且在工区外部还有发育，该断层控制着工区的油水关系，断层上升盘是此次的研究断块；海12-16断层为北东东走向，掉向北北西，在本区延伸长度约1.5 km，断距20--40 m，东西两侧都与大洼断层相交，是工区南部的一条小断层。

图11 海14-18块东三段顶构造图

(2)构造特征：由于以前把海161-18、海16-18和海171-18井的d2Ⅳ底界划分的较深，分在1 950 m左右(图11 a)，造成该3口井之前一直归属北边海26块开发。在经过三维地震解释和重新地层对比后，重新制作出d3Ⅱ、d3Ⅰ、d2Ⅳ、d2Ⅲ四个油层组底界构造图。四个油层组的构造具有较好的继承性，以d2Ⅳ底界构造为例，该块整体是一个向北方向抬起的断块构造，区内2条断层将工区围成一个断块圈闭，圈闭面积0.49 km2，圈闭幅度40 m，高点埋深-1 750 m(图11 b)。