叠前深度偏移及储层精细预测技术在钻井轨迹调整中的应用

2022-06-11李春梅郭鸿喜李雯琪

石油地球物理勘探 2022年3期

李春梅彭才张旋郭鸿喜段杰李雯琪

(①东方地球物理公司西南物探研究院，四川成都 610000； ②中国石油西南油气田分公司勘探开发研究院，四川成都610000； ③中国石油西南油气田分公司勘探事业部，四川成都610000)

1 概况

在油气勘探、开发过程中，地震解释成果是井位部署的重要依据，但根据地震数据预测的圈闭形态、层位深度及储层特征往往与钻井数据存在一定差异。井位跟踪是解释人员及时获得钻井及测井信息，利用地震分析技术对原有地震勘探成果进行确认或修正，并采取相应的地震资料采集、处理和解释技术获得新的地震成果的过程，以及时指导进一步钻探施工[1-4]。近年来有关部门将四川盆地井位跟踪作为一项重点工作实施，力保部署井位顺利完钻。川西北SYS及川中GM作为两大重点开发区块，自开展井位跟踪以来，缩短了钻井周期，提高了钻探一次性成功率及优质储层钻遇率。

SYS区块位于龙门山山前褶皱带(图1)，地表起伏剧烈，地下构造复杂。2014年以来，在潜伏构造高点附近的风险探井ST1于栖霞组取得重大突破，测试产气率达86.7×104m3/d，展示了该区下二叠统的良好勘探前景。随后，利用ST1井区叠前时间偏移解释成果，先后部署了大批预探井及开发井，多口井获得高产商业气流。但随着探勘、开发的深入，出现实钻构造与地震预测构造的差异较大、构造高点偏移、预测地层产状不准确现象[5]，导致钻探一次性成功率降低、侧钻次数增加，增加了时间及经济成本，迫切需要更精细的地震处理、解释成果支撑井位部署及钻探。为解决偏移归位问题，近年来逐步开展了高精度各向异性叠前深度偏移处理。该技术充分考虑了地下介质的各向异性，在精确求取各向异性参数基础上进行叠前深度偏移，可使地下构造准确归位，避免了陡倾地层信息丢失，提高了地震成像品质，构造勘探误差明显减小，钻探成功率显著提高。

GM区块位于四川盆地中部(图1)，地势平坦，构造相对简单。灯影组发育丘滩相白云岩，且遭受桐湾Ⅰ幕及Ⅱ幕两期岩溶改造作用，储层大面积分布，是该区主力产层。但由于沉积及溶蚀作用差异，导致储层孔隙结构复杂，非均质性强，精细预测储层难度极大，优质储层钻遇率低[6-10]。为提高储层钻遇率，根据新完钻井及正钻井资料，压制GM区块地震资料中的寒武系底部强振幅反射，并实施叠后高分辨率地质统计学反演、多属性缝洞预测，实时调整钻探目标及井轨迹，确保井轨迹沿优质储层钻进。强振幅压制技术基于全围岩(无储层)理论模型，通过模拟构建新数据体，对比实际地震数据体与模拟数据体差异，寻找储层信息，对识别屏蔽于强振幅下的薄储层效果较好。地质统计学反演以地质框架模型、测井及地震资料为基础，利用储层参数与地震资料的相关性进行随机模拟，反演结果的纵、横向分辨高，适应油气勘探、开发需求[11-13]。多属性缝洞预测技术主要从众多属性中挑选对裂缝及溶蚀孔洞较敏感的属性进行融合，进而预测缝洞，指导井位部署及钻进[14-16]。依靠上述技术，显著提高了GM区块灯影组储层的刻画精度，有效指导了井位部署及钻探，大幅提高了优质储层钻遇率。

图1 四川盆地构造分区图

2 技术方案及实例分析

2.1 SYS区块构造勘探精度低的解决方案及实例

SYS区块构造复杂，目的层栖霞组埋深大(7000～8000m)，前期利用叠前时间偏移成果已取得初步进展。随着勘探、开发深入，出现构造高点偏移及预测产状不准的情况，叠前时间偏移数据已不能满足开发井部署及调整的精度需求。为准确落实SYS构造高点及地层产状、提高成像精度，在井位跟踪过程中，利用钻、测井资料，联合处理、解释建立深度域层速度场，开展高精度各向异性叠前深度偏移，以获得真实的地下构造形态及位置，为大斜度井和水平钻探提供技术支撑。

2.1.1 各向异性叠前深度偏移技术理论基础及流程

各向异性是指物质在各个方向的物理、化学性能呈现差异的特性。横向各向同性(Transverse Isotropy,TI)介质是地球介质中最常见的各向异性介质，分为VTI(具有垂直对称轴)、TTI(具有倾斜对称轴)、HTI(具有水平对称轴)介质三种，其中TTI介质具有普遍性，VTI及HTI介质可以看做TTI介质的特例。TI介质引起的地震各向异性主要表现为速度各向异性，若忽视这种各向异性，可能导致地质体垂向深度与横向位置的偏差及陡倾地层信息丢失[17-20]。因此，在地震资料处理中须考虑速度各向异性。

图2为各向异性叠前深度偏移流程。首先，开展各向同性叠前深度偏移，在此基础上解释层位，形成具有地层信息的Formation体(具有地层走向、方位及层位信息的构造框架模型)。随后，求取各向异性参数。然后，开展目标线各向异性叠前深度偏移，检查道集是否校平、偏移结果是否与井数据吻合：若检查结果合格，则利用确定的各向异性参数进行体偏移；若线偏移效果不合格，则在偏移结果上修改层位，形成新的Formation体，进而确定新的各向异描述VTI介质各向异性程度的弹性参数为ε、γ和δ(ε表示纵波各向异性，γ表示横波各向异性，δ表示变异系数)，TTI介质较VTI介质增加了地层倾角θ及方位角φ信息。利用测井信息根据经验公式求得δ，也可以根据偏移结果确定；通过计算偏移道集得到ε；利用Formation体逐点计算θ及φ

图2 各向异性叠前深度偏移流程

性参数及层速度，直到合格为止。

2.1.2 处理效果

经过攻关处理，叠前深度偏移数据与钻井数据吻合度较高，目的层构造海拔绝对误差控制在35m以内，相对误差控制在0.5%以内(表1)，精度较叠前时间偏移数据明显提高，符合勘探、开发需求，可用于后续井位部署及跟踪。

利用最新处理、解释成果对正钻井跟踪，提出井轨迹调整建议，确保部署井位顺利钻探。ST6井原计划钻探构造高部位栖霞组顶部储层(图3a)，入靶点位于构造顶部。该井钻入目的层栖霞组约3m后，按照井位设计剖面(图3a)，茅口组应已翻过构造轴线并钻至地层的南东翼(地层下倾)。但井底实钻结果显示，地层倾向为北西向(上倾)，构造变陡，地层倾角约为40°，与叠前时间偏移地震数据预测的该井处地层产状不符，导致构造预测误差大。为指导下一步钻探，跟踪团队及时开展小范围叠前深度偏移处理(约100km2，包含部分跟踪井及已知井)，最新处理结果显示(图3b)，该井构造高点发生偏移，较叠前时间偏移地震数据的高点偏移约200m，导致正眼井(按设计轨迹实施的井)钻入构造陡翼，未能准确入靶。利用最新成果，建议沿构造高部位进行侧钻(图3b中蓝色调整轨迹)，该方案被采纳并实施。实钻地层深度、产状与叠前深度偏移预测结果吻合，表明各向异性叠前深度偏移资料可靠。在此基础上，将各向异性叠前深度偏移技术推广至全区，并获得高品质成像资料，可指导下一步井位部署及钻探。

表1 SYS区块茅口组底界构造误差统计表

图3 过ST6井轨迹叠前时间偏移(a)、叠前深度偏移(b)地震剖面

2.2 GM区块储层勘探精度低解决方案及实例

GM区块碳酸盐岩台地平面上由西向东分为台地边缘(台缘)及台地内部(台内)，纵向上由深至浅地层分为灯影组一段、二段、三段、四段，本文的研究对象为灯影组四段的溶蚀白云岩储层。根据溶蚀程度差异，又将灯影组四段分为上、下两层。

灯影组四段储层主要分布于灯影组四段上层顶部，呈连片分布，少量分布于灯影组四段上层内幕；灯影组四段下层储层品质相对较差，非均质性强。根据GM区块灯影组四段储层发育特点，利用寒武系底部强振幅反射压制、叠后地质统计学反演及缝洞预测等多信息储层预测技术指导轨迹优化及靶体目标调整，获得了较好效果。

2.2.1 寒武系底部强波峰压制技术定性识别灯影组四段上层顶部优质储层

GM区块寒武系筇竹寺组为一套稳定泥岩，厚约200m，震旦系灯影组四段为白云岩，二者呈不整合接触。由于波阻抗差异，地震数据在寒武系底部形成一个稳定强波峰。当灯影组四段顶部遭受岩溶改造致使储层发育时(储层厚度大于30m)，寒武系底部强波峰呈能量减弱或复波特征，此地震响应模式为识别灯影组四段顶部储层的主要依据。当灯影组四段顶部储层厚度小于30m时，寒武系底部强波峰无明显减弱特征，在地震响应特征上无法准确识别顶部薄储层，薄储层地震响应屏蔽于寒武系底部强波峰之下[21]。图4为过GS108及GS103井叠后时间偏移地震剖面及其去除寒武系底部强波峰后结果。可见：①GS103及GS108井储层均发育于灯影组四段顶部，GS103井储层垂厚为35m，寒武系底部波峰呈振幅减弱特征； GS108井储层垂厚为21m，寒武系底部强波峰无振幅减弱特征，薄储层响应屏蔽于强波峰之下(图4上)。②在GS108井叠后时间偏移剖面上无法识别的薄储层在去除强波峰剖面上(图4下)可有效识别(寒武系底界向下20ms范围存在波峰亮点)。

为进一步验证该套数据的可靠性，对研究区灯影组四段55口开发建产井进行统计分析，其中48口井储层发育情况与去除强波峰数据体吻合，7口井由于受地质体边界及断层影响不吻合，吻合率达87.3%，获得了较好效果。利用最新数据体，沿寒武系底界向下开时窗(20ms)，提取最大波峰振幅属性，能有效刻画灯影组四段顶部储层平面展布。根据去除强波峰数据体剖面及平面预测结果，对正钻井及待钻井进行靶体目标调整，确保部署井位顺利完成预期地质目标。

针对灯影组四段顶部薄储层(储层厚度小于30m)，采用地震正演技术压制寒武系底部强波峰，以突出储层信息，辅助靶体目标调整及井轨迹优化。

具体步骤如下：

(1)利用解释层位建立地质构造模型；

(2)根据测井资料统计灯影组四段内部骨架白云岩波阻抗值；

(3)在地质模型基础上，结合骨架白云岩波阻抗数据开展正演模拟，得到灯影组四段致密白云岩(非储层)正演地震数据体；

(4)利用原始地震数据体减去正演地震数据体，得到与灯影组四段顶部储层相关的成果数据体；

(5)利用最新成果数据体开展平面及剖面解释，摸清储层纵、横向展布规律。

MX129H原目标在叠后时间偏移剖面上表现为复波特征(图5a)，去除寒武系底部强波峰剖面上显示寒武系底部向下20ms范围内存在强波峰(图5b)，表明原目标处储层发育。但去除寒武系底部强波峰后的亮点属性平面图显示，原目标位于强亮点边缘(图5c)。为提高该井优质储层钻遇率，调整靶体目标至亮点中部。实钻该井储层发育良好，测试产气率达141.19×104m3/d，打开了GM区块东北部灯影组四段勘探新局面，进一步验证了寒武系底部强波峰压制技术的有效性。

2.2.2 利用叠后高分辨率地质统计学反演预测储层展布

GM区块灯影组碳酸盐岩储层非均质性极强，利用邻井资料作为反演参数输入进行叠后地质统计学反演，能够提高反演精度，有效指导与修正钻井轨迹。GS001-H27井原设计为水平井(图6a中蓝色轨迹所示)，进入灯影组四段上层设计箱体后，钻井及录井参数显示第①段储层较好，第②段储层较差，决定修正原设计进行下探(第③段)，但实际下探效果较差。因此第③段钻完后，需要重新认识储层分布规律，以指导下一步钻进。通过加入邻井信息，快速开展小范围内地质统计学储层孔隙度反演预测，结合地震响应特征(断续亮点以上储层发育)综合分析，认为该井优质储层位于灯影组四段上层亮点(断续波峰)之上，因此建议增斜、调整井轨迹继续钻入断续亮点以上波谷，该建议被采纳并实施。实钻该井第④段储层发育良好，最终测试产气率达101.17×104m3/d，进一步证明了井轨迹实时调整的重要性。

图5 MX129H井靶体调整方案(a)叠后时间偏移剖面； (b)图a去除寒武系底部强波峰后结果； (c)去除寒武系底部强波峰后亮点属性平面图

图6 GS001-H27井轨迹调整实例(a)叠后时间偏移剖面； (b)孔隙度反演剖面

2.2.3 多属性融合预测缝洞及小断裂

GM区块灯影组四段气井产能主要受沉积、古地貌、缝洞控制，在岩溶残丘或坡折带钻遇缝洞体是储层高产的重要保障。灯影组四段储层溶蚀类型主要为表层岩溶，缝洞尺度小，以厘米级为主，地震响应特征主要为“断续、杂乱反射”[22]。常用的表征地震波形杂乱程度的属性主要有纹理、振幅差异及曲率等。由曲率及振幅差异刻画的溶蚀孔洞较离散，不符合该区储层连片、层状分布的特征，故选用纹理刻画溶蚀孔洞。纹理刻画的溶蚀孔洞主要分布于灯影组四段顶部，呈较连续的层状分布，符合宏观地质规律，且与钻井数据吻合较好。刻画裂缝的常用属性主要有方差、曲率、蚂蚁体。其中方差及曲率对于大尺度裂缝较灵敏，但难以刻画微小断裂；蚂蚁体在全空间随机搜索，可以更精细地反映横向不连续特征，适用于刻画微小断裂，故采用蚂蚁体检测裂缝。本文融合纹理与蚂蚁体预测缝洞。

GS001-X25井是为动用灯影组四段上层储量而部署的一口开发井，在钻进过程中发现该井灯影组四段下层地震响应特征与邻井GS8井相似，具有亮点特征(图7a)。GS8井灯影组四段上层测试产气率为22.45×104m3/d，灯影组四段下层测试产气率为54.70×104m3/d。结合缝洞预测结果认为，GS001-X25井灯影组四段下层缝洞发育(图7b)，故建议该井加深至灯影组四段下层，该建议被采纳并实施。GS001-X25井实钻结果表明，灯影组四段下层储层发育，井底出现放空，合试产气率为102.16×104m3/d。

靶体内部的微小地质异常体往往难以识别并引起地震响应假象。GS118井原目标靶体为寒武系底部复波(已验证的高产井模式)，但实钻储层品质较差。这是由于原目标靶体顶部复波为断层响应(非储层响应)，原解释方案在靶体处未解释出小断层(图8a、图8b)，新解释方案(曲率属性)指示该处小断层特征明显(图8d)。为回避小断层影响，选取东南方位寒武系底部振幅减弱区域为侧钻目标(图8c)，该建议被采纳并实施。实钻侧眼井钻遇大的缝洞，累计漏失钻井液7000余方，测试产气率为109.45×104m3/d，为GM区块台内首口日产百万方气井，扩展了GM区块台内勘探领域，进一步证实了台内区微小断裂刻画的重要性。

图7 GS001-X25井井轨迹调整实例(a)叠后时间偏移剖面； (b)纹理、蚂蚁体融合剖面

图8 GS118井侧钻目标选取方案(a)叠后时间偏移剖面； (b)寒武系底部构造图(设计)； (c)寒武系底部波峰振幅； (d)寒武系底部最大正曲率

3 井位跟踪效果

自2018年以来，累计跟踪SYS及GM区块井位百余口，提出钻井调整建议50余次。表2为2020年井位调整详情，图9为不同年份构造深度绝对误差、储层钻遇率、平均测试产量、高产井占比对比图。可见，构造深度绝对误差逐年降低，储层钻遇率、部署井位测试产量、高产井占比逐年升高(图9)，印证了井位实时跟踪的重要性。