开发地震技术在南堡油田产能建设中的应用

林伟强，张 林，李光帅，黄 鹏，曲丽丽，路梓铭

(中国石油冀东油田分公司南堡油田作业区，河北唐海 063200)

开发地震的试验工作始于20世纪70年代末，经过几十年的发展，取得了长足进展，目前比较成熟的开发地震技术主要包括井间地震技术、VSP技术、时间延迟地震技术、多波地震技术、高精度三维地震技术等[1],这几种技术各有优势，但同时也存在自身的技术局限性，主要服务于油田勘探和油田开发的早期。我国的开发地震技术研究起于20世纪80年代，目前也是主要应用于油田开发前的储层圈定和油藏描述[2]。随着油田开发的不断深入以及油田产量形势的日益严峻，传统开发地震技术已不能满足油田后期精细开发的要求。

近年来，南堡油田产量形势严峻，老井含水上升较快，区块动用程度不均衡，现有的井位无法实现均衡而有效地驱替。新井产量在南堡油田总产量的占比逐年增大，在弥补老井产量下降和完善开发井网方面发挥了重要作用。在目前日趋追求经济效益的新石油工业时代，南堡油田已呈现产能建设接替区储备不足的情况。南堡油田断层普遍发育，构造复杂，砂体横向展布和纵向叠置认识不清，单一学科不能满足目前新井部署需求，新井井位论证工作存在较大挑战，要实现效益建产难度较大。本文引入低级序断层解释、微构造识别、地震属性和地震反演等开发地震技术，并紧密结合油藏的开发现状和实际生产情况，较之上述传统开发地震技术，进一步提高了地质和油藏的认识程度和精度，对于进入开发后期的复杂断块油藏具有更好的适用性，可以更有效地指导油田进行精细注采调控、推进产能建设等工作，对于提高油田采收率、稳产增产具有较强的战略意义[3]。

1 问题背景

南堡油田开发程度较高，目前综合含水已达85%以上，老井自然递减率较大，稳产难度较大；新井能够有效地弥补老井递减，提高油田采收率。因此，如何更经济更有效地推进产能建设工作，对于严峻形势下油田的生存意义重大。南堡油田属于复杂断块油田，地质特征认识不清，产能建设工作主要面临以下三个方面的开发地震问题：①低级序断层解释精度较低，不能满足产能部署及油藏精细描述的需要；②现有的构造解释精度无法精确刻画剩余油的分布；③储层预测分辨率低，不能解决浅层单砂体及深层复合砂体几何形态的刻画问题。针对以上问题，通过精细的地震构造解释技术和地震储层预测技术，进行低级序断层综合判定、微构造识别和刻画，以及砂体发育特征平面和纵向预测，为开发井位的部署提供有力支撑。

2 开发地震技术

开发地震技术是勘探地震技术向油气开发阶段的延伸[4]，是指在勘探地球物理的基础上，充分利用针对油气藏的观测方法和信息处理技术，并紧密结合测井、地质和油藏工程等多学科资料，对油气藏特征进行横向预测，在油气田开发过程中对油气藏做出完整描述和动态监测的一门新兴学科[5]，研究内容涉及构造解释、储层预测、油藏描述、开发监测等过程。

在南堡油田的开发过程中，开发地震技术已广泛应用于实际生产。从目前油藏开发所存在的问题出发，形成了以精细地震构造解释技术和精细地震储层预测技术为核心的一套完整的井位部署流程(图1)。从构造与储层两个方面进行地质再认识，根据新认识确定新增地质储量、新建产能、预计年增油、预计累增油等具体井位部署潜力参数，并进行经济效益评价，最终确定井位部署方案。其中低级序断层解释技术和微构造刻画技术是进行构造再认识的两个关键技术，地震属性技术和地震反演技术是进行储层再认识的两个关键技术。通过分析目标区域的油藏是构造主控还是储层主控，选取合适的方法开展针对性研究，在研究过程中，一定要紧密结合油水井的实际生产情况，不断进行分析与验证，通过井震藏结合，最终达到地质认识与油藏开发现状的统一。

图1 开发地震技术指导井位部署流程

2.1 地震构造解释技术

正确的构造认识是井位部署的基础，尤其是低级序断层的正确解释，以及构造的高低关系、起伏程度，更是分析井位部署潜力大小的重要依据。

2.1.1 低级序断层解释技术

南堡油田断块多、断块小、断块内部低级序断层广泛发育。断距较大的断层一般解释精度较高，而低级序断层由于断距较小，难以识别，多解性较强。断层解释，尤其是低级序断层解释，是地震构造解释的关键所在，是井位部署要考虑的主要因素之一，一定程度上影响了南堡油田的开发水平[6-10]。为了降低低级序断层的多解性，建立了“断层成像处理-断层属性拾取-井震联合刻画-动态验证调整”的解释方法，其中地震剖面响应和地层对比是基础，地震属性作为辅助，最后结合油藏动态资料进行验证，综合判定低级序断层的存在与否。

2.1.2 微构造识别技术

随着南堡油田的进一步开发，储层的非均质性逐渐显露出来，剩余油在平面和纵向上的分布越来越复杂，影响剩余油分布的构造因素不再是大中型构造而是储层微构造[11]。原有的构造精度(10 m以上的储层构造)不能满足油田开发现状需求，必须进一步精细刻画储层内部的细微差异，将构造精度提升至5 m甚至2 m以内。

准确的速度求取是精细构造识别的关键，使构造图能够真实客观地反映地下地质情况和地层真实形态。常规的构造成图精度不足，误差较大，不能有效识别微小的精细构造。为了解决这个问题，运用地震解释软件Geoeast，建立了以“地震趋势面为引导，变速度成图为核心”的井控变速构造成图技术。

首先把井控速度模型和地震速度模型融合在一起，得到一个融合速度模型，既有地震速度的整体趋势，又有钻井速度的精度，更接近地下地质体的速度变化规律。时深转换之后，以分层数据为出发点，对层速度进行校正，修正不合理的畸变点。当井点处误差较小时，达到了精确校正构造图的目的；但如果构造完全忠实于钻井，将导致局部构造形态不符合地质规律。分析后认为，在符合南堡油田地质规律、满足油气动态的前提下，绝大部分井与构造的误差可以控制在2 m以内(表1)，提高了对于微构造的识别精度。

表1 井控变速构造成图技术校正前后误差对比

2.2 地震储层预测技术

在正确构造认识的基础上，还要进一步刻画砂体在平面上的展布特征和范围，以及在纵向上的叠置关系、砂体连通性等特点，为井位的部署提供更精确的地质信息。

2.2.1 地震属性技术

一些地震属性对储层比较敏感，能更好地揭示地下异常，利用这些地震属性可以预测砂体平面展布规律。地震属性有很多种，通过沿南堡主力目的层对多项地震属性提取分析，认为振幅类属性对该区域的储层比较适用[12-13]，因为振幅类属性可以通过地震波形特征来检测具有渗透性的储层。

在南堡油田，火成岩和泥岩一般为非储层，渗透性差，而砂岩一般渗透性较好，因此用振幅类属性可以检测该区域砂岩的平面分布规律，刻画单井的各小层砂体展布情况和发育范围边界；精确的地震层位追踪是进行属性提取的前提，而时窗选取是属性提取的关键，要根据目的层的砂体厚度，选取合适的时窗长度，沿层提取地震属性。

2.2.2 地震反演技术

地震反演的目的是得到高分辨率的地震反演剖面，是刻画砂体纵向发育特征的常用参考手段。地震波形指示模拟反演、地质统计学反演是目前南堡油田常用的两种方法。

(1)地震波形指示模拟反演依据沉积学基本原理，充分利用地震波形的横向变化来反映储层空间的相变特征，是一种针对薄层开发应用的高精度波阻抗反演方法[14-15]。在反演过程中，要注意平滑半径、有效样本数、频率参数等关键参数的优选。其中平滑半径主要影响反演体的横向连通性，有效样本数主要表征地震波形空间变化对储层的影响程度,而频率参数主要控制反演结果的有效频带范围，其直接影响反演的分辨率。通过对研究区地质情况、地震资料主频、目的层厚度等进行分析，选取、调整合适的参数。该反演方法对井位分布的均匀性没有严格要求，纵向分辨率较高，横向连续性强；但是对于断层较多，断块比较复杂的地区，适用性一般。可以在南堡油田构造相对简单的区域使用。

(2)地质统计学反演是目前高分辨率储层预测的手段之一，适用条件是储层特征曲线同地震记录能建立良好关系。经过筛选，GR曲线对于识别南堡油田砂岩和泥岩的界线比较明显。反演前，要重视地震子波的估计和层位的标定，因为地震子波相当于地震记录与初始模型之间的匹配因子，反演前必须要提取合适的地震子波。而精细层位标定是地震反演的基础，必须作好合成地震记录，匹配好储层段附近的每一个同相轴，确保时间域地震资料和深度域测井资料紧密结合。反演过程中，要对拟合变差函数和随机模拟反演这两个关键环节进行分析验证。反演结果既保留了地震横向连续性的优势，又继承了测井曲线纵向高分辨率的优点，从而使井间砂体纵向叠置关系清晰(图2)。地质统计学反演适用于沉积现象较明显、易追踪岩性体的地区，被广泛应用于南堡油田开发中后期断层复杂、井网密集且具有分布规律的区块。

图2 南堡油田某区域地质统计学反演剖面

根据南堡油田开发程度较高，断层多期发育，井网密集,砂体窄而薄、规模小、横向变化快等特点，主要选取地质统计学反演进行储层预测[16-17]；同时，针对部分构造简单、储层横向连续性强、井网比较稀疏的区块，辅以波形指示模拟反演技术，有助于提高反演效率。

3 应用情况

以地震构造解释和地震储层预测等开发地震技术为基础，结合地质、测井、油藏等多学科知识，从加密调整和滚动扩边两个角度入手，持续开展井位优选工作，获得了一些新认识，并取得了良好的生产效果。

3.1 构造新认识应用实例

NP23-2154井是南堡油田某区域NgⅠ油藏的一口油井，该井的主力层为NgⅠ1-NgⅠ6，生产情况良好。但该井区主力层的原构造认识和油井生产现状存在矛盾，断块内油水边界不统一，差异大。运用低级序断层解释技术和井控变速构造成图等开发地震技术，井震藏结合，对该区断裂系统和构造特征进行重新梳理。地震剖面显示构造高点位于断块北部(图3a)，与原认识相反，且构造趋势较为平缓，高低起伏较小(图3b)。

a.过NP23-2154井的垂直于断层的地震剖面 b.过NP23-2154井的近似平行于断层的地震剖面

通过开发地震技术的指导，将识别出的北高南低的微幅鼻状构造(图4a)与原构造认识(图4b)对比，发现构造主力层含油面积增加了0.67 km2，储量增加了35.00×104t；该区高部位无井控制，砂体广泛发育，具有部署井位潜力。在2154断块整体部署新井3口(NP23-2179井、NP23-2180井、NP23-2181井)，设计新建单井日产能8.00 t，预计新建年产能0.72×104t，新增可采储量4.50×104t。3口井于2019年完钻并投产，初期平均单井日产油12.00 t，目前平均日产油5.00 t，截至2021年9月，已累计产油1.46×104t。

图4 NP23-2154井区新老构造对比及井位部署

3.2 储层新认识应用实例

NP41-13井是南堡油田某区域沙一段(Es1)油藏的一口部署注水井，但钻遇情况良好，油气显示活跃，最终转油井投产。该井于2019年3月投产，初期日产油13.30 t，不含水，稳产周期较长。

原认识中NP41-13井是以完善该井南部区域注采井网为主要目的，并无增油增储潜力。通过地震属性和地震反演等开发地震技术(图5)，对该井区北部进行精细储层预测，结果显示NP41-13井北部砂体连片发育，砂体厚度较大，砂体连续性较好。该井北部无油井生产，面积较大，分析认为具有滚动扩边潜力。

a.地震振幅属性 b.地质统计学反演剖面

在储层认识的基础上，根据已投产油水井的生产情况，预测新的含油边界，含油范围扩大1.68 km2，滚动增储77.15×104t，具有井位部署潜力。在构造较高部位部署5口油井，在边部部署2口水井，补充地层能量。截至2021年9月，7口井已全部投产投注，累计产油1.52×104t，累计产气246.1×104m3。5口油井目前平均日产油5.50 t，其中位于砂体中心部位的4口油井生产情况较好，而位于砂体边部的1口油井生产情况较差，这与储层预测的认识是一致的。

自2018年以来，开发地震技术逐步应用于南堡油田的井位优选与部署，2018—2020年分别在南堡油田识别出有利目标区7个，提交滚动、调整井位40余口，新建产能7.60×104t。截至2020年底，已完钻投产20余口，累计产油11.40×104t，累计产气1 641×104m3，增油增气效果显著。

4 结论

(1)地震构造解释和地震储层预测技术等开发地震技术的引入，弥补了单一学科在南堡油田井位部署工作中的局限性，与地质、油藏、测井等多学科技术相结合，更加适应南堡油田复杂的地质条件，可以有效降低井位部署风险，提高井位部署成功率，达到效益建产的目的。

(2)目前开发地震技术已广泛应用于南堡油田各个区块的井位部署工作，并取得了良好的应用效果，对南堡油田的产能建设和增产上产起到了积极的推动作用，对于冀东油田其他区块具有较好的借鉴意义。