油藏地球物理技术在东海C 区块开发中的应用

2024-01-04孙莉，刘舒，雷蕾

海洋石油 2023年4期

孙莉，刘舒，雷蕾

（中国石油化工股份有限公司上海海洋油气分公司勘探开发研究院，上海 200120）

油藏地球物理技术源于20 世纪70 年代末，随着油气田开发与开采的需要而兴起[1-3]。孟尔盛、Pennington 等认为油藏地球物理包括“开发”和“开采”地球物理[4]，目前陆上油藏地球物理技术通过大力发展资料采集特色技术，如高精度三维地震技术、井筒地震技术、多波多分量地震技术和四维地震技术，使得地球物理技术在提高储量动用和采收率方面发挥了积极的作用[5-9]。本文研究的东海C 区块主要是利用常规地震资料，根据开发不同时期的井资料和开发目标不同，通过地震资料目标处理、地震正反演技术、叠后与叠前地震属性和含气性预测等技术方法的优选和组合，形成开发初期以“储层预测和含油气评价为目标”的油藏评价技术和开发中期以“储层非均质解剖和剩余油气分布研究为目标”的储层表征技术，挖潜区块潜力，提高整体开发效果。

C 区块为三维地震覆盖区，总体为一背斜构造，主力含油气层系为Ht 层，为开发动用的主力层系，开发效果好坏直接影响区块的经济性，已有的4 口开发井初期生产情况较好，但部分井出水较快，采出程度低，开采效果不理想。提高Ht 层的采收率以及寻找新的开发层位是改善区块整体开发效果的关键。利用研究区有限的钻井资料，在井震特征精细分析的基础上，以地质模式为指导、生产数据为约束，通过岩石物理分析、地震正演、叠后叠前地震属性以及油藏精细描述等方法，以拓宽开发层系和提高Ht 层采收率为目的的油藏地球物理技术，既实现了C 区块浅层新层系Y 层探明新储量以及有效开发动用，也明确了主力层系Ht 剩余油分布和挖潜方向，有效改善了C区块的开发效果。

1 油气藏潜力评价技术

C 区块Y 层系的油气藏评价技术是针对无井评价区块，通过借鉴邻区资料，在成藏模式的指导下，采用流体替换、含气性预测等油藏地球物理技术开展潜力评价，采用的地球物理技术本文将其归属于开发地球物理技术。C 区块Y 层整体上为一背斜构造，受两条东西向断层分割为北中南三块（图1），已钻3 口探井主要位于北块和南块，3 口井揭示Y 层储层发育，有油迹油斑显示，但测试仅见少量油析出，未获工业油气流。但常规地震剖面上多处具有强反射特征（亮点），尤其是中块多个层位出现强反射特征，且范围与构造具有一定的关系，但无井钻探，强反射的形成原因不清。从成藏条件分析，中块为两条断层夹持的背斜，构造形态好，Y 层圈闭形成时期早于排烃期，多期断层及砂体可形成较好的油气输导体系，中块具有较好的成藏条件。因此，需重点对强反射的形成机制及与含气性的关系进行研究，为后续开发评价部署提供依据。

图1 C 区块Y 层顶面深度构造图及过井地震地质解释剖面Fig.1 Depth structure of Y top surface in Block C and cross-well seismic interpretation section

1.1 AVO 分析技术

地震亮点直接油气检测技术始于20 世纪70 年代[10-11]，在油气勘探中取得了一定的应用效果，也认识到真假亮点的存在，亮点强反射形成的原因不仅与地层含气性有关，也与特殊岩性有关。近年通过不少学者的不断研究和完善，利用反射系数随入射角变化识别亮点型含气砂岩的直接油气检测技术，不仅减少了真假亮点的不确定性，提高其烃类检测能力，也使得该技术在勘探开发领域得到广泛应用。研究区钻井资料少，利用AVO 分析技术研究强振幅形成原因及地质属性，有效指导了区块的潜力评价。

1.1.1 AVO 基本理论

AVO 分析是基于叠前道集的振幅分析技术，理论基础是非垂直入射理论，界面反射系数与入射角和界面上、下岩石物理性质有关，计算公式主要是采用Zoeppritz 方程和其简化公式，其中Shuey 的简化近似式最为常用[12]，假设条件是入射角小于30°时，入射角与反射系数的关系为：

式中：R(θ)为反射系数；P为垂直入射时P波反射系数（AVO 截距），其大小与上下地层的纵波阻抗差异相关；G为反射系数变化率（AVO 斜率），反映上下层泊松比的变化；θ为入射角和透射角的平均值，不同入射角的反射系数与sin2θ具有线性关系。P和G两个属性能够反映振幅随炮检距的变化特征，目前主要按照Castagna 等[13]的4 类AVO 特征，根据P、G特征进行岩石物性和含气性的分析，其中埋深浅、物性好一般为Ⅲ类，主要为低阻抗含气砂岩，零偏移距振幅（P）很强，呈负极性，随偏移距增大，振幅绝对值呈增强趋势(G增大)。

1.1.2 AVO 正演技术

AVO 正演是利用地震传播理论，采用正演模型分析不同岩性和油气反射系数随入射角的变化特征，研究其AVO 特征和地震响应特征形成机制，通过建立不同岩性和流体的AVO 检测标志和地震响应特征，实现地震直接识别岩性和油气，是一种定性的油藏描述方法。具体的做法是根据C 区块Y 层的地质特征，分析纵、横波速度、密度等参数，建立不同地质条件的地质模型，研究水层和油气层反射系数随入射角变化的AVO 特征和地震响应特征，分析油气的AVO特征以及与地震强反射的关系，进而定性识别油气。

C 区块Y 层埋藏深度浅（1 850～1 900 m），已钻井的岩心分析和测井解释显示，Y 层的储层发育（砂层厚度在70 m 左右）、砂地比高（＞50%），物性好（孔隙度20% 左右），其岩石物理特征为低纵、横波速、低密度，较围岩为低阻抗和低泊松比的特征，强振幅范围幅度在20 m 左右。综合储层厚度、物性、流体等地质特征，建立初始正演模型（图2），选用雷克正子波进行正演模拟，砂顶为波谷反射，均具有III 类 AVO 特征。零炮检距振幅能量随着含水饱和度降低而增强，不同含水饱和度的振幅能量随着入射角的增加均增加；随含水饱和度降低，振幅能量增加幅度略有增加。这与Y 层埋藏浅、砂岩压实作用弱、固结程度低等地质条件相符合，含气层的叠加剖面呈现强反射亮点主要是含气后纵波速度和密度降低导致的。

图2 C 区块Y 层不同流体AVO 正演Fig.2 AVO forward modeling of different fluids in Layer Y of Block C

1.1.3 AVO 属性分析

AVO 属性分析主要是利用P、G和它们的组合剖面开展岩性和流体检测，其中P*G剖面称为烃类指示剖面，主要是油气的存在时可表现为III 类AVO 的异常特征，提高异常的辨识度，因此，P*G剖面常用于III 类 AVO 地层的油气检测，C 区块Y 层的地质条件和AVO 特征可选用此属性。

AVO 属性分析采用叠前道集数据，道集质量影响AVO 属性分析的效果。通过精细速度分析、综合动校正拉平、叠前去噪等针对性优化处理，改善道集数据的质量。利用道集优化数据，得到P*G剖面数据，提取Y 层的P*G平面属性（图3）。P*G平面属性异常分布与背斜构造高部位自圈范围叠合性好，符合成藏规律，可作为开发评价潜力目标。

图3 道集优化处理前后数据对比Fig.3 Comparison of gather before and after acquisition optimization

图4 叠前P*G 属性平面图及过井剖面图Fig.4 Pre-stack P*G attribute map and cross-well section

1.2 开发部署及效果分析

从含气性预测和构造关系分析，Y 层含油气高度低，通过其它层位的开发井兼顾评价证实Y 层为一低幅底水底油气藏。由于Y 层储层物性好，渗流能力强，底水底油对气藏的开发影响较大，其开发动用原则是尽可能延长无水采气期，延缓底水底油锥进速度，设计在气藏高部位距底水18 m 以上部署一口水平井，且采用定向射孔完井方式实现避水，实施后开发动用Y 层气藏，开采时生产压差控制在1 MPa 以下，已无水生产近5 年，取得了预期的评价和开发效果。

2 油气藏精细表征技术

随着油气田的开发，将地球物理技术和生产动态结合，开展油气藏精细表征，以挖掘剩余油和提高油气采收率为目标，其地球物理技术本文归属为开采地球物理技术，主要是井震动结合精细分析储层内部特征，表征储层的非均质性，为油气藏调整挖潜提供支撑。C 区块Ht 层为开发主力层，开发井实施后，增加了7 口井钻遇油气层和4 口生产井（3 口水平井1口定向井），4 口开发井的生产差异较大，且油藏的采出程度较低，亟需研究砂体连通状况和剩余油气的分布状况，制定调整措施以提高油藏采收率。由于海上C 区块开发井相对陆上井网稀，且分布不均，井震动结合是油藏描述的关键，通过井震特征、地震属性和地震相特征的解剖等研究砂体展布特征，建立三维地质模型进行储层精细表征，结合数值模拟，预测剩余油分布。

2.1 井震动特征分析

井震动特征分析是将地质、动态和地震信息进行关联，赋予地震同相轴地质意义，是利用地震信息进行油藏表征的基础。Ht 层为浅水三角洲沉积，Ht 整体表现为水位逐渐上升的正旋回特征，从下往上划分为HtC、HtB、HtA 三个小层（图5），主要开发动用层位为HtB，从连井剖面可以看出，砂体纵向上厚度变小，横向上井间变化较大，储层非均质性较强。从开发井的生产特征而言，2 口井生产见水早，生产效果差，另2 口井生产效果较好，通过井震标定、剖析不同井地震特征以及生产动态信息，研究发现井上岩电-生产-地震具有较好的相关关系，如K3h 井剖面上振幅由波谷向波峰变化与井上岩性由砂岩向泥岩变化的特征相对应（图6），说明地震特征能够反映地层岩性的变化；K3h 井与T1 井之间的地震反射同相轴存在明显变化，为多期砂体侧向叠置砂体，两口井存在连通性弱的可能，因此，导致K3h 产水慢的原因一是井末端岩性变差水体弱，二是多期砂体可能呈弱连通。

图5 C 区块Ht 层顶面构造图及连井小层对比图Fig.5 Top structure of Ht layer in Block C and slim layer correlation

图6 K3h 井地震剖面特征与井上岩性变化关系图（剖面位置见图5(a)）D-D′）Fig.6 Relation between seismic profile characteristics and lithology of Well K3h (profile location on Fig.5 (a) D-D′).

2.2 储层空间变化分析

剩余油气的分布受控于储层空间展布的特征，地震沉积学[14-19]通过地层切片技术研究层段内沉积体系纵向演化，较好地应用于勘探开发目的层垂向变化分析和解剖中。Ht 层为浅水三角洲沉积，研究表明其地层发育模式主要为比例式，单小层地层厚度比例在横向上一致，基于地震沉积学理论，在等时界面的约束下，利用地层切片技术可较好反映Ht 层储层空间变化。从过井剖面可以看到同相轴横向变化（图7），波谷反射在时间上有时差，反映多期砂体摆动叠置的特征，从不同地层切片的平面属性，也可以看到砂体纵向上的变化特征（图8），砂体自东向西迁移，符合自下而上水进砂退的沉积规律。

图7 过井剖面地震响应特征（剖面位置见图5(a) E-E′）Fig.7 Seismic response characteristics of cross-well section(profile location on Fig.5 (a) E-E′)

图8 Htb 层不同沉积时期地层切片属性图Fig.8 Stratigraphic slice attribute plan of different sedimentary periods of Layer Htb

2.3 储层地震属性预测

地震数据包含大量的地层地质信息，地震属性是利用地震数据，经过各种数学变换得到与地震波几何形态、运动学、动力学特征相关的波形、时间、振幅、频率等属性数据，反映构造、地层、岩性、物性、含气性等多种地质信息，广泛应用于油气勘探开发，主要对储层和含油气藏进行预测和监测。具体的做法是根据需要研究的问题提取振幅、频率、波形等属性，建立井与地震属性的相关关系，优选相关性好的属性进行预测和研究。

C 区块各小层的砂体厚度以及层间的隔夹层是影响油气藏油水分布的关键。统计C 区块Ht 层泥岩厚度、砂岩厚度，并分析其与地震属性的关系，显示砂体厚度与最小振幅属性具有较好的相关关系（图9），泥岩厚度与峰谷比有一定的相关关系，因此，可利用振幅属性和峰谷比属性推算砂层和泥岩隔夹层的厚度（图10）。

图9 砂岩和泥岩隔夹层厚度与地震属性关系图Fig.9 Relationship between the thickness of sandstone, mudstone interlayer and seismic attributes

图10 HtB 层地震最小属性和砂岩厚度图Fig.10 Minimum seismic attributes map and sandstone thickness map of layer HtB.

2.4 油藏表征及应用

三维地质建模是目前表征地下的储层和油气藏特征的核心技术，也为油藏数值模拟开展剩余油分布研究提供地质基础，通过井-震-动-模相结合，进行油藏表征，指导油气开发调整措施的部署。

海上C 区块井相对较少且分布不均，地震资料在三维地质建模中起着重要的作用，利用地震解释的断层和层位，建立构造模型（图11(a)），以反映砂、泥岩的地震属性（图11(b)）约束建立岩相模型（图11(c)），进而分岩相进行孔渗模型的建立，得到储层三维地质模型。通过油藏数值模拟，拟合开发井的生产情况，不断优化完善模型，使得地质模型对油藏的准确合理表征，进而提出提高采收率的措施方案，指出Htb 油藏动用程度低且无井控制区是后续调整部署的方向。