一種水平井合成記錄的制作及標定方法
——以沾化凹陷樁202-平1井為例

畢俊鳳 才巨宏

（ 1 中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院；2 中國石化勝利油田分公司石油開發(fā)中心 ）

地震地質(zhì)綜合標定是地震解釋和儲層預測的基礎[1-3]，而利用聲波時差，采用褶積理論制作合成記錄是普遍采用的井震標定技術(shù)[4-10]。隨著鉆井技術(shù)的不斷進步，實施水平井可以高效地評價地下某種分布特征的油氣藏[11-19]，如地層不整合油藏。如何制作水平井合成記錄進行層位標定是勘探開發(fā)實際生產(chǎn)中面臨的問題之一。

水平井合成記錄的制作原理和直井相同，都是基于地震褶積模型，但制作過程中也有其特殊性，這主要是由水平井鉆進方向與其揭示地層次序的新老關系決定的。當水平井鉆進方向揭示的地層是正常次序（由新到老）時，如果地層傾角不大，制作合成記錄的關鍵是確定水平段靶點的位置，然后按斜井制作合成記錄，目前也形成了相應的技術(shù)手段[20]；當水平井鉆進方向上揭示的地層是由老到新的關系時，由于測井曲線測的是由老到新的地層，而地震波的傳播方向始終是從上到下（即由新到老），這時如果簡單地按常規(guī)直井方法制作合成記錄，在理論上及實際操作中都是行不通的。針對這種情況，劉傳虎[21]提出對測井曲線作反向和傾角轉(zhuǎn)換處理的方法，雖然解決了合成記錄反映的波阻抗界面同地震剖面上各同相軸代表的傾斜層界面方向不一致的問題，也可以在垂直傾斜地層方向上完成合成記錄標定。但是，對測井曲線反向和角度轉(zhuǎn)換相對容易實現(xiàn)，而將水平段鉆井軌跡由水平方向變換為傾斜地層的垂直方向較為繁瑣，需要計算給定不同位置的靶點坐標，且準確度不易保證。本文通過設置虛擬井和對地震數(shù)據(jù)體拉平的方法，就可以按常規(guī)直井的方法很容易地實現(xiàn)在垂直傾斜地層方向上制作合成記錄并完成標定，制作出的合成記錄既符合地震反射原理，質(zhì)量和精度又相對較高。

1 水平井標定存在的問題及技術(shù)對策

圖1為水平井鉆井軌跡與地層次序相反（由老到新）時，其與地震波傳播路徑的示意圖。圖中藍色實線代表水平井鉆進軌跡，紅色實線為地震波傳播路徑，O為激發(fā)點，M1、M2為接收點，粉色實線代表傾斜地層，粉色虛線為傾斜地層法線方向。當沿著井軌跡方向用原始聲波曲線和密度曲線制作合成地震記錄，各同相軸反映的界面是各傾斜地層的底界面，而地震剖面上的各個同相軸代表的是各傾斜地層的頂界面，二者反映的界面恰好相反。另外，由于地震剖面代表的是傾斜界面共反射面元道集的疊加，相當于地震子波對某個傾斜界面垂直入射的結(jié)果。而沿著水平方向鉆井軌跡制作合成記錄，對傾斜地層而言，只是子波傾斜入射的結(jié)果，很顯然，這不符合地震反射原理[22]，并且水平方向上的合成地震道同井旁地震道的相關性很差，無法進行有效的對比標定。

針對水平井合成記錄反映的界面信息同地震剖面不一致的問題，本文將聲波時差及密度曲線由井底向水平段靶點方向作反向采樣處理，利用反向測井曲線制作合成記錄，保證了合成地震記錄同地震剖面反映地層界面的一致性。同時，采用設置虛擬直井、對反向測井曲線作傾角轉(zhuǎn)換處理，對地震數(shù)據(jù)體進行層拉平的處理方法，將復雜的水平井標定問題簡單化為直井標定，并且實現(xiàn)了在垂直傾斜地層的方向上進行合成記錄的制作及標定。

圖1 水平井鉆井軌跡與地震波傳播路徑示意圖

2 水平井標定方法及步驟

鑒于前面的分析，鉆進方向與地層次序相反的水平井合成記錄的制作及標定主要包括以下幾個關鍵步驟。

2.1 測井曲線反向采樣

對水平段測井曲線，從井底重新反向采樣，采樣起始深度為水平段靶點對應的深度，采樣間隔為0.125m，得到反向聲波時差曲線DT反和反向密度曲線DEN反。該步驟的目的主要是為了保證地震上的波阻抗界面和測井曲線計算波阻抗界面在方向上的一致性。

2.2 傾斜地層拉平

對水平井鉆遇的一組傾斜界面進行三維層位解釋，如圖1中的界面1、界面2、界面3，特別是對水平井水平段起始位置與傾斜地層相交處的界面（如圖中的界面3）進行精細的閉合解釋，得到三維解釋層位。拉平該解釋層位到傾斜地層原來所在的時間軸附近，得到拉平地震數(shù)據(jù)體，同時保證拉平前后地震數(shù)據(jù)體目的層附近層速度基本相當，這樣制作合成地震記錄時，初始時深關系不會偏差很大。

2.3 設置虛擬井

在拉平地震數(shù)據(jù)體上原水平井井底位置重新設置一口新井，該井為直井，坐標為原水平井井底坐標，并將DT反和DEN反曲線作傾角轉(zhuǎn)換后加載至該井，計算波阻抗曲線和反射系數(shù)序列。采用褶積理論，給定理論子波或提取井旁子波制作合成記錄。在拉平后的地震數(shù)據(jù)體上對該直井進行井旁道與合成記錄道的對比與調(diào)整，相當于在傾斜地層法線方向上進行合成記錄的標定。需注意的是，為保證地震數(shù)據(jù)和測井數(shù)據(jù)沿法線方向的一致性，測井曲線的每一個深度值和曲線值都要相應地作傾角轉(zhuǎn)換處理，即：

式中 Depth反——反向聲波時差或反向密度曲線的原始深度；

Depth直——虛擬直井聲波時差或密度曲線對應的深度；

DT直——虛擬直井的聲波時差曲線；

DEN直——虛擬直井的密度曲線；

α——近似為傾斜地層與水平面的夾角。

對測井、地震所作的處理及轉(zhuǎn)換如圖2所示，其中綠色圓圈代表虛擬井的位置，黃色實線代表沿傾斜層底界面的解釋層位，綠色實線為井軌跡，粉色測井曲線代表反向采樣及傾角轉(zhuǎn)換后的聲波時差及密度曲線。在拉平后的地震數(shù)據(jù)體上（圖2b），對虛擬井（聲波時差、密度曲線作過反向采樣和傾角變化）采用常規(guī)的、成熟的直井合成記錄制作及井震標定方法，相當于是對水平井水平段進行合成記錄的制作與標定。整個操作過程既符合地震反射原理，也很容易實現(xiàn)，不僅能夠提取到直井段的井旁地震道，與合成記錄道進行標定，得到相對準確的時深關系，并且測井曲線的反向采樣和傾角轉(zhuǎn)換只需給定計算公式，簡單易行。

圖2 水平井標定時對測井、地震操作指示圖

2.4 井震標定

井震標定時，關鍵是標志層的確定[23-24]。對進入不整合面之下便是水平段的鉆井而言，處理前不整合面處的測井曲線為處理變換后DT直和DEN直的起始位置，所以不整合面仍可以作為虛擬直井合成記錄標定的標志層。確定標志層后，再根據(jù)拉平后地震數(shù)據(jù)體上提取的井旁道與合成記錄道能量及波組關系進行合成記錄的調(diào)整。

3 實例應用

樁202-平1井區(qū)處于埕島—長堤—孤東潛山披覆構(gòu)造帶中部長堤油田的中西部（圖3）。中生界勘探程度低，但勘探潛力較大，目前已發(fā)現(xiàn)的油氣主要分布于長堤斷層上升盤樁205—樁202南北條帶，縱向上位于中生界頂部的不整合面附近[25-28]，油藏類型為典型的地層不整合油藏。地震剖面上，中生界頂面（Tr反射層)與下部地震反射同相軸呈角度相交的反射結(jié)構(gòu)。在研究區(qū)實施水平井，可同時評價中生界多套地層的含油氣情況，樁202-平1井正是基于這樣的鉆探目的。

圖3 長堤中生界區(qū)域構(gòu)造位置

樁202-平1井于2016年11月9日完鉆，目的層為中生界，完鉆井深為3946.0m。該井在中生界3314.0～3740.5m 解釋油層 5層 233.5m（有效厚度為189.8m），其中對3725.5～3734m井段試油，日產(chǎn)油14.34m3，日產(chǎn)水0.6m3，目前該井已累計產(chǎn)油53.48m3，累計產(chǎn)水46.02m3。依據(jù)錄井、測井資料，對沙一段底界、沙三段底界及中生界內(nèi)部三臺組、蒙陰組不同組段地層分界面進行了劃分。這些組段地層分界面和地震同相軸的對應關系如何？中生界油層段在地震剖面上對應哪幾套同相軸，以便開展構(gòu)造解釋，為后期的儲量計算做準備，這些工作必然要通過井震標定來確定和完成。但是用常規(guī)直井合成記錄標定方法是行不通的，因為直井標定時井旁地震道無論是沿線方向、道方向還是任意線方向都很容易提取得到。然而，對樁202-平1井而言，其在中生界內(nèi)的鉆井軌跡是近水平的，鉆進方向上地層由老到新，速度由大到小，常規(guī)合成記錄反映的界面是各傾斜地層的底界面，而地震剖面上各地層反射界面始終是頂界面，而且目前的解釋軟件無法提取水平段的井旁道，所以必須探索新方法對樁202-平1井進行有效的標定。

采用本文第2章的處理方法，首先對樁202-平1井水平段的聲波時差曲線和密度曲線從井底反向采樣，這樣可以解決井鉆遇地層界面和地震反射界面方向不統(tǒng)一的問題；其次，精細解釋出中生界內(nèi)部傾斜地層的底界面，然后沿該解釋層對地震數(shù)據(jù)體進行拉平處理；然后在原水平井井底位置虛設一口直井，井位坐標為樁202-平1井的井底坐標，并將反向聲波時差曲線和密度曲線做傾角轉(zhuǎn)換后加載至該井，進一步計算得到波阻抗曲線和反射系數(shù)；最后，利用拉平數(shù)據(jù)體，提取或給定地震子波，對該虛擬直井制作合成記錄并進行標定，相當于是在垂直傾斜地層的方向（法線方向）上完成了合成記錄的制作與標定（圖4）。從井旁地震道和合成記錄道的對比來看，二者的相關性較好。通過該標定方法，樁202-平1井鉆遇中生界三臺組和蒙陰組。圖5為樁202-平1井標定結(jié)果，數(shù)字①～⑤為地震同相軸編號，分別代表不同的傾斜地層界面，其中三臺組頂界（蒙陰組底界）對應第②個同相軸，樁202-平1井鉆遇大套油層段的頂、底分別對應與第③和第②個同相軸。根據(jù)測井、錄井資料，該套油層頂深3385m，底深3510m，厚度為125m。而地震剖面上第②和第③個同相軸之間水平方向上CDP個數(shù)為10，道間距為12.5m，兩個同相軸之間的水平距離剛好為125m，印證了標定結(jié)果的準確性。

圖4 樁202-平1井合成記錄制作

圖5 樁202-平1井標定結(jié)果

4 結(jié)論

針對水平井鉆進方向上地層由老到新、速度由大到小且地層傾角較大的地質(zhì)條件，開發(fā)應用將測井曲線反向采樣和傾角轉(zhuǎn)換，設置虛擬直井并將地震數(shù)據(jù)體層拉平的合成記錄制作及標定方法，層位標定結(jié)果符合地質(zhì)認識，經(jīng)鉆井、錄井及生產(chǎn)數(shù)據(jù)證實準確可靠，而且標定過程簡單實用，對勘探開發(fā)過程中其他種類和鉆探目的的水平井標定有一定的借鑒意義。