致密油“甜點(diǎn)”多屬性融合預(yù)測技術(shù)

韓飛鵬，宋光建，吳振坤，沈璽琳，韓飛程

(1.中國石油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000；2.中國石油吉林石化公司，吉林 吉林 132000；3.中國石油玉門油田分公司，甘肅 酒泉 735019)

0 引 言

新疆準(zhǔn)噶爾盆地J凹陷致密油資源豐富，資源潛力巨大，是新疆油田非常規(guī)低滲儲層重點(diǎn)開發(fā)對象，但該凹陷致密油油藏相比國內(nèi)外其他致密油油藏具有埋藏深，巖性復(fù)雜，縱向上地層呈薄互層狀(厘米級薄互層，多為過渡性巖類)，層間存在高強(qiáng)度應(yīng)力層，原油黏度大、密度高，天然裂縫不發(fā)育，滲透率低(0.001～0.100 mD)等諸多復(fù)雜地質(zhì)與油藏特征。針對該區(qū)地質(zhì)與油藏特點(diǎn)，采取了大規(guī)模水平井體積壓裂改造技術(shù)，但在相同改造規(guī)模下，單井日均產(chǎn)油量相差近10倍(1.62～15.29 m3/d)。在儲層鉆遇率(90%以上)與改造規(guī)?；疽恢碌那闆r下，產(chǎn)量差異的主要原因?yàn)?，單一的地質(zhì)“甜點(diǎn)”預(yù)測存在片面性，忽略了該區(qū)致密儲藏在工程改造上的“甜點(diǎn)”有利區(qū)[1-11]。鑒于此，經(jīng)過不斷探索研究，總結(jié)出一套多屬性融合“甜點(diǎn)”預(yù)測技術(shù)。

1 多屬性融合技術(shù)原理

多屬性融合技術(shù)是一項(xiàng)新興技術(shù)[12-14]，將表征不同儲層特征的多個(gè)屬性，經(jīng)過一定的數(shù)學(xué)算法和顯示方法融合在一起，能夠同時(shí)反映多個(gè)屬性對儲層的影響。

此次研究采用RGB顏色融合方法，每一個(gè)優(yōu)選的屬性都有其特有的有利區(qū)域，每一個(gè)有利區(qū)域分配一個(gè)屬性色標(biāo)，然后將多個(gè)有利區(qū)域進(jìn)行顏色融合，分別劃分出地質(zhì)“甜點(diǎn)”與工程“甜點(diǎn)”有利區(qū)。由于每一個(gè)區(qū)域敏感屬性特征不同，其顯示的顏色也有所差異，因此，可以直觀準(zhǔn)確地分析不同區(qū)域的屬性特征，提高儲層預(yù)測的精度。

多屬性融合技術(shù)的基礎(chǔ)是優(yōu)選屬性，即對能體現(xiàn)地質(zhì)“甜點(diǎn)”與工程“甜點(diǎn)”發(fā)育區(qū)特征的測井、錄井、地震、巖石彈性等屬性參數(shù)進(jìn)行分析，選擇最能體現(xiàn)其特征的參數(shù)作為優(yōu)選屬性，進(jìn)行多屬性融合分析，劃分出地質(zhì)“甜點(diǎn)”與工程“甜點(diǎn)”Ⅰ、Ⅱ類有利區(qū)，然后再次進(jìn)行RGB顏色融合，優(yōu)選出綜合“甜點(diǎn)”區(qū)。

2 屬性優(yōu)選

對能夠反映“甜點(diǎn)”發(fā)育區(qū)特征的屬性參數(shù)進(jìn)行評分：一是對屬性參數(shù)的準(zhǔn)確度進(jìn)行評分，直接測量得到的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確度高，評分為3分，需通過相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算才能得到的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確度較高，評分為2分，其他準(zhǔn)確度較差的數(shù)據(jù)評分為1分；二是對該屬性參數(shù)對“甜點(diǎn)”發(fā)育區(qū)特征的表征程度進(jìn)行評分，表征區(qū)域儲層特征的評分為2分，表征單井儲層特征的評分為1分。將2個(gè)得分的乘積作為屬性優(yōu)選的綜合得分，綜合得分最高的屬性參數(shù)即為優(yōu)選屬性參數(shù)[15]。

2.1 地質(zhì)“甜點(diǎn)”屬性優(yōu)選

儲層物性好、油氣富集、裂縫發(fā)育是地質(zhì)“甜點(diǎn)”發(fā)育區(qū)的主要判斷依據(jù)。

表征儲層物性的主要參數(shù)為孔隙度、滲透率、含油飽和度。對能夠反映儲層“孔滲飽”的測井、錄井、地震等相關(guān)屬性參數(shù)進(jìn)行評分(表1)。由表1可知，地震屬性(絕對值振幅、均方根振幅)能夠很好地表征儲層物性。地震屬性通常用于儲層預(yù)測和油氣藏預(yù)測，其橫向變化與同一地質(zhì)層位的巖石物理特征(儲層物性、流體物性和沉積旋回等)的橫向變化存在一定關(guān)聯(lián)。此次研究在進(jìn)行目的層解釋過程中，該區(qū)多個(gè)剖面上目的層段可見地震振幅的強(qiáng)弱變化，并且均方根振幅特征與絕對值振幅特征相同，因此，在進(jìn)行目的層段的優(yōu)質(zhì)儲層特征分析時(shí)，選擇地震屬性中更為常用的均方根振幅參數(shù)，均方根振幅較低區(qū)域?yàn)閮?yōu)質(zhì)儲層有利區(qū)。

表1 優(yōu)質(zhì)儲層屬性參數(shù)評分

表征油氣富集區(qū)的地震、測井、化學(xué)屬性參數(shù)包括振幅、能量、頻率、自然電位、電阻率、極化率、重力值、烴值、放射性等數(shù)據(jù)。對相關(guān)屬性參數(shù)進(jìn)行評分，綜合得分最高的屬性參數(shù)即為優(yōu)選屬性(表2)。由表2可知，地震屬性(振幅、能量、頻率)能夠很好地表征儲層油氣富集區(qū)。其中，振幅參數(shù)已優(yōu)選為表征優(yōu)質(zhì)儲層的參數(shù)，能量參數(shù)主要對于氣藏的劃分比較敏感，因此，選擇頻率參數(shù)作為表征油氣富集區(qū)的屬性參數(shù)。

表征裂縫發(fā)育情況的測錄井、地震、巖石力學(xué)屬性參數(shù)包括CT掃描、露頭觀察、電阻率、成像測井、構(gòu)造應(yīng)力場、曲率、相干體、多分量轉(zhuǎn)換波等數(shù)據(jù)。對相關(guān)屬性參數(shù)進(jìn)行評分，綜合得分最高的屬性參數(shù)即為優(yōu)選屬性(表3)。由表3可知，地震屬性(曲率、相干值、多分量轉(zhuǎn)換波)能夠很好地表征裂縫發(fā)育情況。其中，相干體屬性是地質(zhì)分析階段裂縫發(fā)育的主要刻畫手段，因此，將相干值參數(shù)作為首選參數(shù)，相干值較低區(qū)域易發(fā)育網(wǎng)狀裂縫，為裂縫發(fā)育有利區(qū)。

表2 油氣富集區(qū)屬性參數(shù)評分

表3 表征裂縫屬性分析方法估分

2.2 工程“甜點(diǎn)”屬性優(yōu)選

巖石脆性好、水平應(yīng)力差小是工程“甜點(diǎn)”發(fā)育區(qū)的主要判斷依據(jù)。

巖石脆性是工程“甜點(diǎn)”有利區(qū)的重要判斷依據(jù)之一，脆性高的區(qū)域有利于形成復(fù)雜縫網(wǎng)。此次研究以石英含量作為巖石脆性的表征值。反映巖石脆性特征的屬性有巖性、地震彈性、巖石力學(xué)等數(shù)據(jù)，其中，僅有地震彈性屬性可以表征區(qū)域性脆性特征，因此，優(yōu)選地震彈性屬性為表征巖石脆性的參數(shù)。與巖石脆性相關(guān)的彈性屬性參數(shù)較多，為了優(yōu)選與巖石脆性相關(guān)的敏感參數(shù)，進(jìn)行了脆性礦物擾動分析，以石英含量為擾動變量，當(dāng)石英含量增加6%時(shí)，對與巖石脆性相關(guān)的彈性參數(shù)Z縱(縱波阻抗)、Z橫(橫波阻抗)、Eρ(楊氏模量與密度的乘積)、E(楊氏模量)、K(體積模量)、λ(拉梅系數(shù))、λρ(拉梅系數(shù)與密度的乘積)、G(剪切模量)、Gρ(剪切模量與密度的乘積)、μ(泊松比)、τ(縱橫波速比)等11個(gè)參數(shù)或參數(shù)組合進(jìn)行了變化率分析(表4)，變化率越大，表明對石英含量越敏感，與巖石脆性相關(guān)性越高。由表4可知：λρ的變化率為33.1%，最為敏感，因此，選擇λρ作為彈性屬性敏感參數(shù)，高λρ值區(qū)域?yàn)榇嘈悦舾袇^(qū)域。

表4 彈性屬性參數(shù)隨物性的變化率

巖石力學(xué)屬性參數(shù)(楊氏模量、泊松比、最小水平主應(yīng)力、最大水平主應(yīng)力、水平應(yīng)力差、斷裂韌性等)對壓裂改造工藝、改造規(guī)模、裂縫形態(tài)、裂縫延伸方向等影響較大。其中，水平應(yīng)力差是形成網(wǎng)狀縫的主要因素。在工程上，水平應(yīng)力差越大，越易于形成單組縫，水平應(yīng)力差越小，越易于形成網(wǎng)狀縫，更利于進(jìn)行縫網(wǎng)壓裂，因此，優(yōu)選水平應(yīng)力差為巖石力學(xué)屬性參數(shù)。為更準(zhǔn)確體現(xiàn)儲層水平應(yīng)力特征，此次研究選用水平應(yīng)力差比值表征水平應(yīng)力差。水平應(yīng)力差比值定義為：某點(diǎn)的水平應(yīng)力差與該區(qū)域最大水平應(yīng)力的比值。

通過上述分析，確定了多屬性融合方法中使用的5個(gè)屬性參數(shù)：均方根振幅、地震頻率、相干值、水平應(yīng)力差比值。

3 多屬性融合“甜點(diǎn)”預(yù)測技術(shù)

3.1 地質(zhì)“甜點(diǎn)”有利區(qū)優(yōu)選

優(yōu)質(zhì)儲層、富油區(qū)、裂縫發(fā)育區(qū)是地質(zhì)“甜點(diǎn)”的3個(gè)要素特征，相關(guān)優(yōu)選參數(shù)為均方根振幅、地震頻率、相干值，其中，均方根振幅為主要屬性參數(shù)。因此，將地質(zhì)“甜點(diǎn)”的主要影響因素與其他2個(gè)影響因素分別進(jìn)行RGB顏色融合，即均方根振幅與地震頻率相融合、均方根振幅與相干體切片相融合(圖1、2)。圖1、2中紅色和綠色圈定區(qū)域?yàn)?個(gè)屬性參數(shù)顯示良好的區(qū)域(融合區(qū))。分別將圖1和圖2中融合區(qū)提取出來，并再次進(jìn)行RGB顏色融合(圖3)。圖3中紅色和綠色疊合區(qū)域?yàn)棰耦惖刭|(zhì)“甜點(diǎn)”區(qū)，主要位于研究區(qū)中部、東北部與南部；非疊合區(qū)域?yàn)棰蝾惖刭|(zhì)“甜點(diǎn)”區(qū)。Ⅰ類地質(zhì)“甜點(diǎn)”區(qū)域具有較高的含油飽和度、孔隙度以及滲透率。

圖1 均方根振幅與頻率異常融合

圖2 低均方根振幅與相干體融合

3.2 工程“甜點(diǎn)”有利區(qū)優(yōu)選

巖石脆性好、水平應(yīng)力差小是工程“甜點(diǎn)”的2個(gè)要素特征，相關(guān)優(yōu)選參數(shù)為λρ、水平應(yīng)力差比值。將目的層底和頂?shù)摩甩雅c水平應(yīng)力差比值進(jìn)行RGB顏色融合(圖4)，圖4中紅色和綠色圈定區(qū)域?yàn)?個(gè)屬性參數(shù)顯示良好的區(qū)域。將圖4中融合區(qū)提取出來，并再次進(jìn)行RGB顏色融合(圖5)。圖5中紅色和綠色疊合區(qū)域?yàn)棰耦惞こ獭疤瘘c(diǎn)”區(qū)，主要位于研究區(qū)中部、南部與北部；非疊合區(qū)域?yàn)棰蝾惞こ獭疤瘘c(diǎn)”區(qū)。Ⅰ類工程“甜點(diǎn)”區(qū)域具有脆性高、水平應(yīng)力差低的特征，在儲層壓裂改造過程中容易形成網(wǎng)狀縫網(wǎng)，獲得較好的儲層改造效果。

圖3 地質(zhì)“甜點(diǎn)”有利區(qū)優(yōu)選

3.3 綜合“甜點(diǎn)”有利區(qū)

將上述優(yōu)選的地質(zhì)、工程“甜點(diǎn)”區(qū)再次進(jìn)行RGB顏色融合，便可優(yōu)選出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類綜合“甜點(diǎn)”區(qū)：Ⅰ類地質(zhì)“甜點(diǎn)”區(qū)和Ⅰ類工程“甜點(diǎn)”區(qū)的疊合區(qū)域?yàn)棰耦悺疤瘘c(diǎn)”區(qū)；Ⅰ類地質(zhì)“甜點(diǎn)”區(qū)和Ⅰ類工程“甜點(diǎn)”區(qū)，包含其中任意一個(gè)的疊合區(qū)域?yàn)棰蝾惥C合“甜點(diǎn)”區(qū)：Ⅱ類地質(zhì)“甜點(diǎn)”區(qū)和Ⅱ類工程“甜點(diǎn)”區(qū)的疊合區(qū)域?yàn)棰箢惥C合“甜點(diǎn)”區(qū)(圖6)。由圖6可知：Ⅰ類綜合“甜點(diǎn)”區(qū)主要位于研究區(qū)中部與南部。

對綜合“甜點(diǎn)”區(qū)的水平井壓裂生產(chǎn)效果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)(表5)。由表5可知，油井壓裂后的增產(chǎn)效果與“甜點(diǎn)”區(qū)的劃分具有較好的吻合性，該研究結(jié)果對后期的評價(jià)井井位部署具有指導(dǎo)作用。

圖4 目的層和水平應(yīng)力差比值融合

圖5 工程“甜點(diǎn)”區(qū)

4 應(yīng) 用

2017年，在儲層物性好、油氣富集、巖石脆性好、水平應(yīng)力差小、裂縫發(fā)育的Ⅰ類綜合“甜點(diǎn)”區(qū)部署J23、J25 水平井，2口水平井油層鉆遇率均達(dá)到95%以上，壓裂改造后，截至目前累計(jì)產(chǎn)油超過32 000 m3，單井最高日產(chǎn)油均超過100 m3/d(表6)，進(jìn)一步驗(yàn)證了多屬性融合“甜點(diǎn)”預(yù)測技術(shù)的可靠性。

圖6 綜合“甜點(diǎn)”區(qū)

5 結(jié) 論

(1) 針對J區(qū)致密油埋藏深，巖性復(fù)雜，縱向上地層呈薄互層狀，層間存在高強(qiáng)度應(yīng)力層，原油黏度大、密度高，天然裂縫不發(fā)育，滲透率低等諸多復(fù)雜地質(zhì)與油藏等特征，總結(jié)以往壓裂改造、儲層認(rèn)識中存在的問題，基于地震和測井?dāng)?shù)據(jù)，形成了“甜點(diǎn)”多屬性融合預(yù)測技術(shù)。

(2) 優(yōu)選了表征地質(zhì)“甜點(diǎn)”區(qū)和工程“甜點(diǎn)”區(qū)發(fā)育特征的5個(gè)屬性參數(shù)，即均方根振幅、地震頻率、相干值、λρ、水平應(yīng)力差比值，對其進(jìn)行RGB顏色融合，得到地質(zhì)“甜點(diǎn)”和工程“甜點(diǎn)”，進(jìn)一步融合，得到綜合“甜點(diǎn)”區(qū)，其中，Ⅰ類綜合“甜點(diǎn)”區(qū)主要位于研究區(qū)中部與南部。

(3) 綜合“甜點(diǎn)”區(qū)的的油井以及Ⅰ類綜合“甜點(diǎn)”區(qū)新鉆井的生產(chǎn)效果均表明，綜合“甜點(diǎn)”區(qū)的劃分是準(zhǔn)確的，說明“甜點(diǎn)”多屬性融合預(yù)測技術(shù)準(zhǔn)確可靠，對該區(qū)域開發(fā)評價(jià)及產(chǎn)能建設(shè)井位部署具有很強(qiáng)的指導(dǎo)作用。

表5 J區(qū)前期致密油水平井壓裂生產(chǎn)效果

表6 J區(qū)后期致密油試油情況