濁積砂體埋深預(yù)測不確定性分析方法
——以尼日爾三角洲E油田為例

張會來，樂靖，范廷恩，高云峰，田楠

(中海油研究總院，北京 100027)

地質(zhì)條件的復(fù)雜性及其資料的不完備性、不確定性[1,2]制約了油氣田的勘探與開發(fā)，因此加強不確定性分析有助于降低構(gòu)造預(yù)測、儲層埋深預(yù)測的風(fēng)險[3]。在油田開發(fā)生產(chǎn)過程中，構(gòu)造的不確定性與鉆前設(shè)計、隨鉆優(yōu)化直接相關(guān)，因此構(gòu)造的不確定性分析是開發(fā)生產(chǎn)中一個重要的研究課題。構(gòu)造不確定性來源很多，比較典型的有偏移、層位追蹤、斷層解釋以及時深轉(zhuǎn)換[4～6]。在勘探開發(fā)中，地震速度是非常重要的參數(shù)，速度不確定性是偏移不確定性和時深轉(zhuǎn)換不確定性的重要來源，圈閉容量評價以及鉆井井位設(shè)計都需要考慮與速度模型不唯一性有關(guān)的構(gòu)造不確定性[6～8]。

E油田位于西非尼日爾三角洲，屬于深水濁流沉積，儲層為深水扇濁積砂巖，油田的主力油藏為朵葉復(fù)合體。該油田采用全水平井開發(fā)方式，其預(yù)期砂體鉆遇長度直接影響后續(xù)生產(chǎn)效果，砂體埋深預(yù)測與砂體分布預(yù)測是水平井鉆探成功的關(guān)鍵。筆者通過逆向思維，基于尼日爾三角洲E油田已鉆的18口開發(fā)井，統(tǒng)計砂體埋深差異特征，分析不確定性規(guī)律，建立相應(yīng)的不確定性圖版，將不確定性研究成果應(yīng)用于后續(xù)近20口開發(fā)井的井位設(shè)計與隨鉆研究。

1 砂體埋深預(yù)測不確定性分析圖版

圖1 濁積砂體埋深預(yù)測不確定性分析技術(shù)路線圖

通過對E油田的特征分析，明確了導(dǎo)致砂體埋深預(yù)測不確定性的主要因素，通過已鉆開發(fā)井鉆后分析，獲得與不確定性相關(guān)的參數(shù)數(shù)據(jù)，如誤差范圍數(shù)據(jù)、目標(biāo)井與速度參考井井距數(shù)據(jù)、儲層位置與砂體預(yù)測差異綜合分析圖。將統(tǒng)計數(shù)據(jù)與導(dǎo)致砂體埋深預(yù)測不確定性原因進行耦合分析，建立圖版表征不確定性形成的規(guī)律，應(yīng)用不確定性分析圖版指導(dǎo)后續(xù)開發(fā)井砂體埋深預(yù)測與井位優(yōu)化(見圖1)。

1.1 砂體埋深預(yù)測不確定性原因分析

E油田為深水扇儲層油田，主要油藏單元為朵葉沉積，基于地震疊前反演成果，該油田開展了系統(tǒng)的儲層頂面解釋。油田開發(fā)井鉆探前，基于5口探井、評價井開展井震標(biāo)定，獲得時深關(guān)系，建立地層格架約束的三維速度場。開發(fā)井深度埋深預(yù)測以距離最近井為速度參考井，應(yīng)用三維速度場精細砂體埋深預(yù)測成果進行質(zhì)控。根據(jù)上述研究基礎(chǔ)分析，若井震標(biāo)定、三維速度場基礎(chǔ)速度合理，則認為影響開發(fā)井砂體埋深預(yù)測的主要影響因素為儲層解釋精度與參考速度。

1.2 砂體埋深預(yù)測差異及相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計

以E油田18口已鉆開發(fā)井為基礎(chǔ)開展分類統(tǒng)計，內(nèi)容包括3個方面：①分油藏砂體埋深預(yù)測差異統(tǒng)計；②開發(fā)井所處砂體位置統(tǒng)計(主體部位或非主體部位)；③目標(biāo)井與速度參考井距離統(tǒng)計。3個方面數(shù)據(jù)統(tǒng)計的目標(biāo)是分油藏認識誤差范圍、獲得砂體主體部位與砂體非主體位置埋深預(yù)測誤差規(guī)律、分析差異特征與速度參考井距離的關(guān)系。

1.3 砂體埋深預(yù)測不確定性分析圖版

基于已鉆井的砂體埋深預(yù)測差異統(tǒng)計數(shù)據(jù)，建立砂體埋深誤差分布范圍不確定性圖版、砂體埋深預(yù)測差異與位置關(guān)系不確定性圖版、目標(biāo)井與速度參考井距離分析圖版。通過上述圖版展示不同油藏砂體埋深預(yù)測誤差范圍及誤差規(guī)律分布，分析砂體埋深預(yù)測誤差分布與速度參考井距離之間的關(guān)系。通過其所揭示的砂體埋深預(yù)測誤差分布規(guī)律，不斷優(yōu)化隨鉆階段砂體頂面埋深預(yù)測方法和思路，提高后續(xù)開發(fā)井砂體埋深預(yù)測精度。

1)砂體埋深誤差分布范圍不確定性圖版 根據(jù)已鉆井分油藏砂體埋深預(yù)測差異統(tǒng)計數(shù)據(jù)，通過直方圖來分油藏表征砂體埋深預(yù)測可能的不確定性范圍。直方圖的橫坐標(biāo)表示各口已鉆井，縱坐標(biāo)表示各口已鉆井在某一油藏的砂體埋深預(yù)測誤差。該圖版可以形象地展示該油藏砂體埋深預(yù)測可能的不確定性范圍，對于該油藏后續(xù)的待鉆開發(fā)井，還可以明確其砂體埋深預(yù)測可能的不確定性范圍，有助于提高砂體埋深預(yù)測精度。

2)砂體埋深預(yù)測差異與位置關(guān)系不確定性圖版 在各已鉆井分油藏砂體埋深預(yù)測差異統(tǒng)計數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，分析鉆遇儲層主體區(qū)和儲層邊部埋深預(yù)測誤差的分布規(guī)律，并分別形成蛛網(wǎng)分析圖版和散點分析圖版。采用數(shù)字1代表儲層邊部，數(shù)字3代表儲層主體，與各井的砂體埋深預(yù)測誤差形成蛛網(wǎng)圖。以藍色圓點代表不同井的砂體埋深預(yù)測誤差值，紅色圓點代表儲層主體區(qū)或儲層邊部，橫坐標(biāo)表示儲層位置，縱坐標(biāo)表示砂體埋深預(yù)測誤差，按照井點鉆遇儲層位置進行排序，形成散點圖分析圖版。上述2個圖版用于表征砂體埋深預(yù)測誤差與位置關(guān)系的不確定性范圍。根據(jù)該圖版開展后續(xù)開發(fā)井砂體埋深預(yù)測時，根據(jù)靶點鉆遇的儲層位置就可以分析深度預(yù)測誤差的不確定性范圍。

3)目標(biāo)井與速度參考井距離分析圖版 在已鉆井分油藏砂體埋深預(yù)測差異統(tǒng)計數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，分析目標(biāo)井與速度參考井距離大小及砂體埋深預(yù)測誤差的分布規(guī)律。橫坐標(biāo)表示目標(biāo)井與速度參考井距離，縱坐標(biāo)表示各井的砂體埋深預(yù)測誤差，橫坐標(biāo)按照目標(biāo)井與速度參考井距離從小到大排列，形成散點圖。通過目標(biāo)井與速度參考井距離分析圖版，表征目標(biāo)井與速度參考井距離從小到大變化時砂體埋深預(yù)測誤差的分布規(guī)律，明確目標(biāo)井與速度參考井距離在什么范圍內(nèi)砂體埋深預(yù)測誤差較小。根據(jù)該圖版開展后續(xù)開發(fā)井砂體埋深預(yù)測時，根據(jù)目標(biāo)井與參考井之間的距離就可以確定埋深預(yù)測的不確定性范圍。

1.4 應(yīng)用思路

通過砂體埋深預(yù)測差異與位置關(guān)系不確定性分析圖版所揭示的砂體埋深預(yù)測誤差分布范圍以及與鉆遇儲層位置、與速度參考井距離的分布規(guī)律，應(yīng)用于后續(xù)開發(fā)井砂體埋深預(yù)測中，其主要思路為：①根據(jù)鄰近已鉆井的時深關(guān)系來開展待鉆井的砂體頂面埋深預(yù)測，同時參考更新后的三維速度場預(yù)測砂體頂面埋深，兩者結(jié)合得到一個砂體頂面埋深預(yù)測不確定性范圍；②將砂體頂面埋深預(yù)測不確定性范圍與砂體埋深誤差分布范圍不確定性圖版進行對比，如果埋深預(yù)測不確定性范圍與圖版一致，表明預(yù)測合理，反之要分析原因，重新預(yù)測；③分析待鉆井靶點鉆遇的儲層位置，根據(jù)砂體埋深預(yù)測不確定性與位置關(guān)系不確定性圖版進一步分析靶點的埋深預(yù)測不確定性范圍；④分析待鉆井與速度參考井之間距離，根據(jù)兩者之間距離確定靶點的埋深預(yù)測不確定性范圍，綜合砂體埋深預(yù)測不確定性分析圖版的認識結(jié)果，最終確定靶點的埋深預(yù)測不確定性范圍。

2 應(yīng)用實例

尼日爾三角洲E油田構(gòu)造復(fù)雜，為一被斷層復(fù)雜化的背斜構(gòu)造，斷層多且密。E油田于2014年12月開鉆，預(yù)計投產(chǎn)前完鉆24口開發(fā)井。油田以水平井為主要井型進行開發(fā)，水平井要求高精度的砂體埋深預(yù)測，如果砂體埋深預(yù)測不準(zhǔn)，水平井的砂體鉆遇率就會降低，影響生產(chǎn)井的產(chǎn)能。為了提高水平井的砂體鉆遇率，應(yīng)用砂體埋深預(yù)測不確定性分析技術(shù)，根據(jù)E油田18口已鉆開發(fā)井砂體埋深預(yù)測誤差統(tǒng)計數(shù)據(jù)(①分油藏砂體埋深預(yù)測差異統(tǒng)計；②開發(fā)井所處砂體位置統(tǒng)計(主體部位或非主體部位)；③目標(biāo)井與速度參考井距離統(tǒng)計)，建立了3類砂體埋深預(yù)測不確定性分析圖版。

在單井砂體頂面埋深誤差分析的基礎(chǔ)上，分別統(tǒng)計每個油藏砂體頂面埋深誤差，認識各個油藏平面上深度預(yù)測誤差的不確定性范圍，用于指導(dǎo)后續(xù)開發(fā)井砂體埋深預(yù)測。如圖2所示，R1180 east channel砂體埋深預(yù)測差異不確定性范圍在-7.1～4.5m(見圖2(a))，R1180 east lobe砂體埋深預(yù)測差異不確定性范圍在-4.3～7.8m(見圖2(b))，把所有已鉆井在目的層R1120和R1180的砂體埋深預(yù)測誤差一起分析，可以看到砂體埋深預(yù)測差異不確定性范圍在-8～8m(見圖2(c))。因此，基于現(xiàn)有的砂體埋深預(yù)測思路和方法，不同油藏的砂體埋深預(yù)測差異不確定性范圍在-8～8m，為后續(xù)新鉆井的靶點深度預(yù)測誤差指明了不確定性范圍，并在該基礎(chǔ)上進一步減少不確定性范圍。

圖2 埋深誤差分布范圍不確定性圖版

圖3 蛛網(wǎng)圖分析圖版(R1120砂體埋深預(yù)測差異及位置綜合分析圖)

在18口已鉆井分油藏砂體埋深預(yù)測差異統(tǒng)計數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，分析R1120和R1180油藏鉆遇儲層主體區(qū)和儲層邊部的埋深預(yù)測誤差的分布規(guī)律，并分別形成蛛網(wǎng)分析圖版(見圖3)和散點分析圖版(見圖4)。R1120儲層邊部的砂體埋深預(yù)測誤差絕對值大部分在4～8m之間，儲層主體的砂體埋深預(yù)測誤差絕對值大部分在4m以內(nèi)。R1180朵葉儲層主體部位埋深預(yù)測誤差絕對值在0～4m，儲層邊部誤差絕對值在4～8m；R1180水道儲層砂體埋深預(yù)測整體誤差絕對值在0～8m。

根據(jù)上述2個圖版，在開展后續(xù)開發(fā)井砂體埋深預(yù)測時，根據(jù)靶點鉆遇的儲層位置就可以明確深度預(yù)測誤差的不確定性范圍：儲層主體部位埋深預(yù)測誤差絕對值在0～4m，儲層邊部差異絕對值在4～8m，在該基礎(chǔ)上可以進一步減小埋深預(yù)測的不確定性范圍。

在R1120和R1180砂體埋深預(yù)測差異統(tǒng)計數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，分析目標(biāo)井與速度參考井距離大小與砂體埋深預(yù)測誤差的分布規(guī)律，如圖5所示。由圖5可以看出，目標(biāo)井與參考井距離小于800m時，埋深預(yù)測誤差在-4～4m；與參考井距離大于800m時，預(yù)測誤差為-8～8m。該圖版表征了目標(biāo)井與速度參考井距離從小到大變化時砂體埋深預(yù)測誤差的分布規(guī)律，明確了目標(biāo)井與速度參考井距離在何范圍內(nèi)砂體埋深預(yù)測誤差較小。該圖版開展后續(xù)開發(fā)井砂體埋深預(yù)測時，根據(jù)目標(biāo)井與參考井之間的距離就可以確定埋深預(yù)測的不確定性范圍。

將上述3類砂體埋深預(yù)測不確定性分析圖版所揭示的砂體埋深預(yù)測誤差分布范圍，以及與鉆遇儲層位置、速度參考井距離的分布規(guī)律，應(yīng)用于后續(xù)開發(fā)井砂體埋深預(yù)測中。首先根據(jù)鄰近已鉆井的時深關(guān)系開展待鉆井的砂體頂面埋深預(yù)測，同時參考更新后的三維速度場預(yù)測砂體頂面埋深，兩者結(jié)合得到一個砂體頂面埋深預(yù)測不確定性范圍，然后與砂體埋深誤差分布范圍不確定性圖版進行對比，同時分析待鉆井靶點鉆遇的儲層位置和待鉆井與速度參考井之間的距離，根據(jù)砂體埋深預(yù)測差異與位置關(guān)系不確定性圖版和目標(biāo)井與速度參考井距離分析圖版，最終確定靶點的埋深預(yù)測不確定性范圍。

圖4 散點分析圖版(R1120&R1180砂體埋深預(yù)測差異與沉積位置綜合分析)

圖5 目標(biāo)井與速度參考井距離分析圖版(R1120&R1180井點埋深預(yù)測差異與速度參考井距離綜合分析)

根據(jù)上述思路對后續(xù)7口井進行了目的層段砂體埋深預(yù)測，結(jié)果如圖6所示。從圖6可以看出，與實鉆結(jié)果相比，采用砂體埋深預(yù)測不確定性分析技術(shù)得到的砂體埋深預(yù)測誤差絕對值不到5m，比之前8m的預(yù)測誤差絕對值降低了3m，取得了較好的應(yīng)用效果，提高了后續(xù)鉆井的砂體鉆遇率，保證了油田設(shè)計產(chǎn)能的實現(xiàn)。

圖6 新鉆井(紅線框內(nèi))砂體埋深預(yù)測誤差分布范圍

3 結(jié)語

砂體埋深預(yù)測不確定性分析技術(shù)實現(xiàn)了對砂體埋深預(yù)測誤差的定量化不確定性分析，也實現(xiàn)了定量化應(yīng)用。在后續(xù)的開發(fā)井隨鉆過程中，砂體埋深預(yù)測誤差絕對值從8m降低到5m，取得了較好的應(yīng)用效果，提高了后續(xù)開發(fā)井的砂體鉆遇率。砂體埋深預(yù)測不確定性分析技術(shù)有助于認識井位鉆前砂體埋深預(yù)測的不確定性，進而規(guī)避風(fēng)險，提高砂體鉆遇率，其技術(shù)思路對其他油田的鉆前砂體埋深預(yù)測具有借鑒意義。