基于高精度地震反演技術(shù)的水平井、直井聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究

韋裕琳

（中國(guó)石油大慶油田分公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712）

近年來(lái)，隨著油氣勘探開發(fā)實(shí)踐的不斷深入，以美國(guó)為首的致密油勘探開發(fā)取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益[1-2]。松遼盆地致密油資源豐富，是大慶油田可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)之一。但儲(chǔ)層砂體規(guī)模小，非均質(zhì)性明顯，是油田高效益勘探和開發(fā)的難題之一。通過(guò)多年的實(shí)踐和探索，我們發(fā)現(xiàn)如何有效地提高優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的鉆遇率，主要在于開展鉆進(jìn)儲(chǔ)層的構(gòu)造深度和厚度預(yù)測(cè)，明確儲(chǔ)層變化規(guī)律并靈活設(shè)計(jì)直井和水平井井軌跡[3]。

然而，對(duì)于中淺層的低滲透非常規(guī)致密油藏來(lái)說(shuō)，受制于地震資料的分辨率，對(duì)于優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的構(gòu)造深度誤差較大（一般超過(guò)5m），一般難以完全按照原設(shè)計(jì)軌跡鉆進(jìn)。因此，在地質(zhì)導(dǎo)向過(guò)程中，及時(shí)提供精確的地質(zhì)預(yù)判成為提高儲(chǔ)層鉆遇率的關(guān)鍵[4]。目前，常用的隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)成本較高，且往往僅應(yīng)用于水平井的水平段而非著陸段。因此通過(guò)整合行業(yè)常用的地質(zhì)分析軟硬件工具，研發(fā)相對(duì)低成本、操作便捷、適用性強(qiáng)的隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向方法顯得尤為重要[5]。本文結(jié)合松遼盆地低滲透致密油藏，提出在水平井鉆進(jìn)過(guò)程中，將水平井導(dǎo)航的實(shí)時(shí)伽馬資料及巖性解釋結(jié)果投到高精度波阻抗反演剖面上并同時(shí)進(jìn)行解釋，在鉆井現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)跟蹤水平井軌跡，確認(rèn)當(dāng)前鉆頭是否與設(shè)計(jì)軌跡符合，如果符合，則無(wú)需調(diào)整地震速度場(chǎng)，如果有誤差，則要調(diào)整局部時(shí)深關(guān)系，消除高精度波阻抗反演剖面上鉆遇的巖性與實(shí)鉆巖性的深度差。

1 確定性高分辨率地震反演技術(shù)與水平井設(shè)計(jì)相關(guān)配套技術(shù)

1.1 確定性高分辨率地震反演技術(shù)

大慶油田薄互層的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)，迫切需要準(zhǔn)確預(yù)測(cè)單層厚度為2～5m 的儲(chǔ)層，才能保證鉆頭準(zhǔn)確入靶及鉆進(jìn)導(dǎo)向[6]。為此，大慶油田研發(fā)了針對(duì)薄互層儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的、確定性的、高分辨率的地震反演方法和軟件簡(jiǎn)稱Z反演[7]。

利用單層及多層薄互層模型（單層厚度2m，厚層厚度6m），與模型用帶通子波所做的合成地震記錄進(jìn)行反演，將Z 反演結(jié)果與國(guó)外商業(yè)軟件反演結(jié)果對(duì)比。在三維多層薄砂體模型中，上層中層砂體厚度2m，上層與中層間隔6m，下層砂體厚3m，中層與下層間隔7m，埋深2000m，再使用8～100Hz 地震子波做的合成地震記錄，與國(guó)外商業(yè)軟件反演軟件（地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演）反演的波阻抗的切片，使用了工區(qū)內(nèi)均勻分布的8 口已知井（偽井）進(jìn)行對(duì)比，Z 反演波阻抗的切片，只使用了一口已知井（偽井），整體反映了Z 反演結(jié)果在剖面和平面屬性切片上的可靠性。

1.2 Z反演與水平隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)

Seiwave軟件開發(fā)了“隨鉆空變時(shí)深對(duì)調(diào)整技術(shù)”，根據(jù)參考井的速度，將實(shí)鉆軌跡投影到高分辨率的Z反演剖面上，如果速度沒(méi)有明顯的橫向變化（與參考井相比），實(shí)鉆伽馬與Z 反演結(jié)果就比較吻合；如果速度橫向發(fā)生變化，實(shí)鉆伽馬與Z 反演之間會(huì)出現(xiàn)時(shí)差，Seiwave軟件定義了一個(gè)時(shí)差調(diào)整量和調(diào)整范圍，調(diào)整的原則是調(diào)整后的巖性與地震反演剖面吻合，在微調(diào)過(guò)程中，人工給定調(diào)整范圍，程序以調(diào)整點(diǎn)為中心，自動(dòng)遞減調(diào)整量，使微調(diào)整后的軌跡，基本保持原來(lái)的趨勢(shì)，調(diào)整范圍之外，時(shí)深關(guān)系不變，這種調(diào)整是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，伴隨整個(gè)水平井的鉆進(jìn)過(guò)程中[8]。

1.3 時(shí)間域剖面測(cè)距技術(shù)

有了參考井的時(shí)深對(duì)，可以計(jì)算出時(shí)間域剖面上任意兩個(gè)時(shí)間樣點(diǎn)間的深度差，確定各地震道之間的空間距離，實(shí)現(xiàn)了時(shí)間域剖面上的測(cè)距工作。在水平井隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向過(guò)程中，利用這個(gè)工具，可以隨時(shí)測(cè)量鉆頭到目的層的深度，及時(shí)判斷入靶情況，還可以在生產(chǎn)前線接下一柱鉆桿的間歇，將實(shí)時(shí)測(cè)井曲線數(shù)據(jù)輸入模型，完成模型更新，根據(jù)前方目的層的深度差給出鉆頭傾角的調(diào)整量，做到提前預(yù)判。井軌跡調(diào)整主要通過(guò)調(diào)整井斜角來(lái)實(shí)現(xiàn)，如果儲(chǔ)層加深，則降低井斜角、加快鉆進(jìn)盡早進(jìn)層；如果儲(chǔ)層變淺，則增大井斜角、延遲進(jìn)層，避免鉆穿儲(chǔ)層。

2 薄互層波阻抗反演（Z反演）在致密油示范區(qū)的應(yīng)用

2.1 工區(qū)概況

本文所研究區(qū)在構(gòu)造上位于三肇凹陷，本次研究的目的層為扶余油層，儲(chǔ)層類型主要為分流河道砂體，單一砂體規(guī)模?。ㄉ绑w厚度3～4m，寬度為100～300m），具有縱向不集中、橫向不連續(xù)的特點(diǎn)，并且多期分流河道疊置，錯(cuò)疊連片。試驗(yàn)區(qū)內(nèi)及鄰近區(qū)完鉆井12 口(其中2 口新完鉆首鉆井），統(tǒng)計(jì)區(qū)內(nèi)FI 組平均砂巖厚度16.0m，平均有效厚度7.1m。主力油層為FI72號(hào)層,平均有效厚度4.3m，鉆遇率高，砂體發(fā)育穩(wěn)定研究區(qū)面積約10.5km2（圖1）。

圖1 研究區(qū)T2深度構(gòu)造圖

2.2 首鉆井評(píng)價(jià)

本區(qū)在鉆探水平井之前，先鉆探了兩口首鉆井F210-133 井和F210-136 井，實(shí)鉆驗(yàn)證結(jié)果見表1、表2。

表1 （Jason）FI31、FI32、FI7符合率統(tǒng)計(jì)表

表2 （Z反演）FI31、FI32、FI7符合率統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)兩種反演結(jié)果的驗(yàn)證情況，Z反演的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)符合率高于地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演的預(yù)測(cè)符合率，聯(lián)井線結(jié)果表明，Z 反演能夠用F198-133 井比較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出F210-136 井的FI7 層的砂巖厚度和位置（圖2），決定按照Z(yǔ) 反演儲(chǔ)層預(yù)測(cè)成果設(shè)計(jì)全部10 口水平井軌跡，地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演結(jié)果作為參考資料。

圖2 用F198-133井作為控制井預(yù)測(cè)F210-136井砂巖剖面圖

2.3 水平井軌跡設(shè)計(jì)與隨鉆導(dǎo)向過(guò)程

我們?cè)赯反演剖面上只能相對(duì)準(zhǔn)確讀出水平井軌跡各靶點(diǎn)的時(shí)間，須將它們轉(zhuǎn)換到深度域，才能進(jìn)一步做水平井工程設(shè)計(jì)，在198-133區(qū)塊10口水平井的軌跡設(shè)計(jì)中，利用T2構(gòu)造圖讀出所有靶點(diǎn)對(duì)應(yīng)的T2的深度，再加上根據(jù)目標(biāo)層與T2的深度差，得到各靶點(diǎn)深度。

圖3 為P3 井Z 反演及隨鉆導(dǎo)向日志圖，隨鉆導(dǎo)向依據(jù)主要是Z 反演剖面，使用工具是自主研發(fā)的水平井隨鉆及導(dǎo)向軟件，根據(jù)鉆頭在Z反演剖面中的位置、地震速度場(chǎng)橫向變化趨勢(shì)、當(dāng)前鉆遇的巖性，綜合判斷出當(dāng)前鉆頭與儲(chǔ)層位置關(guān)系，實(shí)時(shí)給出導(dǎo)向建議，實(shí)時(shí)導(dǎo)向建議全部標(biāo)在導(dǎo)向圖中。

圖3 P3井Z反演隨鉆導(dǎo)向日志圖

3 結(jié)論

（1）大慶外圍水平井井區(qū)具有典型的低滲透性質(zhì)，主要開發(fā)層系為扶余油層。在目標(biāo)試驗(yàn)區(qū)塊，扶余油層發(fā)育程度普遍差且厚度小，儲(chǔ)層砂體規(guī)模小，只在局部發(fā)育單層厚度5～10m的厚砂層，且含油性較好。因此在試驗(yàn)區(qū)我們采用水平井、直井聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計(jì)。

（2）水平井、直井聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計(jì)共分為三步。一是要用高分辨率高保真地震記錄，將主要目的層頂面構(gòu)造落實(shí)清楚，2016年通過(guò)先設(shè)計(jì)兩口直井，結(jié)合以前的7 口直井，落實(shí)扶余油層主要含油層開發(fā)潛力；二是通過(guò)使用大慶油田自主研發(fā)的確定性的高分辨率的Z反演技術(shù)，搞清楚試驗(yàn)區(qū)內(nèi)主要油層的空間分布；三是通過(guò)經(jīng)濟(jì)評(píng)估，得出設(shè)計(jì)水平井能獲得最大開發(fā)效益，且保證水平井段最大限度穿越砂體。

（3）2017～2020年設(shè)計(jì)完成了11口水平井，砂體鉆與率達(dá)到91.1%，與以往地質(zhì)條件類似區(qū)塊使用國(guó)外地震反演軟件設(shè)計(jì)和導(dǎo)向的水平井相比，砂體鉆與率平均提高了11.2%，8口水平井已實(shí)現(xiàn)效益建產(chǎn)，體現(xiàn)了高分辨率地震反演技術(shù)在水平井、直井聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計(jì)中應(yīng)用潛力，為大慶油田外圍低滲透油田開發(fā)的產(chǎn)能預(yù)測(cè)奠定了基礎(chǔ)。