復雜斷塊油藏地震標定研究與新認識
——以大港自來屯油田為例

2022-08-05 07:21張軍華于虓野蘆鳳明孟瑞剛王作乾常健強

石油物探 2022年4期

張軍華,于虓野,蘆鳳明,孟瑞剛,王作乾,常健強

(1.中國石油大學(華東)地球科學與技術學院,山東青島 266580;2.中國石油大學(華東)深層油氣重點實驗室,山東青島 266580;3.中國石油大港油田勘探開發研究院,天津 300280)

當今地震處理與解釋工作格外重視新技術應用,但地震標定這項基礎工作仍非常重要。地震標定的目標是建立地質、測井和地震三種資料的聯系,為地震精細解釋和反演提供可靠的井震關系,為儲層預測、儲量計算和井位部署奠定基礎?；仡櫂硕ǖ难芯繗v程,不少學者做出了貢獻。1992年,王克寧[1]較完整地介紹了地震記錄極性的概念,并給出了合成地震記錄和VSP標定實例;劉傳虎[2]開展了水平井層位標定研究。1996年,桂志先等[3]用相關對比法完成了合成地震記錄標定。2005年,王永剛等[4]制作深度域合成地震記錄,開展了井間地震解釋;曾正明[5]用帶相位的子波制作合成地震記錄,改善了標定效果;楊占龍等[6]將反演引入標定,采用兩步標定提高了井震吻合度。2006年,張軍華等[7]以烏夏斷裂帶為例,對標定問題展開了討論。2007年,浦世照等[8]將巖性錄井數據轉換到時間域參與標定,提高了解釋精度;張軍華等[9]對斷裂發育區標定7個方面的誤區進行了剖析。2008年,李國發等[10]就成像方法、射線路徑、波場差異、處理過程如何影響地震標定,進行了理論分析與討論。2010年,李國發等[11]提出基于疊前波場模擬的合成地震記錄層位標定方法,提高了標定的可靠性。2016年,栗寶鵑等[12]以地震相模式為指導,利用“二次標定法則”與“時變子波”相結合,對砂泥巖薄互層進行了精細標定;趙海英等[13]對VSP地震層位綜合標定方法進行了深入討論與應用。2021年,丁建強等[14]采用強反射分離和地震地質多信息綜合技術對層序進行了標定;馬學軍等[15]利用合成地震記錄和VSP走廊疊加進行了層位標定?？傮w來說,標定可以采用合成地震記錄和VSP標定,但VSP測井往往很少,所以標定主要還是以合成地震記錄為主。

自來屯開發區是大港油田比較典型的斷塊油田,井震關系異常復雜。本文通過分析大量地震、地質、錄井和測井資料,完成了研究區50余口井的標定,通過聲波時差分析、測井相特征解剖、速度差異校對等措施,利用標定拉伸/壓縮、薄互層90°相移等技術,最終明確了井震關系。相關技術方法與研究結果對類似油田開展地震標定和精細油藏描述有一定借鑒作用。

1 研究區概況

1.1 區域位置與構造特點

自來屯開發區位于河北省滄州市東部,構造位置處于黃驊坳陷孔南構造帶的北部。目標區面積112km2,已鉆井150余口,受滄東斷層和徐西斷層包夾,研究區主要發育北東向斷層。圖1為研究區棗Ⅳ油組1小層底界構造圖,油氣主要分布在李天木斷層以北斷層夾持的幾個高壘帶。

圖1 自來屯油田棗Ⅳ油組1小層底界構造圖

1.2 地層結構及地震標準層

圖2 自來屯油田地層要素

2 標定遇到的主要問題

2.1 標準層井震不一致

圖3 棗21井地震標定結果(1ft≈0.3048m)

井震關系總體來看一致性不好,圖中已將Ng與Es3之間的一個地震同相軸與合成地震記錄峰值對標,但棗Ⅴ底面對不上,這樣無法建立起可靠的地質分層與地震標準層的對應關系。

圖4 棗32井地震標定結果

本文對工區內50余口井進行了標定,發現井震關系異常復雜,直接劃定地震標準層有的有沖突、有的有誤差,標定成了棘手的難題。

2.2 無法根據標定結果解釋油組與內部小層

圖5a為一連井油藏剖面,圖5b為其對應的連井地震剖面,圖中顯示了初步標定結果?？梢钥吹?油藏剖面棗Ⅲ頂、底明確,內部還有8個小層。而地震標定連井剖面,左側斷裂發育帶無法確定層位位置、開展層位解釋,更無法跟油藏剖面一樣來追蹤內部小層。由此看來,對于自來屯這樣的研究區,無論是單井還是連井,要獲得可靠的井震關系很難,需要進行系統的分析、研究與試驗。

圖5 連井油藏剖面(a)及其對應的連井地震剖面(b)

3 解決復雜井震標定的主要措施與認識

3.1 聲波時差確定極性

圖6為跨越全區的油藏剖面及其對應的連井地震剖面。觀察Z5到K21之間的聲波時差曲線(圖中黃色箭頭處),它們都向右“凸”、呈低速特征。圖7顯示了連井剖面模型及其正演結果。由圖7可見:①資料為正極性,Z5底對應波谷反射,為全區統一的標志;②疊合作用使Z5和K21之間出現一強反射;③左側的南部地層呈“三軸”強反射特征,右側北部地層呈“單軸”特征。究其原因:從聲波時差曲線可以發現棗2302井以南地區K23內有一左“凸”的高速地層;進一步核查,它具有很高的電阻率,取芯證明是一套玄武巖,而北部不存在這套地層。由于玄武巖的存在使K22底對應正反射系數、玄武巖底對應負反射系數,疊合后南部地層多出兩個強反射,這就是研究區南北地層結構差異很大的原因。

圖6 跨越全區的油藏剖面及其對應的連井地震剖面

圖7 連井剖面模型(a)及其正演結果(b)

實際上,從已鉆井及油氣產量來看,孔二段油氣分布直接與此地層結構相關:北部孔二段不含油,南部含油。

3.2 測井相厘清構造關系

觀察圖6的井震關系可以看到,棗32井的Z5地層明顯比周圍井要薄,它與棗32塊的抬升有沒有關系？這一問題直接從標定剖面上不易觀察,下面用測井資料來進行詳細分析。圖8顯示了棗32井與李16井的測井曲線。圖中左側粉色曲線代表棗32井與相鄰李16井的自然電位曲線;右側藍色曲線代表兩井的聲波時差曲線。由圖8可以看出3點相似之處:①孔二段(圖中K21以下地層)地層厚度相似,幾乎是等厚(約480m);②孔一段(圖中Z1至Z5地層)電阻率整體相似;③S3有一段穩定的高速層,K21具有低速特征。下面再來觀察它們的差異:從自然電位曲線上看,棗32井Z5下部地層減薄,李16井Z5中下部地層變厚(圖8中紅色楔形線),而其它地層厚度基本不變。由于孔二段是等厚的,說明南部在孔二段時期地勢平坦、沉積穩定;Z5時期發生了構造運動,棗32高壘塊抬升,而李16井地勢較低,致使李16井Z5油組沉積厚度大、棗32井厚度薄。這就很好地解釋了棗32塊Z5變薄問題,有助于深刻認識研究區復雜的井震關系。

圖8 棗32井與李16井測井曲線

3.3 標定策略制定

對于構造異常復雜帶,直接追蹤反射同相軸是很困難的,需先追蹤較連續的地層,然后追蹤復雜地層、再斜井輔助驗證,最后逐步展開各個復雜層位解釋工作,實現構造異常復雜區井震標定。圖9給出了帶斜井標定的連井剖面。在剖面的兩端比較容易解釋各地層界面,紅色箭頭所指的棗Ⅳ油組反射能量較強,內部含兩個同相軸,用它可以確定地層初始格架。對于斷層異常發育區,雖然波組被斷開,但還是能見到反射標志(藍色箭頭)。斜井設計以穿過多個地層或避開地面設計障礙物為目的,自25-14斜井標定與周圍直井一致,可以輔助驗證標定方案的正確性。

圖9 帶斜井標定的連井剖面

3.4 拉伸/壓縮功能利用

圖10 拉伸/壓縮功能使用前(a)、后(b)標定效果

為驗證以上標定結果是否能解決井震關系不一致的問題,只看井點標定結果還不夠,需要進一步觀察標定后的連井剖面。圖11為拉伸/壓縮技術應用前、后的連井剖面。剖面中紅色曲線為電阻率曲線,棗21、自新7-10、自7-10、自7-30、自7-29與棗9井有很好的相似性,它們實際上指示了棗Ⅲ油組的有利儲層。在井位點,圖11a中棗21井的曲線原始標定棗Ⅲ頂面偏上很多。標定調整后Ng似乎已合理,但棗Ⅲ儲層結構還是偏上,沒有從根本上解決問題。下面對此問題做進一步的分析。

圖12展示了圖11剖面中的井點聲波時差(Δt)。

圖12 圖11剖面中井點聲波時差展示

可以看到在深度域,棗Ⅲ地層是相對穩定的,圖11中穩定的電阻率曲線也印證了這個結論。再看Es3地層,發現其它井都是低速層,唯獨棗21井是高速層(錄井顯示是速度異常高的砂礫巖沉積),它應該具有較小旅行時,時間剖面上它的延續時間應該再短一點。這樣的局部問題,加之深度比較淺,因此,地震資料處理精度有限。由于拉伸/壓縮功能只能調整井曲線,無法調整地震剖面,所以無法完全用調整功能得出全井段準確的時深關系。由此也說明地震標定、巖性、錄井、測井、地震綜合分析結果,都是客觀的,但又是相對的。

圖11 拉伸/壓縮技術應用前(a)、后(b)的連井剖面

3.5 速度差異校對及標定結果檢驗

受以上聲波時差分析結果的啟發,本文利用密井網優勢,對所有標定井的井速度與地震速度進行比較,用統計分析方法來檢驗標定結果的正確性。

圖13為根據井速度與地震速度差異校驗標定結果展示。如圖13a至圖13c所示,井速度通過聲波時差換算得到,地震速度通過分層厚度/地震雙程旅行時的2倍得到。對于棗Ⅲ油組,統計標定井37口,發現4口井速度差異較大,其它33口井地震速度和根據聲波時差得到的井速度一致性較好,吻合率為89.2%;棗Ⅳ油組統計井35口,6口井差異較大,吻合率為82.9%;棗Ⅴ油組統計井27口,4口井差異較大,吻合率為85.1%。圖13d為棗Ⅳ油組速度差異(井速度與地震速度的差值)平面分布圖。由圖13d可以清楚地看到自21-20、孔9井速度差異較大。根據井點位置分析連井剖面(圖13e),自21-20井處由于地震速度偏大,地層有假上抬現象;孔9井處,整個孔一段都有下拉現象(速度分析點見圖13a至圖13c);棗9井不在圖13d有利儲層范圍內,速度統計差異與它在斷裂帶附近有關;自8-15、棗2302兩口井誤差相對較小,不做過多分析。