姜振海

(中石油大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠，黑龍江 大慶163000)

大慶油田薩北開發(fā)區(qū)位于大慶長(zhǎng)垣薩爾圖背斜構(gòu)造最北端，主要開采層位為薩爾圖、葡萄花和高臺(tái)子油層，沉積儲(chǔ)層屬于長(zhǎng)垣北部大型葉狀河流-三角洲沉積體系，其位置靠近物源方向，因此儲(chǔ)層較為發(fā)育，且河流-三角洲沉積相類型發(fā)育較全，相分異明顯，非均質(zhì)性強(qiáng)，即使在目前105.5km2/口的密井網(wǎng)條件下，井間儲(chǔ)層預(yù)測(cè)依然存在較大的不確定性。

儲(chǔ)層的預(yù)測(cè)與描述是油田開發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，近年來(lái)以地震為核心的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)已有長(zhǎng)足發(fā)展。在地震屬性預(yù)測(cè)方面，曾洪流[1]對(duì)地震沉積研究方法進(jìn)行了評(píng)析，指出準(zhǔn)確的時(shí)間地層格架是虛擬薄層水平成像的關(guān)鍵；于興河等[2]利用均方根振幅屬性砂厚趨勢(shì)約束確定了“以河找砂”的砂體預(yù)測(cè)思路；張建寧等[3]利用地震正演技術(shù)研究了單一河道邊界地震相模式，提高了利用地震資料識(shí)別單一河道砂體的可靠性；伊振林[4]對(duì)比了不同地震屬性預(yù)測(cè)技術(shù)對(duì)窄小河道邊界識(shí)別程度的差別；姜巖等[5]證實(shí)利用90°相位轉(zhuǎn)換和分頻解釋技術(shù)可以更好地展現(xiàn)平面沉積特征；張廣權(quán)[6]采用多元回歸方法，通過(guò)三相多屬性融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)了平面巖相的智能追蹤；凌云研究組[7]應(yīng)用儲(chǔ)層演化地震分析思路可識(shí)別3～5m內(nèi)儲(chǔ)層沉積環(huán)境的變化。在地震反演方面，賈承造等[8]認(rèn)為儲(chǔ)集層特征重構(gòu)反演是提高縱向分辨率的有效方法；張江華等[9]提出了改善反演品質(zhì)3方面的策略；張玉芬等[10]將小波變換多尺度分析思想用于地震反演提高了反演收斂速度和精度；周大森等[11]通過(guò)波阻抗反演分析了不同井網(wǎng)條件下的沉積相成圖方法；金振奎等[12]綜合地震屬性及地震反演技術(shù)優(yōu)勢(shì)預(yù)測(cè)沉積相平面展布，彌補(bǔ)了密井網(wǎng)區(qū)井間信息盲點(diǎn)，確定了單期河道邊界。

自2008年以來(lái)，大慶油田開展了密井網(wǎng)區(qū)利用開發(fā)地震資料進(jìn)行井間儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的技術(shù)攻關(guān)，從應(yīng)用效果上看，筆者認(rèn)為技術(shù)方法上的進(jìn)步應(yīng)配套進(jìn)行預(yù)測(cè)結(jié)果的理性預(yù)斷，以免過(guò)分依賴地震成果而出現(xiàn)井間刻畫的失誤。為此，筆者以大慶長(zhǎng)垣薩北開發(fā)區(qū)薩爾圖油層為例，開展了針對(duì)密井網(wǎng)解剖區(qū)不同地質(zhì)條件下河道砂體地震響應(yīng)特征的研究，提出不同因素對(duì)地震預(yù)測(cè)能力的影響，進(jìn)而明確井震結(jié)合儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)的適用部位，針對(duì)不同砂體類型采取對(duì)應(yīng)的地震預(yù)測(cè)方法，切實(shí)提高儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精準(zhǔn)度，實(shí)現(xiàn)油田高效開發(fā)。

1 井震結(jié)合儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)符合率驗(yàn)證

1.1 不同厚度類型砂體預(yù)測(cè)符合率統(tǒng)計(jì)分析

薩北開發(fā)區(qū)薩爾圖Ⅱ、Ⅲ油層組(以下簡(jiǎn)稱SⅡ、SⅢ油層組)包含18個(gè)砂層組，28個(gè)沉積單元，沉積環(huán)境以三角洲平原和內(nèi)前緣為主。研究區(qū)地震滿覆蓋，于2008年完成采集，采用10m×10m小面元采集，主頻45Hz，采樣間隔1ms，對(duì)應(yīng)深度采樣約為1.5m，信噪比高。為探索研究區(qū)目的層適用的井震結(jié)合儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)，該次研究采用單一振幅屬性、多屬性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演3種方法預(yù)測(cè)井間儲(chǔ)層，預(yù)測(cè)分砂層組、沉積單元兩級(jí)進(jìn)行，每個(gè)砂層組一般包含3～4個(gè)沉積單元，沉積單元單層厚度在4m左右。

單一屬性預(yù)測(cè)主要是通過(guò)已有井點(diǎn)位置井震數(shù)據(jù)相關(guān)性對(duì)屬性及切片進(jìn)行優(yōu)選，最終選定均方根振幅屬性，利用該屬性沿層切片的分布趨勢(shì)，預(yù)測(cè)砂體平面展布，同時(shí)針對(duì)研究區(qū)存在的薩爾圖Ⅰ油層組(以下簡(jiǎn)稱SⅠ油層組)、SⅡ油層組頂界面地震反射軸強(qiáng)干擾問(wèn)題，采用子波分解重構(gòu)技術(shù)，提高了目的層的反射效果(圖1)。

多屬性融合技術(shù)使用EMERGE軟件，針對(duì)利用地震單一屬性預(yù)測(cè)儲(chǔ)層存在多解性問(wèn)題，采用統(tǒng)計(jì)融合方法，通過(guò)不斷尋找與實(shí)鉆數(shù)據(jù)具有最大相關(guān)性的最佳屬性進(jìn)行逐級(jí)迭代，配合鄰近上、下層數(shù)據(jù)參與計(jì)算，使任一點(diǎn)的預(yù)測(cè)結(jié)果均為多種屬性、多個(gè)位置逐級(jí)運(yùn)算的結(jié)果，達(dá)到誤差逐漸降低、數(shù)據(jù)更加收斂的效果，對(duì)實(shí)際工區(qū)選用了振幅、頻率、相位3類共6種屬性參與到計(jì)算之中(圖2)。

圖2 3種地震預(yù)測(cè)技術(shù)的砂巖預(yù)測(cè)效果對(duì)比圖

地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演使用JASON軟件，通過(guò)聲波、電阻率參與的密度曲線重構(gòu)，提高波阻抗計(jì)算精度，再通過(guò)井震巖石物理分析，確定巖性敏感曲線、地震屬性和巖性劃分敏感值，再采用自然電位擬波阻抗反演約束下的井震結(jié)合地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)協(xié)模擬技術(shù)流程，保證了反演效果的保真性和縱向高分辨率。

從3種地震預(yù)測(cè)技術(shù)預(yù)測(cè)儲(chǔ)層后驗(yàn)井統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表1)可以看出,對(duì)于砂層組級(jí)別(地層厚度平均14m)的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)，多屬性技術(shù)(多屬性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合))較單屬性技術(shù)(均方根振幅屬性)明顯提高了厚層泥巖和大于3m厚層砂巖的預(yù)測(cè)符合率，使其能達(dá)到90.9%和88.6%，明確了該部分儲(chǔ)層的分布；對(duì)于沉積單元級(jí)別(地層厚度平均4m)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)，地震反演技術(shù)(疊后地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演)較地震屬性技術(shù)顯著提高了厚度小于3m的薄層砂巖的預(yù)測(cè)精度，薄儲(chǔ)層在一定程度上得到了有效預(yù)測(cè)。

表1 不同砂巖厚度地震預(yù)測(cè)符合率統(tǒng)計(jì)表

1.2 不同單元儲(chǔ)層特征預(yù)測(cè)符合率統(tǒng)計(jì)分析

對(duì)研究區(qū)28個(gè)連續(xù)的沉積單元統(tǒng)計(jì)后驗(yàn)井地震預(yù)測(cè)符合率，并根據(jù)河道、河間鉆遇特征細(xì)分沉積環(huán)境，繪制出綜合符合率與垂向沉積旋回對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線(圖3)。由圖3可以看出，地震預(yù)測(cè)能力高低在趨勢(shì)上明顯受控于垂向沉積旋回，但在一些位置如SⅡ1+2b～SⅡ2+3b單元出現(xiàn)了沉積環(huán)境相近、地震預(yù)測(cè)符合率卻有較大波動(dòng)的情況。經(jīng)過(guò)逐點(diǎn)分析表明，地震技術(shù)可以有效預(yù)測(cè)4類典型儲(chǔ)層。

A類(如SⅡ1+2b)。沉積環(huán)境為分流平原遠(yuǎn)岸，單元內(nèi)儲(chǔ)層較為發(fā)育，其后發(fā)生快速水進(jìn)，單元間隔層較為發(fā)育，統(tǒng)計(jì)后驗(yàn)井地震預(yù)測(cè)符合率高，稱為“厚層+隔層型”。

B類(如SⅡ2+3b)。沉積環(huán)境為分流平原中岸，儲(chǔ)層發(fā)育中等，但該類儲(chǔ)層厚、薄層砂界限清晰，平面非均質(zhì)性強(qiáng)，與下部單元間沉積環(huán)境過(guò)渡較大，單元間隔層發(fā)育，統(tǒng)計(jì)后驗(yàn)井地震預(yù)測(cè)符合率高，稱為“隔層+非均質(zhì)型”。

C類(如SⅡ12)。沉積環(huán)境為分流平原遠(yuǎn)岸，儲(chǔ)層發(fā)育且厚、薄層砂之間過(guò)渡平緩，平面非均質(zhì)性弱，上、下沉積單元環(huán)境過(guò)渡不明顯，隔層不發(fā)育，該類儲(chǔ)層地震預(yù)測(cè)符合率高，稱為“單一厚層型”。

D類(如SⅢ1)。沉積環(huán)境為內(nèi)前緣近岸，儲(chǔ)層發(fā)育一般，但在垂向儲(chǔ)層集中不發(fā)育的層段中相對(duì)較好，該類單元隔層較為發(fā)育，且處于內(nèi)前緣近岸，厚、薄層砂平面邊界較清晰，平面非均質(zhì)性強(qiáng)，該類儲(chǔ)層地震預(yù)測(cè)符合率高，稱為“非均質(zhì)+隔層型”。

圖3 垂向沉積演化與井震結(jié)合適用性綜合分析圖

此外，如SⅡ1+2a沉積單元出現(xiàn)地震預(yù)測(cè)能力不足，究其原因是該單元之上發(fā)生大幅度水進(jìn)，隔層極為發(fā)育，但該單元儲(chǔ)層發(fā)育一般，且緊鄰的SⅡ1+2b沉積單元儲(chǔ)層更為發(fā)育，使得鄰近厚層的薄層砂巖不足以形成單獨(dú)的地震反射信息，影響了該部分儲(chǔ)層的預(yù)測(cè)精度，導(dǎo)致地震預(yù)測(cè)失誤。與其情況類似的SⅡ2+3b沉積單元，隔層不發(fā)育，上、下緊鄰清晰反射單元，即使沉積環(huán)境變化不大，同樣出現(xiàn)了預(yù)測(cè)符合率低的情況?？梢妼?duì)儲(chǔ)層垂向旋回的研究可以間接推測(cè)地震預(yù)測(cè)符合率的高低。

對(duì)研究區(qū)各沉積單元，以砂巖、平面非均質(zhì)性、隔層3項(xiàng)指標(biāo)定量統(tǒng)計(jì)儲(chǔ)層條件，按地震預(yù)測(cè)符合率從高到低排序(表2)可以看出，砂巖厚度與地震預(yù)測(cè)符合率具有明顯的正相關(guān)關(guān)系，平面非均質(zhì)性強(qiáng)弱及隔層厚度也在一定程度上影響著地震預(yù)測(cè)符合率的高低。

表2 儲(chǔ)層條件與地震預(yù)測(cè)符合率關(guān)系表

1.3 同一單元不同平面位置預(yù)測(cè)適用性統(tǒng)計(jì)分析

以SⅢ5+6b沉積單元為例，該單元整體地震預(yù)測(cè)后驗(yàn)井符合率為62.6%。通過(guò)制作沉積單元級(jí)井點(diǎn)砂巖-隔層厚度疊合圖，按該單元儲(chǔ)層-隔層疊合情況，將其四分(如圖4)，分別統(tǒng)計(jì)每小塊內(nèi)的砂巖、平面非均質(zhì)性和隔層條件，再分別統(tǒng)計(jì)各單塊地震預(yù)測(cè)符合率。結(jié)果顯示，各分區(qū)儲(chǔ)層條件統(tǒng)計(jì)與后驗(yàn)井符合率統(tǒng)計(jì)的對(duì)應(yīng)關(guān)系與表2中結(jié)果相符，再次證實(shí)通過(guò)對(duì)已知井點(diǎn)儲(chǔ)層條件特征統(tǒng)計(jì)可以幫助進(jìn)行井間地震預(yù)測(cè)能力預(yù)判；另外，對(duì)于整體地震預(yù)測(cè)能力較低的單元仍存在地震預(yù)測(cè)符合率較高的部位，通過(guò)對(duì)沉積單元內(nèi)儲(chǔ)層進(jìn)行的平面細(xì)分，可以確定井震技術(shù)適用部位，在應(yīng)用地震預(yù)測(cè)成果時(shí)更有針對(duì)性。

圖4 儲(chǔ)層平面細(xì)分與井震結(jié)合適用性綜合分析圖

2 層次控制微相優(yōu)化組合方法

2.1 地震預(yù)測(cè)層次控制思路

通過(guò)對(duì)目標(biāo)儲(chǔ)層采用垂向沉積旋回、儲(chǔ)層沉積特征、儲(chǔ)層平面細(xì)分3步定量評(píng)價(jià)，可以對(duì)地震預(yù)測(cè)成果準(zhǔn)確度進(jìn)行預(yù)判，從而找到地震預(yù)測(cè)能力較高、適合井震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的部位。采用“層次分析和模式預(yù)測(cè)”思路，從各地震預(yù)測(cè)技術(shù)的實(shí)際預(yù)測(cè)能力特點(diǎn)出發(fā)，選用多屬性融合技術(shù)明確砂層組級(jí)厚層砂、泥展布范圍，以此為約束，通過(guò)儲(chǔ)層地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演，明確各沉積單元河道砂體歸屬關(guān)系(圖5)。

圖5 地震預(yù)測(cè)層次控制方法

2.2 砂巖厚度預(yù)測(cè)參考圖制作

對(duì)于沉積單元級(jí)平面砂體展布的刻畫，采用“井震儲(chǔ)層平面厚度校正技術(shù)”，保證井點(diǎn)處砂體預(yù)測(cè)-實(shí)測(cè)匹配性，節(jié)約井震結(jié)合儲(chǔ)層刻畫工作時(shí)間。井震儲(chǔ)層平面厚度校正技術(shù)具體分4步：①提取沉積單元級(jí)任意類型井震結(jié)合儲(chǔ)層預(yù)測(cè)成果圖(屬性或反演成果圖)；②建立井旁地震預(yù)測(cè)值與井點(diǎn)實(shí)際砂巖厚度之間的函數(shù)關(guān)系，將地震成果初步轉(zhuǎn)化為平面厚度圖；③提取平面厚度圖上井點(diǎn)預(yù)測(cè)厚度，與實(shí)際厚度相除，繪制厚度預(yù)測(cè)系數(shù)面；④通過(guò)厚度面與系數(shù)面之間的面運(yùn)算，得到最終沉積單元級(jí)砂巖厚度預(yù)測(cè)圖，該圖在井點(diǎn)處與井實(shí)際厚度相符，井間遵循地震趨勢(shì)預(yù)測(cè)(圖6)。

2.3 微相優(yōu)化組合方法

結(jié)合實(shí)際刻畫工區(qū)，應(yīng)用井震結(jié)合技術(shù)，借助沉積單元級(jí)地震反演切片及井點(diǎn)厚度趨勢(shì)，組合井間各類微相，重點(diǎn)識(shí)別對(duì)井間連通關(guān)系有重要意義的河道微相并進(jìn)行組合，將其按沉積環(huán)境及規(guī)模分為窄小河道、主體河道、復(fù)合河道3種類型，明確各類河道的刻畫重點(diǎn)及方法，使研究區(qū)河道預(yù)測(cè)符合率較單純基于井的符合率提高8.4個(gè)百分點(diǎn)，具體分類刻畫方法如圖7所示。

圖6 砂巖厚度預(yù)測(cè)圖制作流程(以SⅢ10沉積單元均方根振幅屬性切片為例)

圖7 微相優(yōu)化組合技術(shù)刻畫實(shí)例

3 井震動(dòng)靜結(jié)合措施挖潛實(shí)例

3.1 指導(dǎo)油井壓裂，控制含水率回升速度

以1井組為例(圖8(a))。根據(jù)砂體鉆遇情況，SⅡ12沉積單元在1井、2井、3井中均為河道砂，井距150m，原解釋結(jié)果認(rèn)為油水井間連通；而依據(jù)該單元地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演切片，明顯顯示1井處在2條單一河道邊部變差部位。依據(jù)地震預(yù)測(cè)成果對(duì)該層河道砂體進(jìn)行了重新組合，后期對(duì)河道匯聚點(diǎn)1井實(shí)施壓裂，溝通了2條單一河道，壓裂后低滲層得到動(dòng)用，有效控制了含水率回升速度。

圖8 SⅡ12沉積單元措施選井及實(shí)施效果

3.2 開展水井顆粒調(diào)剖，促進(jìn)均衡受效，緩解層間矛盾

以4井組為例(圖8(b))，通過(guò)地震反演技術(shù)，使SⅡ12沉積單元河道砂邊界得到清晰識(shí)別，明確4井位于河道外部緊鄰河道處。在該井吸水剖面上，SⅡ10+11b沉積單元新解釋為高水淹，目前仍為主要吸水層，相對(duì)吸水量達(dá)到61.8%，壓制了其他層位的吸水能力，具有一定的潛力。對(duì)該井實(shí)施顆粒調(diào)剖，注入壓力上升，比吸水指數(shù)下降。從措施前、后的吸水剖面測(cè)試結(jié)果可以看出，吸水量下降，見到了較好的開發(fā)效果，SⅡ12沉積單元得到動(dòng)用，促進(jìn)了均勻受效，緩解了層間矛盾。

4 結(jié)論

1)針對(duì)大慶油田薩北開發(fā)區(qū)存在的地震反射強(qiáng)軸干擾、砂泥交互分布、薄單砂層預(yù)測(cè)難題，井間儲(chǔ)層預(yù)測(cè)采用地震強(qiáng)軸壓制處理后的單一屬性、多屬性融合、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演3種方法，通過(guò)對(duì)實(shí)際工區(qū)28個(gè)連續(xù)的沉積單元進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)以及精度驗(yàn)證，明確了地震多屬性融合預(yù)測(cè)技術(shù)適合3m以上砂巖和厚層泥巖，預(yù)測(cè)符合率分別達(dá)到88.6%和90.9%，地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演技術(shù)主要提高了厚度低于3m的薄層砂巖的預(yù)測(cè)能力，找到了適用于不同儲(chǔ)層的預(yù)測(cè)技術(shù)；選用多屬性融合技術(shù)明確砂層組級(jí)厚層砂、泥展布范圍，以此為約束，通過(guò)儲(chǔ)層地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演，明確了各沉積單元河道砂體歸屬關(guān)系。

2)對(duì)照各單元的儲(chǔ)層特征，進(jìn)一步明確了地震反射結(jié)果與地質(zhì)條件之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系：各單元預(yù)測(cè)符合率的高低取決于單元所處的沉積旋回位置以及儲(chǔ)層條件特征，且同一沉積單元內(nèi)部不同位置地震預(yù)測(cè)能力仍存在差別。運(yùn)用旋回特征分析和儲(chǔ)層條件定量評(píng)價(jià)，可以確定井震結(jié)合技術(shù)適用層位，通過(guò)儲(chǔ)層平面細(xì)分評(píng)價(jià)可以確定井震預(yù)測(cè)適用部位，對(duì)地震預(yù)測(cè)成果進(jìn)行真實(shí)性預(yù)判，對(duì)沉積單元、儲(chǔ)層位置、砂體類型進(jìn)行針對(duì)性地預(yù)測(cè)，可避免因?yàn)檫^(guò)度使用井震預(yù)測(cè)帶來(lái)的井間儲(chǔ)層預(yù)測(cè)失誤。

3)采用層次控制微相優(yōu)化組合技術(shù)，針對(duì)窄小河道、主體河道、復(fù)合河道采用對(duì)應(yīng)的方法進(jìn)行刻畫，可提高地震預(yù)測(cè)成果的應(yīng)用效果；配合動(dòng)靜結(jié)合方法，針對(duì)不同開發(fā)階段油水井優(yōu)選措施，達(dá)到了剩余油挖潛的目的。