开发关键技术攻破高含水油田地震油藏描述难题——访中国石油勘探开发研究院油藏地球物理专家甘利灯教授

目前,中国石油产量的70%仍来自老油田,其剩余可采储量依然相当可观。与此同时,老油田经过几十年的开发,总体已进入“双高”(高采出程度、高含水)开发阶段。高含水油田挖潜的中心任务是提高原油采收率,提高原油采收率的关键即准确预测剩余油相对富集区。这类油田的开发就成为中国石油界所面对的重大挑战。为了使广大读者对该领域的深入了解,我采访了中国石油与天然气集团公司高级技术专家甘利灯教授。
 
问:目前高含水油田开发与生产对我们提出了哪些新要求?有哪些技术对策?
答:中国油田储集层中92%为陆相碎屑岩沉积,这类储集层纵横向非均质性都比国外海相沉积为主的储集层要复杂得多,这大大增加了油田开发的难度,也对地震油藏描述提出了更高要求:一是研究尺度更小,研究目标为识别砂泥岩薄互层中的砂体以及确定低级序断层、微幅度构造和废弃河道等小尺度地质体的位置和产状,例如,大庆喇萨杏油田厚度小于1 m的砂体控制了74.4%的剩余地质储量,长35 m的低级序断层常常阻断油水的渗流;二是精度要求高,需要准确识别砂体边界以及提高孔隙度、厚度等储集层物性参数的预测精度,甚至需要检测孔隙流体;三是井网密,资料多,时间跨度大,井震匹配难,动静态资料融合需求迫切。
要解决这些难题,必须转变油藏描述的思路,首先是从可分辨到可辨识的转变,前者属于时间域范畴,无论地震资料具有多高分辨率,都无法在常规地震剖面上瞒足薄层识别的需求,后者强调在反演结果上可辨识,同样分辨率的地震资料在不同弹性参数反演剖面上可辨识程度不同,这为识别薄储集层提供了可能;其次是从确定性到统计性的转变,由于目标尺度小,不确定性强,利用统计性方法可以评估这种不确定性;然后是从时间分辨率到空间分辨率的转变,目的是充分发挥地震资料在面上采集、具有较高横向分辨率的优势,以横向分辨率弥补纵向分辨率的不足;最后是从测井约束地震到地震约束测井的转变,其目的是充分发挥高含水油田开发后期井网密、测井资料丰富的优势。因此,井控地震资料处理、井控精细构造解释、井震联合地震反演和地震油藏融合是高含水油田开发后期地震油藏描述的核心,包括地震岩石物理分析、井控地震资料处理、井控精细构造解释、井震联合地震反演、地震约束油藏建模和数值模拟5项关键技术。
 
问:高含水后期地震资料与测井资料存在哪些匹配问题?如何解决?
    答:由于高含水油田测井资料时间跨度大,故地震测井资料匹配问题突出,主要表现为以下3个方面:一是地震和测井资料只与采集时油藏属性相匹配,二者采集时间差异影响井震匹配效果;二是由于高含水油田测井时间跨度大,采集队伍、采集设备和采集参数不尽相同,测井响应空间不一致;三是地震与测井资料差异,包括频散效应引起的地震波速度与测井声波速度的差异、常规测井处理获得的体积模型与地震岩石物理中使用的体积模型差异。此外,常规测井处理和解释可能是单井进行的,不同井或不同井段采用的处理和解释参数可能不尽相同,而地震岩石物理分析要求工区内所有井采用统一的解释模型和模型参数。上述因素均会影响井震匹配的效果,妨碍地震和测井资料的无缝衔接。
    针对以上存在的问题,我们提出了一套相对系统的井震一致性校正流程和方法,主要包括空间一致性校正、井震一致性校正和时间一致性校正。
  空间一致性校正,也称测井标准化,其目的是使研究区内所有同类测井数据具有统一的刻度、相同的测井响应特征和相同的解释模型,实现工区内所有井的空间一致性。直方图法是最常用的测井标准化方法,其基本思路是利用关键井标准层经环境影响校正后的测井参数(如密度、声波时差等)作直方图,并与工区内其他井相应标准层的测井参数直方图进行对比。若两者重合较好,说明该井的测井数据正确,不需进行校正;否则就说明该井的测井数据可能存在刻度偏差,必须进行校正,峰值的差值即为校正量,此即单峰校正法。单峰校正通常只单独考虑泥岩标准层一个峰值的多井吻合程度,在实际操作过程中往往会因为只考虑泥岩标准层峰值而顾此失彼,影响砂岩标准化效果,出现较大误差,双峰校正的意义在于既考虑了泥岩标准层的影响又兼顾了砂岩峰值频率,从而改善了多井一致性标准化的效果,双峰法校正使得砂泥岩分布与标准井吻合更好。
井震一致性校正主要用于解决常规测井资料处理和解释中体积模型与地震岩石物理建模中体积模型不一致性和频散造成的速度不一致性问题。对于体积模型不一致问题,采用面向地震储集层预测的测井资料处理和解释方法予以解决,即测井处理和解释与岩石物理建模不是相互独立的,而是有机的整体,其主要内容包括:工区内所有井采用同一参数进行处理和解释;选取石英和干黏土点为骨架点(常规测井处理和解释中选取湿泥岩和砂岩点为骨架点)求取体积模型;在体积物理模型求解过程中采用超定方程优化求解;测井解释结果的输出为干黏土含量、石英含量以及总孔隙度。在常规测井处理和解释体积模型中常有100%泥岩段,这不但无法用于地震岩石物理建模,也与岩石构成相违背(泥岩纯度再高,其中也含有石英矿物,而且泥岩中也存在孔隙)。频散效应的校正必须依赖井筒地震资料,特别是VSP(垂直地震剖面)资料,由于VSP资料频带与地面地震频带接近,所以可以联合VSP得到的速度与声波测井资料求取地震波速度和声波速度之间的频散校正模型,然后利用该校正模型对声波测井速度进行校正,校正后声波测井资料制作的合成记录与地震剖面匹配效果得到了改善。

  时间一致性校正主要解决在地震采集和测井采集时间段内由于油藏变化导致的测井响应变化问题,使得地震与测井资料时间一致。由于高含水油田开发时间长,过程复杂,地下储集层岩性、孔隙微观结构、孔隙流体特征变化机理很难用数学和物理模型表达,目前只能通过数据驱动方法建立测井响应随时间的变化模型,进而校正由于时间差异造成的测井响应差异。具体步骤为: 




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