0 引言
松辽盆地北部中浅层经过60多年勘探，整体进入中高勘探阶段，油藏具有“薄层、分散、低渗”特点，勘探难度日趋增大[1]。在这种情况下，针对油藏特点实现薄层砂体预测成为当前研究的热点问题[2]。松辽盆地北部肇源地区扶余油层以河流相为主，砂体薄、单层厚度变化大、多期叠置、层间差异大、层间连续性差及层内非均质性强[3]。由于砂体分布零散、厚度薄，常规直井与产层的接触面积小，产量低，这类含油区要想提高产量和采收率，增加可开采储量，水平井开发技术是一个较有利的选择。利用水平井开发可扩大泄油面积、提高油层钻遇率和可动用程度；与直井相比，水平井单井产量高、回收投资快、经济效益好[4-6]。从大庆油田扶余油层开发的长远发展来看，依靠水平井增产稳产已成趋势。
以往常规水平井的实施，是先在目标区域内钻一口导眼井，然后在继续钻进中钻遇目标地质体后进行侧钻，但这种水平井方法使得钻井成本加大且延长了钻井周期。在现有技术条件下，为了更有效地实施水平井钻进，必须充分应用和发挥三维地震资料高精度面上数据的特点，从薄砂体精细刻画到水平井轨迹进行优化调整，为水平井提供全程跟踪服务，从而达到缩短钻井周期、提高水平井钻探成功率及单井产量、有效降低钻探风险的目的[7-11]。
对于本区扶余油层这种砂泥薄互层，常规地震识别方法难以较好地将砂体刻画出来，因此，如何精确刻画砂体成为难点。本文拟采用等时相控叠前反演和滑动门槛值来提高砂体刻画精度，在砂体刻画的基础上合理有效设计一次入靶的水平井钻进轨迹，旨在提高水平井砂岩钻遇率、降低水平井部署风险。
1 叠前相控反演和薄砂体精细刻画本文针对肇源地区扶余油层砂体厚薄不稳定、横向变化大、多期叠置的储层特点，通过等时相控叠前反演最大程度地提高薄砂体地震识别精度，在此基础上，采用滑动门槛值，即针对不同厚度和形态的砂体采用不同的门槛值来进行精细刻画。
1.1 等时相控叠前反演等时地层格架的建立是等时相控叠前反演的基础。首先通过分析研究区59口探评井(图 1)的岩性和测井曲线变化识别出扶余油层5个中期旋回和16个短期旋回，并在此基础上开展联井小层对比(图 2)。再将合成地震记录与井旁地震道对比，准确找出主要波组与f11-sq2、f11-sq1、f12-sq4等16个短期旋回界面的对应关系。最后通过井震相互标定，在全区内开展层位追踪，建立起井震格架和等时地层格架。
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| 图 1 研究区展布图 Fig. 1 Distribution diagram of the study area |
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| GR.自然伽马；AC.声波时差；RLLD.深侧向电阻率 图 2 Y151井-M69井层序列划分及小层对比剖面 Fig. 2 Sequence division and substratum correlation profile from Well Y151 to Well M69 |
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利用比较沉积学在高分辨层序格架下建立砂体的概率函数模型，依据地震资料建立相控砂泥岩概率模型，在模型约束叠前数据进行反演运算，求得纵波阻抗、横波阻抗和密度，并计算纵横波速度比、泊松比；利用后验井检验反演效果，检验调整通过后，加入后验井再次进行反演运算[12]。等时相控反演利用相控砂泥岩概率模型约束叠前数据反演，能够更加真实地揭示薄层砂体的连通性、砂体展布范围以及厚度，在平面上可使河道砂体的连通性和摆动等特征得到明显的揭示；而对叠置砂体的识别主要取决于等时格架的精细程度，砂层组到砂层级别的高分辨等时格架基本可以满足叠置砂体的识别要求。
由过Y202-322井—Y200-322井—Y198-324井等时相控叠前反演剖面(图 3)可以看出, 砂体纵向分辨率较高，横向过渡合理，能够刻画2 m以上砂岩。
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| vP.纵波速度；vS.横波速度。 图 3 相控叠前vP/vS连井反演剖面 Fig. 3 Pre-stack vP/vS connecting-well inversion section with phase control |
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薄砂体的精细刻画主要利用叠前相控反演结果，采用子体透视技术完成。常规透视过程根据岩石物理分析确定门槛值来进行立体透视。本文为提高砂体的刻画精度，采用滑动门槛值，不同厚度和形态的砂体采用不同的门槛值。
门槛值的确定根据地震沉积学原理进行。沉积相在平面上的尺度远大于纵向上的尺度。因为砂体的几何形态是闭合的，根据地震沉积学的原理, 如果纵向上无法识别某一砂体，而在平面上可以识别，那么将平面上识别出的砂体对比到纵向上，纵向上也就可识别出该砂体；因此，应首先确定砂体的平面位置和纵向位置，而后通过分析平面的形态分布，调整门槛值，当周边已知井与预测砂体吻合，此门槛值即是合理的门槛值。
确定各典型砂体的具体门槛值之后，就可利用这些门槛值对反演资料开设合理时窗来完成砂体刻画。在砂体刻画过程中，开设的时窗可能存在切割砂体的现象，这主要是由于砂体发育存在叠置现象和反演资料分辨率不足造成的。通过反演资料及钻井资料分析砂体纵向发育情况，在反演结果的基础上，纵向加密高分辨等时格架进行二次反演运算，可以更真实地揭示叠置砂体的几何特征。图 4是一次反演和二次加层控制反演剖面对比图，可以看出：二次加层控制反演后，纵向分辨率提高了，叠置砂体可清晰识别出来。
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| a.一次反演；b.二次加层控制反演。颜色绿→黄→红代表砂岩越来越发育。 图 4 反演结果剖面 Fig. 4 Inversion result profile |
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图 5为滑动门槛值方法和常规方法砂体透视结果对比。从图 5结合区域沉积特征及已知井分析可知，采用不同透视方法砂体发育的范围存在较大的差异，采用滑动门槛值的结果较好地将砂体刻画出来，且与本区沉积规律较接近(图 5a)，而全区采用同一门槛值常规方法的预测砂体过于连片(图 5b)；因此，采用滑动门槛值求取的结果更加合理。
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| a.采用滑动门槛值方法；b.常规方法。颜色绿→黄→红代表砂岩越来越发育。 图 5 典型区砂体透视结果 Fig. 5 Perspective results of sand-bodies in the typical area |
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在Y250-186井区扶余油层针对获得产能的致密砂体采用滑动门槛值展开砂体透视，图 6是Y250-186井典型砂体的透视结果。由图 6可知，该致密砂体呈片状近南北向展布，长度达3.3 km，宽度达1.8 km，面积2.89 km2。
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| 图 6 Y250-186井砂体透视图 Fig. 6 Sand-bodies diorama of Well Y250-186 |
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首先在等时相控叠前反演和滑动门槛值有效提高砂体刻画精度基础上，通过属性平面特征、反演剖面特征分析，选出有利砂体，结合砂体附近参考直井砂岩及油气情况，设计水平井钻进轨迹；再优选其中最合理有效的设计部署施工水平井。
2.1 水平井轨迹设计方法水平井要获得高产、稳产，提高储层钻遇率是关键。针对扶余油层进行了综合构造断裂特征分析、参考井砂体及油气分析和区域油气富集规律分析，精细刻画了薄砂体展布特征，并设计了水平井轨迹的技术方法(图 7)。
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| 图 7 水平井轨迹设计技术流程 Fig. 7 Fechnical flow diagram of horizonal well trajectory design |
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在水平井设计时，要能安全平稳进靶并使水平井轨迹保持在薄储层中，首先选择构造解释精度误差不超过1 m、避开小断层、水平段储层平面分布稳定的地区；其次在平面选区的基础上进行剖面选层，根据已知直井钻遇砂岩情况优选砂岩厚度相对较大(一般大于3 m)，且不含水、物性条件好的油层进行钻遇轨迹设计；再通过正演模型分析技术、合成记录贡献度分析技术，确定已知井目标层对哪套地震反射同相轴贡献度最大或是对应地震剖面哪套地震反射，确定钻遇目标层在地震剖面上的响应特征；然后利用该特征，以目的层为中心向上和向下开时窗，对时窗内的数据子体进行剖面-平面联动扫描，以地质沉积规律、井点岩性等信息做验证，选择最佳时窗，通过三维可视化属性雕刻，精细刻画目标砂体；最后，精确预测水平井入靶深度、始靶点和末靶点位置。
此外，还要用参考井确定水平井钻探目标砂体及含油性。如果参考井距水平井钻探靶点较远，还需进行区域油气富集规律分析，确保水平井钻探目标砂体的可靠性。
2.2 水平井轨迹设计实例按照寻找断裂密度小、构造平缓、砂体相对发育、产油气井相对较多、具有较大勘探潜力致密油水平井的部署思路，设计了一个水平井位。
分析参考井Y250-186井f13中期旋回中深度为1 613.6~1 620.2 m的目标砂体可知，该砂体为点砂坝成因的砂体。其测井解释砂体厚度为6.6 m，有效孔隙度为11.7%，属于致密Ⅰ类储层。该层段合试，压后日产油5.78 t，结论为工业油层(图 8)。
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| 图 8 Y250-186井测井解释图 Fig. 8 Logging interpertation map of Well Y250-186 |
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设计水平井位于Y250-186井附近，井轨迹与Y250-186井垂直距离2 000 m。从f13油层组构造图(图 9)来看，水平井位于高断块上，所在地区断裂密度较小，构造平缓，水平井段高差约38 m。
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| 图 9 Y250-186井区f13油层组构造图 Fig. 9 Structural map of f13 oil layer in Well Y250-186 block |
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从f13油层组属性图(图 10)上看：砂体边界特征明显，参考井Y250-186井位于属性红黄色振幅强值区；水平井设计轨迹位于黄色区，虽与参考井存在差异，但参考井砂体厚度为6.6 m，推测水平井设计轨迹区域砂体仍然发育较厚。水平井轨迹设计方向属性出现变化，因此设置B、C、D三个中间靶点，A—B点、B—C点、C—D点、D—E点距离分别为220，210，200，180 m，水平井轨迹全长810 m。
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| 图 10 Y250-186井区反射强度斜率(重构) Fig. 10 Reflection intensity slope of Well Y250-186 block(reconstruction) |
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叠前砂体透视特征：Y250-186井所在的“甜点”面积达到2.89 km2；从叠前vP/vS剖面(图 11)来看，该套砂体横向连续性好，且从重构数据体上看，该套砂体顶部显示为强反射特征，符合地球物理特征。
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| 图 11 Y151-P7井设计和实钻轨迹比较图 Fig. 11 Comparison of design and actual drilling trajectories of Well Y151-P7 |
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水平井位设计需描述井口、造斜点、靶点的测深、井斜、网格方位角、垂深、闭合距、造斜率等参数，钻井公司按设计实施钻井工程。本次水平井位靶点坐标及具体设计参数见表 1，其中A，B，C，D，E靶点深度分别为1 461，1 466, 1 473，1 477，1 479 m。
| 位置 | 靶点坐标 (x, y) |
测深/m | 井斜 | 网格 方位角/(°) |
垂深/ m |
北坐标/ m |
东坐标/ m |
闭合距/ m |
闭合 方位角/(°) |
造斜率/ (°/30m) |
| 井口 | (659420.52, 5049257.94) |
0.00 | 0.00 | 6.82 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
| 造斜点 | 1 310.00 | 0.00 | 6.82 | 1 310.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
| 造斜1完 | 1 539.33 | 49.69 | 6.82 | 1 511.65 | 92.70 | 11.09 | 93.36 | 6.82 | 6.50 | |
| 稳斜完 | 1 561.65 | 49.69 | 6.82 | 1 526.08 | 109.60 | 13.11 | 110.38 | 6.82 | 0.00 | |
| 造斜2完 | 1 723.22 | 86.85 | 6.82 | 1 584.86 | 256.03 | 30.64 | 257.85 | 6.82 | 6.90 | |
| 靶点A | (659453.65, 5049534.81) |
1 744.24 | 87.55 | 6.82 | 1 585.89 | 276.87 | 33.13 | 278.85 | 6.82 | 1.00 |
| 靶点B | (659479.51, 5049750.91) |
1 962.08 | 87.55 | 6.82 | 1 595.20 | 492.97 | 58.98 | 496.49 | 6.82 | 0.00 |
| 靶点C | (659504.03, 5049955.90) |
2 168.68 | 88.09 | 6.83 | 1 603.05 | 697.96 | 83.51 | 702.94 | 6.82 | 0.08 |
| 靶点D | (659527.71, 5050153.75) |
2 368.02 | 88.71 | 6.82 | 1 608.61 | 895.81 | 107.19 | 902.20 | 6.82 | 0.09 |
| 靶点E | (659548.93, 5050331.12) |
2 547.00 | 88.35 | 6.82 | 1 613.19 | 1 073.18 | 128.41 | 1080.84 | 6.82 | 0.06 |
依据本文设计的水平井位(表 1)部署了Y151-P7井。从钻探结果上看，Y151-P7井钻遇层位f13中期旋回目标砂体，入靶点井深1 785 m，垂深1 589.5 m，实际完钻水平段长度为827 m，钻遇砂岩长度823 m，水平井砂岩钻遇率为99.5%，钻遇含油砂岩818 m，含油砂岩钻遇率98.9%，取得了较好的地质效果。
该水平井与钻前井位设计比较：
1) 从水平段长度上看，设计水平井轨迹长度810 m，实钻水平段长度827m，相比预测长17 m; 从相控叠前反演剖面上看，在预测水平井轨迹尾部仍然发育砂体，但vP/vS值较高，剖面特征相对不明显，实际钻探轨迹尾部钻井揭示仍为砂体，但根据录井荧光面积的变化确定其不含油，实钻结果与预测结果较吻合(图 11)。
2) 入靶点深度从构造图上看，Y151-P7井设计入靶点地震深度约为1 461 m，实钻入靶点深度为1 589.5 m，该水平井补心海拔为132 m，入靶点误差为3.5 m，相对误差为2.2‰，达到了技术指标要求。
由以上分析结果看，该水平井在入靶点深度、水平段长度、砂岩钻遇等方面，预测结果与实钻符合程度均较高。
3 结论1) 基于添加控制层的二次精细反演，提高了地震反演砂体纵向分辨率，更真实地揭示了叠置砂体的几何特征。
2) 采用滑动门槛值砂体刻画技术，砂体的边界及厚度刻画更准确，薄砂体刻画精度得到有效提高。
3) 在薄砂体精细刻画的基础上，设计的水平井靶点及轨迹与实钻结果比较，误差小，达到了工程要求。
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