地球物理学进展  2015, Vol. 30 Issue (5): 2246-2256   PDF    
油藏地球物理技术发展与应用实践
王延光, 孟宪军, 夏吉庄, 杨宏伟, 孔庆丰, 刘浩杰, 芮拥军, 林松辉, 王玉梅    
胜利油田分公司物探研究院, 山东东营 257022
摘要: 油藏地球物理技术是在地球物理技术自身进步和油田开发技术需求的"双驱动"背景下发展起来的,它能够综合运用多种地球物理方法研究油藏非均质性和动态性,从而提高油藏模型建立精度及流体预测和监测水平.通过多年深入研究,攻关形成了高精度三维地震、井间地震、3DVSP、多波多分量地震、非一致性时延地震、微地震、多尺度资料联合拓频、多尺度资料联合储层反演和多尺度资料约束配油藏建模等关键技术,形成了一整套对复杂陆相油藏进行精细研究的油藏地球物理集成配套技术.该技术系列在胜利油田以KX71断块为代表的典型复杂岩性油藏、以YX油田为代表的典型复杂断块油藏等试验区进行了应用,大幅度提高了油藏模型精度,显著提高了油气采收率.最后,本文探讨了油藏地球物理技术未来的发展方向.
关键词: 油藏地球物理     多尺度     井间地震     多波多分量地震     三维地震     非一致性时延地震     微地震     联合反演     匹配建模    
Development and practice in reservoir geophysics
WANG Yan-Guang , MENG Xian-Jun, XIA Ji-Zhuang, YANG Hong-Wei, KONG Qing-Feng, LIU Hao-Jie, RUI Yong-Jun, LIN Song-Hui, WANG Yu-Mei    
Geophysical Research Institute of Shengli Oilfield Company, Dongying 257022, China
Abstract: Reservoir geophysics is an emerging technology developed by the "double drives" of requirements for geophysics and petroleum development, which uses various geophysical methods to study the reservoir heterogeneity and performance analysis to improve the accuracy of reservoir model and the level of monitoring reservoir. During the past ten years, technology studies of 3D surface seismic, crosswell seismic, 3DVSP, multi-wave & multi-component seismic, inconsistent time-lapse seismic, micro-seismic, joint inversion and reservoir modeling have already been completed. A series of technique and application innovation have been carried out and are integrated into the comprehensive tool aimed to complex reservoir characterization in continental sedimentary. This technology has been applied in KX71 interbed reservoir and YX fault block reservoir, and remarkable results in EOR have been made. Finally, the developing trend of reservoir geophysics in the future is presented.
Key words: reservoir geophysics     multi-scale     crosswell seismic     multi-wave multi-component seismic     three dimensional seismic     inconsistent time-lapse seismic     micro-seismic     joint inversion     reservoir modeling    
 0 引 言

目前,在油气勘探中以地震为核心的勘探地球物理技术得到了广泛应用,但是随着地球物理技术的发展和油藏提高采收率对油藏模型精度的需求,针对油藏评价、油藏开发及生产的油藏地球物理技术逐步发展起来(Withers,1992Eastwood,2002).为了推动地球物理技术在油气开发与生产中的应用,使地球物理直接服务于油气采收率的提高,1984年美国SEG(美国勘探地球物理学家协会)成立了D&P委员会(Development and Production Committee),这标志着油藏地球物理技术的诞生.

国内,在1989年原石油部勘探开发科学研究院成立地震横向预测研究中心,对地震反演、AVO、地震属性分析等方法,以及这些方法与地质、钻井、油藏工程等多学科的综合应用开展研究,迈出我国油藏地球物理研究的第一步;九十年代,相继出版了《油气田开发地震技术》(刘雯林,1996)和《陆相油储地球物理学导论》(刘光鼎等,1998)等油藏地球物理研究专著.但在地球物理资料信息利用和油田开发中发挥作用上,由于国内陆相沉积油藏的复杂性(构造破碎、薄互层、储层非均质性强)和特殊性(规模小、分布零散、油水关系复杂),简单的引进和应用国外以地面高精度三维地震为核心的油藏地球物理综合研究方法及手段无法解决陆相油藏的深层次开发问题.

在充分调研和分析国内外油藏地球物理技术发展和适用性基础上,2001年11月,南京中国石化油藏地球物理会议上,与会专家从我国石油工业持续发展的战略高度出发,进一步明确了“油藏地球物理”的概念,深化了油藏地球物理内涵,由此推动了油藏地球物理的快速发展,使国内油藏地球物理进入了新的发展阶段.自2001年始,中石化相继承担并完成了中国石化“十条龙”项目《油藏综合地球物理技术研究》(P02040、 P02038)、重大科技先导项目《油藏综合地球物理技术应用先导试验》(P07088)、国家“863”项目《油藏综合地球物理技术》(2007AA060500)和《油藏地球物理关键技术》(2011AA060300)等19项省部级以上科研项目,系统完善了油藏地球物理概念及技术体系,对三维地面地震、井间地震、3DVSP、多波多分量地震、非一致性时延地震和微地震等单项技术、以及多尺度联合拓频与储层反演和多尺度资料约束匹配油藏建模等技术实现进行攻关,发展了一系列技术理论及应用创新对策,并形成了一整套对复杂陆相油藏进行精细研究的油藏地球物理关联集成配套技术.在此研究基础上,胜利油田KX71区块首次实施和完成了高密度三维地震、数字三分量三维地震、三维VSP、井间地震多尺度地球物理资料联合采集、联合处理、综合解释及匹配油藏建模试验研究工作(李阳,2004),研究成果陆续在胜利油田YX、BIN一二区等不同类型油藏中进行了推广应用,大幅度提高了油藏模型精度,应用区块提高水驱采收率平均在5%以上,标志着油藏地球物理技术的成熟,展示了油藏地球物理技术在中国东部老油田开发中广阔的应用前景.本文是对上述项目研究及应用实践成果的系统总结.

1 油藏地球物理

油藏地球物理是一项面向油藏开发,以多尺度地球物理技术集成为主要技术,综合岩石物理、油田开发地质和油藏工程等多种资料,对油藏进行精细描述和动态监测的交叉学科.油藏地球物理技术的基础是岩石物理,核心是先进的多尺度地球物理集成技术,主要手段是井、地多尺度地球物理资料联合反演,关键是多尺度资料匹配油藏建模,目标是获得高精度的确定性油藏模型.它是在地球物理技术自身进步和油田开发技术需求的“双驱动”背景下发展起来的.

基于广泛应用的勘探地球物理发展演变而来,油藏地球物理和勘探地球物理都是利用地球物理技术对地下油气目标进行准确成像,并对成像结果按照研究目标任务进行综合解释分析(Pennington,2001王喜双等,2006李幼铭和吴永刚,1997李幼铭等,2007刘文岭等,2009凌云等,2010王延光等,2012).二者最主要的区别是,勘探地球物理主要是在新区、新层系勘探寻找新的油气圈闭,发现新的优质石油地质储量,属于油气勘探技术序列;而油藏地球物理则主要是在老区滚动勘探和增储挖潜,目标是提高老区采收率,属于油气开发技术序列.但对具体的技术而言,二者又没有明显的技术应用边界,例如,高精度三维地震和多波多分量地震等,既可以应用于勘探寻找新的油气圈闭,又可以在已开发老区对油藏的复杂构造、储层进行描述及流体识别.当前,油藏地球物理技术正不断向油气田开发和工程领域延伸,已成为发现剩余油气和提高采收率的重要技术手段(撒利明等,2014).

在提高多种地球物理方法描述油藏精度的基础上,通过多尺度资料联合拓频、反演及联合约束匹配油藏建模,进一步提高资料的分辨能力和油藏建模精度,这就是油藏地球物理的基本理念(图 1).其中多尺度资料是指,覆盖地下空间尺度和识别地质目标能力尺度不同的多种地球物理和地质等资料,如高精度三维地震、多波地震、井间地震、VSP、测井及地质和油藏工程等资料.

图 1 油藏地球物理基本理念示意图 Fig. 1 Basic concept sketch of reservoir geophysics

油藏地球物理的总体技术路线是,以油藏的动静态属性与多种地球物理波场关联特征研究为基础;以提高对地下小地质目标体成像精度的井中地震和高精度三维地震技术,以及以流体识别检(监)测为目标的多波多分量地震、非一致性时延地震和微地震技术突破为关键;充分发挥多尺度资料在不同频率优势和空间覆盖尺度的互补关系,进一步提高地面地震资料分辨率和储层反演精度的多尺度资料井地联合拓频、反演和多资料约束匹配油藏建模技术为核心;从点、线、面、体多尺度资料的关联匹配处理、解释,大幅提高油藏静态模型与动态模型的描述精度,为老油田的高效开发提供技术支撑(图 2).

图 2 油藏地球物理总体技术示意图 Fig. 2 Overall technology sketch of reservoir geophysics
2 技术发展

油藏地球物理作为一项综合运用多种地球物理方法对油藏进行精细研究的关联集成技术,主要由以下几个方面组成:岩石物理基础;高精度地面三维地震、井间地震、3DVSP、多波多分量地震等单项关键技术;多尺度资料联合拓频、反演;多尺度资料约束匹配油藏建模等.

2.1 地震岩石物理分析

地震波除受激发和接收条件直接影响外,还与油气藏储层的速度、密度等弹性参数和吸收特性有关,而这些特性又与岩石成分、孔隙度、埋深、孔隙流体性质、压力、岩层的不均匀性以及其他地质特性密切相关(唐晓明等,2013).为了将油藏地球物理与油藏开发地质进行有机结合,在研究过程中分别从微观和宏观角度,建立地球物理勘探所获得的物理量与地下油藏参数的定性和定量关系,增强解释的可靠性.

2.1.1 岩石物理参数变化机理及弹性参数估算

基于岩石物理实验室测试数据,建立岩石物理变化机理模型,对不同胶结物性质及含量与速度、孔隙性等方面的关系进行系统分析,结果显示岩石胶结状态及胶结物含量、泥质含量和颗粒分选性均通过其对岩石孔隙的改变影响岩石的弹性性质.基于岩石物理理论模型,提出并形成了适用不同资料条件的正、反演相结合的横波速度、密度估算方法,实现了横波速度的准确预测(孟宪军等,2004王玉梅等,2006),为利用地震资料进行油气预测提供了基础.

2.1.2 多尺度资料联合正演模拟分析

通过建立胜利油田典型油藏模型,利用黏弹正演模拟方法,进行井间地震、VSP和地面地震等不同尺度地震的正演数值模拟,对其波场特征的差异与关联性进行研究(图 3),验证了多种资料间具有时深域一致性和频率域迭合性的特征,夯实了多尺度地球物理资料联合频带拓展和联合反演的基础(刘浩杰和魏国华,2008).

图 3 多尺度资料差异与关联特征分析 Fig. 3 Analysis of differences and associated characteristics of multi-scale data
2.2 面向油藏的高精度地面三维地震技术

目前发展的三维地震技术在实际生产中得到了较为广泛有效的应用,但是面对油气藏开发,特别是陆相断陷盆地复合油气藏开发,传统三维地震技术无法满足油藏开发的需要(刘成斋,2008; 郭树祥,2013).

针对油藏开发目标,通过技术攻关,形成了“健全波场采集、全过程保幅处理”的高精度三维地震技术.该技术摒弃了传统的简单水平介质假设,以“双聚焦分析和目标层三维高斯束照明”为核心,形成了面向目标的观测系统设计技术,实现了地震资料“均匀、充分、连续、对称”的四性原则;为了满足地震资料保幅处理要求,提出了“模型验证法、相似系数法”等11项保幅处理标准,建立了保幅处理评价准则,重新开发了时频空间域波形一致性校正等三项替代技术,研制开发了保幅处理系统,形成了面向油藏的全过程保幅处理流程.

截止到2013年底,胜利油田在济阳坳陷实施了面向油藏的高精度地面三维地震近30块,满次面积超过6000 km2,大幅度提高了地球物理资料解决构造和储层等精细地质问题的能力,奠定了油藏地球物理的数据基石.

2.3 井间地震技术

作为两井之间精细地质研究的放大镜,井间地震存在波场复杂、有效反射识别分离难等问题,在波场分离、层析反演和反射波成像等关键技术研究基础上,研发形成了配套井间地震技术(王延光和王成礼,2004孔庆丰等,2008严建文等,2008魏国华等,2011).其中关键技术包括:有限频率层析成像和优选角度叠前深度偏移成像.

针对常规层析反演采用直井轨迹、常速矩形网格存在射线追踪盲区的不足,利用陀螺测斜资料进行直达波旅行时偏差校正,通过创建梯形变速网格和把有限频带地震波射线追踪问题转化为求解旅行时和射线长度的二项加权最优化算法,实现了高精度层析反演.通过对道集资料进行适合井中激发、井中接收特点的深度-时间域到深度-水平距离域的点点映射,对绕射点求和形成共成像点道集,实现了井间地震Kirchhoff叠前深度偏移,分层优选角度避开了广角畸变反射.

将结合上述创新技术自主研制开发的井间地震处理软件用于处理井间地震53对,最大连井剖面长度达1717 m.图 4是胜利油田YX区块三维地震与井间地震剖面对比图,图中井间地震剖面的分辨率远远大于三维地震,能够描述2~3 m的薄储层和前积砂体沉积现象,解决了井间米级小尺度地质结构的精细刻画问题.

图 4 胜利油田YX三维地震剖面(a)与井间地震剖面(b)对比 Fig. 4 Comparison of 3D seismic profile and crosswell seismic profile of YX in Shengli oilfield
2.4 3D VSP技术

3DVSP是井周构造和储层识别描述的重要技术之一,针对纵横波共存、入射角度窄且不均匀的特征,通过浮动坐标系极化滤波、三维速度建模和波动方程叠前深度偏移成像等关键技术研究(乔玉雷,2008朱海龙和张山,2012刘守伟等,2012),集成开发了赛威3DVSP处理软件系统.开发的关键技术主要包括:浮动坐标系极化滤波、三维速度建模和波动方程叠前深度偏移.

浮动坐标系极化滤波波场分离针对不同地层的反射波分别建立坐标系,按照纵、横波极化角度实现上行纵、横波波场的彻底分离,再通过中值滤波和F-K滤波等方法即可分离出偏移所需要的上行纵波和上行转换波.三维速度建模采用基于角度域共成像点道集的偏移速度分析方法,在井周三维空间建立三维速度模型,实现了陆相沉积环境的三维空间速度建模问题.波动方程叠前深度偏移成像采用带补偿的频率空间域单程波方程有限差分算子,并利用MPI并行实现以提高计算效率,该方法能够适应地层横向变速,资料成像精度高、保幅性能好.将该技术用于胜利油田KX71区块,获取了高分辨率的地球物理资料,这为井周低序级断层的识别和描述提供了良好的数据基础.

2.5 多波多分量地震技术

针对陆相多分量地震特点和难点,攻关研究了转换波静校正、速度分析、叠前成像、纵横波流体预测等关键技术,提供了联合利用纵波与转换波信息识别油气的新技术手段,在胜利油田多个区块进行应用,有效的预测了剩余油的分布范围(石建新等,2006韩世春等,2014).

基于面波信息进行近地表横波速度反演,利用横波速度计算转换波检波点静校正量,解决了转换波的近地表校正.根据纵、横波场相互影响、相互约束的实际情况,纵横波联合速度分析对比纵波道集和转换波道集,同步扫描纵波与转换横波速度场参数,充分利用纵、横波场的各自优势,实现相互约束与相互参照,以此提高纵、横波速度分析精度.利用纵波及转换波叠前振幅信息,反演纵波速度、横波速度、密度及各向异性系数等参数,进而计算出速度比、泊松比等有效信息,实现对陆相碎屑岩储层的流体预测.图 5是LJ区块生物灰岩段的纵波、转换波振幅属性及联合属性平面图,由图中椭圆处可见,纵横波联合反演减少了生物灰岩预测的多解性,提高了油气预测精度.

图 5 生物灰岩段的纵波(a)、转换波振幅属性(b)及联合属性平面图(c) Fig. 5 Biological limestone amplitude attribute of P-wave(a),converted wave(b) and joint attribute(c)
2.6 陆上非一致性时延地震技术

在我国东部老油田进行了二次(或多次)地震资料的重复采集,采集因素差异较大.为了充分利用这些地震资料研究油藏开采的动态变化,基于传统时延地震技术研究思路(庄东海,1999尹成,2014),提出了利用重复采集地震资料的时移特性进行油藏监测方法,开发形成了陆上非一致性时延地震技术(郭念民,2011王延光,2012).

针对多次采集资料观测系统不一致的问题,通过高斯束照明技术,明确了“偏移距和方位角是影响非一致地震的最主要因素”,建立了“观测重建+道插值”的观测系统优化匹配技术,最大程度的降低了观测不一致的影响,解决了制约非一致时延地震应用的基础问题;针对采集条件(激发、接收、环境噪声等)不同带来的不一致问题,充分利用油田开发动态信息,通过约束叠前互均化处理,消除地震数据中非一致性采集因素带来的差异;针对水驱条件下时移特征微小的特点,将叠前属性引入到时延地震敏感属性分析中,发展了叠前、叠后差异属性联合优化技术,该技术能够较好地反映油藏变化特征,提高剩余油的预测精度.

2006年以来,配套开发了水驱型复杂断块油藏时延地震技术、气藏边界监测时延地震技术、蒸汽吞吐型稠油油藏时延地震技术,在胜利油田YX高成熟开发区寻找到了具有价值的剩余油(气)地质储量(见图 6),展示出良好的应用前景(曾婷等,2015),拓宽了油藏地球物理技术解决开发难题的能力.

图 6 胜利油田YX断块时延地震敏感属性图 Fig. 6 Time-lapse seismic sensitive attribute map of Shengli oilfield YX Block
2.7 微地震监测技术

随着非常规油气资源开发力度不断加大,作为水力压裂体积改造设计、实施及评估的关键技术,微地震监测技术发挥越来越重要的作用(张山等,2002宋维琪等,20132015).在岩石破裂信号实验分析、噪声压制、数据实时处理和定位结果综合解释等方面进行了攻关,研发了微地震采集处理解释配套技术.

通过岩石破裂信号实验测试,获得了不同岩性破裂引起的信号特征,分析了不同岩性产生的地震波振幅、频率、相位等子波参数,形成了不同岩性破裂产生的波形量版.针对微地震信号信噪比低的特点,对预测滤波、卡尔曼滤波、傅里叶相关系数滤波、时变余弦逼近压噪和独立分量分离压制等技术开展了技术研究.针对微地震监测数据量大的特点,通过流程优化提高了处理效率,形成了一套微地震监测现场实时处理系统,满足了压裂施工现场微地震事件实时定位的需求.利用三维地震数据进行断层、裂缝解释与描述,根据地面三维地震划分的断层、裂缝解释结果,进行人工诱发的微地震裂缝分布、尺寸、密度等属性分析,提高微地震解释的精度,根据微地震密度、能量、可信度、持续时间、影响半径等属性结合地层主应力方向、岩性、地层厚度计算压裂改造的油藏体积.

微地震技术在胜利油田开展了大规模的应用实践,取得了较好效果.图 7为胜利油田Y227井工厂压裂完井一体化施工效果图,由俯视和侧视图可见,Y227井工厂压裂缝网基本形成,达到了沟通但不串通的目的,实现了改造体积的最大化.

图 7 Y227井工厂压裂完井一体化施工效果图 Fig. 7 Microseismic monitoring result of Y227 well plant fracturing
2.8 多尺度联合拓频与反演技术

不同尺度地球物理资料对地质目标的刻画有其各自特征(王延光等,2008).充分发挥测井、井中地震等资料纵向高分辨率和高精度的特点,研究提出了多尺度资料相互融合的联合拓频和联合反演方法,通过不同尺度资料优势互补,提高利用地震资料解决地质问题和油藏问题的能力.

2.8.1 多尺度资料联合拓频技术

多尺度资料联合拓频技术把自动控制领域的系统辨识理论创新应用于地球物理领域,通过测井、井间地震、VSP和地面地震等资料的联合应用,估算地层对地震信号的吸收衰减特性,在地震层序约束下,把吸收因子外推到三维空间,从而对三维空间的地震资料进行吸收衰减高频补偿,提高其分辨率(刘浩杰等,2010).在胜利油田KX71地区、永新地区的实践应用表明(图 9),该技术对三维地震资料进行处理,可是达到提高主频10~15 Hz,拓宽有效频带10~20 Hz的效果,处理后缺失或者较弱的层位信息得到恢复,与测井解释层位吻合较好.

图 8 联合拓频前后地震数据比较 Fig. 8 Comparison of seismic data before and after joint frequency-broadening

图 9 常规反演剖面(上)与多尺度联合反演剖面(下)对比图 Fig. 9 Comparison of conventional inversion profile(top) and multi-scale joint inversion profile(bottom)
2.8.2 多尺度资料联合反演技术

多尺度资料联合反演技术是基于贝叶斯理论融合三维地震与测井、井间地震、VSP、测井多尺度资料优势,利用修正柯西约束反射稀疏,突出弱反射,实现多尺度资料联合反演的一种技术,其可以提升储层分辨能力和储层描述的精度(曹丹平等,2009).

基于贝叶斯理论及概率分布对数,可以推导得到包含地面地震、VSP和井间地震观测数据的多尺度联合反演目标函数,引入褶积矩阵和噪声分布协方差矩阵,反演得到纵波阻抗数据体.

图 9为KX71地区多尺度联合反演结果(下)与常规反演结果(上)的对比,由图可见,多尺度联合反演结果与常规反演结果整体特征一致,多尺度联合反演较常规反演对薄层的识别能力更强,且与SP曲线对应较好.

2.8.3 叠前三参数联合反演技术

叠前三参数联合反演技术(孟宪军等,20042010)利用叠前地震道集中振幅随偏移距变化的反射波信息,基于非线性理论和二阶Taylor级数构建同步反演纵、横波速度及密度的目标函数和实现方法,实现纵、横波速度及密度三个参数的同步反演,该技术引入二阶导数,并通过自动求取阻尼因子技术,可以有效提高储层与流体预测能力.

图 10所示为叠前地震反演过KX71-n59井的纵测线λρ剖面和切片,与井对应的测井解释结果对比,叠前三参数分辨率较高,储层横向变化特征十分清楚,层间关系清楚.东2~4砂组流体预测结果显示流体预测符合率达到86%.

图 10 叠前地震反演过KX71-n59井的纵测线λρ剖面和切片 Fig. 10 λρ profile and slice of inline passing through KX71-n59 well after seismic pre-stack inversion
2.9 多尺度地球物理资料匹配的油藏综合解释及建模技术

多尺度地球物理资料联合解释是以高精度三维地震数据体为平台,其他资料一方面发挥各自的分辨率优势,解决局部范围内的特定地质问题;另一方面通过不同尺度资料联合解释,提高三维地震资料的地质分辨能力和解释精度,实现对不同尺度油藏地质问题的精细描述,同时为油藏建模提供更多、更准确的地球物理约束信息.

油藏模型是油藏地球物理与油藏开发的桥梁.多尺度地球物理资料匹配建模技术是利用测井、井间地震、VSP、高精度三维地震等资料的综合优势,在各自尺度上对油藏特征进行刻画,又通过高分辨率资料对低分辨率资料的标定和刻度,完成井间或无井区域的确定性信息约束匹配油藏建模,从而减少构造、储层和流体模型的多解性(Behrens and Tran,1999杨宏伟等,2010).主要针对如下几种关键技术开展了深入研究.

2.9.1 井间地震“拟露头”方法

井间地震“拟露头”方法(夏吉庄,2011)以密闭取心和岩石物理关系模型标定为基础,将井间地震资料经解释性处理得到的井间米级精细地质结构,转换为油藏建模的“露头”约束条件.它代替了密井网解剖和野外露头资料,可获取更加客观的油藏地下实际储层的统计规律和关系.

该方法对储层描述的精度提高主要表现在如下三个方面:1)修正井间沉积对比模式.井间地震储层解释结果提供了非常丰富的地下信息,可用于井间储层关系模式的确定,这是常规三维地震资料和测井资料对比方法无法做到的.将这种沉积模式扩展到局部或整个油藏,从而提高储层解释和建模精度.2)储层构型研究.井间地震储层解释结果提供了真实的储层建筑结构模型,将其解决储层非均质性问题,识别不同级别的沉积界面,在多个规模上依次对储层内部结构进行精细解剖,可获取地下油藏实际的沉积特征及储层连通性和沉积模版.3)修正井间地质参数统计规律.井间地震资料的精细解释,可以刻画1~3 m的储层,解释出能够反映井间储层非均质性的结构参数,约束修正变差函数、砂岩密度及宽厚比等参数,为岩性、物性建模提供更加准确和真实的地质统计关系参数,提高储层非均质性表征精度和确定性.

2.9.2 多尺度资料条件递推储层建模技术

基于贝叶斯序贯高斯理论的多尺度资料条件递推算法,是在构造模型基础上,利用井、地震、井间地震等不同信息之间的条件关系,建立估计位置与已知点之间的条件概率分布,从而实现多种地球物理资料的约束作用,建立高分辨率物性模型的一种整合方法(贺维胜等,2007).该方法可以实现井间地震、测井、储层反演成果等不同空间覆盖和不同纵向分辨能力的多尺度资料深度域定量匹配融合,解决多尺度资料纵向分辨率与空间覆盖矛盾的技术难题,提高储层模型的确定性和精度.图 11所示为采用该技术建立的储层模型,由图可见,孔隙度模型在井点处与井点样本数据完全吻合;井间趋势与约束数据一致,且纵向分辨率得到了大幅提高.

图 11 多尺度资料建立的储层模型
(a)条件递推方法建立的孔隙度模型;(b)地震反演波阻抗体;(c)条件递推方法建立的孔隙度模型.
Fig. 11 Reservoir model built based on multi-scale data
(a)Porosity model based on conditional recursion method;(b)Seismic inversion wave impedance; (c)Porosity model based on conditional recursion method.
2.9.3 油藏地球物理流体信息约束的流体建模技术

油藏地球物理流体信息约束的流体建模技术是以系统岩石物理分析成果为基础,以转换波和纵波叠前地震反演流体预测成果作为空间流体分布约束信息,以油藏数值模拟技术为手段协同模拟剩余油分布的一种流体建模方法(夏吉庄等,20102011).实现基本步骤为:利用纵波和横波测井资料及渗透率、孔隙度、岩相等静态参数,结合开发动态参数,通过岩石物理标定,建立不同流体状态下的地球物理响应量版;将叠前地震反演流体预测数据采样到油藏数值模拟网格,利用标定的岩石物理模板将每个网格上的地震反演数据计算得到含水饱和度;利用流体反演得到的含水饱和度分布与油藏数值模拟得到的的含水饱和度进行比较,根据两者的差异来约束油藏模型的历史拟合,得到更加准确的地下三维流体分布.

该技术解决了常规方法中缺少三维空间流体信息约束的技术难题,其结果既符合井口开发动态数据规律,又反映了流体在空间的变化特征,可以实现井间三维空间剩余油富集区的精确描述.

3 应用实践

在油藏地球物理技术攻关过程中,在国内8个油田开展了大量不同技术组合的现场应用,取得了良好的技术与经济效果,重点在具有代表性的薄互层岩性、复杂断块和中低渗透砂砾岩体等不同类型油藏试验区中开展了应用,展现了广阔的应用发展前景(李阳,2004孔庆丰等,2011王延光,2012).

(1)复杂岩性油藏试验区

KX71断块是被断层复杂化的多油水系统的断块层状油气藏,油层厚度400 m,含油小层67个,单层厚度小、储层横向变化大,油水关系复杂,属于典型复杂岩性油藏.基于上节中所述研究基础,通过实施地面地震、井间地震、3DVSP、多波地震等资料联合采集,多尺度地球物理资料匹配的油藏综合解释与应用,大幅提高了厚度2~3 m的薄互储层描述精度,有效解决了薄互储层的尖灭、相变、空间叠置关系及连通性问题.通过利用地球物理信息作为空间约束,实现多尺度地球物理资料匹配的油藏综合解释,建立了动静态匹配的油藏模型,准确描述剩余油分布,优化了老油区开发调整方案.新增可采储量262.5×104 t,至2013年底,实施新井23口,老井实施补孔等措施46井次,增产原油27.9×104 t,提高水驱采收率6.8%.

(2)复杂断块油藏试验区

YX区块构造极其复杂,断层发育,断块小,含油层数多(11个砂组68个小层),储层薄,横向变化大,非均质强、油水关系复杂,属于典型复杂断块油藏.针对该区的特点,利用本文发展的油藏地球物理配套技术进行油藏的精细综合解释,建立了精确的油藏模型,准确描述了3~5 m断距的低序级断层和面积大于0.01 km2的小断块,断棱刻画准确,有效地指导了复杂断块油藏滚动勘探、方案调整和立体开发,实现了层系、井网的立体优化和跨块多靶点定向井设计,有效控制块间多个剩余油富集区,最大程度的提高了水驱控制和动用程度.至2013年底,实施新井112口,老井实施补孔等措施154井次,新增石油经济可采储量243.59×104 t,增产原油40.2×104 t,提高水驱采收率7.3%.

近几年,油藏地球物理配套技术在胜利油田共7个地区29个区块进行了生产实践,增产原油324.6万吨,产值122.2亿元,新增经济可采储量2811.6万吨.并在全国包括大庆、江苏、江汉、中原、吉林、吐哈塔河共7家油田开展了不同技术组合应用,经济与社会效益明显.

在技术攻关的同时,研制开发了油藏地球物理软件系统(简称R系统),并于2014年4月14日在北京成功发布.该系统包括岩石物理与地震正演、井间地震、3DVSP、多波多分量地震、非一致性时延地震、三维地震处理保幅评价、多尺度资料联合拓频、反演;多尺度资料约束匹配油藏建模、微地震等10个子系统,为油藏地球物理技术的规模推广应用发挥了重要的作用.

4 结 论

针对陆相油藏地球物理研究和应用中存在的问题与挑战,本文对油藏地球物理技术实施过程中的各个环节进行理论创新和技术改进,在工业化应用及技术实践中形成了一套较为完善的油藏地球物理关联集成配套技术,该技术在中国东部陆相油藏开发中取得了巨大进步,但由于陆相油藏类型多,非均质性强,要满足不同类型油藏对油藏地球物理技术的要求,仍需要进一步完善和发展:

(1)深入开展全频带岩石物理模型研究和测试分析,通过数模物模一体化,系统研究复杂油藏的地震响应机理以及岩石物理性质与地球物理参数之间的内在关联规律,支撑油藏地球物理向纵深发展.

(2)充分利用地震、测井及开发动态资料,进一步提高对油藏储层与流体非均质特征的综合识别预测能力,达到地球物理与测井认识油藏非均质特性的互补一致性,静态模型与动态模型的匹配一致性,实现油藏评价、产能建设和开发调整的一体化油藏解决方案.

(3)由于陆相油藏类型多,开发阶段不同,要不断丰富完善针对不同油藏类型和开发状况的油藏地球物理技术方法,包括潜山、低渗透、碳酸盐岩油藏等,进一步扩大油藏地球物理技术的应用范围.

致 谢 感谢审稿专家提出的修改意见和编辑部的大力支持!

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