朱衛(wèi)星 楊玉卿 趙永生 崔維平 王 朝 王爭(zhēng)浩

（1.中海油田服務(wù)股份有限公司 河北三河 065201； 2.中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司 天津 300452）

朱衛(wèi)星，楊玉卿，趙永生，等.基于隨鉆動(dòng)態(tài)地震反演的地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)及其應(yīng)用［J］.中國(guó)海上油氣，2015，27（6）：27-30，62.

地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)是指在充分利用隨鉆測(cè)量測(cè)井（MWD／LWD）和錄井資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合地質(zhì)、工程設(shè)計(jì)及時(shí)準(zhǔn)確劃分已鉆地層和預(yù)測(cè)待鉆地層，適時(shí)調(diào)整井眼軌跡，使實(shí)鉆井眼軌跡準(zhǔn)確鉆遇目的層并始終處于油層的最佳位置［1-4］。

傳統(tǒng)的地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)通常是利用LWD數(shù)據(jù)并結(jié)合鄰井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行地層對(duì)比，建立地質(zhì)導(dǎo)向模型，預(yù)測(cè)目標(biāo)儲(chǔ)層深度并成功著陸。對(duì)于水平段地層，通過(guò)對(duì)比隨鉆測(cè)井曲線和鄰井測(cè)井曲線的變化趨勢(shì)，結(jié)合已知的沉積模式，調(diào)整地質(zhì)導(dǎo)向模型可以判斷井眼軌跡所在油層的位置，但這種判斷往往是定性的，對(duì)于“鐘形”和“漏斗形”沉積模式的地層比較可靠，對(duì)于其他沉積模式的地層往往存在較大局限性。同時(shí)，在許多情況下常規(guī)的LWD電阻率儀器必須相對(duì)靠近高阻層邊界時(shí)才能發(fā)現(xiàn)異常［5-10］。

為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)地質(zhì)導(dǎo)向測(cè)井工具的不足，筆者把隨鉆動(dòng)態(tài)地震反演技術(shù)引入到地質(zhì)導(dǎo)向隨鉆工作中，綜合了高質(zhì)量的隨鉆動(dòng)態(tài)資料和測(cè)井約束地震反演的優(yōu)勢(shì)，即縱向上利用高分辨率的隨鉆測(cè)量資料，橫向上利用高分辨率的地震資料，通過(guò)二者的相互校驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了在微觀上把控儲(chǔ)層變化細(xì)節(jié)，在宏觀上預(yù)測(cè)儲(chǔ)層走勢(shì)，及時(shí)預(yù)測(cè)水平井水平段儲(chǔ)層橫向變化規(guī)律，實(shí)時(shí)調(diào)整井眼軌跡，提高儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度和儲(chǔ)層鉆遇率。

1 技術(shù)方法與流程

1.1 隨鉆動(dòng)態(tài)地震反演技術(shù)

隨鉆動(dòng)態(tài)地震反演技術(shù)是測(cè)井約束地震反演的一種實(shí)現(xiàn)方法。測(cè)井約束地震反演［11-14］是一種靜態(tài)的地震反演方法，由于只利用了探井信息建立初始模型，導(dǎo)致地震反演結(jié)果的精度不夠高，用該反演結(jié)果指導(dǎo)水平井現(xiàn)場(chǎng)隨鉆將嚴(yán)重影響儲(chǔ)層鉆遇率。而隨鉆動(dòng)態(tài)地震反演是一種動(dòng)態(tài)的地震反演方法，即跟隨鉆井過(guò)程，滾動(dòng)利用LWD／MWD地質(zhì)信息循環(huán)反演，使預(yù)測(cè)結(jié)果更加逼近儲(chǔ)層真實(shí)狀況，為實(shí)時(shí)地質(zhì)導(dǎo)向或開發(fā)方案調(diào)整提供最及時(shí)的決策依據(jù)（圖1），其基本流程如下。

圖1 隨鉆動(dòng)態(tài)地震反演流程Fig.1 Flow chart of dynamic seismic inversion while drilling

1）在油田開發(fā)初期，利用探井和評(píng)價(jià)井資料及地震解釋數(shù)據(jù)建立初始波阻抗模型，進(jìn)行測(cè)井約束地震反演；利用該反演結(jié)果預(yù)測(cè)有利目標(biāo)區(qū)域，并進(jìn)行油藏開發(fā)方案的設(shè)計(jì)和布置開發(fā)定向井。

2）進(jìn)入油田開發(fā)中期，利用工區(qū)內(nèi)定向井?dāng)?shù)據(jù)檢驗(yàn)初期的地震反演結(jié)果，如果地震反演結(jié)果與定向井?dāng)?shù)據(jù)相吻合，就轉(zhuǎn)入第3步；否則，就把定向井?dāng)?shù)據(jù)加入到地震反演中，重新建立初始波阻抗模型，優(yōu)化地震反演參數(shù)，進(jìn)行二次測(cè)井約束地震反演，修正地震反演結(jié)果。

3）參考修正后的地震反演結(jié)果部署水平井和設(shè)計(jì)靶點(diǎn)，進(jìn)行水平井鉆井作業(yè)。

4）在水平井隨鉆階段，利用采集的隨鉆測(cè)量資料驗(yàn)證二次地震反演結(jié)果，如果二次地震反演結(jié)果與水平井隨鉆測(cè)量數(shù)據(jù)相吻合，就轉(zhuǎn)入第5步；否則，就把水平井隨鉆測(cè)量數(shù)據(jù)加入到測(cè)井約束地震反演中，重建初始波阻抗模型，進(jìn)行隨鉆動(dòng)態(tài)地震反演。

5）利用隨鉆動(dòng)態(tài)地震反演結(jié)果預(yù)測(cè)水平井鉆前地層的地質(zhì)情況，向前鉆進(jìn)采集隨鉆測(cè)量數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)入第4步，如此循環(huán)直至完鉆。

由此可見(jiàn)，利用加入隨鉆動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)優(yōu)化后的地震反演結(jié)果可以減小地震反演的多解性和準(zhǔn)確預(yù)測(cè)儲(chǔ)層的橫向變化，并能在細(xì)節(jié)上刻畫儲(chǔ)層物性變化，從而準(zhǔn)確進(jìn)行地質(zhì)導(dǎo)向。

1.2 基于隨鉆動(dòng)態(tài)地震反演的地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)

基于隨鉆動(dòng)態(tài)地震反演的地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)可以充分利用隨鉆測(cè)井信息的縱向高分辨率和地震資料的橫向預(yù)測(cè)優(yōu)勢(shì)，其基本流程如下。

1）在水平井鉆井作業(yè)前，利用測(cè)井約束地震反演結(jié)果預(yù)測(cè)油藏最佳位置、確定靶點(diǎn)和設(shè)計(jì)水平井軌跡。

2）結(jié)合鄰井資料及地震解釋層位構(gòu)造形態(tài)構(gòu)建地質(zhì)導(dǎo)向模型。

3）在水平井二開著陸鉆井作業(yè)階段，利用隨鉆測(cè)量數(shù)據(jù)并結(jié)合鄰井信息及地震反演結(jié)果調(diào)整地質(zhì)導(dǎo)向模型，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)目標(biāo)儲(chǔ)層深度，控制井斜角成功著陸。

4）在水平井三開水平段鉆井作業(yè)前，利用著陸段隨鉆測(cè)量數(shù)據(jù)校驗(yàn)地震反演結(jié)果進(jìn)行隨鉆動(dòng)態(tài)地震反演，精細(xì)標(biāo)定地震反演結(jié)果，修改地質(zhì)導(dǎo)向模型，預(yù)測(cè)鉆前地層的物性變化。

5）在水平段作業(yè)過(guò)程，采集隨鉆測(cè)量資料，并與隨鉆動(dòng)態(tài)地震反演結(jié)果和地質(zhì)導(dǎo)向模型進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)二者相吻合時(shí)轉(zhuǎn)入第7步；否則轉(zhuǎn)入第6步。

6）把隨鉆測(cè)量數(shù)據(jù)加入到隨鉆動(dòng)態(tài)地震反演中，重新反演并調(diào)整地質(zhì)導(dǎo)向模型。

7）利用隨鉆動(dòng)態(tài)地震反演結(jié)果和地質(zhì)導(dǎo)向模型向前預(yù)測(cè)儲(chǔ)層物性變化情況，調(diào)整井眼軌跡向前鉆進(jìn)，轉(zhuǎn)入第5步，如此循環(huán)直至水平段完鉆。

由此可見(jiàn)，利用高質(zhì)量的隨鉆測(cè)量資料校驗(yàn)隨鉆地震反演結(jié)果和地質(zhì)導(dǎo)向模型，能夠很好地預(yù)測(cè)鉆前地層變化情況，為水平井鉆井決策提供依據(jù)，從而保證儲(chǔ)層鉆遇率。

2 應(yīng)用效果分析

以渤海油田某區(qū)塊目標(biāo)砂體部署的水平井X2H為例，分析基于隨鉆動(dòng)態(tài)地震反演的地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的應(yīng)用情況。該區(qū)塊目標(biāo)儲(chǔ)層為上新統(tǒng)明化鎮(zhèn)組下段，目標(biāo)砂體為河流相沉積，構(gòu)造比較平緩，油氣分布主要受構(gòu)造和巖性雙重控制，以構(gòu)造、構(gòu)造-巖性油氣藏為主。

X2 H井所鉆目標(biāo)砂體所在地層向上傾，傾角為2°左右，厚度為7 m左右。該井處于油藏邊緣，水平段地層比較復(fù)雜，著陸作業(yè)時(shí)根據(jù)隨鉆測(cè)量結(jié)果并對(duì)比鄰井測(cè)井響應(yīng)特征和參考地震反演結(jié)果進(jìn)行地層對(duì)比，最終成功著陸，著陸井斜為88°。根據(jù)X2 H井著陸段隨鉆測(cè)量結(jié)果，把高質(zhì)量的隨鉆測(cè)量資料加入到地震反演中進(jìn)行隨鉆動(dòng)態(tài)地震反演，得到水平段鉆前地層的地震波阻抗反演結(jié)果，如圖2所示（圖中白色曲線為著陸段的實(shí)鉆井眼軌跡，藍(lán)色曲線為水平段的設(shè)計(jì)軌跡；背景為過(guò)井的地震波阻抗剖面，其中紅色代表好儲(chǔ)層，綠色代表差儲(chǔ)層，其他顏色代表非儲(chǔ)層）。由圖2可以看出，該井水平段地層構(gòu)造幅度較小，且物性沒(méi)有大的變化，設(shè)計(jì)軌跡基本滿足地質(zhì)油藏的要求，隨鉆時(shí)水平段井眼軌跡井斜保持在90°水平鉆進(jìn)基本可以保證100%的鉆遇率。

圖2 渤海油田X2H井水平段地震波阻抗反演結(jié)果Fig.2 Horizontal segment seismic inversion result of Well X2H in Bohai oilfield

在X2H井水平段鉆井作業(yè)鉆穿水泥塞后，隨鉆測(cè)井電阻率一直顯示儲(chǔ)層物性較好。當(dāng)鉆遇到MD 2 570 m時(shí)，井斜角為88.5°左右，隨鉆測(cè)井電阻率值降低，GR值升高，為泥巖特征，表明井眼軌跡鉆出儲(chǔ)層，但由于隨鉆測(cè)量?jī)x器距離鉆頭11 m，無(wú)法據(jù)此判斷前方砂巖位置，也就無(wú)法給出井眼軌跡調(diào)整決策。為此利用隨鉆測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行隨鉆動(dòng)態(tài)地震反演，修正地震反演結(jié)果并調(diào)整地質(zhì)導(dǎo)向模型向前預(yù)測(cè)。圖3為該井修正后的隨鉆動(dòng)態(tài)地震反演結(jié)果，可以看出目前井眼軌跡鉆遇砂巖尖滅點(diǎn)并進(jìn)入泥巖地層，后續(xù)存在砂巖透鏡體且位于井眼軌跡上方，因此決定全力增斜至91°鉆進(jìn)。當(dāng)鉆至MD 2 640 m時(shí)，隨鉆測(cè)井電阻率曲線顯示砂巖特征，表明重新進(jìn)入砂巖，這時(shí)考慮到地層上傾1°左右，決定穩(wěn)斜91°鉆進(jìn)。當(dāng)鉆至MD 2 760 m時(shí)，隨鉆測(cè)量數(shù)據(jù)顯示井軌跡處于泥巖中，此時(shí)再重新進(jìn)行隨鉆動(dòng)態(tài)地震反演；反演結(jié)果認(rèn)為后續(xù)地層還存在第3個(gè)砂巖透鏡體，且地層有上傾趨勢(shì)，因此決定保持91°井斜鉆進(jìn)，結(jié)果鉆至MD 2 786 m時(shí)進(jìn)入第3個(gè)砂巖體，繼續(xù)穩(wěn)斜鉆進(jìn)直到完鉆。

圖3 渤海油田X2H井水平段隨鉆動(dòng)態(tài)地震反演結(jié)果Fig.3 Horizontal segment dynamic seismic inversion result of Well X2H in Bohai oilfield

X2H井水平段設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為300 m，在隨鉆過(guò)程中利用了基于隨鉆動(dòng)態(tài)地震反演的地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)，最終鉆遇了267 m砂巖，鉆遇率達(dá)89%，節(jié)約鉆時(shí)5 h，既降低了隨鉆風(fēng)險(xiǎn)與作業(yè)成本，又滿足了油藏開采的需要。

3 結(jié)束語(yǔ)

基于隨鉆動(dòng)態(tài)地震反演的地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)很好地綜合了隨鉆動(dòng)態(tài)測(cè)量資料的縱向高分辨率和隨鉆動(dòng)態(tài)地震反演資料的橫向分辨率的優(yōu)勢(shì)，可以提高水平井復(fù)雜儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的精度和儲(chǔ)層鉆遇率，并且能夠節(jié)約鉆井成本和降低隨鉆風(fēng)險(xiǎn)，從而滿足地質(zhì)油藏開發(fā)的需要，值得推廣應(yīng)用。

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