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1、胜利油田井问地震技术的进展及效果 陈世军王延光周建宇孔庆丰何惺华 摘要针对油田总体处于“三高”开采阶段，提高老油田的采收率、挖掘老油田的剩余潜力 等开发面临的主要问题，为解决如火成岩体、砂砾岩体和潜山顶面及内幕等各自不同的地质任务， 胜利油田采集了2 3 对井的原始井间地震资料，对其进行了直达渡旅行时速度层析反演和反射渡 成像处理，获得甚高分辨率的井问速度层析剖面与反射渡成像剖面；并对井问地震成果资料进行 了稀疏脉冲反演处理。通过综合解释，井闸储集层的横向分布与连通性、小断层、砂泥岩薄互层等 复杂精细的地质现象有了清晰明确的认识，为提高油气采收率( E O R ) 、优化油气田开发方案提供 了
2、依据，对井间地震技术的发展进行了展望。 一、引言 胜利、中原、江汉、江苏等油田的主力开发区块均已进入开发后期，开发上面临的主要问题 是：油气可动资源投人不足，制约着油田持续稳定发展；油田总体上处于“三高”开采阶段，稳产 后劲不足。 针对以上矛盾，怎样提高老油田的采收率、挖掘老油田的剩余潜力、增加老油田的经济可 采储量就成为下步开发工作的重点。目前主要采取通过优化调整注采系统，改善油层层内的 注水产液结构、提高注入水利用率、细分层系和加密井网，采用三次采油、化学驱油等技术，取 得了令人满意的效果。但这些措施或手段范围小、面窄，难以监测其直接效果。 井间地震技术是油气田勘探开发领域的一项新技术 1
3、 】，它是将震源系统置人井中激发地 震波并在另一I Z l 或多口井中放置接收器接收地震波，通过对记录的地震波的走时、振幅和频率 等信息的处理，并结合测井、地质和地面地震等资料，就可得到井间地下介质的结构特征和物 性变化情况。由于避开了地表低速带对地震信号高频成分的吸收，因此利用井间地震可以获 得比常规地面地震1 0 倍以上的极高分辨率的地震信号。由此利用井问地震成像技术，可以对 井间小幅度构造、小断块、薄储集层的横向变化等情况进行精细地描述，还可以对油气开采过 程中储集层参数进行动态监测，从而分析监测流体移动方向、残余油气位置与数量等，为提高 油气采收率( E ( ) R ) 的优化油气田开
4、发方案提供依据。 在开发阶段，井间地震将发挥重要的储层静态描述与动态监测的作用。它在地面三维或 四维高分辨率地震与测井、油藏地质之间搭起一座相互联系的桥梁。将它所提供的丰富的超 高频率纵、横波资料与其他资料综合研究，可以解决薄互层、储层连通性、流体分布、注气效果、 压裂效果等复杂的油藏地质问题。 2 0 0 0 - - 2 0 0 2 年，胜利油田与美国C o r e L a b 的T o m o s e i s 公司合作，针对油田的具体情况，解 决如火成岩体、砂砾岩体和潜山顶面及内幕等各自不同的地质任务，在河口、东辛、纯梁和现河 等采油厂进行了井间地震工作，分二期作了2 3 个剖面，最大井距
5、为5 8 5 m ，最小井距为2 4 2 m ， 一】2 5 最大测量深度范围为2 8 0 0 - - 3 3 5 0 m ，最小测量深度范围为5 5 0 8 0 0 m 。另外在东辛的盐家地 区针对砂砾岩体油气藏共做了7 对井的井间地震工作，其中有5 对井连成一条线，成为目前世 界上最长的井间地震剖面。井问地震除在2 口井之间采集数据外，还有象纯梁樊1 2 4 井区的 三角形野外采集方式等。 二、基本原理 井间地震与地面地震、V S P 等不同，它是采用在一口井中激发地震波，在另一口或多口相 距一定距离的井中接收地震波。由于井间地震的采集方式与众不同，因此其数据采集设备和 观测系统也与众不同
6、。从野外记录到的井间地震数据至少记录到两种类型的地震波：一种是 直达波，它是从震源直接到达接收点；另一种是反射渡，它的路径是从震源点到达地下界面后 反射到接收点。利用拾取的直达波初至旅行时用共轭梯度法、代数重建法等进行层析反演可 获得井间速度剖面，利用反射波数据用波动方程偏移或V S P C D P 成像法等可获得高分辨率 的井间反射波剖面。 三、野外资料采集与原始资料分析 图l 井问地震野外施工图 在进行井问地震野外数据采集之前，首先应对 所选取的作业井进行较细致的检查。要求作业井在 工程上满足以下条件： ( 1 ) 固井质量必须是好的或较好的； ( 2 ) 井中没有液体流动与气体逸出； (
7、 3 ) 单层套管或裸眼井； ( 4 ) 首次工作，井距不宜过大，以3 0 0 m 为宜； ( 5 ) 提前作业，注液，关井一周，以观后效； ( 6 ) 套管直径与井筒弯曲都应保证震源与检波 器能顺利上下移动。 胜利油田的井问野外数据采集使用的震源和 采集设备是T o m o S e i s 公司的可控式井下震源和井 下1 0 级压电式压力检波器，检波器间距为l O f t ( 约 3 m ) 。其工作方式是采用共检波点道集( C R G ) 工作方式，即工作时按照观测系统设计的要求 把检波器串固定在接收井的某一深度内，在震源井的震源从某一深度开始以3 0 f t s 的速度不 停地连续向上移
8、动，边移动边激发。当完成一个共检波点道集时，把检波器向上移动一定的距 离，然后震源再从某一深度开始向上边移动边激发。可控震源的扫描频率范围为2 0 0 1 0 0 0 H z ，扫描长度为2 5 s ，震源间隔1 0 f t ，采样间隔为0 2 5 m s 。为提高剖面的信噪比( s N R ) ， 采用增加覆盖次数的方式，施工时震源间隔为1 2 5 f t ，每4 或8 炮叠加成一炮。 图2 为罗家地区野外井问地震共接收记录。从图中我们可以清楚地看到纵波直达波及其 随岩石速度而发生的时差与振幅的变化，图中3 1 0 0 m 处为火成岩顶面的反射渡，此外与激发 有关的各种管波也都非常明显。 一
9、1 2 6 图2 震讶深度为3 0 2 3 m 的C R G 四、井问地震资料处理 根据从野外记录到的直达波和反射波，井间地震资料的处理分成两部分：( 1 ) 利用拾取的 直达波旅行时进行速度层析反演得到井间速度剖面；( 2 ) 利用反射波进行反射波V S P C D P 成像，得到高分辨率的井间反射波剖面。 1 直达波旅行时速度层析反演 直达波旅行时速度层析反演包括以下四个关键的步骤：( 1 ) 旅行时初至时间拾取；( 2 ) 速度 模型的建立；( 3 ) 地震射线追踪；( 4 ) 速度层析反演。 为提高直达渡识别的可靠性和初至拾取旅行时间的精度，分别在共检波点道集( C R G ) 或共
10、震源点道集( C S G ) 上和共偏移距道集( ) G ) 上分析拾取初至旅行时。根据2 口井的分层数据和 测井曲线，建立初始的速度模型。利用多种方法进行射线追踪和旅行时计算，最后采用如最小平 方共轭梯度法【2 1 进行速度层析反演等方法进行速度层析反演得到井间层析速度剖面。 2 + 反射波成像处理 井问反射波成像处理方法类似于在V S P 数据处理b J 中的一些方法。它主要包括波场分 离、振幅校正、V S P C D P 成像、角度域转换、角度选择与叠加以及偏移和信号增强等处 理H “J 。井间地震资料是一个包含多种波型的各类波场的复杂组合体。因此在处理反射波 之前必须消除或削弱不需要的
11、波场。在分离各种波场时，主要是根据井间地震的各种管波、直 达波、反射波等这些波场在不同道集中有不同的时距曲线的特点，把它们变换到不同的域分别 用中值滤波法、，一k 滤波法等来进行波场分离。井间地震中V S P C D P 成像是将时间域的 上行波归位到正确的模型反射深度位置上。 3 井间地震资料的稀疏脉冲反演 在做反演之前，收集井的A C 、G R 、S P 等曲线及相应的成果图，对其目的层段的储层进行 一1 2 7 了精细对比分析；井间地震反射波数据是深度域的，目前的反演方法不能够在深度域进行，因 此。必须把深度域数据转成时间域的数据。井间地震的数据频率很高，必须提取与其频带相当 的子波进行
12、反演。通过精细制作井旁合成地震记录，进行准确的层位解释，建立精细的波阻抗 模型，采用稀疏脉冲反演的方法对其进行反演，最后，对时间域的波阻抗剖面进行时深转换，得 到深度域的波阻抗剖面，保证了前后数据的一致性。 转换后的深度域波阻抗剖面与井资料能够直接对比，增加了储层描述的直观性。 五、处理效果 1 罗家地区 1 ) 基本地质情况 罗家地区目的层段为埋深2 6 0 0 - - 3 2 0 0 m 的下第三系沙河街组。主要为湖相沉积的砂泥 岩互层。沙三段下部有喷发火成岩。储层为沙二段的砂岩与沙三段的火成岩蚀变带。砂岩层 速度约为2 5 0 0 - - 4 0 0 0 m s ，泥岩约为2 0 0 0
13、 - - 3 0 0 0 m s ，而火成岩或砾岩可达4 0 0 0 - - 5 0 0 0 m s 。 井间地震的地质任务是深入研究2 5 5 0 2 5 7 0 m 的砂岩储集层与3 0 0 0 m 以下的火成岩蚀变带 的分布、形态与横向连通性。 震源井罗1 5 1 1 井与接收井罗1 5 1 1 1 井均为单层套管井，井距2 9 4 m ，固井质量较好。 2 ) 效果分析 图3 是罗1 5 1 一l 一罗1 5 1 一儿的井问反射剖面与过井三维地震剖面的对比图，其背景是 速度层析反演剖面，从图3 可以看到，层析剖面中部2 7 6 0 m 处的弯曲状的高速层是沙二段底 部的砂岩，剖面下部3
14、 1 0 0 m 处在高速层下面有厚度变化的低速薄层，这是火成岩蚀变带的反 映。沙三段上部的大套低速泥岩内部有少数或横贯剖面或半途尖灭的极薄的砂岩层，而油页 岩是明显的低速。速度层析可分辨的最小厚度为3 5 m 。 从图3 可以看到，2 6 5 0 - - 2 7 0 0 m 上部的河流相的砂岩与叠瓦状的前积层有清晰的反映，沙二 段底部的高速砂岩组白左向右明显地有两个落差约5 m 的小断层( 或者是三个不相连接的砂 体) 。沙三段上部的大套低速泥岩内部仅有零星砂岩层的反射，中部层理性好的油页岩呈多相位 的强反射。下部的火成岩体的轮廓非常清楚，上下两面稍微凸起，自右向左火成岩顶部的反射能 量有明
15、显的变化，中间还有地层超复现象，说明不同时期喷发的火成岩的差别。两侧的人工合成 地震记录与反射剖面完全符合。该剖面最高视频率为5 0 0 H z ，最小的地层视厚度为5 m 。反观过 井三维地震剖面，自2 I s 至2 4 5 s ( 与井问地震剖面的深度相对应) ，只有6 ，7 个同相轴，与井问剖 面所披露的地质细节根本无法相比。通过综合解释与研究，可以圆满完成该剖面的地质任务。 2 纯梁地区 1 ) 基本地质情况 樊1 2 4 块位于山东省高青县境内，构造位置属于济阳坳陷东营凹陷西南部的金家樊家 鼻状构造带，大芦湖油田西南部，西临高青油田，南接正理庄油田。区域构造面貌单一，为一西 北低东南
16、高的鼻状构造，地层倾角3 。6 9 ；西部发育一条近东西走向断层，落差2 0 m 左右。 该块含油层系主要是沙三下，储层深度3 1 0 0 - - 3 3 0 0 m ，厚度2 0 0 m 左右。沙三下为一套浅湖 半浅湖相沉积，岩性以灰色、深灰色泥岩、深灰色灰质泥岩为主，灰色粉砂岩次之，夹泥质粉砂 岩，地层最大厚度3 1 7 m 。可分为3 个砂层组。2 、3 砂层组为主要含油砂组，1 砂层组不含油。 樊1 2 4 块沙三下油藏为具有边水的构造岩性油藏。1 9 9 9 年部署开发方案，目前( 2 0 0 1 】2 8 图3 罗1 5 1 井间反射剖面与过井三维地震剖面的对比 年5 月) 该块已有完钻井1 7 口，其中油井1 4 口，日产油能力7 3 0 t ，水井3 口( F 1 2 4 4 、F 1 2 4 7 、F 1 2 4 1 4 ) ，日注水平1 7 0 m 3 d 。 利用井间地震解决问题： ( 1 ) 樊1 2 4 2 与樊1 2 4 7 之间需要解决问题。 由于樊1 2 4 7
