基于多屬性神經(jīng)網(wǎng)絡地震相的扶余油層砂體精細刻畫及應用

唐振國，遲 博，呂金龍，楊桂南.

(大慶油田勘探開發(fā)研究院，黑龍江大慶 163712)

扶余油層主要為分流河道沉積，剖面上表現(xiàn)為“泥包砂”的特征，河道砂體的單層砂體規(guī)模小，而且河道砂體橫向變化快，儲層非均質性較強[1-2]，巖性以過渡巖性為主，砂、泥巖互層發(fā)育。儲層反演預測[3-4]或屬性預測對于單一厚砂體或者復合砂體具有較好效果，基本能夠反映砂體的分布特征，但不能較準確地確定單一砂體的邊界，不能滿足已開發(fā)區(qū)塊砂體精細刻畫的要求。因此，本文提出根據(jù)扶余油層的砂體分布特點，結合多屬性神經(jīng)網(wǎng)絡地震相[5-6]預測成果，實現(xiàn)了對不同組合結構類型砂體的精細刻畫，指導了已開發(fā)區(qū)塊的加密調整，取得了較好效果。

1 主要砂體組合結構類型及地震響應特征

多屬性神經(jīng)網(wǎng)絡地震相預測方法是在對地震資料進行重新處理的基礎上[7]，利用神經(jīng)網(wǎng)絡算法將能夠反映砂巖厚度的振幅屬性與反映隔層厚度的頻率屬性進行聚類分析，得到既可以反映砂巖厚度又可以反映隔層厚度的綜合屬性，并將該屬性歸一化處理和分類得到的地震相。通過正演模擬研究[8-9]，結合砂體在地震剖面和多屬性聚類地震相上的響應特征，將砂體分為三大類、七小類[10-11](圖1)。

圖1反映了三大類砂體的地震響應特征和地震相特征。具體描述如下：

圖1 扶余油層不同砂體組合結構與地震響應及地震相對照圖Fig.1 Corresponding map of different sand bodies structure in Fuyu reservoir and seismic response

(1)孤立式砂體地震響應特征表現(xiàn)為單波形，厚層孤立式振幅能量強于薄層孤立式，頻率均為中等程度，多屬性聚類后的地震相中厚層和切疊式厚層以Ⅰ1類為主，薄層孤立式以Ⅰ1+Ⅰ2類為主。此類砂體地震響應特征及地震相分類結果好，河道識別能力強。

(2)等厚互層砂體地震響應特征較復雜，既有單波形又有復合波，頻率和振幅均為中等程度，等厚多屬性聚類后的地震相中以Ⅰ1+Ⅰ2類為主。此類砂體地震響應特征及地震相分類結果較好，對于合層砂體的河道識別能力較強。

(3)不等厚互層砂體地震響應特征表現(xiàn)為單波形，主要體現(xiàn)厚層砂體，薄層受到厚層的屏蔽作用，砂巖位于負振幅范圍內，多屬性聚類后的地震相中以Ⅰ1+Ⅰ2類為主。厚層砂體的地震響應特征及地震相分類結果較好，厚層砂體識別能力較強。

2 不同組合結構類型砂體邊界的識別方法

2.1 孤立式河道砂體邊界的識別方法

孤立式河道砂體是指砂體上下的泥巖足夠厚(隔層厚度≥3λ/8)，砂體對應單一波形，砂巖厚度一般在3 m左右。但大中型河道的孤立式砂體與窄小河道的孤立式砂體在地震剖面同相軸的連續(xù)性和地震反射能量具有明顯的不同，因此采用不同的識別方法。

2.1.1 大中型河道孤立式砂體

大中型河道的河道寬度一般在500 m以上，砂巖厚度一般在3 m左右。地震剖面同相軸連續(xù)性好，地震反射能量強。在地震相平面圖上，Ⅰ1地震相和Ⅰ2地震相連續(xù)分布，其分布特征能夠真實地反映砂體的分布特征，因此將Ⅰ2類地震相邊界確定為該類砂體的邊界。

2.1.2 窄小型河道孤立式砂體

窄小型河道的河道寬度一般在500 m以下，砂巖厚度一般在2 m左右。地震剖面同相軸連續(xù)性差，地震反射能量變化大。在地震相平面圖上，Ⅰ1地震相和Ⅰ2地震相呈串珠狀分布的特征，結合窄小河道的地質沉積特點，在地震相平面圖上將“串珠狀包絡線”確定為砂體的邊界。

2.1.3 切疊式河道砂體

切疊式河道砂體是指兩個相鄰單元的砂體在沉積過程中， 上部的砂體下切與下部的砂體重疊在一起。測井曲線表現(xiàn)為兩期河道的疊加，電阻率曲線在兩期河道間一般有明顯的回返，上部砂體具有完整的河道沉積特點(鐘形或箱形)，下部砂體由于其被上部砂體所切疊，一般不具有完整的河道特征。

(1)整體切疊式砂體邊界的確定方法。整體切疊式砂體邊界是指從發(fā)育切疊式河道砂體的井向鄰井尖滅的砂體邊界。地震剖面特征與大中型河道孤立式砂體的基本相同，因此將Ⅰ2類地震相邊界確定為整體切疊式砂體的共同邊界。

(2)部分切疊式砂體邊界的確定方法。部分切疊式砂體邊界是指從發(fā)育切疊式河道砂體的井向發(fā)育孤立式等砂體的井進行過渡的砂體邊界。地震剖面響應特征為振幅有明顯的減弱，Ⅰ地震相寬度沒有明顯變化，但Ⅰ1地震相寬度明顯變窄，因此將Ⅰ1地震相寬度明顯變窄處確定為F211單元的河道邊界。

2.2 互層式砂體邊界的識別方法

互層式砂體包括等厚互層砂體和不等厚互層砂體。由于等厚互層砂體的地震相是對合層信息的綜合相應，不能確定其中單層的邊界，因此主要以測井相為主，參考地震預測成果進行綜合預測。

不等厚互層砂體是指砂巖厚度極差大于2的砂體組合模式。當砂體間泥巖的隔層厚度介于λ/4-h厚層與3λ/8-h厚層之間時，薄層砂巖受厚層砂巖的屏蔽效應，地震響應變弱，識別能力變差，地震波形能夠較好地反映厚層砂巖的分布特征，厚層砂體的邊界按照孤立式砂體邊界的確定方法確定。薄層由于受到厚層的屏蔽作用，地震波形位置與砂巖位置相比發(fā)生了向下偏移，地震響應變弱，薄層砂體的邊界參照Ⅱ1類地震相的邊界進行確定。

當泥巖隔層厚度進一步縮小，且滿足一定條件時，薄層被徹底屏蔽，沒有地震響應，此時薄層砂體的邊界主要以測井相為主，參考未被屏蔽井的河道寬度進行綜合預測。

3 扶余油層河道砂體的精細刻畫

根據(jù)地震相預測成果，結合不同組合結構類型砂體邊界的確定方法對扶余油層河道砂體進行精細刻畫[12]。

3.1 大、中型分流河道砂體的精細刻畫

在依據(jù)測井相進行的砂體刻畫的基礎上，結合地震預測砂體邊界的確定方法，對大、中型分流河道進行內、外邊界的修正和內部尖滅區(qū)的預測。

A區(qū)塊F212單元為大型分流河道，河道寬度為1 200～2 400 m。其中的朝56-136井區(qū)有開發(fā)井21口，其中后驗井5口。16口老井中有13口鉆遇砂巖，5口后驗井中3口鉆遇砂巖，砂巖鉆遇率為76.2%，單井平均鉆遇砂巖厚度為3.2 m，單井平均鉆遇有效厚度為3.0 m。

如圖2所示，從16口老井編制的井震結合前相帶圖看，在朝101井-朝56-136井和朝60-130井處為河間泥沉積，且面積較大，其他13口井為分流河道沉積。從地震預測圖和連井地震剖面分析，朝101井-朝56-136井處河間泥沉積范圍明顯變小；朝60-130井處河道的邊界位置和形態(tài)發(fā)生變化；后驗井朝55-斜133井證實該處為河間泥沉積，而非河道；后驗井朝61-134井未鉆遇砂巖，證實了地震預測的可靠性。應用地震預測孤立式砂體邊界識別方法，對沉積相帶圖進行了修正。

圖2 朝56-136井區(qū)F212單元沉積相帶圖Fig.2 Facies map of Fuyu212 sedimentary unit in Chao56-136

3.2 小型分流河道砂體的精細刻畫

應用開發(fā)井資料對窄小河道進行組合時，由于沒有井間預測成果，通常是按照物源方向及河流的主要流動方向進行預測[13]，具有較強的隨機性。而井震結合預測成果，在一定程度上可以預測窄小河道在井間的分布特征，從而確定窄小河道的組合關系和延伸方向。

3.2.1 河道砂體組合關系的修正

如圖3所示B區(qū)塊的F151沉積單元井震結合前的沉積相帶圖，可以看出，該區(qū)發(fā)育3 條南西—北東向的窄小河道。其中河道①有1口井鉆遇砂巖(朝73-79井)，河道②有2口井(朝84-72井和朝78-86井)鉆遇砂巖，河道③有5口井(朝85-Y85井等5口井)鉆遇砂巖。而從地震預測圖上看，朝81-S77井與朝82-78井之間在F151單元砂體不發(fā)育，因此河道②的平面組合是錯誤的，在朝79-S75和朝81-S77井之間以及朝82-78井東側均發(fā)育井間砂體。根據(jù)地震預測成果及窄小河道砂體邊界確定方法，對河道的組合關系和河道走向進行修正。確定河道①走向為近南北向，朝84-72井和朝73-79 井在該河道上；河道②走向為南西—北東向，朝78-86井在該河道上；河道③保持不變。

圖3 B區(qū)塊F151單元井震結合相帶圖Fig.3 Well-seismic facies map of Fuyu151 sedimentary unit in block B

3.2.2 河道砂體擺動方向的修正

如圖4所示B區(qū)塊的F133沉積單元井震結合前的沉積相帶圖，可以看出，該區(qū)發(fā)育一條近南北向的窄小河道，同時在朝90-74井與朝902井之間有一南西—北東向分支河道。從地震預測圖上看，在朝90-74井與朝902井之間砂體并不發(fā)育，而是在朝88-76井與朝90-74井之間發(fā)育一東西向的砂體條帶。因此，根據(jù)地震預測成果及窄小河道砂體邊界確定方法，將分支河道的擺動方向由朝90-74的東側修正到該井北側。

圖4 B區(qū)塊F133單元井震結合相帶圖Fig.4 Well-seismic facies map of Fuyu133 sedimentary unit in block B

3.2.3 井間河道砂體的判別方法

如圖5所示，A區(qū)塊的F133沉積單元井震結合前該區(qū)中部發(fā)育一條過朝56-118井的近南北向的窄小河道①，在該區(qū)東南部發(fā)育一條南西—北東向的中型河道②。從地震預測平面圖上看，河道①沒有地震響應，說明該河道預測有誤；但在朝57-楊121井與朝58-128井之間存在一個南西—北東向的砂體條帶。因此，綜合分析地震預測的平面和剖面成果，取消河道①，同時新增一條近朝57-楊121井和朝58-128井的近東西向河道③。

圖5 A區(qū)塊F133單元井震結合相帶圖Fig.5 Well-seismic facies map of Fuyu133 sedimentary unit in block A

在對不同類型組合結構砂體邊界確定的基礎上，應用大、中型河道以及窄小河道的井震結合精細刻畫方法，完成了A區(qū)塊和B區(qū)塊扶余油層35個沉積單元的沉積相帶的修正。通過井震結合砂體精細刻畫，新增河道50處，取消河道32處，河道走向變化88處，河道內外邊界調整218處(表1)。

表1 井震結合分流河道沉積砂體變化統(tǒng)計匯總Table 1 Statistical summary table of variation of sedimentary sand body in distribution channel with well-seismic

4 應用效果

4.1 加密井鉆井井位的調整

根據(jù)A區(qū)塊最新砂體預測成果，將8口加密井的井位向優(yōu)勢地震相區(qū)域移動，鉆井成功率達到100%，8口加密井實際鉆遇砂巖厚度、砂巖層數(shù)、有效厚度、有效層數(shù)均比預測值高(表2)。

表2 A區(qū)塊加密井井位調整效果統(tǒng)計Table 2 Statistical table of well position adjustment effect for infill wells in block A

如圖6所示，朝55-121井根據(jù)砂體精細刻畫成果，將原設計井位向北東方向移動30 m，使該井處于F162和F211單元的Ⅰ1和Ⅰ2優(yōu)勢地震相處。實鉆結果表明，該井在F162和F211單元分別鉆遇砂巖4.2 m和2.6 m，取得較好效果。

圖6 朝55-121井區(qū)地震預測成果圖Fig.6 Seismic prediction map in Chao55-121

4.2 加密區(qū)的注采系統(tǒng)調整

根據(jù)井震結合河道砂體刻畫成果，對A區(qū)塊的6口井實施轉注，增加水驅方向47個，增加連通厚度46.4 m，增加水驅儲量11.52×104t，日產(chǎn)油增加11.5 t，采油速度提高0.56個百分點(表3)。

表3 A區(qū)塊加密區(qū)6個井組注采系統(tǒng)調整效果統(tǒng)計Table 3 Statistical table of adjustment effect of injection-production systems of 6 well-groups in block A

例如，A區(qū)塊朝76-128加密調整井組。2016年7月該井組2口加密井投產(chǎn)，井組井數(shù)增加到4口。加密后，日產(chǎn)液和日產(chǎn)油分別上升3.3 t和1.6 t，含水下降12個百分點，采油速度上升0.47個百分點；2017年6月朝76-128井轉注，與轉注前相比，日產(chǎn)液保持穩(wěn)定，日產(chǎn)油上升0.5 t，含水下降7.5個百分點，采油速度上升0.15個百分點(圖7)，加密調整初步取得較好效果。

圖7 A區(qū)塊朝76-128井組加密及老井轉注后生產(chǎn)曲線Fig.7 Production log of infill well and old well transfer of Chao76-128 well group in block A

4.3 加密調整方案井位優(yōu)選

根據(jù)F163和F212單元等砂體儲層預測成果，對各單元砂體進行精細刻畫，結合各單元水淹狀況，在B區(qū)塊部署加密油井11口，其中代用井2口，設計未鉆井9口，設計產(chǎn)能0.43×104t，預計增加可采儲量5.26×104t(圖8)。

圖8 B區(qū)塊加密區(qū)井震結合相帶圖Fig.8 Well-seismic facies map of infiller region of block B

5 結論

(1)扶余油層砂體組合結構類型可分為三大類、七小類。多屬性聚類后的地震相能夠有效識別孤立式砂體和不等厚互層中的厚層砂體及部分薄層砂體。

(2)確定了大中型河道孤立式砂體、窄小河道孤立式砂體、切疊式砂體和極差大于2的不等厚互層砂體的邊界識別方法。

(3)在依據(jù)測井相砂體刻畫的基礎上，應用地震相砂體邊界的識別方法，完成了兩個區(qū)塊35個沉積單元砂體的精細刻畫。修正河道邊界218處，新增河道50條，取消河道32條，更改河道延伸方向88條。

(4)研究成果指導了A區(qū)塊6個井組的注采結構調整，增加水驅儲量11.52×104t，日產(chǎn)油增加11.5 t，采油速度提高0.56個百分點；同時研究成果也指導了B區(qū)塊11口加密井的方案部署，為進一步改善開發(fā)效果奠定了基礎。